Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения сточными водами предприятий угольной промышленности

(утв. Минздравом СССР 30.06.1976 № 1435-76)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Разработаны: Новосибирским научно-исследовательским санитарным институтом, Киевским научно-исследовательским институтом общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Марзеева, Институтом общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина АМН СССР при участии Кузнецкого научно-исследовательского института углеобогащения.

Подготовлены к утверждению отделом коммунальной гигиены Главного санитарно-эпидемиологического управления Министерства здравоохранения СССР.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

К предприятиям угольной промышленности относятся: шахты, обогатительные фабрики и открытые разработки угля. Соответственно этому сточные воды предприятий угольной промышленности делятся на три группы: 1) шахтные воды; 2) сточные воды углеобогатительных фабрик; 3) сточные воды открытых разработок угля (карьеров, разрезов).

Предприятия угольной промышленности должны рассматриваться не изолированно, а в виде единого угледобывающего и обогатительного комплекса. Этому способствовало введение новых приемов разработки угольных месторождений и совершенствование процессов обогащения угля. Применение гидравлического способа добычи угля привело к тому, что гидрошахты и обогатительные фабрики объединились практически в одно предприятие, имеющее единые систему водооборота и очистные сооружения.

В отличие от большинства промышленных предприятий, при добыче и обогащении угля образуются не только сточные воды, но также большое количество твердых отходов. Безвозвратное складирование твердых отходов на обширных территориях влечет за собой значительные неблагоприятные санитарные последствия для водоемов при поступлении в них поверхностного стока.

Особенность угольных комплексов в аспекте санитарной охраны водоемов состоит в том, что эти предприятия тесно связаны с сырьевой базой, т.е. располагаются непосредственно в районах угольных месторождений. Эти районы отличаются разветвленной сетью преимущественно мелких водоемов, сток которых аккумулируется более крупным водоемом. Характерным является наличие крутых уклонов водосборных территорий, определяющих своеобразие поверхностного стока. В этих условиях значительное загрязнение водоемов происходит за счет ливневого стока с территорий шахт, фабрик и отвалов сухой породы.

Следующей особенностью угледобывающих и обогатительных комплексов на современном этапе является более интенсивное использование в технологических процессах добычи и обогащения угля химических веществ: флотореагентов, смачивателей, водно-масляных эмульсий для целей пылеподавления в шахтах, растворов для пропитки крепи, смазочных масел и т.д. При этом сточные воды сухих шахт, гидрошахт и обогатительных фабрик загрязняются высшими спиртами, керосинами различных марок, фенолами, таловым маслом, стеаратом хрома, каптаксом и другими вредными веществами. Перечень и количество применяемых в угольной промышленности химических веществ растет быстрыми темпами.

Развитие предприятий угольной промышленности связано также с постоянно увеличивающимся водопотреблением в связи с заменой сухого метода обогащения угля «мокрым», использованием воды для разрушения угольных пластов при его гидродобыче, гидровскрыше поверхностных залежей угля, введением пылеподавления в шахтах и т.д. Соответственно увеличивается количество сточных вод на предприятиях угольной промышленности.

2. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ, ОТВЕДЕНИЯ, КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И КОЛИЧЕСТВО СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Шахты

Угольные шахты состоят из подземных выработок, поверхностного технологического комплекса, отвала породы и очистных сооружений. Кроме того, шахты делятся на два типа: шахты с сухой добычей угля и гидрошахты. Образующиеся при угледобыче сточные воды называются шахтными водами.

Под шахтными водами угольных месторождений понимают поверхностные и подземные воды, попавшие в горные выработки при вскрытии и эксплуатации месторождений и претерпевшие здесь определенные изменения в результате контакта с горными механизмами, углем и углевмещающими породами.

При сухой добыче уголь поднимается на поверхность с помощью механизмов, а шахтные воды поступают на очистку.

Гидрошахты имеют условно замкнутый водный цикл с углеобогатительными фабриками. При этом шахтные воды непосредственно в момент их образования поступают в водооборот и используются в дальнейшем как для гидротранспорта угля по трубопроводам на фабрику, так и при разработке угольного пласта.

При сухой угледобыче сточные воды формируются в трех звеньях технологической цепи: в подземных выработках — шахтные воды, на поверхностном технологическом комплексе и отвале породы — ливневые стоки.

Количество шахтных вод зависит от дебита вскрытых водоносных горизонтов, связи горизонтов с поверхностными водоемами и водосборными территориями. Количество ливневых стоков пропорционально уровню атмосферных осадков, площади территорий поверхностного комплекса и отвала породы.

Максимальный приток шахтной воды, особенно в неглубоких разработках (до 300 м), наблюдается в период весеннего половодья.

При гидродобыче угля шахтная вода создает избыток воды в оборотном цикле.

Количество сточных вод на 1 тонну добываемого угля по бассейнам и месторождениям СССР колеблется от 2 до 20 куб. м.

Кроме того предприятия открытой выемки угля суммарно откачивают около 50 тыс. куб. м/сутки сточных вод.

Формирование качественного состава шахтных вод зависит от качества воды вскрытых подземных горизонтов и способа разработки месторождения.

Протекая по горным выработкам, шахтные воды приобретают высокую механическую загрязненность, изменяется их химический состав, в воде возрастает содержание органических и биогенных веществ.

Как правило, шахтные воды имеют черную окраску, низкую прозрачность, содержат большое количество взвешенных веществ (концентрация твердых механических примесей колеблется в пределах 4 — 6 г/л). Причем основную массу взвешенных веществ (60 — 80% общего их количества) составляют мелкодисперсные частицы диаметром менее 0,01 мм.

Шахтные воды могут иметь высокую минерализацию, что обусловлено наличием в них, главным образом, сульфатов и хлоридов. В СССР ежегодно сбрасывается в водоемы значительное количество минерализованных шахтных вод. Наиболее часто встречаются воды с минерализацией 1 — 5 г/л, но иногда она достигает 10 — 80 г/л и более.

Минерализованные шахтные воды характеризуются высокой жесткостью (3 — 20 мг-экв/л), в отдельных случаях превышающей 30 мг-экв/л. Сточные воды ряда шахт содержат некоторые микроэлементы (медь, никель, титан, цинк, стронций и др.) в концентрациях, иногда превышающих допустимые. В шахтных водах могут присутствовать также марганец, железо и другие ингредиенты, специфичные составу залегающих пород.

Сточные воды большинства угольных шахт (за исключением Кизеловского и Челябинского районов и некоторых шахт Донбасса) имеют нейтральную или слабощелочную реакцию. Количество кислых шахтных вод украинской части Донбасса составляет всего 3 — 4%.

Основным процессом, определяющим формирование кислых шахтных вод, является окисление пирита, содержащегося в угольных пластах. Преобладающую роль в этом процессе играют тионовые микроорганизмы, под влиянием которых содержание серной кислоты в шахтной воде возрастает. Кислые шахтные воды Кизеловского и Челябинского угольных районов имеют pH = 3 — 4, содержание в таких водах железа обусловливает образование осадка.

В сточных водах некоторых шахт содержится от 0,002 до 0,04 мг/л фенолов, в отдельных случаях концентрация фенолов достигает 0,4 мг/л, образующихся в результате пирогенного разложения угля. Окисляемость шахтных вод, как правило, находится в пределах от 2 до 50 мг/л. В шахтных водах может содержаться 0,5 — 5 мг/л аммиака, 0,01 — 1,5 мг/л азотистой кислоты и 0,4 — 50 мг/л азотной кислоты.

Шахтные воды бактериально загрязнены, коли-титр их колеблется от 11 до 0,004. Бактериальная загрязненность зависит от уровня благоустройства шахт и обычно возрастает по мере прохождения воды в шахте.

    В составе шахтных вод отмечаются некоторые сезонные  и годовые
колебания. В осенний период может наблюдаться некоторое  повышение
минерализации, связанное с увеличением содержания в шахтных  водах
                     2+    2+    +   +
сульфатов,  ионов  Ca  , Mg  , Na , K . В составе анионов сезонные

изменения менее заметны.

    В весенний период  одновременно  с  возрастанием  общешахтного
притока  воды  повышается  кислотность  шахтных вод. С увеличением
времени эксплуатации  шахт  может  наблюдаться  рост  концентрации

                  +

сульфатов, катионов Na  и  общей  минерализации.  Это  обусловлено
увеличением протяженности  горных  выработок  и поверхности пород,
подверженных окислению,  а  также  вскрытием  глубоких  водоносных

горизонтов.

В пределах восточной части Донецкого и некоторых районов Кузнецкого бассейнов установлена гидрохимическая зональность состава шахтных вод, которая находится в соответствии с гидрохимической характеристикой подземных вод. Сульфатно-натриевый состав шахтных вод характерен для неглубоких шахт (200 — 300 м), тогда как хлоридно-натриевые воды встречаются в шахтах глубиной более 500 м. Обычно, чем более глубокая шахта, тем выше минерализация воды.

В ряде случаев отмечено изменение качества шахтных вод по выработкам различного назначения. Так, в вентиляционных штреках шахт Восточного Донбасса вода имеет величину pH — 7 и минерализацию, незначительно превышающую минерализацию подземных вод этого района. По химическому составу эти шахтные воды относятся к классу сульфатных групп натрия.

В горных выработках, пройденных на большой глубине, формируются нейтральные или слабокислые шахтные воды с pH = 6 — 8.

Величина pH шахтных вод снижается, как правило,  в  направлении от
забоя   выработки   к   главному   стволу  шахты.  Одновременно  с
уменьшением   величины   pH   происходит   увеличение   содержания
                   2+    2+    +     +
сульфатов, ионов Ca  , Mg  , Na  и  K ,   а   также    наблюдается
            2+     3+
появление Fe   и Fe  , что связано   с   развитием   окислительных

процессов в горных выработках.

При сухой добыче угля шахтные воды загрязняются поверхностно-активными веществами ОП-7, ОП-10, смачивателями, применяемыми для пылеподавления и содержащими таловое масло, стеарат хрома, каптакс и др., а также водно-масляными эмульсиями, антикоррозийными покрытиями крепи и т. д.

При гидродобыче шахтные воды загрязняются флотореагентами: различными марками керосинов, высшими спиртами и другими. В шахтах во время буровых работ для стабилизации глинистой суспензии используются лигнин-сульфоновые кислоты (сульфит-целлюлозный щелок). Возможно также загрязнение шахтных вод при гидрозакладке выработанных пространств.

В формировании качественного состава ливневого стока с территории поверхностного комплекса шахты большое значение имеют химические загрязнения, поступающие из мастерских, гаражей и других помещений. Загрязнение ливневых сточных вод углем происходит при работе погрузочных бункеров, эксплуатации промежуточных складов и т.д. Ливневый сток отвала породы загрязняется мелкодисперсной взвесью.

Карьеры

Карьеры и разрезы представляют собой открытые разработки угольных месторождений. Технологический процесс заключается в снятии грунта и обнажении угольного пласта, добыче угля и очистке сточных вод. Сточные воды образуются при гидровскрыше, гидродобыче угля и в виде ливневого стока с территории карьера.

Количество сточных вод зависит от мощности гидроучастков и гидрометеорологических условий района.

Качественный состав сточных вод характеризуется преимущественно умеренными солевым составом и жесткостью, значительным загрязнением взвешенными веществами, химическими соединениями и кишечной микрофлорой. Химические вещества поступают в сточные воды от грузового транспорта и местного железнодорожного парка. Только в Кузбассе ежегодно используется значительное количество кубового остатка дистилляции бутилового спирта для смазывания железнодорожных вагонов местного парка с целью предупреждения примерзания угля и породы.

Сточные воды разрезов о. Сахалин по составу близки шахтным водам, но больше загрязнены органическими веществами (окисляемость около 40,0 мг/л, БПК — 6 - 8 мг/л). 5

Карьеры обычно проектируются с замкнутым водным циклом, сбором всего стока в гидроотвале и после осветления воды возвращаются в процесс.

Углеобогатительные фабрики

Уголь, получаемый в шахтах, содержит примеси (пустую породу, сланцы, глину, серу), которые понижают его качество.

Посторонние минеральные примеси к углю уменьшают его теплотворную способность, снижают выход газа при коксовании углей, увеличивают расход кокса на 1 тонну выплавляемого чугуна и уменьшают производительность доменных печей. Поэтому большая часть добываемых углей, содержащих большое количество посторонних примесей, подвергается обогащению.

Целью углеобогащения является снижение содержания в угле примесей до норм, предъявляемых потребителем. Технология углеобогащения зависит от качества исходного угля, требований к качеству его обогащения, способов обогащения (сухой, мокрый) и применяемой аппаратуры.

Наибольшее распространение в СССР получил метод мокрого обогащения.

Фабрики, имеющие мокрый способ обогащения угля, делятся на три типа:

• фабрики по обогащению угля, добытого в сухих шахтах;
• фабрики, связанные водным циклом с гидрошахтами;
• фабрики мокрого обогащения угля без использования флотореагентов.

С гигиенических позиций углеобогатительные предприятия должны рассматриваться состоящими непосредственно из фабрики, гидроотвала, сухого отвала породы, пульпо-(шламо-)проводов, а в отдельных случаях и гидрошахты.

Сырьем для обогатительных фабрик является угольно-породная пульпа. При поступлении сухого угля пульпа готовится непосредственно на фабрике путем добавления оптимального для флотации количества воды. На фабрики, связанные с гидрошахтами, пульпа поступает по трубопроводам с избыточным количеством воды за счет шахтного притока. Одновременно при гидротранспорте пульпы с гидрошахты на фабрику происходит размокание породы и измельчение угля, что затрудняет флотацию и осветление шламовых вод.

    Для более полного  отделения  угля  от  породы мокрая флотация
может осуществляться в тяжелых средах и с  применением  химических
флотационных  реагентов:  керосинов  -  тракторного, технического,
осветительного,  сульфированного  и  окисленного; высших спиртов -
C  - C , C  - C , кубового остатка дистилляции  бутилового спирта,
 6    8   7    9

некоторых отходов переработки нефти и т.д.

Применяется также пневматическое обогащение, при котором расслоение угля производится с помощью воздушной струи.

К вспомогательным операциям относятся обеспыливание и обезвоживание угля. При обеспыливании из угля выделяется не поддающаяся обогащению мелкая пыль с размером частиц менее 0,5 мм. Обеспыливание производится путем отдувки потоком воздуха, а обезвоживание угля — на грохотах или центрифугах.

Обезвоживание образующегося при обогащении угля шлама производится путем его сгущения, грохочения, фильтрации.

На углеобогатительных предприятиях основными звеньями формирования сточных вод являются:

• фабрика, где образуются флотохвосты, смывы с полов и переливы из оборудования;
• территория фабрики, где образуется поверхностный сток, загрязненный взвешенными веществами, флотореагентами и нефтепродуктами;
• отвал сухой породы (плоский отвал), где образуются ливневые сточные воды, загрязненные взвешенными веществами и флотореагентами;
• гидроотвал, где организуется слив отстоявшейся воды (флотохвостов) в водоем, но лишь при ее избытке.

Расход воды на обогатительных фабриках достаточно постоянен и зависит в основном от метода обогащения угля. По литературным данным, ориентировочно о количестве сточных вод от технологического процесса можно судить по цифрам, приведенным в таблице:

ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ НА 1 Т УГЛЯ

При правильных технических расчетах и соблюдении норм эксплуатации углеобогатительные фабрики (за исключением связанных с гидрошахтами) в большинстве случаев могут работать на замкнутом водном цикле.

Смывы с полов и стоки, образующиеся при опорожнении оборудования, направляются в наружные шламовые отстойники, содержимое которых периодически возвращается на флотацию.

К сожалению, ливневые стоки часто не очищаются и в водообороте не участвуют.

Качественный состав и количество сточных вод зависит от типа углеобогатительной фабрики.

Сточные воды фабрик, обогащающих сухой уголь, имеют специфический запах флотореагентов, маслянистую пленку, непрозрачны после 2-часового отстоя, содержат взвешенные вещества до 40000 мг/л, бихроматная окисляемость достигает 30000 мг/л, содержание спиртов до 2 мг/л, керосина 0,9 мг/л. Флотохвосты углеобогатительных фабрик, связанных с гидрошахтами, имеют несколько лучшие качественные показатели.

3. ВЛИЯНИЕ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА САНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДОЕМОВ

Шахтные воды и ливневый сток с территории угледобычи и сточные воды угольных карьеров могут значительно ухудшать санитарное состояние водоемов. Под их влиянием происходит постепенное заиление рек, снижение прозрачности воды, ухудшение химического состава и увеличение бактериальной загрязненности.

Нейтральные шахтные воды причиняют меньший вред водоемам, чем кислые стоки. Влияние нейтральных шахтных стоков на реки проявляется, главным образом, сильной зашламованностью их русла взвешенными веществами. Особенно подвержены отрицательному влиянию сточных вод шахт мелкие водоемы.

Сброс шахтных вод и сточных вод карьеров в реки приводит к увеличению содержания в воде водоемов взвешенных веществ и фенолов, повышению общей минерализации, окисляемости, БПК и появлению специфических химических ингредиентов.

Кислые шахтные воды при выходе на поверхность окрашены в ярко-оранжевый цвет за счет выпадения гидроокиси трехвалентного железа. Осадки гидратов окисей железа и алюминия в кислых шахтных водах сорбируют на своей поверхности ионы других металлов, содержащихся в стоках. Образующиеся студенистые гидроокиси железа и алюминия не только зашламовывают реки, но и изолируют от воды активные донные илы, играющие важную роль в процессах самоочищения водоема. Кроме того, накопление взвешенных веществ на дне водоема способствует аккумуляции в донных осадках загрязнений неорганического и органического происхождения. При изменении гидрологического режима водоема последние могут явиться источником вторичного загрязнения его.

Спуск неочищенных шахтных вод в водоемы может привести к ухудшению кислородного режима.

Особенно неблагоприятно влияют на санитарное состояние и процессы естественного самоочищения водоемов минерализованные шахтные воды, спуск которых приводит к значительному засолению естественных пресных водоисточников, делая их непригодными для хозяйственно-питьевого водопользования населения.

Сточные воды углеобогатительных фабрик оказывают на водоемы крайне неблагоприятное влияние: увеличивается количество взвешенных веществ, вода мутнеет, при больших концентрациях угольных частиц она приобретает бурый или черный цвет. Скопление угольных частиц на дне водоема на расстоянии 10 - 15 км от места выпуска вызывает изоляцию дна водоема от воды и гибель донных организмов, являющихся кормовыми ресурсами рыбы. В воде водоема повышается БПК, окисляемость, снижается содержание растворенного кислорода, возрастает минерализация.

При применении флотореагентов, в случае отсутствия должной очистки, в воде водоемов появляется радужная пленка и специфический неприятный запах.

При наличии в угле или породе примеси серного колчедана наблюдается вынос со сточными водами сернистого железа, подвергающегося в водоемах гидролизу и обогащающего воду гидратом закиси и окиси железа, что в свою очередь приводит к увеличению содержания взвешенных веществ в водоемах.

4. КОНТРОЛЬ ЗА МЕРОПРИЯТИЯМИ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Предупредительный санитарный надзор при строительстве и реконструкции предприятий угольной промышленности осуществляется в соответствии с действующими санитарными правилами, стандартами и другими официальными документами.

Поскольку выбор площадок для строительства шахт зависит от места залегания угольных пластов, основные требования санитарных органов должны быть направлены на максимальное благоустройство поверхностного комплекса шахты, благоприятное расположение на водосборной территории отвала породы и правильное устройство очистных сооружений.

На угледобывающих и обогатительных комплексах, имеющих в своем составе гидрошахту, организация полностью замкнутого водного цикла невозможна из-за избыточного притока в водооборотную систему шахтных вод. Поэтому согласовывать строительство гидрошахт в верховьях водоемов на территориях наибольшего поверхностного водостока и в зонах санитарной охраны водопроводов не рекомендуется.

Ливневый сток с территорий поверхностного комплекса шахты и отвала породы должен полностью поступать в ливневую канализацию и очищаться в соответствии с требованиями Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Особое внимание должно быть уделено очистке от масел и нефтепродуктов ливневых сточных вод поверхностного комплекса шахты.

При выборе площадки и выдаче санитарного задания на строительство углеобогатительной фабрики основными вопросами предупредительного санитарного надзора являются оценка расположения фабрики относительно зон санитарной охраны существующих централизованных хозяйственно-питьевых водопроводов, недопустимость размещения фабрик, гидро- и сухих отвалов в поймах рек, ограничение возможности размещения фабрик на территориях водосбора с крутыми уклонами, особенно в районах с количеством атмосферных осадков более 500 мм в год.

Технология углеобогатительных фабрик во многом зависит от качества обогащения угля, и в связи с этим каждая фабрика имеет свои особенности. Поэтому при выдаче санитарного задания целесообразно требовать от проектной организации обязательного представления материалов проекта для согласования.

Санитарная экспертиза проектов должна осуществляться на основе анализа ситуационного плана, графических материалов, пояснительной записки, рассмотрения технологической схемы цепей аппаратов, расчетов эффективности очистки сточных вод, способа удаления и очистки поверхностного стока, анализа гидрометеорологических факторов, обязательной организации замкнутого водного цикла, устройства хозяйственно-питьевого водоснабжения предприятия, характеристики водоема и условий водопользования.

На предприятиях угольной промышленности следует запретить применение в качестве флотореагентов, смачивателей и для других целей химических веществ с неизученными свойствами относительно влияния на организм людей, санитарный режим водоемов и стабильных соединений.

Шахтные воды и ливневые стоки с поверхностного комплекса и сухого отвала должны подвергаться очистке в соответствии с требованиями Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Основные мероприятия должны быть направлены на уменьшение степени загрязнения шахтных вод на пути прохождения их по шахте. Мероприятия по улучшению работы подземных очистных сооружений шахт должны предусматривать отвод воды закрытыми трубопроводами, устройство технологически обоснованных водосборников и подземной ассенизации, санитарно-техническую надежность устройств в эксплуатации.

В зависимости от местных условий шахтные и хозяйственно-фекальные воды выводятся на поверхность, очищаются, обезвреживаются и обеззараживаются.

Наземная канализационная сеть для шахтных вод с нейтральной pH не имеет специфических особенностей, поэтому проектируется в соответствии с действующими СНиП для бытовой канализации. При сбросе шахтных вод в городскую или любого другого назначения канализационные сети должны быть учтены требования СНиП к качеству поступающих вод.

В связи с разнообразием состава шахтных вод рекомендации относительно их обработки и очистки перед использованием в сети технологического производственного водоснабжения или в случае спуска в водоем должны учитывать общие и индивидуальные особенности этих вод.

Основной задачей очистки этой категории сточных вод является освобождение их от взвешенных веществ и специфических химических ингредиентов, а также обессоливание и обеззараживание.

В случаях, когда простое отстаивание шахтных вод не обеспечивает требуемого эффекта осветления, должны применяться другие методы очистки.

Примерная технологическая схема очистки шахтных вод от взвешенных веществ может включать:

1. Предварительный, не менее чем 2-часовой отстой в подземных шахтных водосборниках.

2. Отстой в наружных отстойниках.

3. Коагуляция и флокуляция с совместным применением сернокислого алюминия и полиакриламида или одного сернокислого алюминия (оптимальные дозы в каждом конкретном случае устанавливаются опытным путем).

4. Осветление в отстойниках или в осветлителях с взвешенным слоем осадка.

5. Фильтрование.

В качестве мелкозернистой фильтрирующей загрузки в фильтрах может быть использован песок крупностью 0,3 - 1,2 мм, крупнозернистый керамзит или антрацит.

6. Обеззараживание жидким хлором или хлорной известью в контактных резервуарах. Доза хлора устанавливается опытным путем.

7. Обезвоживание осадка отстойников на иловых площадках.

8. Складирование осадка в шламохранилищах.

Конструкция и тип наружных отстойников принимаются в соответствии со способностью взвешенных веществ к осаждению, а также с учетом влияния климатических условий на их работу.

Необходимо, чтобы в проектах очистных сооружений были представлены материалы изучения специализированными институтами кинетики осаждения взвешенных частиц. В случае если порода подвержена сильному размоканию и измельчению (более 10% мелких классов), должен быть проведен обоснованный выбор коагулянтов и флокулянтов, т.к. тонкая муть устойчива в воде во взвешенном состоянии.

Санитарная практика показала, что очистные сооружения должны размещаться на возвышенной, незаболоченной и неподработанной шахтной территории во избежание подтопления и разрушения при осадке грунтов.

В проектах расчет производительности очистных сооружений должен проводиться не на 3 - 5 лет, т.е. на срок пускового периода, а с перспективой минимум на 20 лет.

Проектирование очистных сооружений для шахтных вод с 50% эффектом очистки их от взвешенных веществ не должно приниматься к согласованию в случае высокого содержания в сточных водах взвеси.

Практика показала, что строительство крупных, нередко объединяющих стоки нескольких шахт, очистных сооружений более целесообразно с точки зрения эффекта очистки и возможности эксплуатации.

Обязательным требованием является строительство многосекционных (не менее 2 секций) наружных отстойников, рассчитанных на длительное отстаивание (от 4 до 24 часов) и работу по схеме поочередного заполнения, создающей благоприятные условия для отстаивания взвеси и чистки отстойников. Работа отстойников в последовательном режиме недопустима, т.к. в период удаления осадка и ремонта резко снижается эффективность очистки шахтных вод.

В климатических условиях Сибири, северных и восточных районов очистка открытых поверхностных отстойников шахтных вод невозможна в связи с покрытием их льдом. В результате в период весеннего половодья отстойники оказываются не подготовленными к большим нагрузкам и эффективность их работы значительно снижается.

Секционные отстойники закрытого типа в зимних условиях работают на оптимальном режиме, имеют хороший эффект очистки сточных вод круглый год. Это позволяет рекомендовать их для строительства в районах с холодным климатом.

Расчет эффективности работы наружных отстойников шахтных вод должен проводиться на основе изучения специализированными научно-исследовательскими институтами кинетики осаждения в воде взвешенных веществ конкретного угольного месторождения.

Следует учесть, что подача хлора в зону осветленной воды непосредственно в отстойник перед переливом ее в железобетонный карман не дает надежного обеззараживающего эффекта. Введение хлора должно осуществляться перед камерой смешения.

При эксплуатации очистных сооружений должен осуществляться надежный автоматический контроль за накоплением осадка и квалифицированный лабораторный контроль за эффективностью очистки.

На очистных, особенно крупных, сооружениях шахтных и ливневых вод должна быть специализированная лаборатория по контролю за качеством воды. Места отбора проб и перечень анализов согласовываются с органами и учреждениями санэпидслужбы.

Очистка отстойников от ила должна быть механизирована. Иловые площадки должны быть устроены так, чтобы на них задерживались не только густые массы ила, но и его жидкая часть. Поскольку осадок и ил обычно представляют собой угольную мелочь с содержанием горючих веществ до 40 - 50%, они должны вывозиться в отвал, организованный в соответствии с действующими правилами и согласованный с органами и учреждениями санэпидслужбы.

Отвод очищенных шахтных и ливневых вод должен осуществляться в соответствии с требованиями Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

При избытке шахтных вод смешивание их после очистки со шламовыми водами углеобогатительных фабрик нецелесообразно. Рекомендуется шламовые воды подвергать самостоятельной очистке и возвращать в технологический процесс.

В случае отвода очищенных шахтных и ливневых вод по территории населенного пункта должен прокладываться закрытый коллектор. Конструкция оголовка выпуска сточных вод в водоем должна соответствовать требованиям наилучшего смешения их с водой водоема.

Запрещается проводить забор шахтной воды на технологические нужды непосредственно из отстойников во избежание ухудшения эффективности очистки.

Целесообразно принимать сооружения от строителей в эксплуатацию в теплые периоды года, когда имеется возможность детальной проверки качества работ. Эффективность очистки сточных вод оценивается после установившегося режима работы сооружений в период пробной эксплуатации.

В районах с продолжительной и холодной зимой устройство для очистки шахтных и ливневых вод фильтрующих дамб и запруд дает малый эффект очистки за счет перемерзания зимой и переполнения в паводковый период.

Кислые шахтные воды перед очисткой должны быть нейтрализованы за счет смешения со щелочными водами других шахт или других предприятий, а при отсутствии таковых - обработкой стоков известковым молоком.

Нейтрализационные установки проектируются по СНиП с учетом возможных дополнений.

При нейтрализации из шахтных вод выпадает осадок, на 50% состоящий из гипса. Для активизации осаждения осадка можно применять полиакриламид, оптимальный расход которого изменяется в пределах 2 - 5 г/куб. м. Продувка пульпы воздухом интенсифицирует процесс осаждения и уплотнения осадка.

Нейтрализация сточной воды известью в сочетании с аэрацией позволяет значительно улучшить качество воды. В процессе нейтрализации кислых шахтных вод известью снижается их кислотность, а также содержание железа и ионов тяжелых металлов; содержание хлоридов и сульфатов практически не изменяется.

Шахтные воды должны подвергаться специальной очистке от специфических химических ингредиентов (нефтепродукты, масла, фенолы, ПАВ и др.), количество которых по расчету превышает допустимое для использования этих вод в водооборотных системах производственного водоснабжения или в подлежащих к сбросу в водоем.

Наиболее сложной проблемой является охрана водоемов от загрязнения минерализованными шахтными водами. В некоторых случаях перед сбросом в водоемы они могут разбавляться паводковыми и другими пресными водами, что, однако, имеет сезонный характер, ограничивается незначительным уровнем исходной минерализации (не более 2 - 3 г/л) и необходимостью использования значительных земельных участков для сооружения накопителей. Осуществление имеющихся проектов сброса минерализованных шахтных вод в Сиваш, Черное море представляется нецелесообразным, так как вывод шахтных вод, в основном пополняющих маловодные реки Донбасса, за его пределы является нежелательным. Использование шахтных вод для орошения может привести к засолонению почв. Высокая жесткость ограничивает применение минерализованных вод для технических целей. Эффективным способом снижения солесодержания шахтных вод является их опреснение. Целесообразно строительство крупных групповых (объединяющих сток нескольких шахт) опреснительных станций для предотвращения засоления водоемов, улучшения их санитарного состояния, получения дополнительно значительного количества пресной воды, пригодной к использованию в народном хозяйстве для производственного водоснабжения.

Перспективными методами опреснения шахтных вод являются дистилляционный, основанный на выпаривании солей из воды при ее термической обработке; электродиализный, связанный с отделением солей в электрическом поле через селективные полупроницаемые мембраны. Оба метода уже получили промышленное применение для опреснения морских и подземных вод, однако электродиализ считается наиболее экономичным при опреснении воды с относительно невысоким солесодержанием (до 12 г/л). Производительность дистилляционных опреснительных установок может достигать от сотен до десятков тысяч кубометров в сутки, производительность существующих конструкций электродиализных установок (ЭДУ-50, ЭДУ-100, ЭДУ-1000, НИИПМ-25, ЭДУ-300 и др.) находится в пределах 25 - 1000 куб. м/сутки.

Применение дистилляции наиболее целесообразно в Западном Донбассе, солесодержание шахтных вод которого достигает 30 - 80 г/л, электродиализ найдет значительное применение для опреснения шахтных вод Восточного и Центрального Донбасса, минерализация большинства которых не превышает 3 - 5 г/л.

Эффективность электродиализного опреснения в значительной мере зависит от состава и свойств исходной воды. Поэтому в связи со специфическими особенностями метода исходная вода должна отвечать следующим дополнительным требованиям:

• содержание взвешенных веществ не более 2 мг/л;
• цветность не выше 20°;
• содержание железа, марганца не более 0,05 мг/л;
  • окисляемость не выше 5 мг O /л. 2

Если качество исходной воды не отвечает перечисленным требованиям, она должна подвергаться предварительной очистке, обезжелезиванию, обезмарганцеванию. Опресненные шахтные воды (особенно в маловодных районах) могут быть рекомендованы (по согласованию с органами сельского хозяйства) к использованию для орошения сельскохозяйственных земель, а также на промышленных предприятиях для производственного водоснабжения.

Проведенные технико-экономические и гигиенические испытания опытно-промышленных дистилляционной (шахта "Терновская" комбината Павлоградуголь) и электродиализной (шахта "Петровская" комбината Донецкуголь) опреснительных установок показали высокую эффективности их работы и возможность предочистки исходной воды от взвешенных веществ и других механических примесей на примененных вертикальных отстойниках и безнапорных гравийно-песчаных фильтрах с коагулированием сернокислым алюминием.

Вместе с тем опресненная вода характеризуется рядом специфических особенностей: неудовлетворительными органолептическими свойствами, низким уровнем общей минерализации, незначительным содержанием отдельных минеральных компонентов (при дистилляции), избытком или недостатком некоторых биологически активных микроэлементов (бром, фтор), значительным микробным загрязнением, содержанием некоторых органических веществ (фенолов, нефтепродуктов, канцерогенных, поверхностно-активных веществ и др.). Это связано с характерными условиями формирования шахтных вод, технологическим процессом угледобычи, применяемыми методом опреснения, режимом эксплуатации установок и т.д.

При многоцелевом использовании опресненных шахтных вод должны быть учтены следующие вопросы:

• применение эффективной системы предварительной очистки исходных шахтных вод (с учетом разнообразия и специфичности их химического состава);
• разработка и применение системы кондиционирования, очистки и коррекции солевого состава опресненных шахтных вод;
• разработка и применение эффективных способов полной утилизации концентрированных стоков (рассолов), в том числе с промышленным получением минерального сырья на выпарных установках;
• применение надежных методов обеззараживания опресненной воды.

Основным мероприятием по предупреждению загрязнения водоемов сточными водами углеобогатительных фабрик является максимальное уменьшение количества воды, поступающей в канализацию, путем увеличения коэффициента использования воды в оборотной системе производственного водоснабжения и обеспечения эффективной очистки сточных вод.

Очистка сточных вод углеобогатительных фабрик должна сводиться к максимальному освобождению от взвеси угля и породы, а также от остатков флотореагентов.

Примерная схема очистки сточных вод и удаления твердых отходов на углеобогатительных фабриках состоит в следующем:

1. вода с фабрики в виде флотохвостов по трубопроводам перекачивается в гидроотвал;

2. гидроотвал представляет собой емкость, иногда площадью до 200 га, с водонепроницаемым дном и ограждающими дамбами. Предназначен для осветления воды путем естественного осаждения взвешенных веществ;

3. осветленная вода по трубопроводам возвращается на фабрику в технологический процесс. При работе гидрошахты осветленной водой постоянно заменяется часть оборотной;

4. наружные шламовые отстойники фабрики служат лишь резервными емкостями для приема неорганизованных стоков производства;

5. порода автотранспортом вывозится в сухой (плоский) отвал, где безвозвратно складируется или отправляется на смежные производства.

На территории угольных и сланцевых обогатительных фабрик устраиваются обособленные канализационные сети для отведения:

1. незагрязненных сточных вод;

2. загрязненных производственных стоков;

3. бытовых сточных вод.

Трубопроводы для шламовых и хвостовых вод, как правило, прокладываются в надземных галереях или по эстакадам; самостоятельные участки трубопроводов устраиваются из чугунных или стальных труб, а напорные - из стальных труб с антикоррозионным покрытием.

На трубопроводах для шламовых и хвостовых вод необходимо предусматривать ревизии и прочистки, расположенные на расстоянии не более 50 м друг от друга, а также на поворотах.

Напорные трубопроводы от загрязненных стоков рекомендуется периодически промывать, особенно после длительных перерывов в их работе.

Насосные станции для перекачки производственных сточных вод, как правило, устраивают в зданиях технологического комплекса обогатительных фабрик.

Шламовые сточные воды подвергаются первичному осветлению в сгустителях при шламовых бассейнах. В случае необходимости производится коагуляция сточных вод.

Осветленная вода и стоки, содержащие мелкий шлам, направляются в шламонакопители для последующей утилизации шламов как энергетического топлива.

Шламовые сточные воды, содержащие шлам крупностью от 0,05 до 1,5 мм, направляются в радиальные сгустители или горизонтальные отстойники.

Сточные воды, содержащие более мелкий шлам (крупностью менее 0,05 мм), направляются в шламонакопители или сгустители, конструируемые по типу горизонтальных или радиальных отстойников. Для интенсификации процесса осаждения мелких фракций шлама применяется коагуляция. В качестве коагулянта применяется 0,12 - 0,3% раствор полиакриламида. Доза коагулянта зависит от загрязненности обрабатываемой воды.

Сточные воды, содержащие флотационные хвосты и минеральный шлам, направляют в хвостохранилище для длительного хранения.

Величина коэффициента заполнения хвостохранилищ и шламонакопителей принимается с учетом их строительной емкости; обычно она лежит в пределах 0,75 - 0,9. При сбросе в хвостохранилище паводковых вод объем их учитывается отдельно.

Дополнительными мероприятиями, значительно снижающими содержание взвешенных веществ в сточных водах, является устройство прудов-отстойников, рассчитанных на пребывание в них воды в течение нескольких дней. Минимальная емкость пруда-осветлителя должна обеспечивать возможность аккумулирования в нем не менее 15-суточного запаса воды при коэффициенте заполнения полезного объема первой очереди пруда, равном 0,5 - 0,65.

Площадки под строительство хвостохранилищ и шламонакопителей выбирают исходя из местных условий и согласовывают с органами и учреждениями санэпидслужбы.

Среди санитарных мероприятий по охране водоемов первостепенное значение приобретает размещение фабрики и отвала сухой породы с таким расчетом, чтобы поверхностные сточные воды не попадали в водоем.

При санитарной экспертизе проектов фабрик следует обращать внимание на то, чтобы оборудование было опробовано на действующих предприятиях и имело положительное заключение технических экспертов.

В связи с тем, что при любом способе добычи угля фабрика ежемесячно останавливается не менее чем на 4 часа для планово-профилактического ремонта, необходимо, чтобы аккумулирующие бункеры имели достаточную емкость для хранения в это время шлама и породы. При ремонте флотомашин, радиальных сгустителей или пирамидальных отстойников шлам сбрасывается в наружные механизированные шламовые отстойники, которые должны обладать соответствующей емкостью с 20% резервом.

На угольном комплексе фабрика - гидрошахта внезапная остановка фабрики (что бывает нередко) приводит к тому, что шахта в течение некоторого времени (до 2 часов) продолжает качать пульпу, которая сливается за территорию фабрики. В связи с этим на фабриках или на гидрошахтах необходимо предусматривать строительство резервных емкостей для приема пульпы в период остановки фабрики.

В ливневую канализацию должен поступать весь сток с территории фабрики и отвала сухой породы в связи с тем, что территория фабрик бывает загрязнена угольной мелочью (технические потери угля при транспортировке по территории фабрики равны 1%), флотореагентами и нефтепродуктами. Порода сухого отвала загрязнена флотореагентами в результате контакта с технической водой на фабрике. Ливневые сточные воды должны подвергаться очистке в соответствии с Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами N 1166-74.

Вдоль всех пульпопроводов должна быть проложена водосборная канава на случай их прочистки. Кроме того, на пульпопроводах должны располагаться насосные станции с резервными емкостями, способными принять количество пульпы или шлама, содержащегося в трубопроводе.

Порода в сухой отвал выводится из отсадочных машин с пункта породовыборки и тяжелосредных сепараторов.

Выбор территории сухого отвала согласовывается с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы. Площадка должна быть оборудована и спланирована так, чтобы весь поверхностный сток поступал в ливневую канализацию и была исключена опасность загрязнения поверхностных водоемов и подземных водоносных горизонтов.

При обосновании емкости гидроотвала в проектных материалах должна быть дана характеристика атмосферных осадков и поверхностного стока.

С целью перехвата поверхностного водостока с территории фабрики, отвала сухой породы и гидроотвала должны устраиваться водоотводные канавы.

Устройство прудов-отстойников в суровых климатических условиях Сибири и восточных районах страны нецелесообразно.

Организация гидроотвала на карьерах должна соответствовать требованиям, предъявляемым к отвалам углеобогатительных фабрик.

Осуществляя санитарный надзор при решении вопросов удаления шахтных вод и сточных вод других предприятий угольной промышленности, следует учитывать, что выпуск их в водоемы может быть разрешен только при условии выполнения Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами N 1166-74 и Правил санитарной охраны прибрежных вод морей N 1210-74, при этом следует помнить, что запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды:

• которые могут быть устранены путем рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения или устройства бессточных производств;
• содержащие ценные отходы, которые могут быть утилизированы на данном или на других предприятиях;
• содержащие производственное сырье, реагенты, полупродукты и конечные продукты производства в количествах, превышающих установленные нормативы технологических потерь;
• содержащие вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации (ПДК);
• которые с учетом их состава и местных условий могут быть использованы для орошения в сельском хозяйстве при соблюдении санитарных требований и других.

Главным направлением в решении вопроса предотвращения загрязнения водоемов сточными водами предприятий угольной промышленности должно быть уменьшение количества сточных вод, сбрасываемых в водоемы, очистка их от взвешенных веществ, химических загрязнений, опреснение, обеззараживание и др. водоохранные мероприятия. Эта задача может быть решена за счет совершенствования технологии производства, широкого внедрения водооборотного производственного водоснабжения. Весьма эффективным средством является снижение притока воды в шахты или карьеры путем применения предварительного осушения угольных полей с использованием водопонизительных скважин.

Методы очистки шахтных вод должны разрабатываться одновременно с мероприятиями по благоустройству поверхностных комплексов шахт и углеобогатительных фабрик.

На предприятиях угольной промышленности должны быть организованы специализированные санитарные лаборатории по контролю за очисткой сточных вод и по их влиянию на водоемы. Контролю подлежат шахтные воды, сточные воды обогатительных фабрик и карьеров, поверхностные стоки с территорий предприятий и отвалов сухой породы, вода водоемов.

Точки отбора проб, периодичность, ингредиенты анализа, степень очистки сточных вод согласовываются с органами и учреждениями санэпидслужбы и бассейновыми инспекциями по регулированию использования и охране водных ресурсов. Методическое руководство работой производственной лаборатории осуществляется органами и учреждениями санэпидслужбы.

Организация государственного санитарного надзора за охраной водоемов от загрязнения сточными водами предприятий угольной промышленности осуществляется в соответствии с Положением о государственном санитарном надзоре в СССР, утвержденным Постановлением Совета Министров СССР от 31.05.1973 N 361. Государственный лабораторный контроль за качеством воды водоемов в местах водопользования населения и гигиенической эффективностью работы очистных сооружений осуществляется по общепринятой методике. Пробы рекомендуется отбирать поверхностные и глубинные, прибрежные и на середине реки. Анализы воды надлежит проводить в зимнюю и летнюю межень, в весенний паводок и другие сроки, исходя из местных условий.

Лабораторное исследование воды проводится по следующим показателям:

1. Прозрачность по (шрифту) в см.

2. Запах (характер, его интенсивность в баллах и величина разбавления до порога ощущения).

3. Окраска (характер, интенсивность в градусах цветности и величина разбавления до порога появления окраски).

4. Взвешенные вещества в мг/л при 105 °C.

5. Взвешенные вещества при прокаливании, мг/л.

6. Плотный остаток в мг/л.

7. Плотный остаток прокаленный в мг/л.

8. <a id="p100215"></a>Окисляемость в мг/л O .
                        2

9. <a id="p100216"></a>БПК     в мг/л O .
      полн         2

10. Активная реакция (pH).

11. Солевой аммиак, азот нитритный и нитратный в мг/л.

12. Фенолы в мг/л.

13. Керосин в мг/л.

14. Масла в мг/л.

15. Флотореагенты в мг/л

и другие показатели в соответствии с Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами № 1166-74.

Флотореагенты, смачиватели и другие химические соединения, применяемые на предприятиях угольной промышленности, сорбируются на поверхности взвешенных частиц сточных вод. При этом проектная организация или действующее предприятие угольной промышленности должны предоставить органам и учреждениям санитарно-эпидемиологической службы методы определения специфических ингредиентов в воде и твердой фазе стоков.

Спуск в водоемы сточных вод, содержащих взвешенные вещества с сорбированными на них специфическими химическими соединениями, запрещается.

Степень очистки сточных вод предприятий угольной промышленности от взвешенных веществ определяется в соответствии с требованиями Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами № 1166-74.

Прежде чем приступить к лабораторным исследованиям проб воды, следует ознакомиться с имеющимися очистными сооружениями, их пропускной способностью, величиной нагрузок, режимом работы и соответствием этих параметров проектным данным.

Для проверки эффективности работы очистных сооружений следует исходить из изменений показателей, являющихся ведущими, лимитирующими в санитарной характеристике сточных вод предприятий угольной промышленности. Этими показателями являются взвешенные вещества и специфические химические ингредиенты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жуков А.И., Демидов Л.Г., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Канализация промышленных предприятий. Изд-во лит-ры по строительству, М., 1969.

2. Коновалов Г.С., Назарова Л.Н., Богуш И.А. Окисление пирита угольных шахт Восточного Донбасса. Сб. «Гидрохимические материалы». Гидрометеоиздат, Л., 1969, т. 51, с. 128 — 136.

3. Лебедева Е.М., Карлин В.Т. О самоочищении некоторых водотоков Донбасса от загрязнений, вносимых шахтными водами. Сб. «Гигиена населенных мест». «Здоровье», Киев, 1970, в. 9, с. 87 — 91.

4. Материалы II отраслевой научно-технической конференции «Сточные виды предприятий угольной промышленности и их очистка», 23 — 25 июня 1970 г., Прокопьевск, 1970.

5. Назарова Л.Н. Гихрохимическая характеристика и условия формирования шахтных вод Восточного Донбасса. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. Новочеркасск, 1969.

6. Рахов Г.М. с соавт. Санитарное обоснование использования шахтных вод в народном хозяйстве и влияние их на санитарное состояние источников водоснабжения. КНИИОКР, Киев, 1970 (рукопись).

7. Савченко П.С., Дятловицкая Ф.Г., Ярошенко В.А., Альбова Е.А. Методы химического и микробиологического анализа воды. Госмедиздат УССР, Киев, 1961.

8. Соболева И.М. Шахтные воды Северо-Восточной части Донбасса, их очистка и использование в народном хозяйстве. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Киев, 1966.

9. Соболева И.М. Количество и качество шахтных вод Донбасса и их использование в сельском хозяйстве. Сб. докладов VI международного совещания по использованию ст. вод в сельском хозяйстве.

10. Семенов А.Д., Страдомская А.Г., Зурина А.Ф. «Гигиена и санитария», 1970, № 5.

11. Турецкая Э.С. Шахтные воды Львовско-волынского угольного бассейна и их влияние на реку Западный Буг. «Гигиена и санитария», 1961, № 10, с. 73 — 75.

12. Цейдлер В.П. Опыт обработки кислых шахтных дренажных вод за рубежом. Сб. «Комплексное использование и охрана водных ресурсов». Экспресс-информация, сер. 4, в. 5, М., 1969, с. 30 — 33.

13. Руководство по анализу шахтных вод. М., 1972.

14. Временное руководство по эксплуатации сооружений для очистки шахтных вод. М., 1971.

15. Временная методика определения исходных данных о грубодисперсных примесях в сточных водах предприятий угольной промышленности. М., 1971.

16. Временные нормы и правила водоотведения на предприятиях угольной и сланцевой промышленности СССР. М., 1971.

17. Унифицированные методы анализа вод. Под общей редакцией доктора химических наук Ю.Ю. Лурье. М., 1971.