Предотвращение вредного воздействия шахтных и карьерных вод на состояние водоемов Донбасса

В.В.Гапченко, Макеевский металлургический техникум, г. Макеевка Донецкой области

Развитие промышленного и сельскохозяйственного производства приводит к непрерывному увеличению потребления воды, а также к деградации качества воды в природных водоемах вследствие непрерывно увеличивающейся концентрации различных загрязнителей, и, прежде всего, концентрации солей.

Это особенно отчетливо проявляется в промышленно развитых регионах, где воздействие значительных объемов промышленных сточных вод усугубляется сбросом в водные источники минерализованных шахтных и карьерных вод.

И именно Донецкая область занимает первое место в Украине по сбросу сточных вод, их объём составил 30,6% от сброса всех загрязнённых вод Украины (диаграмма 1) [1].

Сброс загрязненных сточных вод в водные объекты Украины (%) по областям Украины

Диаграмма 1

В настоящее время в Украине шахтные и карьерные воды угольной промышленности, железорудных предприятий, а также карьеров по добыче нерудных материалов следует отнести к основным источникам засолонения природных водоемов. Так, горнодобывающими предприятиями угольной промышленности сбрасывается в гидрологическую сеть более 700 млн. м³ /год минерализованных вод, железорудными предприятиями - около 150 млн. м³ /год [2]

С карьерными и шахтными водами в природные водоемы, являющиеся источниками водоснабжения, сбрасывается около 5 млн. тонн в год солей. Это существенно влияет на показатели качества воды в водных источниках и отражается на экологическом состоянии водоемов, величине затрат потребителей на водоподготовку и состояние здоровья населения.

Основная масса карьерных и шахтных вод предприятий угольной и нерудной отраслей промышленности сбрасывается через малые реки Донецкой и Луганской областей, Северский Донец, Кальмиус и Миус в Азовское море (общий объем сбрасываемых вод - 650-700 млн. м³ /год, солей – 2 млн. тонн в год) [2]

Донецкая и Луганская области относятся к числу маловодных регионов. Основным источником хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения региона является канал Северский Донец – Донбасс. Используются также питьевые и технические водохранилища, подземные воды, речной сток. Качество воды из местных источников, как правило, не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям к питьевой воде, в ряде районов предприятия и население испытывают острый дефицит воды.

В последние годы в регионе существенно увеличены отпускные цены на воду. При общем недостатке питьевой воды значительная часть ее расходуется на технические цели, для подпитки систем водоснабжения промышленных и коммунальных предприятий. В связи с недостаточно эффективным использованием воды и выросшей в последнее время на порядок ее стоимостью, плата за воду сиала тяжелым бременем для многих предприятий.

В то же время, при современном уровне развития технологии водоподготовки вода для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения может быть получена путем очистки и кондиционирования шахтных и карьерных вод при уровне эксплуатационных расходов меньшем действующих цен на воду.

Проблема получения питьевой и технической воды в регионе может быть решена за счет очистки, кондиционирования и использования шахтных и карьерных вод. Одновременно с этим будет в определенной степени решаться и экологическая проблема, т.к. при очистке и кондиционировании воды предотвращается сброс в водоемы взвешенных, эфирорастворимых веществ, солей и других загрязнителей.

Однако наиболее кардинальным способом предотвращения вредного воздействия шахтных и карьерных вод на состояние водоемов является комплексная переработка этих стоков с получением высококачественной воды и солей в виде утилизируемых продуктов.

Процесс комплексной переработки минерализованных вод может быть представлен в виде единой структурной схемы (рис.1), основными стадиями которой являются подготовка исходной воды перед концентрированием, концентрирование-опреснение, корректировка состава концентрата, разделение, кондиционирование обессоленной воды перед использованием, кондиционирование солепродуктов, полученных на стадии разделения.

Вид операций, входящих в состав стадии подготовки исходной воды перед опреснением-концентрированием, определяется химическим составом минерализованной воды, способом опреснения-концентрирования и другими факторами. В общем случае в состав стадии могут входить очистка от взвешенных веществ и нефтепродуктов, умягчение и стабилизационная обработка, деаэрация, нагрев и другие операции [3]

Задача стадии опреснения-концентрирования состоит в получении опресненной воды и раствора с концентрацией солей возможно более близкой к равновесной при использовании методов, обеспечивающих минимальные затраты. Эта стадия является наиболее энерго- и материалоемкой, на ней получается до 95-98% обессоленной воды.

Рисунок 1 Структурная схема установки переработки минерализованных вод

На стадии корректировки состава концентрата предусматривается удаление примесей до концентраций, обеспечивающих получение солепродуктов необходимого качества. Для очистки концентрированных растворов в основном применяются реагентные методы.

Состав операций, входящих в стадию разделения, определяется взаимной растворимостью солей в водно-солевой системе. В общем случае эта стадия может включать упаривание или охлаждение с кристаллизацией, сгущение и отделение