Проблемы охраны водной среды в горном деле

Загрязненная нефтью и механическими примесями вода подается в отстойники по трубопроводу через лучевой распределитель. Очищенная вода через сифонный регулятор отводится к водяному насосу и закачивается в пласт. Уловленная нефть через кольцевой короб и трубопровод направляется на установку подготовки нефти. Механические примеси, оседающие в нижней части отстойника, периодически размываются струе

й воды и сбрасываются по трубопроводу в илонакопитель.

За отстаиванием часто следует операция осветления воды - технологический процесс обработки шламовых вод горнопромышленных предприятий под действием гравитационных или центробежных сил, сгущение полученного осадка и отделение его. Осветлением воды называют также процесс разделения жидкой и твердой фаз суспензии (пульпы).

В зависимости от технических, технологических или экологических требований вода до разной степени осветляется дальнейшим отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием и флотацией. Наиболее распространены процессы отстаивания и флотации (главным образом в углеобогащении). Фильтрация и центрифугирование используются в основном для получения требуемого качества сгущенного продукта или кека.

Выбор способа осветления воды зависит от степени дисперсности частиц, физико-химических свойств и концентрации взвесей, расхода воды, требуемой степени осветления.

Грубодисперсные взвеси выделяют из шламовых вод чаще всего отстаиванием (без применения реагентов) и флотацией, тонкодисперсные - отстаиванием (с применением реагентов), осаждением в центробежном поле и фильтрованием.

При осветлении получают осветленную воду и сгущенный продукт с максимально возможным содержанием твердого компонента в нем по условиям транспортировки, конструктивным возможностям

аппарата, в котором происходит процесс осветления, и по технологическим требованиям при дальнейшем переделе твердого компонента.

При разделении твердой и жидкой фаз пульпы в гравитационном и центробежном поле условно различают три зоны: осветления; осаждения; уплотнения осадка. В зоне осветления концентрация частиц шлама в воде невысока и поэтому частицы свободно осаждаются. В зоне осаждения концентрация частиц шлама увеличивается, осаждение происходит в условиях стесненного падения, характеризуемого оседанием частиц всей массой. В зоне уплотнения осадка концентрация частиц шлама достигает максимума, а скорость их осаждения приближается к нулю; осадок обезвоживается под действием веса частиц. Концентрация осадка зависит от структуры и размера твердых частиц.

На процесс осветления вод влияют гранулометрический и минералогический состав твердого компонента, его плотность и концентрация, вязкость, температура и рН пульпы, наличие в растворах реагентов. Эффективность осветления воды во многом зависит от правильного приготовления реагента и его дозировки, конструктивных особенностей выбранного аппарата и его удельной производительности.

Для осветления воды в основном применяют устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы производят под действием силы тяжести (непрерывного действия - пирамидальные отстойники, конусные и радиальные сгустители; периодического действия - наружные отстойники, шламовые бассейны, пруды); аппараты, в которых расслоение происходит под действием центробежной силы (гидроциклоны, осадительные центрифуги); флотационные машины (вывод грубодисперсного шлама).

Прогрессивным направлением очистки является удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил, при этом в несколько раз повышается производительность и уменьшаются размеры отстойника. В качестве таких аппаратов используют гидроциклоны и центрифуги, в которых вода, поданная под давлением , вращательно движется в цилиндрической части вместе с примесями. Крупные примеси отжимаются возникающей центробежной силой к стенкам и вместе с жидкостью по винтовой спирали поступают к сливу. Осветленная вода движется вверх по оси гидроциклона. Эффективность таких аппаратов равна

Для ускорения осаждения тонкодисперсной взвеси в шламовую воду добавляют различные реагенты, вызывающие коагуляцию или флокуляцию, т.е. образование относительно крупных быстро осаждающихся агрегатов. В горной промышленности используются в основном реагентные, сорбционные, электрохимические и другие физико-химические методы очистки вод.

5.2 Физико-химическая очистка

При физико-химической очистке сточных вод изменяют физическое состояние загрязнений, что облегчает их удаление из сточных вод. Для этого пользуются методами коагуляции, флокуляции, флотации, сорбции, экстракции, ионного обмена, диализа, осмоса, дистилляции, кристаллизации, магнитной обработки, электрокоагуляции и др.

Коагуляция основана на слипании мелкодисперсных частиц под воздействием специально добавляемых в сточные воды веществ - коагулянтов, в результате чего увеличиваются размеры частиц и интенсивность их осаждения. В качестве коагулянтов применяют соли аммония, железа, магния, известь, шламовые отходы и др.

Если процесс отстаивания протекает медленно, что может быть связано с присутствием мелкодисперсных примесей (угольная пыль), то прибегают к процессу коагулирования. При коагулировании учитывают факторы, влияющие на процесс: температуру, активную реакцию, среды, интенсивность перемешивания и солевой состав раствора. Процесс коагулирования можно ускорить добавлением флокулянтов — веществ, образующих с водой коллоидные дисперсные системы.

Флокуляция — один из видов коагуляции, когда в качестве флокулянта используют природные органические и синтетические высокомолекулярные вещества (полиакриламид, белки, полиэтиленамин и др.).

Флотация основана на процессах прилипания загрязненных веществ к поверхности раздела двух фаз, например воздуха и воды, образования комплексов и их удаления. Для усиления флотационного эффекта в обрабатываемую жидкость добавляют поверхностно-активные вещества (нефть, мазут, смолы, керосин и др.), которые снижают поверхностное натяжение жидкости, ослабляя связь воды с твердым или коллоидным веществом. Процесс флотации усиливают, вводя в жидкость пенообразователи (тяжелый пиридин, крезол, фенолы и т.д.), которые также понижают дисперсность пузырьков и их устойчивость. В зависимости от способа насыщения жидкости пузырьками воздуха или другого газа различают флотацию с выделением воздуха из раствора, с механическим диспергированием воздуха, с подачей воздуха через сопла или пористые материалы и электрофлотацию.

Метод флотации с выделением воздуха из раствора широко применяют в практике очистки жидкостей, содержащих очень мелкие частицы загрязнений, поскольку он позволяет получить пузырьки.

5.3 Общая схема борьбы с загрязнением воды

Общая схема очистки сточных вод от различных видов загрязнений состоит из первичной, вторичной и третичной очистки. При первичной очистке (очистке от веществ во взвеси) сточная вода поступает в систему решеток и сеток (процеживание, задержание крупных предметов: обуви, веток, одежды и др.), затем она подается в песколовку, где крупные посторонние включения, например гравий, выпадают на дно медленно текущего потока, и далее направляется в отстойник.

 Скачать реферат