Проблемы охраны водной среды в горном деле

Химический состав вод прежде всего характеризуется минерализацией воды, под которой понимают выраженную в мг/л или г/кг (в случаях более одного грамма на килограмм) сумму всех минерализованных веществ, определенных при анализе. Минерализация шахтных вод изменяется в очень широких пределах как по содержанию солей, так и по их количественному составу (последнее даже в пределах одной шахты). Однак

о каждому угольному бассейну присуща своя минерализация шахтной воды. В Подмосковном, Кузнецком и Печорском угольных бассейнах встречаются в основном пресные воды, а шахтные воды Ростовской области относятся чаще к сульфатному классу натриевой группы II типа, реже - к гидрокарбонатному и хлоридному классу магниевой, натриевой, кальциевой групп. В микроэлементном составе шахтных вод обнаружено наличие железа, меди, титана, никеля, мышьяка, бериллия, цинка, кадмия, стронция, кобальта, ванадия, хрома, галлия, олова, свинца, молибдена, серебра, сурьмы, бария, теллура, висмута, марганца и др. В большинстве случаев их содержание не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК). Однако в некоторых водах содержание микроэлементов выше допустимого, что следует учитывать при осуществлении комплексной переработки этих вод. Так, в шахтных водах Кузбасса в концентрациях выше допустимых содержатся стронций, кадмий, марганец, барий, медь, кобальт, хром, свинец и сурьма.

Шахтные воды Печорского, Подмосковного и Кузнецкого бассейнов имеют умеренную жесткость - . Повышенную () жесткость имеют шахтные воды Восточного Донбасса. Встречаются шахтные воды и с более высокой жесткостью.

Кислые шахтные воды, образуемые в результате окисления сульфидов железа под действием кислорода воздуха и воды встречаются в Кизеловском бассейне, а также на некоторых шахтах Подмосковного бассейна. Эти воды имеют повышенное содержание железа, изменяющееся от 90 до 713 мг/л и придающее воде бурую окраску.

Размер загрязнений шахтных вод органическими веществами определяют перманганатной или бихроматной окисляемостью (ХПК), а также биохимической потребностью в кислороде (БПК). Окисляемость выражается количеством кислорода в миллиграммах, затрачиваемого на окисление органических веществ в 1 л воды в стандартных условиях. В зависимости от содержания органических веществ окисляемость воды колеблется в широких пределах. Так, воды шахт Печорского и Челябинского бассейнов отличаются повышенной окисляемостью, составляющей . При наличии в шахтных водах трудноокисляемых органических загрязнений для определения химического потребления кислорода (ХПК) применяют в качестве окислителя бихромат калия.

Биохимическую потребность в кислороде (БПК) шахтных вод оценивают количеством кислорода, расходуемым на окисление не-ч стойких органических веществ в течение пяти () и двадцати () суток. Биохимическая потребность в кислороде значително изменяется даже в пределах одного бассейна.

Наличие азотнокислых солей в шахтных водах свидетельствует о загрязнении их продуктами распада животного и растительного происхождения. Нитраты и аммиак в шахтных водах содержатся в небольших количествах.

Бактериальное загрязнение шахтных вод вызвано попаданием в них фекальных вод и продуктов гниения древесины и живых организмов. Последние создают благоприятную среду для развития патогенных бактерий, которые возбуждают различные желудочно-кишечные заболевания (брюшной тиф, дизентерию и др.). Степень загрязнения вод оценивается колититром, колииндексом и микробным числом (Солититр определяется количеством воды в миллилитрах, в котором обнаруживается одна кишечная палочка, колииндекс - количеством кишечных палочек в одном литре воды, микробное число определяется количеством микробов в 1 мл воды). Колититр шахтных вод обычно находится в пределах и менее, реже он составляет .

Мембранные методы опреснения шахтной воды. Этими методами опресняются солоноватые или соленые воды с минерализацией до 10 г/л, к которым относятся и воды шахтного водоотлива.

Обратный осмос (метод разделения растворов, ) - процесс преимущественного переноса растворителя через полупроницаемую мембрану, идущий в противоположном направлении по сравнению с широко распространенным в природе и давно известным осмотическим процессом. В обоих случаях полупроницаемая мембрана, пропуская молекулы растворителя, задерживает растворенные вещества.

Особенность обратного осмоса заключается в том, что поток исходной воды, омывая мембрану, разделяется на два: один проходит через мембрану, оставляя в исходной воде задержанные ею вещества, другой смывает эти вещества с поверхности мембраны и уносит их. Мембрана длительное время остается чистой и сохраняет свои технологические характеристики.

В зависимости от разделяемых сред, предъявляемых требований к качеству разделения, технологических условий эксплуатации используются различные мембраны:

· по форме (плоские, трубчатые с наружным диаметром от 0,5 до 25 мм и так называемые полые волокна с наружным диаметром и внутренним );

· по структуре (непористые - диффузионные; пористые - изотропные, низотропные, изопористые; уплотняющиеся; жестко-структурные; комбинированные);

· по технике изготовления (сухое или мокрое формование, термическая желатинизация, облучение пленок заряженными частицами с последующим химическим травлением, экструдирование и т.д.);

· по материалам (стекло, металлическая фольга, широкий спектр Полимеров - ацетаты целлюлозы, полиамиды, полисульфоны, поливинилы, полибензимидозолы, полипперазинамиды и др.).

Наиболее распространены мембраны из ацетил целлюлозы, ароматических полиамидов и композитные, представляющие собой один или несколько ультратонких слоев полиамидов на полисульфоновой или другой основе. Все они имеют анизотропную структуру, т.е. пронизаны порами с размерами, изменяющимися по толщине мембраны.

Для успешной работы технологической мембранной аппаратуры содержание взвешенных веществ в опресняемой воде должно отвечать нормам, принятым для питьевой воды (1,5 мг/л). Шахтные воды можно освободить от взвешенных и коллоидных загрязнений до указанного показателя, а также от микроорганизмов путем коагуляции взвесей и коллоидов сульфата алюминия или хлоридом железа (III), иногда целесообразно применять и флокулянт - полиакриламид.

 Скачать реферат