Проект реконструкции технологической схемы очистки шахтных вод шахты «Естюнинская» ОАО ВГОК г. Нижний Тагил

нейтральные (рН=6,5 - 8,5);

кислые (рН менее 6,5);

щелочные (рН более 8,5).

К числу основных загрязнений, наличие которых в шахтных водах непосредственно связаны с горными работами, относятся взвешенные вещества (ВЗВ), нефтепродукты, бактериальные примеси. Обогащение этими загрязняющими веществами происходит в процессе движения их по горным выработкам и выработанному пространству шахты.

Шахтные воды ш. Естюнинская по величине рН относятся к нейтральным, по данным таблицы (1.3),  имеют небольшую концентрацию взвешенных веществ: в среднем 31,32 мг/дм3, при большом объеме сброса шахтных вод: 527 м3/час, 4000 тыс. м3/год. Поэтому стоит проблема очистки  большого объема вод с небольшими концентрациями загрязняющих веществ. Необходимо подобрать оптимально подходящее оборудование по заданным показателям. В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили безреагентная и реагентная технология очистки.

Исходя из требований, предъявляемых к качеству воды, безреагентная очистка осуществляется методами отстаивания в отстойниках и прудах-осветлителях, фильтрования через слой зернистого материала, сетки и ткани. Наиболее часто применяются методы гравитационного осаждения и фильтрования взвесей. Особенно широко на первой стадии, т.е. перед фильтрованием, используется гравитационное осаждение, как наиболее простой и наименее энергоемкий способ. Однако он имеет три крупных недостатка: во-первых, требует больших капитальных затрат на строительство огромных отстойников, занимающих большие площади рабочих пространств, во-вторых, создает трудности при чистке слежавшегося в отстойниках осадка; в-третьих, не позволяет зачастую выйти на нормативный уровень содержания взвешенных веществ в осветленной воде.

Поэтому считаю  дальнейшее использование отстойных прудков для осаждения взвешенных веществ и осветления шахтных вод ш. Естюнинская нецелесообразным. И заменить данную стадию очистки – реагентной очисткой при помощи коагулянта в  блоке осветителя.

Реагентную очистку применяют при необходимости более полного удаления из воды взвешенных веществ, нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов, ее стабилизации и т.п. Она осуществляется с помощью различных химических соединений или путем использования электрохимических процессов. Для достижения требуемой степени осветления промышленные сточные воды перед отстаиванием и фильтрованием обрабатываются коагулянтами – солями алюминия или железа.

Очистка производственных сточных вод реагентным способом включает несколько стадий, основными из которых являются:

1) Приготовление и дозирование реагентов;

2) Смешение реагентов с водой;

3) Хлопьеобразование;

4) Отделение хлопьевидных примесей от воды.

Все эти процессы протекают в осветлителях. Их применяют для очистки природных вод и для предварительного осветления сточных вод некоторых производств. Используют, в частности, осветлители со взвешенным слоем осадка, через который         пропускают воду, предварительно обработанную коагулянтом.  

Виды и состав коагулянтов на основе солей алюминия и железа довольно обширны.  Наибольшее распространение получили сернокислый алюминий и хлорное железо,  а также хлориды и гидроксохлориды алюминия (Al2(OH)5Cl).  Помимо этих коагулянтов для об-работки сточных вод предложены различные глины,  алюминий-  и железосодержащие отходы производств,  пасты и смеси;  шламовые отходы производства Al2(SO4)3,  содержащие кремнекислоту;  коагулянты,  полученные путем взаимодействия основных хлоридов алюминия со щелочными реагентами; смесь сульфата алюминия с алюминатом натрия и добавкой гидрофильных веществ типа крахмала; смесь алюмината натрия с тонкодисперсными остатками от выщелачивания щелочью бокситов;  травильные растворы;  смесь,  образующаяся при выщелачивании серной  кислотой и нейтрализации избыточной кислотности обожженной глиной;  паста,  полученная осаждением солей алюминия из сточных вод аммиаком;  основные соли алюминия,  активированные  многовалентными  анионами  кислот (H2SO4, H3PO4, H2SiO3);  железный купорос;  хлорное железо,  полученное обработкой хлором железного лома (иногда непосредственно на станциях водоочистки); сернокислое окисное железо, полученное из нитритных (колчеданных)  огарков –  отходов сернокислотного производства;  сернокислое железо,  полученное из отходов серно-кислотного производства двуокиси  титана.  Существуют  способы производства смешанных коагулянтов кислотной обработкой шлаков,  золы и глин,  содержащих заметные количества железа и алюминия. Эффективность и экономичность различных видов коагулянтов определяется, в основном, концентрацией в них активной части – солей алюминия и железа. Наибольшее применения в качестве коагулянтов получили сульфат алюминия, гидроксохлорид алюминия и хлорид железа(III). В несколько меньшем масштабе используются сульфаты железа, смешанные коагулянты в виде солей алюминия и железа. Заметно в меньших количествах используют алюмоаммонийные и алюмокалиевые квасцы. Возрастает использование коагулянтов, в первую очередь железа и алюминия, получаемых электрохимическим способом. В этом случае их свойства как коагулянтов резко улучшаются. [1]

3.Описание реконструированной технологической схемы

очистки сточных вод шахты «Естюнинская»

Состав очистных сооружений:

- насос ЦНС 300/600 (4 шт.)

- осветитель (1 шт.)

- каркасно-засыпные безнапорные фильтры (2 секции площадью 2,5 м2)

Шахтная вода, собираемая на горизонте -240, по водоводам подаётся 4 насосами ЦНС 300/600 в осветитель.    В осветителях воду с коагулянтом подают в нижнюю часть аппарата. В качестве коагулянта мною выбран коагулянт гидроксохлорид алюминия (ГХА) марки Б – коагулянт нового поколения, предназначен для обработки поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий, бытовых и городских стоков.

Применение гидроксохлорида алюминия позволяет интенсифицировать процесс водоподготовки и улучшить качество воды. Очень эффективен при обработке воды с температурой 0–9°C.

Гидроксохлорид алюминия марка Б выпускают в виде твердого продукта. Внешний вид твердого продукта – пластинки и гранулы неопределенной формы различного размера белого или желтого цвета; срок хранения 3 года.

      Плюсы гидроксоалюминия в сравнении с традиционным реагентом (сульфатом алюминия).

      Снижение расхода товарного реагента в 8–10 раз;

      Уменьшение времени коагуляции в 1,5–3,0 раза;

      Возможность эффективно очищать воду в широком диапазоне температур, включая диапазон 0,5–9 градусов Цельсия;

      Значительное уменьшение или полное отсутствие остаточного алюминия в очищенной воде;

      Исключение или резкое снижение образующихся гипсовых отложений в технологическом оборудовании и трубопроводах;

      Позволяет отказаться от применения флокулянтов.

Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их не станет равной скорости восходящего потока— сечение I-I.




Рис. 2 – Блок осветлителя: 1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 –осадкоуплотнитель.
           Выше этого сечения образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. При этом наблюдается процесс прилипания частиц взвеси к хлопьям коагулянта, осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная сода поступает в желоб, из которого ее направляют на дальнейшую очистку. Образование и уплотнение осадка в осадкоуплотнителе происходит в условиях непрерывного поступления взвеси.[1]

Для более глубокой очистки сточные воды самотёком через водослив поступают на фильтры. В качестве фильтрующей среды используется кокс крупностью 15-30 мм. Осветлённые воды после фильтров через перелив попадает в стальной жёлоб диаметром 800 мм. Протяжённость жёлоба составляет около 550 м. из жёлоба осветлённые воды попадают в перепускную бетонную трубу диаметром 1000 мм, уложенную под дорогой, и далее продвигаются по старому пересохшему руслу р. Тагилка по территории коллективного сада «Горняк № 2». На территории сада сточные воды попадают в небольшой естественный прудок ёмкостью 1000 м3. После отстаивания в прудке вода течёт по рельефу местности до точки впадения в р. Тагил.[3]

Рис. 3 – Технологическая схема реконструкции очистки сточных вод шахты «Естюнинская» на предприятии ОАО ВГОК

Таблица 3.1 – Условные обозначения

  Таблица 3.2 – Потоки