Меню Рубрики

Руководство по анализу шахтных вод

Основными способами очистки шахтных вод являются отстаивание, осветление в слое взвешенного осадка, фильтрование, а также удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил.

Отстаивание применяется как без обработки воды реагентами (безреагентное отстаивание), так и с предварительной обработкой коагулянтами и флокулянтами, фильтрование – преимущественно с применением реагентов, а осветление в слое взвешенного осадка – только с обработкой воды реагентами.

В качестве сооружений для реализации этих способов нашли практическое применение горизонтальные (железобетонные и земляные), вертикальные и тонкослойные отстойники, пруды-отстойники, осветлители со взвешенным слоем осадка, искусственные фильтрующие массивы, скорые напорные и открытые однослойные и двухслойные фильтры, фильтры с восходящим потоком очищаемой воды (контактные осветлители), гидроциклоны.

Наибольшее распространение на предприятиях угольной промышленности получил способ отстаивания.

Безреагентное отстаивание продолжительностью до 6 ч. в горизонтальных секционных отстойниках небольшой емкости на большинстве угольных шахт обеспечивает очистку от взвешенных веществ в среднем до 50-200 мг/л, что не достаточно для сброса в водные объекты и подачи на фильтры доочистки. Образующийся при этом осадок обладает сравнительно высокой плотностью и плохо удаляется гидравлическим способом, а применяемый в большинстве случаев на практике способ удаления осадка путем его гидроразмыва и перекачки шламовыми насосами в илонакопители или иловые площадки нетехнологичен, особенно в зимних условиях, и весьма трудоемок. Поэтому очистка отстойников от осадка производится обычно один раз в год в летний период, что приводит к переполнению его осадком и неэффективной работе в течение длительного периода времени.

Безреагентное отстаивание в бетонированных и земляных отстойниках большей емкости, рассчитанных на 6-24 ч., обеспечивает более высокую эффективность, однако во многих случаях качество очищенной воды также не удовлетворяет предъявляемым требованиям. В целом они, хотя и в меньшей степени, обладают теми же недостатками, что и горизонтальные секционные отстойники.

Пруды-отстойники являются наиболее эффективными сооружениями по безреагентному отстаиванию шахтных вод и позволяют при оптимальных параметрах снизить содержание взвешенных веществ до величин, не превышающих 30-50 мг/л. Повышение эффективности очистки достигается при последовательной работе 2-3 прудов-отстойников. При невысоких требованиях к качеству воды, подлежащей к сбросу в водные объекты, и небольшом содержании тонкодисперсных частиц в исходной воде эти сооружения могут успешно использоваться в качестве самостоятельного способа очистки, а в остальных случаях – в качестве первой ступени очистки перед фильтрованием. Пруды-отстойники должны рассчитываться на длительное накопление осадка в течение не менее 10 лет.

Вертикальные и тонкослойные отстойники рассчитаны на работу, как правило, с предварительной обработкой шахтных вод реагентами и удалением осадка под гидростатическим давлением без выключения их из работы. Из этих двух типов сооружений более компактны, эффективны и удобны в эксплуатации тонкослойные отстойники, обеспечивающие при этом максимальную удельную нагрузку на поверхность для сооружений отстойного типа.

Осветление в слое взвешенного осадка является весьма эффективным способом очистки шахтных вод и может осуществляться в аппаратах различного типа. Однако на предприятиях угольной промышленности преимущественное применение получили осветлители коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем.

Работа осветлителей основана на явлении контактной коагуляции, которая происходит при прохождении очищаемой воды, подвергшейся реагентной обработке, через слой взвешенного осадка, находящийся в динамическом равновесии благодаря равенству скорости восходящего потока и средней скорости осаждения скоагулированных частиц. Необходимым условием эффективной работы осветлителей служит сохранение постоянства расхода и температуры очищаемой воды. Верхний предел содержания взвешенных веществ, поступающих на очистку шахтных вод не ограничен, а нижний предел составляет 150 мг/л, содержание взвешенных веществ в очищенной воде не превышает 10-15 мг/л. В связи с этим, данный способ может применяться как для одноступенчатой очистки шахтных вод, так и в качестве первой ступени очистки перед фильтрованием.

Фильтрование, в отличие от отстаивания и осветления в слое взвешенного осадка, является методом тонкой (глубокой) очистки воды и осуществляется пропусканием воды через зернистые или пористые материалы. Осветление воды при фильтровании происходит в результате действия двух противоположных процессов: адгезии твердых или скоагулированных частиц к поверхности зерен фильтрующей загрузки и отрыва, ранее задержанных частиц и переноса их гидродинамическим потоком жидкости в следующие по ходу потока слои фильтрующего материала.

Отличительная особенность способа фильтрования заключается в высокой чувствительности его к содержанию взвешенных веществ в исходной воде. С повышением исходного содержания взвешенных веществ эффективность очистки и длительность цикла фильтрования резко снижается, существенно возрастает расход воды на промывку фильтров. В связи с этим предельное значение концентрации взвешенных веществ в исходной воде ограничено для скорых открытых однослойных зернистых фильтров 30 мг/л, для скорых напорных и открытых двухслойных фильтров 50 мг/л и для контактных осветлителей 150 мг/л .

Из механизма процесса фильтрования следует также, что его эффективность может быть повышена путем реагентной обработки поступающей на очистку воды. Способность коагулянтов и флокулянтов к образованию хлопьев, увеличению их плотности, прочности и сил адгезии позволяет оптимизировать процесс фильтрования и добиваться максимальной его эффективности. Таким образом, с учетом особенностей способа фильтрования, целесообразной областью его применения следует считать одноступенчатую очистку шахтных вод с небольшим исходным содержанием взвешенных веществ или вторую ступень очистки после отстаивания и осветления в слое взвешенного осадка.

Прогрессивным направлением в технологии очистки сточных вод угольных предприятий является удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил. Силы, действующие на выделяемые частицы в центробежных устройствах, больше сил тяжести, действующих в отстойниках. Вследствие этого повышается в несколько раз их производительность, уменьшаются их размеры. На горных предприятиях широко распространены напорные конические гидроциклоны. Загрязненная вода подается под давлением 0,05-0,3 МПа внутрь гидроциклона, поступает в цилиндрическую часть и вращательно движется в ней 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 очистки в гидроциклонах составляет в среднем 70-80 %.

Таким образом, при исследовании сложившейся ситуации в области очистки шахтных вод на угольных предприятиях Сибирского региона, с учетом условий их образования и качественного состава, можно заключить, что на сегодняшний момент основные проблемы угольных предприятий по очистке шахтных вод остаются не решенными: кроме низкой эффективности существующих технологий, они требуют больших эксплуатационных затрат.

При анализе применяемого оборудования для очистки шахтных вод, выявлены его недостатки, а следствием этого является то, что эффективность очистки шахтных вод на большинстве имеющихся очистных сооружениях недостаточна и очищенная вода по своим качественным показателям не удовлетворяет нормативным требованиям на сброс.

Поэтому возникает необходимость разработки и внедрения новых эффективных способов и технологических схем очистки шахтных вод с заменой устаревшего оборудования на современное, например, флотационное, которое, по нашему мнению, будет являться наиболее перспективным.

источник

Согласовать время доставки оборудования на объект

ФИЛЬТРУЮЩИЕ СРЕДЫ И РЕАГЕНТЫ

ОБОРУДОВАНИЕ И РАСХОДНИКИ В ПРОДАЖЕ

Компрессор для систем напорной аэрации воды

СуперФерокс (20л.) — 1800 руб.

Lewatit 1567 25 л. — 4900 руб.

КАРТА АНАЛИЗОВ ВОДЫ ПО ДМИТРОВСКОМУ РАЙОНУ

В книге описаны правила отбора и подготовки проб, процедуры выполнения анализов, приведена разнообразная полезная информация, даны библиографические ссылки на руководства и действующие нормативно-методические документы по анализу воды. Текст руководства содержит много иллюстраций, создающих наглядность и облегчающих выполнение анализа.Руководство рекомендуется специалистам-гидрохимикам, преподавателям, учителям школ, педагогам дополнительного образования, студентам вузов, учащимся профильных классов, а также всем интересующимся вопросами контроля качества воды

Общая характеристика и назначение.
Технические данные и методы анализа.
На что следует обратить внимание при работе с портативными комплектами (полезная информация) .
Общие сведения о применении портативных комплектов для химического анализа.
Рабочие условия при анализе.
О способах выражения концентраций веществ в растворах.
Особенности применяемых методов и выполняемых операций.
Органолептические методы.
Титриметрические методы.
Колориметрические методы.
О выполнении анализа с фотоколориметрированием проб.
Об анализе почвенных вытяжек.
Неопределенности и погрешности измерений.
Точность анализа и факторы, ее определяющие.
Система контроля и документирования результатов.
Меры безопасности при выполнении анализов .
Факторы опасности.
Общие правила безопасной работы.
Правила работы с едкими веществами и растворами.
Правила работы с растворителями.
Отбор проб и их консервация.
Общие правила отбора проб.
Отбор проб из водоисточников.
Консервация проб воды.
Отбор и подготовка проб почвы.
Общие правила отбора проб почвы.
Отбор объединенной пробы методом конверта.
Подготовка проб почвы к анализу.
Унифицированная методика приготовления почвенных вытяжек.
Показатели и процедуры анализа .
Алюминий.
Аммоний.
Биохимическое потребление кислорода (БПК).
Вкус и привкус.
Водородный показатель (рН).
Диоксид углерода.
Железо общее.
Жесткость общая, кальций и магний.
Запах.
Карбонаты, гидрокарбонаты, карбонатная жесткость и щелочность.
Кислород растворенный.
Кислотность.
Металлы, сумма.
Мутность и прозрачность.
Нефтепродукты.
Нитраты.
Нитриты.
Окисляемость перманганатная, метод Кубеля.
Пенистость.
Поверхностно-активные вещества, анионоактивные.
Свинец.
Сероводород и сульфиды.
Солесодержание общее, натрий и калий, сухой остаток (расчетные методы).
Сульфаты.
Фенолы.
Формальдегид.
Фосфаты и общий фосфор.
Фториды.
Хлор активный.
Хлориды.
Цветность.
Приложения.
Протокол исследования качества воды.
Набор-укладка для фотоколориметрирования «Экотест 2020-К».
Комплектные изделия, расходные материалы и принадлежности для химического анализа.
Список литературы.
Список нормативных документов
.
Российские и международные стандарты.
Методики выполнения измерений на основе тест-комплектов
Методики количественного химического анализа ПНДФ, РД 52

источник

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку «Купить» и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль».

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В руководство включены методики контроля состава сточных вод, сбрасываемых предприятиями по добыче угля, и качества воды водоемов. Руководство предназначено для санитарно-профилактических лабораторий предприятий и лабораторий научно-исследовательских институтов угольной промышленности, занимающихся анализом шахтных и карьерных вод

Издание второе, дополненное

Отбор проб воды для анализа

Консервирование проб воды

Контроль и статистическая обработка результатов химического анализа воды

Порядок выполнения анализа

Методы анализа шахтных вод

Щелочность, гидрокарбонаты, карбонаты

Биохимическое потребление растворенного кислорода

Железо и алюминий в кислых шахтных водах

Химико-спектральное определение группы тяжелых металлов в шахтных водах

Реагенты, применяемые для обработки воды

Известь строительная (ГОСТ 22688-77)

Известь хлорная (ГОСТ 1692-58)

Полиакриламид (ТУ на применение ПАА для очистки питьевых вод на городских водопроводах)

Приложение 1. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

Приложение 2. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

Приложение 3. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей

Приложение 4. Перечень приборов, оборудования и лабораторной посуды для анализа сточных вод и воды водоемов

Приложение 5. Таблицы пересчета миллиграммов на миллиграмм-эквиваленты

Приложение 6. Шрифт для определения прозрачности воды

Приложение 7. Письмо Министерства здравоохранения СССР № 122-14/3737-1 от 23.10.78 «О порядке рассмотрения и согласования проектов нормативно-технической документации органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы»

Приложение 8. Письмо Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР № 13-3-05/955 от 13.11.79 о согласовании «Руководства по анализу шахтных вод»

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ВНИИОСуголь)

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ВНИИОСуголь)

Начальник Управления охраны природы Минуглепрома СССР

Г.Г.ВОЗНЮК «05» сентября 1980 г.

Министерством мелиорации в водного хозяйства СССР К 13-3-05/955, 13.II.79 Заместитель начальника Главного управления по охране вод В.Ф.КОСТИН

РУКОВОДСТВО ПО АНАЛИЗУ ШАХТНЫХ ВОД Издание второе, дополненное

Следует различать обдую пробу воды на нефтепродукта, подповерхностную пробу вода в отбор нефтяной пленка.

Обще! называют пробу, включающую поверхностную плевку и прилегающий к вей сдой воды, высота которого равна высоте сосуда ддя отбора пробы. Результаты анализа выражают в мг/s воды.

При отборе подповерхностных проб воды, на поверхности которой нефтяная пленка, посдаднюв необходимо удалять. Для этого ясподьзуют деревянную рану, вмещую форму треугольника с одной свободной стороной, это позволяет плавающей на поверхности пленке уплывать вниз по течению. Раму ставят острием против течения воды в отбор пробы осуществляют в центре мехду сторонами рамы, пр зтом пленка уносится течением. Тан, где нет течения воды, поверхностную пленку можно удалить кусиош полотка. При отбор следует следить, чтобы пленка не попадала в склянку с пробой.

Прн отборе поверхностных вод место отбора зависит от условий смешении сточных вод с водой водоема, пробы отбивают в местах с установившейся спокойной поверхностью. Во врмя отбор вода не должна взмучиваться, а поверхностная пленка, если она есть, не должна срываться в погружаться в нижние слов воды, так как может произойти непропорциовальное повышение концентрации нефтепродуктов в подповерхностных слоях.

Для сточных вод выбнрвт место отбор с максимальным поверхностным завихрением, не возможности в конце этого участка. На водосливах пробы отбирают непосредственно из падающей струи путем многократного ее пересечения. В случав открытых каналов со свободным потоком пробы отбирает так же, как и пробы поверхностных вод, в местах с установившейся спокойной поверхностью.

Для отбора проб с поверхностных слоев мрокогорлую склянку можно закрепить в держателе на штанге.

Для отбор нефтяной пленки, если в атом есть необходимость, применяют специальное устройство, изображенное жа рвс.1. Металлический круг I, обтянутый планктонной сеткой 30

(80 мем.), BP 1 bouov подвижной муфта закреплен на нтанге 2, на конце которой неподвижно укреплен металлический диск 3. При отборе поверхностной пленка устройство быстро опускают в воду н диск разбавает пленку в шесте погружения. Круг с сеткой, закрепленный на расстоянии ?-3 сн выне диска, погружают в воду на глубину 20-30 сн, отводят на шесто с ненарушенной поверхностной пленкой в медленно поднимают вверх. При этом на сетке остается пленка, а вода стенает.

Читайте также:  Анализы на сброс сточных вод

Рис.1. Устройство для отбора поверхностной пленки нефтепродуктов

Сразу после отбора нефтепродукта с сетки количественно смывают 3-4 пороляш четыреххлорнсто-го углерода илк другого экстрагента, с которым будут в дальнейшем работать, через воронку в склянку для пробы. Зная площадь сетки, можно рассчитать % пленочных нефтепродуктов на ш^ площади водоема.

Для отбора проб воды используют стеклянные бутыли или сиро ко гор дне склянки с притентыми пробками и полиэтиленовые канистры (фляги). При отсутствии притертых стеклянных пробок мокко использовать резиновые или корковые пробки, обернутые пслиэтленовой пленкой или фольгой.

Перед отбором проб стеклянную и полиэтиленовую иосуду тщательно ноют. Для нытья мокло использовать техническую конценттшрованную соляную кислоту, которая хороко растворяет осевяне на дне к стенках посуды гидроксиды металлов, а для обезжиривания — моющие средства. Придание к ствяжам посуды частицы угольно-породной взвеси удаляют мехам чески. Посуду

■окно мыть хромовой смесью, используя для ее приготовления технические реактивы. После обработки кислотами или ПАВ посуду моют водопроводной водой в споласкивают дистиллированной. Для полного обезжиривания ее пропаривают водяным паром. Перед отбором пробы посуду споласкивают отбираемой водой. В случае определения в воде поверхностно-активных веществ использование для мытья посуды синтетических моющих средств недопустимо.

При высоком содержании в воде взвешенных веществ (угольно-породная взвесь или гидроксид железа), посуду отбираемой водой не споласкивают, так как это может привести к изменению состава воды.

Склянки для отбора проб воды на нефтепродукты, тщательно вымытые, дополнительно споласкивают органическим растворителем, который будет применен для экстракции, и сушат.

КОНСЕРВИРОВАНИЕ ПРОБ ВОДЫ

Целью консервирования проб воды, отбираемых для химического анализа, является сохранение компонентов, определяемых в воде, в ее свойств в том состоянии, в котором они находились в момент отбора проб.

За время между отбором пробы в ее анализом определяемые компоненты изменяются в различной степени. Быстро изменяется величина pH, содержание растворенного кислорода, двуокиси углерода, остаточного хлора. В свою очередь изменение содержания этих веществ может вызвать изменение концентрации или состояния других компонентов, содержащихся в пробе. Например, железо, марганец, кальций могут выпасть в виде осадка солей или гидроксидов.

На состав пробы оказывают влияние и различные биохимические процессы, вызванные деятельностью микроорганизмов; ати процессы можно замедлить охлаждением и хранением пробы до начала анализа при 3-4%.

Консервирование проб проводят тогда, когда определяемый компонент быстро изменяется в его определение не может быть 12

Консерванты не предохраняют полностью определяемне компоненты от изменений, поэтому в анализу законсервированных проб следует приступать в первые дни после отбор проб (табл.2).

(Указаная о кожсер-jiipoiaESi жроб

j Сроки и условия j хранения проб

;Посуда i для хра-нения jnpo6

Консервируют на месте_отбора, см. «железо*

Заковсерви рованные пробы хранят в течение 2-3 дней

Определение проводят в течение 7-10 дней

Пробы храпят при 3- ?5 С не более 5

Пробу обрабатывают в течение суток после отбора, хранят при 3-40С

Определение проводят в течение сутр после отбора, хранят при 3-4°С

Консервируют на месте отбора. В зависимости от

Законсервированные пробы можно хранить

Указания о консервировании, сроках и условиях хранения проб волн, отобранных для химического анализа

щелей определения консервируют фильтрованную или не фильтрованную пробу

Общее железо ж Прибавляют азот-нейтраль- ну» кислоту (пл.

Прибавляют 5 мл серией вас лота

циня, никель, свинец, кобальт, хром общем, серебро а др.) Мышьяк

Прибавляв* 5 мл азотной кислота (нл.1,4) на I л вробв

Прибавляю* 5 мл азотной кислота (ЦДЛ,* ;ос.ч. ила перегнанной; ва 1 л пробы

Определение проводя* С, П в первые дни после отбора пробы

Пробы отбирав* в кис- С дородные склянки в фиксирую* растворенный кислород на месте отбош специальными реактивами. 1ва-лизируют в первые сутки

Определение проводят С, П стазу ила не позднее, чем через сутки после отбора. Посуду заполняют полностью, без пузырьков воздуха.

При транспортировке пробу предохраняют от нагревания

Определение проводят С, Q в первые дни после отбора пробы

Законсервированные С, П пробы можно хранить

Прибавляю* 5 мл Определение проводя* С, П азотной кислота в первые дни после

Iojeio- ;Указання о коне ер-; Срока н условия ; для хранен тя

1р»^ . т 2-4 ш &.ьстрагеита, о который проводе определено, sa I я проба

Определение проводят в течение двух недель

Првбавдяют 5 ад серной кислота (1:3) на 100 ах отстоянной проба; в этой случае при определенна окисляв мости кислоту не добавляет

Определение в незаконсервированной пробе проводят в течение суток после отбора. 8анонсв|гированнув пробу можно хранить 1-2 дня при ЗЧ®С

Прибавляют х ал серной внедоты (пл.1,84) на I л отстоянной проба

Определение проводят ■е позднее, чем черев

Опрелелевие проводят в течение 7-хО дней, хранят при 3-4QC

Прибавляют 2-4 ал хлороформа или дахлорэтана на X л проба

Определение г незакон-серзированной пробе проводят в дань отбора. Законе ерь и ровая-ную пробу ноsso храпит^ 2-3 суток при

Определение проводят в течение 7-10 дней

Прибавляет 4 г едкого натра на X ж проба

Определение в нева-вонсервированной пробе проводят в день отбора. Законсервированную пробу можно хранить при 3-40С в течение 3-4 дней

Компо- (Указания о консер-; Сроки и условия ;для хра-ненты (вировавви проб ( хранения проб .’нения

Прибавляют 2-4 мл хлороформа на I л пробы

Определение в нева* консервированной пробе проводят в день отбора. Законсервированную пробу можно хранить при 3-4QC я течение 1-3 дней

Прибавляют 2-4 мд хлороформа на I л пробы

Определение в неза-консарвировааной пробе проводят в день отбора. Законсервированную пробу можно хранить при 3-4°С в течение 2-3 дней

Определение проводят в течение 7-10 дней

Определенне проводят в течение 7-Ю дней

КОНТРОЛЬ И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВОДЫ

Оценка качества анализа не относительному стандартному

При освоении методики определения концентрации тего или иного компонента вахтннх вод воспроизводимость получениях результатов оценивают но средней квадратичной погремиостн и относительному стандартному отклонению.

При обработке результатов анализа раосчихнвают: а) среднее арифметическое значение

где n — число определений не менее Ю; xt — результат отдельного определения:

б) отклонения отдельных измерений от среднего арэфмети-ческогс:

x ; г) среднею квадратичную погрешность:

г) относи тельное стандартное отклонение:

Пример. Обработка результатов определения кальция титринетрическви методом с кальционом.

При определении кальция в нахтной воде получена следующие результаты: ЮЗ, ЮЗ, ЮО, ЮЗ, ЮО, ЮЗ, ЮО, Ю2, ЮЗ и ЮО мг/л. Необходим) установить воспроизводимость определения по относительному стандартному отклонению.

Результаты вычислений записывают в таблицу.

По формулам (I) и (2) находят:

Относительное стандартное отклонение, полученное при расчете, не должно превышать стандартное отклонение, указанное в методике определения кальция с кадыровом.

Проверить результаты определения того или другого компонента при выполнении массовых анализов по двум повторным определениям можно но относительной погрешности (х), которую рассчитывают в процентах по формуле

Результат анализа следует считать удовлетворительных, если относительная погрешность не превышает 2 У ( U — относительное стандартное отклонение г процентах, приведенное в прописи методики).

Пример. При двух повторных определениях найдено кальция 122 я 125 мг/л. Производим расчет етнося теяьаой погрешности (X):

Подученные результата (122 а 125 мг/я Са) являются удовябтворятельнгаи, т.к. 2,43 15 5-15 3-5

В «Руководство по анализу шахтных вод» вклгиены методики контроля состава сточных вод, сбрасываемых предприятиями по добыче угля, и качества воды водоемов.

Во втором издании «Руководства. » дополнен раздел «Общие сведения», касающийся отбора и консервации проб воды, порядка и контроля выполнения анализа. Улучшены, изменены методики определения фенолов, фторидов, жесткости, ионов алюминия, кальция, меди и др.

Дополнительно включены более совершенные, а в ряде случаев и более экспрессные, методики определения мышьяка, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, группы тяжелых металлов, железа и алюминия в кислых шахтных водах. Включены методики определения боратов, бромидов, иодидов, силикатов, хрома, поверхностно-активных веществ. Исключены методики, не получившие применения на предприятиях отрасли.

«Руководство. » предназначено для сани та рно-проф! лак та че-ских лабораторий предприятий и лабораторий научно-исследовательских институтов угольной промышленности, занимающихся анализом шахтных и карьерных вод.

«Руководство. » составлено сотрудниками Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ВШИОСуголь) Вековшининой С.И., Федосеевой Л.А., Марьянов-ской С.Ы., к.м.н. Немковским Б.Б., ОщепковоЙ А.П., Макаревич Т.Н., Кузнецовой А.С., Пустоемеховой Л.Н.

На основании письма Главного государственного санитарного врача СССР тов.Бургасова П.Н. «О порядке рассмотрения и согласования проектов нормативно-технической документации органами в учреждениями санитарно-эпидемиологической службы»

М 122-14/5737-1 от 23.10.78 согласованное 09.II.71 It 121-14/1949-14 Министерством здравоохранения СССР «Руководство по анализу шахтных вод» вновь не согласовывается, так как включенные в него методики не влекут за собой изменений гигиенического характера (Приложение 7).

П0РЕ20К ВЫПОЛНЕНИЯ АНАЛИЗ*

Анализ шяттяиг а карьерных вод, загрязненных взвешенными веществами, начинают с отбора аликвотной порции пробы для определения взвешенных веществ. Для этого пробу хорошо перемешивают, быстро отливают в мерный цилиндр соответствую-щего объема и фильтрует. Следует иметь в вид^, что отбор средней пробы суспензии всегда затруднителен (особенно при наличии крупных частиц) и результаты анализа получается мало воспроизводимыми.

В перув очеоедь следует определять те компоненты и показателя, содержание и величина которых монет относительно быстро изменяться при хранения пробы. В течение первых суток следует определить pH, окисляеиость, формы азота (нитраты, нитриты, ионы аммония), фосфаты, растворенный кислород, щелочность (кислотность), подготовить в поставить пробу на ВПК. В случав необходимости в первый хе день отбиравт аликвотную порцию пробы на определение растворенных веществ (сухой остаток), определяют цвет и прозрачность.

В последующие 2-3 дня определяет железо и алюминий, жесткость, кальций, магний, фенолы, марганец, мышьяк, приступают к определению других микроэлементов, если это входит в задачу исследований.

Определение сульфатов, хлоридов, натрия, кадия, фторидов, силикатов, боратов, бромидов, водидов можно вшолнять через более продолжительное время.

Для бельм нс тва татриметрических, для всех фотометрических, спектрального и весовых определений воду фильтруют через бумажный («синяя лента») или мембранный фильтр. Бумажные фильтры должны быть предварительно многократно промыта дистиллированной водой. При наличии крупной взвеси для титриметрических определений допускается фильтрование через бумажный фильтр «белая» или «красная лента».

Определение pH и щелочности (кислотности) электрометрическим методом выполняют в натуральной или отстоянной пробе. Для определения окисляемое та и ВПК, как правило, воду отстаивают. Время отстаивания может колебаться от 30 мин до 20

Необходимость составлен» «Руководства по авалязу махтных вод» (1972 г.) была вызвана там, что определенае физико-хими-ческого состава шахтных а карьерных вод нроводвлось по раз-личным методикам, что не позволяло систематизировать в сопоставлять данные химического анализа, полученные в различных районах и бассейнах страны, в оценивать эффективность мер, принятых по очистке сточных вод. Опыт показал, что «Руководство» намло мировое применение и в настоящее время используется во всех санитарно-профилактических лабораториях отрасли.

Как дополнение в «Руководству. ” были подготовлены а в 197? г. изданы методические указания «Инструментальные методы анализа махтных вод”, в какой-то мере расвиривние диапазон определяемых в махтных волах компонентов. За время, истекнее после издания «Руководства. «, в аналитической химии воды появились более совершенные методики анализа, получили применение новые реагенты. При изучении химического состава махтных вод в решении вопросов, связанных с охраной окружающей среды, выяснилось, что перечень определяемых в махтных водах компонентов должен быть значительно расширен, повышена чувствительность, селективность и воспроизводимость ряда методах.

В связи с этан и подготовлено второе издание «Руководства по анализу махтных вод».

При подготовке методик настоящего «Руководства. » за основу были взяты и использованы имеющие наибольшее применение при анализе вод методические руководства: Унифицированные методы исследования качества вод (ч.1, изд.З, Ы., СЭВ, 1977), Руководство по химическому анализу поверхностных вол суши (Л., Гидрометвоиздат, 1977), Методы анализа природных вод (Резников А.А., Пуликовская Е.1., Соколов I.D., — М.; Недра, 1970), Унифицированные методы анализа вод СССР (внп.1. Л., Гидрометеоиздат, 1978), Химический анализ производственных

сточных вод (Лурье D.D., Рыбникова А.И., М.; Химия , 1974) а другие, а таете действующие в отрасли нормативные документы.

Усовершенствование и доработка методик проводились в основном в части улучшения способов устранения мешающих ваяний с учетом специфики шахтных вод, применения новых реагентов, условий концентрирования и подготовки проб с целью повышения чувствительности, селективности и воспроизводимости методик. Дополнительно включены новые,более совершенные, а в ряде случаев и более экспрессные, методики определения мышьяка, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов в других компонентов. Для определения некоторых компонентов дано по 2-3 методики с рекомендациями применения каждой из них для определенного типа шахтных вод. Типы шахтных вод определены в зависимости от величины pH и степени минерализации с учетом требований ГОСТа 17403-72:

Ряд нетодик, изложенных в первом издании «Руководства. ”, не включены во второе издание, как не получившие применения при анализе шахтных вод ва предприятиях отрасли.

Во второе издание включены методики определения брошдов, нодядов, боратов, силикатов, хрома, поверхностно-активных веществ. Дополнен раздел, касающийся отбора к консервации проб, порядка выполнения и контроля результатов химического анализа. При подготовке настоящего «Руководства. » проведена метрологическая оценка рекомендуемых методик ва воспроизводимость (относительное стандартное отклонение).

Предлагаемые гравиметрические, титриметрические, фотометрические, потенциометрические и хим ко-спен тральные методы анализа рекомендуются для определения состава шахтных (наоьерных) вод в воды водоемов по схеме санитарно-химического анализа (табл.1), в которую входят общие и специфические компоненты в показатели, характерные для шахтных вод отдельных угольных бассейнов или шахт.

В рекомендуемую схему по сравнению со схемой анализа производственных сточных вод (С.Н. Червинский. «Санитарные 4

Схема санитарно-химического анализа вода

Прозрачность Взвешенные вещества Окисляемость

Биохимическое потребление кислорода (БШСд0ЯН>)

источник

Разработка и обоснование технологических схем и параметров механической очистки шахтных вод в системе водоотлива тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Сенкус, Василий Витаутасович

1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ШАХТНОГО ВОДООЛИВА И

НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ

1.1. Анализ вод шахтного притока и оценка их качества на горно-добываюп];их предприятиях

1.2. Анализ существующих способов очистки шахтных вод

1.3. Анализ направлений и результатов научно-исследовательских работ по созданию новых и совершенствованию существующих способов и средств очистки вод в системе шахтного водоотлива

Читайте также:  Анализы на паразитологию сточных вод

1.4. Обоснование актуальности разработки технологических схем механической очистки шахтных вод

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОСАЖДЕНИЯ ШЛАМА В

2.1. Обоснование принципов и решений по созданию технологических схем механической очистки шахтных вод

2.2. Исследование и моделирование процессов осветления технологической воды

2.3. Исследование и моделирование процессов обезвоживания шлама

2.4. Исследование и моделирование процессов интенсивного осаждения шлама

2.5. Выводы 603. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД

3.1. Разработка технических средств осаждения шлама

3.1.1. Продольный тонкослойный осветлитель воды с механической очисткой

3.1.2. Комплекс осветления технологической воды с механизированной очисткой

3.2. Разработка способа и технических средств обезвоживания угля

РАЗРАБОТКА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД В СИСТЕМЕ ВОДООТЛИВА

4.1. Технологические схемы шахтного водоотлива при разработке крутых пластов

4.2. Технологические схемы шахтного водоотлива при разработке пологих пластов

4.3. Шахтные исследования элементов технологических схем и технических средств шахтного водоотлива на горных предприятиях Кузбасса

МЕТОДЖА ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ШАХТНОГО ВОДООТЛИВА

5.1. Методика обоснования параметров обезвоживающего конвейера с уплотняющими полостями скребков

5.2. Методика обоснования параметров фильтрующих бункеров

5.3. Методика обоснования параметров водосборника

5.3.1. Методика обоснования параметров водосборника с механизированной очисткой шахтных вод

5.3.2. Методика обоснования параметров водосборника при установке водонепроницаемых перегородок

5.4. Методика обоснования параметров продольного осветлителя воды

5.5. Обоснование параметров и области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов механической очистки шахтных вод

5.6. Выводы 120 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121 Литература

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», 25.00.22 шифр ВАК

Повышение эффективности эксплуатации водоотливных установок медноколчеданных рудников 2012 год, кандидат технических наук Долганов, Алексей Владимирович

Совершенствование технологии водоотведения при подземной разработке медно-колчеданных месторождений системами с твердеющей закладкой 2012 год, кандидат технических наук Мингажев, Марат Музафарович

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СПОСОБОМ С ЗАМКНУТЫМ ЦИКЛОМ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ 2014 год, доктор технических наук Сенкус, Василий Витаутасович

Разработка и реализация технологии и технических средств подземной механогидравлической добычи угля 2000 год, доктор технических наук Атрушкевич, Олег Аркадьевич

Защита водных ресурсов от загрязнения стоками угольной промышленности методами электрофлотации и биофильтрации 2002 год, доктор технических наук Золотухин, Игорь Александрович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование технологических схем и параметров механической очистки шахтных вод в системе водоотлива»

Актуальность работы. Эффективность реализации интенсивных технологий угледобычи на шахтах нового научно-технического уровня сдерживается наличием в технологических схемах малопроизводительных элементов. Одним из таких элементов технологической схемы является шахтный водоотлив.

Шахтные воды являются основным источником загрязнения природной среды в угледобываюш;их регионах. Наблюдения за гидрохимическим режимом водных объектов в зонах разработок месторождений полезных ископаемых продолжаются с 40-х годов. Но результатам анализа установлено, что качество воды в водных объектах продолжает ухудшаться, несмотря на сокращение объёмов производства в конце 80-х — начале 90-х годов. Наиболее распространёнными загрязняющими веществами поверхностных вод области являются взвешенные частицы, нефтепродукты, фенолы, соединения металлов и другие, основным источником которых служат сточные воды промышленных предприятий и предприятий жилищно-коммунального хозяйства.

Например, в реку Томь в Кемеровской области сбрасывают сточные воды 54 предприятия. Объём сброшенных ими загрязнённых вод в 1999 году составил 263,288 млн. мА, в том числе 136,661 млн. мА сточных вод. Со сточными водами сброшено 161,1 тыс. тонн загрязняющих веществ.

В Кемеровской области из всех предприятий, внёсших наибольший вклад в загрязнение поверхностных водоёмов, 52.6% относятся к угольной промышленности, которые в 1999 году сбросили 108,9 тыс. тонн или 34%о от общего объёма.

Анализ работы технологических схем шахтного водоотлива показывает, что в водосборниках эффективно осаждаются частицы крупностью +0,1 мм, частицы меньшей крупности подхватываются потоками и находятся во взвешенном состоянии, практически не оседают в подземных водосборниках и отстойниках на поверхности, а затем сбрасываются во внешние водоёмы с большим превышением предельно допустимых концентраций (ПДК). Тоже происходит с фенолами (2-3 ПДК) и нефтепродуктами (1-2 ПДК), которые мигрируют из массива угля, а также смываются при утечках с комплексов, агрегатов и промплош;адки шахты. Процесс очистки подземных пульпосбор-ников и водосборников, а также отстойников на поверхности является трудоёмким, механизация и автоматизация данного процесса сопряжена с большими сложностями, требует 100% их резервирования, что приводит к большим капитальным и эксплуатационным затратам.

В горной науке решению задачи создания новых технологических схем водоотлива уделяется недостаточное внимание в виду кажущейся низкой технологической значимости этого процесса в технологических схемах шахт, в результате игнорируется экологический ущерб. На практике новые разработки очистки шахтных вод не получают широкого применения из-за своей громоздкости, больших капитальных затрат и малой эффективности. В результате технологические схемы и способы очистки шахтного водоотлива остаются на уровне развития 40-х годов. т

В этой связи актуальной является научная задача, направленная на исследование процессов осаждения твёрдых частиц и создание на их основе технологических схем механической очистки шахтных вод в системе водоотлива, отвечающих требованиям экологической безопасности производства.

Целью работы является повышение эффективности работы шахтного водоотлива на основе разработанных технологических схем механической очистки шахтных вод в нисходящих и восходящих ламинарных потоках водосборника.

Идея работы заключается в интеграции процессов гравитации, фильтрации, перелива и дренажа в нисходящих и восходящих ламинарных потоках шахтных вод, обеспечивающих интенсификацию осаждения твёрдых частиц и илов без строительства резервных водосборников.

Задачи исследований: установить закономерности интенсификации процессов осаждения шлама в водосборнике при нисходящих и восходящих ламинарных течениях и процессах перелива шахтных вод; разработать технологические схемы механической очистки шахтных вод в нисходящих и восходящих ламинарных потоках одного водосборника без строительства резервного; разработать альтернативные варианты технологических схем шахтного водоотлива на основе поточных процессов интенсификации осаждения шлама, его выгрузки и обезвоживания; разработать методику расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива на основе установленных закономерностей осаждения шла-мов в нисходящих и восходящих потоках; обосновать параметры и область применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов механической очистки шахтных вод для широкого диапазона схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей.

Методы исследований: планирование эксперимента и физическое моделирование для установления закономерностей интенсификации процессов осаждения и обезвоживания шлама с осветлением воды; декомпозиция существующих и синтеза новых технологических и технических решений для разработки технологических схем тонкой очистки шахтных вод в нисходящем и восходящем потоках; анализ, обобщение, научно-технический прогноз состояния и путей развития технологических способов и технических средств для разработки альтернативных вариантов технологических схем шахтного водоотлива; синтез алгоритма на основе закономерностей осаждения шлама для разработки методики расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива; математическое моделирование с использованием комплексного критерия эффективности с ограничениями по технологической и экологической безопасности для обоснования и установления области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов механической очистки шахтных вод.

Научные положения выносимые на защиту: параметры нисходящих и восходящих ламинарных потоков в объёме водосборника соответствуют закону сообщающихся сосудов, при этом скорость нисходящего потока должна быть выше продольного, а скорость продольного выше восходящего, что обеспечивает неподвижность верхнего слоя воды, где аккумулируются фенолы и нефтепродукты; технологические схемы механической очистки шахтных вод включают технические устройства и средства, параметры и режимы работ которых регламентируются шахтным притоком и концентрацией твёрдых частиц и обеспечивают технологическую эффективность и экологическую безопасность шахтного водоотлива, оптимизацию производительности устройств при минимальной удельной энергоёмкости процесса осаждения шлама; альтернативные технологические схемы водоотлива обеспечивают очистку шахтных вод за счёт интеграции следующих технических устройств и средств: комплекса осветления технологической воды, создающего восходящие и нисходящие ламинарные потоки и включающего обезвоживающий конвейер; тонкослойных осветлителей; вращающихся воронок для загрузки обезвоживающих бункеров, оснащённых активатором, классификатором или конусными кольцами; методика расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива, базируется на: нелинейной зависимости удельной производительности шпальтового сита от ширины щели; гиперболической зависимости изменения влажности шлама от крупности и времени нахождения материала в фильтрующем бункере; обоснование области применения технологических схем шахтного водоотлива осуш;ествляется по результатам математического и физического моделирования параметров технологических схем водоотлива с адаптацией их к схемам и способам вскрытия и подготовки шахтных полей и технолого-экономического моделирования с использованием комплексного критерия эффективности с ограничениями по технологической и экологической безопасности.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: непротиворечивостью установленных закономерностей интенсификации гравитационного осаждения шлама в водосборнике при нисходящих и восходящих ламинарных течениях и процессах перелива шахтных вод законам гравитации и кинематики частиц в ламинарных потоках, полученных при 27 стендовых испытаниях и подтверждённых на реальных объектах; удовлетворительной сходимостью численных значений скорости осаждения частиц в турбулентных и ламинарных потоках, полученных по результатам математического и физического моделирования, с экспериментальными данными лабораторных и промышленных исследований с погрешностью не более 15%; безаварийной работой систем шахтного водоотлива при притоках воды от 30 до 150 м’А/час и концентрации твёрдых частиц до 120 г/л за счёт регулирования производительности звеньев технологической цепи по установленным на основе результатов исследований параметрам технологических режимов; положительными результатами обоснования по разработанной методике параметров технологических схем шахтного водоотлива включающих: систему вертикально расположенных бункеров и механизированного водосборника при отработке пластов крутого падения; системы механизированного горизонтального водосборника, оснащённого агрегатами обезвоживания угля и осветления воды при отработке пластов пологого залегания; положительной адаптацией технологических схем очистки шахтных вод к прогрессивным схемам и способам вскрытия и подготовки шахтных полей в проектах водоотлива участка «Егозовский» шахтоуправления «Кольчугин-ское», шахты «Нагорная» ОАО УК «Кузнецку го ль».

Научная новизна работы заключается в: установлении соответствия закономерностей интенсификации процессов осаждения шлама законам гравитации и кинематики дисперсных частиц в восходяш;их и нисходяпдих ламинарных потоках; разработке технологических схем интенсификации процессов осаждения шлама за счёт механической очистки шахтных вод в восходяш;их и нисходя-пдих потоках при перемешивании слоев воды и снижении кинетической энергии частиц; системной интеграции интенсивных поточных процессов обезвоживания шлама в альтернативные варианты технологических схем шахтного водоотлива и очистки шахтных вод; установлении степенной зависимости удельной производительности сита от ширины щ&ш и гиперболической зависимости изменения влажности материала от его крупности и времени нахождения в фильтруюпдем бункере; интеграции ограничений по технологической и экологической безопасности для обоснования области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе технологии механической очистки вод и их интеграции в прогрессивные схемы и способы вскрытия и подготовки шахтных полей.

Личный вклад автора состоит в: математическом и физическом моделировании для установления закономерностей осаждения твёрдых частиц в восходяш;ем и нисходяш;ем потоках шахтной воды; разработке технических средств и конструировании технологических схем механической очистки шахтных вод, обеспечивающих создание восходящих и нисходящих потоков, для увеличения эффективности и производительности очистки за счёт снижения кинетической энергии частиц и перемешивания слоев воды; разработке и обосновании параметров альтернативных технологических схем шахтного водоотлива на основе дифференцированного подхода к поточному процессу осветления технологической воды, а так же выгрузке и обезвоживанию шлама из подземного водосборника, что обеспечивает увеличение технологической эффективности и экологической безопасности; разработке методики расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива на основе установленных зависимостей, которая позволяет обосновать их параметры при использовании: комплекса обезвоживания и осветления технологической воды, обезвоживающих бункеров, оснащённых активатором, классификатором или конусными кольцами и тонкослойных осветлителей для интенсификации осаждения твёрдых частиц; обосновании параметров и установлении области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов тонкой очистки шахтных вод для широкого диапазона схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей.

Практическая ценность работы состоит в том, что пол)Д1енные результаты позволяют: использовать закономерности процесса осаждения твёрдых частиц при очистке воды от шлама в водосборнике путём создания нисходящих и восходящих ламинарных потоков при проектировании систем очистки технологической воды; синтезировать технологические схемы механической очистки шахтных вод, включающие устройства формирования восходящих и нисходящих ламинарных потоков, обезвоживающие конвейеры и тонкослойные осветлители; проводить выбор оптимального из альтернативных вариантов технологических схем шахтного водоотлива при проектировании новых и реконструкции действующих шахт; рассчитывать параметры технологических схем шахтного водоотлива на основе установленных зависимостей удельной производительности шпальто-вого сита от ширины щели; изменения влажности шлама от крупности и времени нахождения материала в фильтрующем бункере; устанавливать параметры технологических схем шахтного водоотлива с учётом схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей при реконструкции или техническом перевооружении шахт.

Реализация работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором, использовались при проектировании шахтного водоотлива участка «Егозовский» шахтоуправления «Кольчугинское», шахты «Нагорная» ОАО УК «Кузнецкуголь» и в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили одобрение на: III Всероссийской студенческой научно-практической конференции «Проблемы безопасности в природных технических системах» (Иркутск, 1998 г.); Региональной научно-технической конференции «Обогащение, переработка и комплексное использование минерального сырья» (Кемерово, 1999 г.); III, IV, V международных научно — практических конференциях «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» (Новокузнецк, 1996 — 1998 г.); I, II, IV, V международных конференциях «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1996, 1997, 1999, 2000 г.); Научно — технической конференции «Студент и научно — технический прогресс» (Новокузнецк, 1997 г.); Научно — практической конференции «Взаимодействие научно — образовательных, промышленных, предпринимательских и административных структур в регионе» (Новокузнецк, 1999 — 2000 г.); Межвузовской научно — технической конференции «Численно — аналитические методы решения краевых задач» (Новокузнецк, 1999 г.).

Публикации: Основное содержание диссертации отражено в 22 печатных трудах, в том числе в трёх патентах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 132 страницы печатного текста, в том числе 43 рисунка, 4 таблицы, список литературы из 84 наименований.

источник

Разработка и обоснование технологических схем и параметров механической очистки шахтных вод в системе водоотлива тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Сенкус, Василий Витаутасович

1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ШАХТНОГО ВОДООЛИВА И

Читайте также:  Анализы на содержание нефтепродуктов в воде

НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ

1.1. Анализ вод шахтного притока и оценка их качества на горно-добываюп];их предприятиях

1.2. Анализ существующих способов очистки шахтных вод

1.3. Анализ направлений и результатов научно-исследовательских работ по созданию новых и совершенствованию существующих способов и средств очистки вод в системе шахтного водоотлива

1.4. Обоснование актуальности разработки технологических схем механической очистки шахтных вод

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОСАЖДЕНИЯ ШЛАМА В

2.1. Обоснование принципов и решений по созданию технологических схем механической очистки шахтных вод

2.2. Исследование и моделирование процессов осветления технологической воды

2.3. Исследование и моделирование процессов обезвоживания шлама

2.4. Исследование и моделирование процессов интенсивного осаждения шлама

2.5. Выводы 603. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД

3.1. Разработка технических средств осаждения шлама

3.1.1. Продольный тонкослойный осветлитель воды с механической очисткой

3.1.2. Комплекс осветления технологической воды с механизированной очисткой

3.2. Разработка способа и технических средств обезвоживания угля

РАЗРАБОТКА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД В СИСТЕМЕ ВОДООТЛИВА

4.1. Технологические схемы шахтного водоотлива при разработке крутых пластов

4.2. Технологические схемы шахтного водоотлива при разработке пологих пластов

4.3. Шахтные исследования элементов технологических схем и технических средств шахтного водоотлива на горных предприятиях Кузбасса

МЕТОДЖА ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ШАХТНОГО ВОДООТЛИВА

5.1. Методика обоснования параметров обезвоживающего конвейера с уплотняющими полостями скребков

5.2. Методика обоснования параметров фильтрующих бункеров

5.3. Методика обоснования параметров водосборника

5.3.1. Методика обоснования параметров водосборника с механизированной очисткой шахтных вод

5.3.2. Методика обоснования параметров водосборника при установке водонепроницаемых перегородок

5.4. Методика обоснования параметров продольного осветлителя воды

5.5. Обоснование параметров и области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов механической очистки шахтных вод

5.6. Выводы 120 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121 Литература

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», 25.00.22 шифр ВАК

Повышение эффективности эксплуатации водоотливных установок медноколчеданных рудников 2012 год, кандидат технических наук Долганов, Алексей Владимирович

Совершенствование технологии водоотведения при подземной разработке медно-колчеданных месторождений системами с твердеющей закладкой 2012 год, кандидат технических наук Мингажев, Марат Музафарович

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СПОСОБОМ С ЗАМКНУТЫМ ЦИКЛОМ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ 2014 год, доктор технических наук Сенкус, Василий Витаутасович

Разработка и реализация технологии и технических средств подземной механогидравлической добычи угля 2000 год, доктор технических наук Атрушкевич, Олег Аркадьевич

Защита водных ресурсов от загрязнения стоками угольной промышленности методами электрофлотации и биофильтрации 2002 год, доктор технических наук Золотухин, Игорь Александрович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование технологических схем и параметров механической очистки шахтных вод в системе водоотлива»

Актуальность работы. Эффективность реализации интенсивных технологий угледобычи на шахтах нового научно-технического уровня сдерживается наличием в технологических схемах малопроизводительных элементов. Одним из таких элементов технологической схемы является шахтный водоотлив.

Шахтные воды являются основным источником загрязнения природной среды в угледобываюш;их регионах. Наблюдения за гидрохимическим режимом водных объектов в зонах разработок месторождений полезных ископаемых продолжаются с 40-х годов. Но результатам анализа установлено, что качество воды в водных объектах продолжает ухудшаться, несмотря на сокращение объёмов производства в конце 80-х — начале 90-х годов. Наиболее распространёнными загрязняющими веществами поверхностных вод области являются взвешенные частицы, нефтепродукты, фенолы, соединения металлов и другие, основным источником которых служат сточные воды промышленных предприятий и предприятий жилищно-коммунального хозяйства.

Например, в реку Томь в Кемеровской области сбрасывают сточные воды 54 предприятия. Объём сброшенных ими загрязнённых вод в 1999 году составил 263,288 млн. мА, в том числе 136,661 млн. мА сточных вод. Со сточными водами сброшено 161,1 тыс. тонн загрязняющих веществ.

В Кемеровской области из всех предприятий, внёсших наибольший вклад в загрязнение поверхностных водоёмов, 52.6% относятся к угольной промышленности, которые в 1999 году сбросили 108,9 тыс. тонн или 34%о от общего объёма.

Анализ работы технологических схем шахтного водоотлива показывает, что в водосборниках эффективно осаждаются частицы крупностью +0,1 мм, частицы меньшей крупности подхватываются потоками и находятся во взвешенном состоянии, практически не оседают в подземных водосборниках и отстойниках на поверхности, а затем сбрасываются во внешние водоёмы с большим превышением предельно допустимых концентраций (ПДК). Тоже происходит с фенолами (2-3 ПДК) и нефтепродуктами (1-2 ПДК), которые мигрируют из массива угля, а также смываются при утечках с комплексов, агрегатов и промплош;адки шахты. Процесс очистки подземных пульпосбор-ников и водосборников, а также отстойников на поверхности является трудоёмким, механизация и автоматизация данного процесса сопряжена с большими сложностями, требует 100% их резервирования, что приводит к большим капитальным и эксплуатационным затратам.

В горной науке решению задачи создания новых технологических схем водоотлива уделяется недостаточное внимание в виду кажущейся низкой технологической значимости этого процесса в технологических схемах шахт, в результате игнорируется экологический ущерб. На практике новые разработки очистки шахтных вод не получают широкого применения из-за своей громоздкости, больших капитальных затрат и малой эффективности. В результате технологические схемы и способы очистки шахтного водоотлива остаются на уровне развития 40-х годов. т

В этой связи актуальной является научная задача, направленная на исследование процессов осаждения твёрдых частиц и создание на их основе технологических схем механической очистки шахтных вод в системе водоотлива, отвечающих требованиям экологической безопасности производства.

Целью работы является повышение эффективности работы шахтного водоотлива на основе разработанных технологических схем механической очистки шахтных вод в нисходящих и восходящих ламинарных потоках водосборника.

Идея работы заключается в интеграции процессов гравитации, фильтрации, перелива и дренажа в нисходящих и восходящих ламинарных потоках шахтных вод, обеспечивающих интенсификацию осаждения твёрдых частиц и илов без строительства резервных водосборников.

Задачи исследований: установить закономерности интенсификации процессов осаждения шлама в водосборнике при нисходящих и восходящих ламинарных течениях и процессах перелива шахтных вод; разработать технологические схемы механической очистки шахтных вод в нисходящих и восходящих ламинарных потоках одного водосборника без строительства резервного; разработать альтернативные варианты технологических схем шахтного водоотлива на основе поточных процессов интенсификации осаждения шлама, его выгрузки и обезвоживания; разработать методику расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива на основе установленных закономерностей осаждения шла-мов в нисходящих и восходящих потоках; обосновать параметры и область применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов механической очистки шахтных вод для широкого диапазона схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей.

Методы исследований: планирование эксперимента и физическое моделирование для установления закономерностей интенсификации процессов осаждения и обезвоживания шлама с осветлением воды; декомпозиция существующих и синтеза новых технологических и технических решений для разработки технологических схем тонкой очистки шахтных вод в нисходящем и восходящем потоках; анализ, обобщение, научно-технический прогноз состояния и путей развития технологических способов и технических средств для разработки альтернативных вариантов технологических схем шахтного водоотлива; синтез алгоритма на основе закономерностей осаждения шлама для разработки методики расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива; математическое моделирование с использованием комплексного критерия эффективности с ограничениями по технологической и экологической безопасности для обоснования и установления области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов механической очистки шахтных вод.

Научные положения выносимые на защиту: параметры нисходящих и восходящих ламинарных потоков в объёме водосборника соответствуют закону сообщающихся сосудов, при этом скорость нисходящего потока должна быть выше продольного, а скорость продольного выше восходящего, что обеспечивает неподвижность верхнего слоя воды, где аккумулируются фенолы и нефтепродукты; технологические схемы механической очистки шахтных вод включают технические устройства и средства, параметры и режимы работ которых регламентируются шахтным притоком и концентрацией твёрдых частиц и обеспечивают технологическую эффективность и экологическую безопасность шахтного водоотлива, оптимизацию производительности устройств при минимальной удельной энергоёмкости процесса осаждения шлама; альтернативные технологические схемы водоотлива обеспечивают очистку шахтных вод за счёт интеграции следующих технических устройств и средств: комплекса осветления технологической воды, создающего восходящие и нисходящие ламинарные потоки и включающего обезвоживающий конвейер; тонкослойных осветлителей; вращающихся воронок для загрузки обезвоживающих бункеров, оснащённых активатором, классификатором или конусными кольцами; методика расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива, базируется на: нелинейной зависимости удельной производительности шпальтового сита от ширины щели; гиперболической зависимости изменения влажности шлама от крупности и времени нахождения материала в фильтрующем бункере; обоснование области применения технологических схем шахтного водоотлива осуш;ествляется по результатам математического и физического моделирования параметров технологических схем водоотлива с адаптацией их к схемам и способам вскрытия и подготовки шахтных полей и технолого-экономического моделирования с использованием комплексного критерия эффективности с ограничениями по технологической и экологической безопасности.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: непротиворечивостью установленных закономерностей интенсификации гравитационного осаждения шлама в водосборнике при нисходящих и восходящих ламинарных течениях и процессах перелива шахтных вод законам гравитации и кинематики частиц в ламинарных потоках, полученных при 27 стендовых испытаниях и подтверждённых на реальных объектах; удовлетворительной сходимостью численных значений скорости осаждения частиц в турбулентных и ламинарных потоках, полученных по результатам математического и физического моделирования, с экспериментальными данными лабораторных и промышленных исследований с погрешностью не более 15%; безаварийной работой систем шахтного водоотлива при притоках воды от 30 до 150 м’А/час и концентрации твёрдых частиц до 120 г/л за счёт регулирования производительности звеньев технологической цепи по установленным на основе результатов исследований параметрам технологических режимов; положительными результатами обоснования по разработанной методике параметров технологических схем шахтного водоотлива включающих: систему вертикально расположенных бункеров и механизированного водосборника при отработке пластов крутого падения; системы механизированного горизонтального водосборника, оснащённого агрегатами обезвоживания угля и осветления воды при отработке пластов пологого залегания; положительной адаптацией технологических схем очистки шахтных вод к прогрессивным схемам и способам вскрытия и подготовки шахтных полей в проектах водоотлива участка «Егозовский» шахтоуправления «Кольчугин-ское», шахты «Нагорная» ОАО УК «Кузнецку го ль».

Научная новизна работы заключается в: установлении соответствия закономерностей интенсификации процессов осаждения шлама законам гравитации и кинематики дисперсных частиц в восходяш;их и нисходяпдих ламинарных потоках; разработке технологических схем интенсификации процессов осаждения шлама за счёт механической очистки шахтных вод в восходяш;их и нисходя-пдих потоках при перемешивании слоев воды и снижении кинетической энергии частиц; системной интеграции интенсивных поточных процессов обезвоживания шлама в альтернативные варианты технологических схем шахтного водоотлива и очистки шахтных вод; установлении степенной зависимости удельной производительности сита от ширины щ&ш и гиперболической зависимости изменения влажности материала от его крупности и времени нахождения в фильтруюпдем бункере; интеграции ограничений по технологической и экологической безопасности для обоснования области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе технологии механической очистки вод и их интеграции в прогрессивные схемы и способы вскрытия и подготовки шахтных полей.

Личный вклад автора состоит в: математическом и физическом моделировании для установления закономерностей осаждения твёрдых частиц в восходяш;ем и нисходяш;ем потоках шахтной воды; разработке технических средств и конструировании технологических схем механической очистки шахтных вод, обеспечивающих создание восходящих и нисходящих потоков, для увеличения эффективности и производительности очистки за счёт снижения кинетической энергии частиц и перемешивания слоев воды; разработке и обосновании параметров альтернативных технологических схем шахтного водоотлива на основе дифференцированного подхода к поточному процессу осветления технологической воды, а так же выгрузке и обезвоживанию шлама из подземного водосборника, что обеспечивает увеличение технологической эффективности и экологической безопасности; разработке методики расчёта параметров технологических схем шахтного водоотлива на основе установленных зависимостей, которая позволяет обосновать их параметры при использовании: комплекса обезвоживания и осветления технологической воды, обезвоживающих бункеров, оснащённых активатором, классификатором или конусными кольцами и тонкослойных осветлителей для интенсификации осаждения твёрдых частиц; обосновании параметров и установлении области применения технологических схем шахтного водоотлива на основе процессов тонкой очистки шахтных вод для широкого диапазона схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей.

Практическая ценность работы состоит в том, что пол)Д1енные результаты позволяют: использовать закономерности процесса осаждения твёрдых частиц при очистке воды от шлама в водосборнике путём создания нисходящих и восходящих ламинарных потоков при проектировании систем очистки технологической воды; синтезировать технологические схемы механической очистки шахтных вод, включающие устройства формирования восходящих и нисходящих ламинарных потоков, обезвоживающие конвейеры и тонкослойные осветлители; проводить выбор оптимального из альтернативных вариантов технологических схем шахтного водоотлива при проектировании новых и реконструкции действующих шахт; рассчитывать параметры технологических схем шахтного водоотлива на основе установленных зависимостей удельной производительности шпальто-вого сита от ширины щели; изменения влажности шлама от крупности и времени нахождения материала в фильтрующем бункере; устанавливать параметры технологических схем шахтного водоотлива с учётом схем и способов вскрытия и подготовки шахтных полей при реконструкции или техническом перевооружении шахт.

Реализация работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором, использовались при проектировании шахтного водоотлива участка «Егозовский» шахтоуправления «Кольчугинское», шахты «Нагорная» ОАО УК «Кузнецкуголь» и в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили одобрение на: III Всероссийской студенческой научно-практической конференции «Проблемы безопасности в природных технических системах» (Иркутск, 1998 г.); Региональной научно-технической конференции «Обогащение, переработка и комплексное использование минерального сырья» (Кемерово, 1999 г.); III, IV, V международных научно — практических конференциях «Перспективы развития горнодобывающей промышленности» (Новокузнецк, 1996 — 1998 г.); I, II, IV, V международных конференциях «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 1996, 1997, 1999, 2000 г.); Научно — технической конференции «Студент и научно — технический прогресс» (Новокузнецк, 1997 г.); Научно — практической конференции «Взаимодействие научно — образовательных, промышленных, предпринимательских и административных структур в регионе» (Новокузнецк, 1999 — 2000 г.); Межвузовской научно — технической конференции «Численно — аналитические методы решения краевых задач» (Новокузнецк, 1999 г.).

Публикации: Основное содержание диссертации отражено в 22 печатных трудах, в том числе в трёх патентах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 132 страницы печатного текста, в том числе 43 рисунка, 4 таблицы, список литературы из 84 наименований.

источник