Способ очистки шахтных вод

УДК 622.841

СПОСОБ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД

В.И. Ефимов, Т.В. Корчагина, С.А. Свинаренко, Г.Г. Рябов

Предложено использование сорбционных фильтров измененной конструкции в качестве решения актуальной в современных условиях задачи снижения техногенного воздействия угледобывающих предприятий на водные объекты, что позволяет снизить капитальные затраты на реконструкцию и эксплуатацию очистных сооружений, а также обеспечить очистку шахтных и поверхностных вод до нормативов допустимого воздействия на водный объект.

Ключевые слова: водный объект, очистные сооружения, предприятия угольной промышленности, способ очистки шахтных вод, регенерация, сорбционный фильтр.

Одной из основных проблем водохозяйственного комплекса Российской Федерации является сохраняющийся высокий уровень негативного антропогенного воздействия на водные объекты[1, 2, 3, 4].

В водные объекты Российской Федерации сбрасывается 52,1 км в год сточных вод, из которых около 20 км3 вод подлежат очистке. Более 70 % сточных вод, подлежащих очистке (13,7 км ), сбрасываются недостаточно очищенными, почти 20 % (3,7 км3) - загрязненными без очистки, и только 10 % (1,9 км) - очищенными до установленных нормативов. Вместе со сточными водами в поверхностные водные объекты Российской Федерации ежегодно поступает около 10-11 млн т загрязняющих веществ [5, 6].

В соответствии с государственной программой Российской Федерации "Воспроизводство и использование природных ресурсов", предусматривающей реализацию федеральной целевой программы "Развитие водохозяйственного комплекса РФ в 2012-2020 гг.», одной из основных задач которой является сокращение негативного антропогенного воздействия на водные объекты. При этом важнейшим целевым показателем и индикатором программы является сокращение доли загрязненных сточных вод в общем объеме сброса в поверхностные водные объекты сточных вод, подлежащих очистке, - с 88,6 % в 2012 году до 62,1 % в 2020 году [7].

Существенный вклад в загрязнение водных объектов вносят предприятия угледобывающей отрасли. В условиях увеличения объема добычи каменного и бурового угля по данным Минэнерго России составил в 2015 г. 373,4 млн т (в 2014 г. - 358 млн т), анализ статистических данных по охране окружающей среды в угольной отрасли России свидетельствует о сохранении неблагоприятных тенденций в сфере охраны водных ресурсов.

В 2015 году объем загрязненных сточных вод, сброшенный в водные объекты предприятиями угольной отрасли составил 397,4 млн м (0,8) м /т, их доля в общем объеме находилась на уровне 76 %. Без предварительной очистки сброшено в поверхностные водоемы 137,4 млн м загрязненных сточных вод. Из 260,0 млн м сточных вод, поступивших на очистные сооружения. Очищены до нормативных требований 88,4 млн м

( 3

34%) и 171,6 млн м (66 %) сброшены в поверхностные водоемы с превышением нормативных требований [8].

Основная причина сложившейся ситуации заключается в низкой эффективности работы имеющихся на предприятиях очистных сооружений.

Минэнерго России мероприятиями по предотвращению, ограничению и минимизации негативного воздействия на окружающую среду предприятий угольной промышленности в сфере охраны водных ресурсов предусматривает:

- строительство и реконструкция очистных сооружений шахтных, карьерных, производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод на основе современных эффективных технологий;

- применение на проектируемых, строящихся и реконструируемых обогатительных фабриках технологии обогащения с глубоким осветлением шламовых вод и замыканием водно-шламового цикла внутри фабрики, а также сухой классификации угля в спиральных сепараторах для прекращения сброса загрязненных вод в водные объекты;

- оптимизацию технологического процесса очистки сточных вод на действующих предприятиях за счет применения новых химических реагентов, автоматизации процессов очистки, совершенствования технологического и аналитического контроля за процессами очистки;

- повышение технического состояния действующих очистных сооружений, квалификации обслуживающего персонала и уровня эксплуатации сооружений [7].

Для Кемеровской области также, проблемой требующей особого внимания, является сохраняющийся сброс загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты, вызванный высоким износом очистных сооружений и использованием устаревших технологий производства и очистки вод [9, 10,11,12,13].

В целях реализации мероприятий Минэнерго России по минимизации негативного воздействия на водные объекты угледобывающих предприятиях, входящих в группу компаний АО ХК «СДС-Уголь» рассмотрена оптимизация технологического процесса очистки шахтных и поверхностных вод.

Наиболее распространенным способом очистки шахтных вод на угледобывающих предприятиях является использование специальных фильтрующих загрузок (сорбентов и цеолитов). Практически все варианты

размещения фильтрующего материала, можно отнести к двум основным видам, имеющим следующие недостатки:

невозможность обслуживания (промывка, регенерация) при загрузке фильтрующего материала в тело фильтрующей дамбы; дорогостоящая замена фильтрующего материала, на период замены работа очистных сооружений останавливается.

значительные капитальные затраты на строительство насосно-фильтровальной станции.

Специалистами ООО «Сибирский Институт Горного Дела» в технологической схеме осуществлен перенос фильтрующей загрузки из ядра дамбы в фильтрующий комплекс, в котором осуществляется промывка и регенерация сорбента. При переносе фильтрующей загрузки в фильтрующий комплекс потребовалось решение следующих проблем:

габариты фильтров, предлагаемых рынком, не соответствуют существующим параметрам сети;

высокая стоимость фильтров;

высокая стоимость строительства (реконструкции) здания фильтрующей станции.

В связи с этим, специалистами ООО «Сибирский Институт Горного Дела» разработана конструкция сорбционных фильтров уличного исполнения. Компоновочная схема фильтра представлена на рис.1.

Рис. 1. Компоновочная схема фильтра

Сорбционные фильтры представляют собой сборные стальные резервуары с внутренним размером 3,0х2,8 м; полная высота фильтра - 2,5 м. Общее количество фильтров - 12 штук, суммарная площадь фильтрования составляет 100,8 м , проектная производительность одного фильтра -58,80 м /ч. Сверху фильтры оборудованы герметичными съемными крышками для загрузки/выгрузки фильтрующего материала. Работа фильтров предусмотрена в безнапорном режиме.

Для исключения замерзания воды в фильтре предусмотрен обогрев саморегулирующим греющим кабелем и укладка по периметру теплоизоляционного материала. Общий вид фильтрующего комплекса схематично приведен на рис. 2.

Рис. 2. Общий вид фильтрующего комплекса

В результате реализации предложенных проектных решений - применения фильтров данной конструкции позволит существенно снизить капитальные затраты на реконструкцию и эксплуатацию очистных сооружений, а также обеспечит очистку шахтных и поверхностных вод до нормативов допустимого воздействия на водный объект.

С проектом «Разработка конструкции и компоновочных решений сорбционных фильтров для очистки шахтных и поверхностных вод» в 2016 году специалисты института участвовали во Всероссийском конкурсе «Новая идея», проводимом под патронажем Минэнерго на лучшую научно-техническую разработку среди молодежи и организаций топливно-

энергетического комплекса. В конкурсе принимало участие более 100 организаций с 220 конкурсными работами по 17 секциям.

Специалисты ООО «Сибирский Институт Горного Дела» признаны победителями конкурса в номинации «Экология, охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».

Список литературы

1. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Производство и окружающая среда. М.:

2012.

2. Гридин В.Г., Ефимов В.И. Производство и окружающая среда// Лекции по курсу "Производство и окружающая среда". М. 2007.

3. Ефимов В.И. Основы природопользования: учеб. пособие. Москва, 2004.

4. К вопросу снижения техногенного воздействия предприятий угольной промышленности на водные ресурсы /В.И.Ефимов, Р.Р.Минибаев, Т.В.Корчагина, С.А.Свинаренко // Уголь. 2017. № 6 (1095). С. 62-64.

5. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. Прогнозная оценка воздействия горного производства на окружающую среду Кузбасса// Уголь. 2014. № 12. С. 90-91.

6. Воспроизводство и использование природных ресурсов: гос. программа Российской Федерации: утв. постановлением Правительства Российской Федерации 15.04.2014 N 322 : в редакции 31.03.2017 № 384 // Кон-сультантПлюс [Электронный ресурс]. Режим доступа: Мр://1^^^ consultant.ru/.

7. О федеральной целевой программе "Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012-2020 годах": Постановление Правительства Российской Федерации от 19 апреля 2012 года № 350: с изменениями на 13.08. 2016 // КонсультантПлюс [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.consultant.ru/.

8. Ефимов В.И., Корчагина Т.В., Свинаренко С.А. Обеззараживание сточных вод с помощью полимерных реагентов // Уголь. 2017. № 12 (1101). С. 64-68

9. Поляков В.В., Ефимов В.И., Корчагина Т.В. Эколого-экономический анализ воздействия предприятий угольной отрасли на окружающую среду. М: 2006.

10. Государственно-частное партнерство - путь к решению задач перевода систем шахтного водоотлива на использование композитных материалов / В.И. Ефимов, Д.В. Коновалов, С.М. Попов, П.М. Федяев // Уголь. 2014. № 11 (1064). С. 59-65.

11. Гридин В.Г., Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Объемы и структура во-допотребления Кемеровской области. - Экология Кузбасса // ГИАБ (научно-технический журнал). 2007. № 3. С. 41.

12. Рыбак Л.В., Ефимов В.И. Загрязнение поверхностных вод Кузбасса. -Экология Кузбасса// ГИАБ (научно-технический журнал). 2007. № 3. С. 21.

13. Гридин В.Г., Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Экологические параметры водоотведения в Кузбассе.-Экология Кузбасса// ГИАБ (научно-технический журнал). 2007. № 3. С. 47.

Ефимов Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., v.efimov@msk.sds-ugol.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, директор, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Россия, Кемерово, ООО «Сибирский Институт Горного Дела»,

Свинаренко Сергей Александрович, гл. спец. отдела пром. строительства, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Россия, Кемерово,ООО «Сибирский Институт Горного Дела»,

Рябов Геннадий Гаврилович, д-р техн. наук, проф., ecologyjsujula@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

METHOD OF CLEANING WASTE WATERS V.I. Efimov, Т.У. Korchagina, S.A. Svinarenko, G.G. Ryabov

It is proposed to use desorption filters of a modified design as a solution of the actual in modern conditions of the problem of the anthropogenic impact of coal-mining enterprises on water objects, which makes it possible to reduce the capital costs for the reconstruction and operation of treatment facilities, and also to ensure the cleaning of mine and surface waters to the standards of admissible impact to the water object.

Key words: water object, treatment facilities, coal industry enterprises, mine water treatment method, regeneration, sorption filter.

Efimov Viktor Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, v.efimov@,msk. sds-ugol.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Korchagina Tatiyna Viktorovna, of Technical Sciences, Director, t. korcyagina@sds-ugol.ru, Russia, Kemerovo, "Siberian Mining Institute",

Svinarenko Sergei Alexandrovich, Mining Engineer, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Russia, Kemerovo, "Siberian Mining Institute",

Ryabov Gennadyi Gavrilovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, ecology_ tsu_ tula@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University

Reference

1. Efimov VI, Rybak L.V. Production and environment. M .: 2012.

2. Gridin VG, Efimov VI Production and environment // Lectures on the course "Production and environment". M. 2007

3. Efimov VI Fundamentals of nature management: study. allowance Moscow, 2004.

4. On the issue of reducing the technogenic impact of coal industry enterprises on water resources / V.I.Efimov, R.R.Minibayev, T.V.Korchagina, S.A.Svinarenko // Ugol. 2017. No. 6 (1095). S. 62-64.

5. Efimov VI, Sidorov RV, Korchagina T.V. Projected assessment of the impact of mining on the environment of the Kuzbass // Coal. 2014. No. 12. S. 90-91

6. Reproduction and use of natural resources: state. program of the Russian Federation: ratified. By a resolution of the Government of the Russian Federation dated April 15, 2014 N 322: as of March 31, 2017 No. 384 // ConsultantPlus [Electronic resource]. Access mode: http: // www.consultant.ru/.

7. About the federal target program "Development of the water-economic complex of the Russian Federation in 2012-2020": Resolution of the Government of the Russian Federation dated April 19, 2012 No. 350: as amended on 13.08. 2016 // ConsultantPlus [Electronic resource]. - Access mode: http://www.consultant.ru/.

8. Efimov VI, Korchagina T.V., Svinarenko S.A. Decontamination of sewage with the help of polymeric reagents // Coal. 2017. No. 12 (1101). S. 64-68

9. Polyakov VV, Efimov VI, Korchagina T.V. Ecological-economic analysis of the impact of coal industry enterprises on the environment. M: 2006.

10. Public-private partnership - a way to solve the problems of transfer of mine drainage systems to the use of composite materials / VI Efimov D.V. Konovalov, SM Popov, P.M. Fedyaev // Coal. 2014. No. 11 (1064). S. 59-65.

УДК 662.654.1

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ В ТОВАРНУЮ ПРОДУКЦИЮ

В.И. Ефимов, Т.В. Корчагина, А. И. Антонов, В.И. Сарычев

Представлена технологическая установка комплексной переработки угольных шла-мов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская» (АО «Черниговец»). Использование данной установки позволяет осуществить перевод угля из разряда потерь в товарную продукцию высокого качества, соответствующую требованиям потребителей. Выполнено экономическое обоснование переработки угольных шламов на предлагаемой технологической установке.

Ключевые слова: угольный шлам, обогащение, безотходные технологии.

Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2030 г. предусматривает увеличение доли угля в топливном балансе страны за счет новых технических решений добычи и переработки угля, обеспечивающих рациональное природопользование и охрану природной среды [1 - 6].