ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШАХТНЫХ ВОД 7 страница
Условия выпуска производственных сточных вод разрабатываются на основе:
-нормирование качества воды водоемов и водотоков,
-водопотребление и водоотведение,
-учета режима водоотведения и процессов естественного самоочищения.
Нормирование содержания примесей и показателей состояния воды (кроме нормируемых, т. е. истинно растворенных веществ) осуществляется путем их сравнения с требованиями. Например, содержание взвешенных веществ (СВЗВ) в зависимости от целей водопользования нормируются по допустимому превышению их концентрации на величину “Р” в контрольном створе по сравнению с фоновым значениям (Сфон) в природных условиях.
(4.16)
Нормирование истинно растворенных примесей в санитарной охранной зоне водоемов и водотоков базируется на знании предельно допустимых концентраций (ПДК) отдельных (индивидуальных) загрязняющих веществ в воде. Их фактическая концентрация должна быть меньше (или равна) предельно допустимой:
(4.17)
На практике в водные объекты могут поступать одновременно несколько загрязняющих веществ различного химического состава, но с одинаковой лимитирующей признаку. Для такого случая проф. Черкинським С.М. предложена методика нормирования, согласно которой сумма отношений концентраций каждого из веществ в контрольном створе (С1,С2,...Сп) к соответствующим ПДК не должна превышать единицы.
(4.18)
Состав и свойства воды водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевого и коммунально-бытового водопользования, должны соответствовать нормам в контрольном створе, расположенном:
|
|
|
на водотоке в одном километре выше по ближайший по течению пункт водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и тому подобное);
в непроточных водоемах и водохранилищах на акватории в одном километре в обе стороны (в радиусе одного километра от пункта назначения.
Состав и свойства воды рыбохозяйственных водоемов и водотоков должны удовлетворять рыбохозяйственным требованиям в пределах всей рыбохозяйственной участка, начиная с контрольного створа, но не далее, чем на 500 м от места выпуска (или от места расположения каких-либо других источников загрязнения, влияющих на качество воды, например, мест добычи полезных ископаемых, производства работ на водном объекте).
Режим водоотведения сточных вод разрабатывается с учетом следующих факторов:
а) фонового состава (фоновой концентрации загрязняющих веществ Сфон), то есть качества воды водного объекта выше выпуска сточных вод;
б) естественного самоочищения вод от веществ, поступающих в них;
|
|
|
в) степени смешения сточных вод с водой водного объекта на участке от места выпуска сточных вод до ближайшего контрольного створа водопользования;
г) требуемой степени очистки сточных вод в местах их выпуска.
Фоновая концентрация - концентрация вещества в воде, рассчитываемая применительно к данному источнику загрязнения в фоновом створе водного объекта при расчетных гидрологических условиях, учитывающая влияние всех источников загрязнения, за исключением данного источника. Фоновый створ - поперечное сечение потока, в котором определяется фоновая концентрация в воде.
Природная вода обладает важной способностью к самоочищению под влиянием совокупности взаимосвязанных природных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических факторов, к восстановлению первоначального (фонового) состояния водного объекта. К таким факторам относятся солнечная радиация, газы, деятельность организмов - бактерий - грибов, зеленых растений и различных животных. Самоочищающаяся способность водного объекта зависит также от гидромеханического перемещения вод, в частности от скорости потока (с увеличением его турбулентности вода больше насыщается кислородом), химического состава воды, массы взвешенных веществ, донного осадка и ила, места сброса сточных вод, температуры воды. Очень важное значение имеет кислородный режим водного объекта. В водоемах всегда происходит два процесса: потребление кислорода и пополнение его. Потребление кислорода обусловлено тем, что он необходим для жизнедеятельности биоценозов, а также для окисления и минерализования органического вещества, что в водоем вместе с загрязненными сточными водами и поверхностным стоком. Пополнение кислорода в воде происходит за счет растворения атмосферного кислорода на контакте воздуха с поверхностью водоема (процесс реаэрации) и поступления кислорода от фотосинтеза в зеленых растениях.
|
|
|
Степень смешения и разбавления шахтных вод с водой водного объекта следует определить согласно “Методическим указаниям по применению правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”.
Интенсивность процесса разбавления сточной воды характеризуется его кратностью
, (4.19)
где q - расход сточных вод;
Q - расход воды;
а - коэффициент смешения (зависит от многих факторов конфигурации выпуска, расстояния до расчетного створа, гидравлических и гидрологических параметров водоема или водотока);
|
|
|
аQ - расход воды водного объекта, вовлеченная в разбавление.
Интенсивность процессов разбавления сточной воды, то есть кратность разбавления n, выражают также через концентрацию веществ:
(4.20)
где Сст, Смах.смэш, Сфон - соответственно концентрация вещества в сточной воде; максимальная на определенном расстоянии от выпуска после смешения; в окружающей воде водного объекта, мг/л.
Приведенные формулы используют для определения Смах.смэш, дальнейшего его сравнения с нормативными значениями. Сначала рассчитывают кратность разбавления n, а затем с помощью второй формулы определяют Смах.смэш.
Сопоставив полученную величину Смах.смэш нормативными значениями, делают вывод о необходимости очистки сточной воды или ее отсутствие (благодаря разбавлению водой водного объекта).
В случае, когда разбавление сточной воды в воде водного объекта не может быть использовано для нейтрализации тех вредностей, содержащихся в ней, то есть санитарное состояние водного объекта не удовлетворяет нормативным требованиям, необходимо осуществлять мероприятия по эффективной очистки сточных вод перед их спуском. Для проектирования очистных сооружений следует заранее рассчитать необходимую степень очистки сточных вод по трем лимитирующим признакам вредности (санитарно-токсикологическом, общесанитарному и органолептическом) для следующих показателей вредности: нормируемые вещества, взвешенные вещества, биохимическое потребление кислорода БПК, растворенный кислород, водородный показатель (рН) и температура.
Под необходимой степенью очистки сточных вод (D) понимается отношение:
, (4.21)
где Cрасчст - расчетная концентрация примеси в сточной воде, что удовлетворяет требуемой степени ее очистки.
Эта величина определяется из условия обеспечения ПДК нормируемого вещества в контрольном створе с учетом разбавления сточных вод.
Если в водном объекте загрязняющее вещество типа, аналогичного данной нормативной веществе, отсутствует (то есть Сфон=0), то
(4.22)
В сточной воде, сбрасываемой, могут содержаться в общем случае несколько различных загрязняющих веществ. При этом, несмотря на разный химический состав, они могут быть разнонаправленного и однонаправленного действия.
Согласно "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения возвратными водами", сброс сточных вод в водные объекты относится к одному из видов специального водопользования и осуществляется на основании разрешения, выдаваемого местными органами экологической безопасности. Отведение сточных вод в водные объекты регламентируется нормами предельно допустимых сбросов веществ (ПДС). ПДС - это максимально допустимая масса вещества, отводимых со сточными водами в единицу времени, которая позволяет обеспечить соблюдение норм качества воды в контрольном створе водного объекта для условий водопользования. ПДС для каждого показателя качества воды определяется как произведение максимального часового расхода сточных вод на его предельно допустимое значение:
г/ч или кг/ч. (4.23)
Расчет ПДС целесообразно производить одновременно для всех водопользователей речного бассейна или водохозяйственного участка с рассмотрением взаимного влияния выпусков сточных вод.
Если в водоем в месте выпуска сбрасывается несколько загрязняющих веществ с одинаковым лимитирующей признаку, то величину ПДС устанавливают так, чтобы сумма отношений концентраций каждого вещества в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицы (расчет делается с учетом примесей, поступивших в водоток или водоем от вышерасположенных выпусков).
8 Обзор вероятных потребителей шахтных вод
8.1 Использование шахтных вод для производственно-хозяйственной деятельности горнодобывающих предприятий
Прежде всего, шахтные воды могут быть внутренним источником производственно-хозяйственной деятельности горнодобывающих предприятий, как в наземных, так и в подземных условиях. Они связаны с потреблением воды технической (Т) и питьевой (П) и реализуется посредством прямоточных (Пр) и оборотных (О) систем. Обе системы характеризуются следующими основными направлениями расхода воды:
Пылеподавлению ...............................П, Т-Пр
Гидрозакладка ...............................Т-Об, Пр
Дегазация ...............................Т-Об
Кондиционирования воздуха ...............................Т-Об, Пр
Производство тепловой энергии ..................................Т-Об, Пр
Производство сжатого воздуха ...............................Т-Об
Профилактическое заиления ...............................Т-ПР
Технологические нужды при гидравлическом
добычи угля ...............................Т-Об
Обслуживание транспортно-дорожных механизмов.......Т-Пр
В наземных условиях основными потребителями воды являются обогатительные фабрики с мокрыми методами обогащения. Кроме того, вода расходуется для производства сжатого воздуха, тепловой энергии, обслуживание транспортно-дорожных механизмов, тушение горящих породных отвалов, на технологические нужды механических цехов и др. На все перечисленные виды работ используется техническая вода. Процессы мокрого обогащения, производства тепловой энергии и сжатого воздуха осуществляются с помощью систем оборотного водоснабжения. Системы водоснабжения других процессов являются прямоточными.
В подземных условиях, в основном, вода технического качества затрачиваемое на дегазацию горного массива, предотвращения внезапных выбросов угля и газа, профилактическое заиления и гидрозакладку выработанного пространства, гидродобычу, кондиционирования воздуха, гашение открытой пожара. Вода питьевого качества используется только для пылеподавлению. Вода для пылеподавлению и профилактического заиливания теряется безвозвратно, то есть системы их водоснабжения являются прямоточными. Вода для гидродобычи и дегазации является обратимой. В других случаях могут использоваться (в зависимости от производственных условий) как прямоточные, так и оборотные системы водоснабжения.
Расходы свежей воды на различные виды работ и процессы разнообразны. Так, при обогащении свежую воду тратят на восполнение безвозвратных потерь воды с продуктами обогащения, при испарении с водной поверхности отстойников, при фильтрации в земляных отстойниках. Для донецкого угля в зависимости от класса обогащенного угля и степени его обогащенности потери свежей воды составляют в среднем от 0,4 до 0,2 м3/т.
Гидравлическую закладку выработанного пространства ведут по прямоточной или оборотной системе водоснабжения. При использовании прямоточной системы вода, отделившаяся, смешивается с шахтной и поступает в шахтные водосборные емкости. В этом случае необходимое количество воды для закладки 1 м3 выработанного пространства определяют из соотношения твердой частицы к жидкости (от 1:3 до 1:15), а также в зависимости от коэффициента заполнения выработанного пространства, принятого равным 0,9...0,95. При оборотной системе водоснабжения, когда используют гидрозакладные комплексы с водоотделением, расходы свежей воды принимают 0,15 от расходов при прямоточной системе.
Для дегазации угольных пластов применяются вакуум-насосные станции, в которых вода используется как прохладный среду. Система водоснабжения при этом оборотная. Удельный расход свежей технической воды на компенсацию потерь принимают в зависимости от типа вакуум-насосов и их производительности от 0,1 до 0,5 м3 на 1 тыс. м3 метановоздушной среды.
Пылеподавлению является одним из водоемких процессов в технологии добычи угля подземным способом. В общем объеме водопотребления расходы воды на пылеподавлению составляют около 40 %. Для создания безопасных и комфортных условий труда согласно существующих норм и «Руководства по борьбе с пылью в угольных шахтах» расход воды для различных технологических процессов составляет:
Нагнетание в пласт, л/т ..............................................25
Орошение при выемке угля из очистных забоев, л/т..................30
Устройство водяных завес при выемке угля и проведении
выработок, л/мин...................................................................30
Орошение при ведении подготовительных работ, м3/м.........................0,6
То же, на погрузочных пунктах, л/т ...................................10
» при конвейерном транспортировании, л/т .......................................10
» при перегрузке угля и породы, л/т .................................15
» при поверхностном комплексе на пунктах
пересыпа угля и породы, л/т.............................................8
Однако общие затраты на пылеподавлению следует увеличивать на 15 % для покрытия неучтенных операций (промывки шпуров при бурении бурильными молотками; обмывка выработок перед взрыванием; создание водяной завесы при взрывании, ежедневная обмывка и орошения подготовительных выработок, промывка шпуров при нагнетании воды в пласт; противопожарные водяные завесы; эксплуатационное бурение; проверка трубопроводов и др.)
Расход воды (%) на пылеподавлению при подземном способе добычи угля в среднем по области следующий (данные Н. М. Харионовськой, Г. Г. Деменевой):
Очистные работы...............................31,8
Подготовительные работы...........................11,4
Транспортировка горной массы..........35,9
На поверхностном комплексе...............9,1
Другие неучтенные расходы..................11,8
Свежую воду используют также для охлаждения компрессоров шахтных холодильных машин, которые могут быть стационарными или передвижными. Стационарные холодильные установки работают по оборотной системе водоснабжения, а передвижные кондиционеры — по оборотной или прямоточной. Удельный расход свежей воды на восполнение оборотных систем в зависимости от типа установки принимается от 6 до 40 м3/ч для стационарных кондиционеров и для передвижных – 0,1...2 м3/ч. При прямоточной системе для передвижных установок расход свежей воды принимается от 1,2 до 25 м3/ч.
Для охлаждения поршневых и центробежных компрессоров, применяемых для получения сжатого воздуха, используют оборотную воду. Удельный расход свежей воды колеблется от 0,165 до 0,550 м3 на 1 тыс. м3 воздуха.
Производство тепловой энергии необходимо для отопления зданий и сооружений, подогрева воды для бань, хозяйственно-бытовых и коммунальных нужд, а также для подогрева воздуха, поступающего в шахту (работа калорифера). Общий расход воды на эти нужды принимается 0,58 м3/Гкал, в том числе на восполнение потерь оборотной системы теплосети — 0,25 м3/Гкал, на водоподготовку, продувку котлов и другие потребности — 0,33 м3/Гкал.
При гидродобычи угля горную массу отделяют от массива и транспортируют на поверхность с помощью энергии воды. Система водоснабжения при этом оборотная. Удельный расход шахтной воды для пополнения оборотных систем определяется потерями воды в выработанном пространстве и в пульповодах и составляет 0,06 м3/т. Состав шахтных вод для. гидродобычи характеризуется следующими показателями:
Температура, °С... ...............26
Взвешенные вещества, мг/л... ...............50000
Эфирорастворимые вещества , мг/л... ...............5000
Запах, баллы ...................3
Показатель рН ...................5-9,5
Вода необходима также для других нужд предприятия и тушения пожаров. Профилактическое заиления с целью предупреждения эндогенных пожаров предусматривает подачу пульпы с соотношением Т: Г от 1:3 до 1:8 в летнюю пору и от 1:6 до 1:15 в зимнее время. Используемая вода отфильтровывается в горные выработки, а твердые частицы (смесь глины с песком, суглинок, зола, граншлак и другие материалы) заполняют пустоты и трещины, в результате чего ограничивается доступ воздуха в выработанное пространство и устраняются условия, способствующие возникновению пожаров. Система водоснабжения прямоточная.
В соответствии с требованиями требуемый расход воды на тушение подземного пожара рассчитывается из условия одного пожара на шахте и состоит из расходов воды на создание водяной завесы для перегораживание распространения пожара и непосредственное тушение пожара цельной струей из одного пожарного ствола (расход воды на один ствол равен 30 м3/ч). Худшим вариантом, для которого ведется расчет необходимого расхода воды на водяную завесу, есть случай перегораживание распространения пожара в участковой горной выработке, закрепленной деревянным креплением. При максимальной скорости движения вентиляционной струи более 5 м/с расход воды на 1 м2 поперечного сечения выработок составляет 8 м3/ч. При средней площади поперечного сечения выработок на шахтах максимальный расход воды на устройство водяной завесы составляет около 100 м3/ч. С учетом затраты на непосредственное тушение пожара 30 м3/ч суммарный расход воды достигает 130 м3/ч.
Кроме перечисленных выше направлений расходы свежей воды ее используют также для тушения горящих породных отвалов и профилактике их самовозгорания, при выполнении геологоразведочных работ, на технологические нужды механических цехов, поверхностные противопожарные мероприятия и проч. При этом рекомендуются следующие удельные расходы воды, м3/м3, для некоторых водопользователей:
Тушение горящих породных отвалов .........................0,3
Профилактика самовозгорания породных отвалов ................................0,1
Как средство предотвращения оседания земной поверхности на шахтах используется гидравлическая закладка выработанного пространства. Вода при гидрозакладке есть транспортирующей средой, поэтому особых требований к ее составу не предъявляют, за исключением запаха, который не должен превышать 3 баллов, и показателя рН = 6-8 с учетом коррозионной стойкости оборудования.
На некоторых глубоких шахтах благодаря геотермальным условиям месторождения необходимо охлаждать воздух. Для этих целей применяют стационарные или передвижные кондиционеры. Воду используют для охлаждения компрессоров холодильных машин. Стационарные установки работают по оборотной системе водоснабжения, а передвижные – на оборотной или прямоточной.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 230; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!