Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методические и технологические основы экологически эффективной очистки шахтных вод от техногенных загрязнений

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Харионовский, Анатолий Алексеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации в виде научного доклада на основании выполненных исследований осуществлена разработка научно-методических и технологических основ очистки шахтных вод от техногенных загрязнений,- как"необходимого условия обеспечения охраны и рационального использования водных ресурсов в угольной промышленности. Основные результаты исследований, методических, технологических и технических разработок, выводы и практические рекомендации заключаются в следующем.

1. На основании проведенных исследований состава, свойств, способов обработки шахтных вод и осадка предложена четырехуровневая модель взаимодействия природно-экологических условий региона и производственно-технических условий разработки угольных месторождений с технологией очистки шахтных вод, объединяющая в единую систему влияющие факторы и устанавливающая качественные связи между ними, которая положена в основу механизма выбора оптимальных технологий.

2. Предложен механизм выбора оптимальных технологий очистки шахтных вод от техногенных загрязнений, предусматривающий последовательное выполнение ряда этапов: анализ и оценка природно-экологических и производственно-технических условий разработки; изучение физико-химического состава и технологических свойств шахтных вод и осадка; выбор эффективных способов их обработки и установление технологических параметров; разработка конкурирующих вариантов технологии очистки шахтных вод; сравнительная технико-экономическая оценка вариантов и выявление оптимального варианта технологии.

3. Разработаны с учетом специфики угледобывающих предприятий и проверены на практике методики и экспериментальные установки для исследования технологических свойств шахтных вод и определения оптимальных технологических параметров и показателей эффективности способов их очистки, которые рекомендованы для применения при проведении технологических исследований и подготовке исходных данных для проектирования очистных сооружений.

4. Обобщены и систематизированы результаты выполненных исследований физико-химического состава, технологических свойств шахтных вод и осадка, параметров и показателей тонкослойного отстаивания, напорной флотации и фильтрования шахтных вод через зернистые загрузки, гравитационного уплотнения и механического обезвоживания осадка. Установлено, что исследованные параметры служат основой для научно обоснованного выбора и разработки оптимальных технологий очистки шахтных вод. В связи с изменением их численных значений как по угольным бассейнам, месторождениям и отдельным предприятиям, так и во времени, эти исследования должны предшествовать проектированию очистных сооружений и проводиться применительно к условиям каждого предприятия.

5. Установлена возможность очистки шахтных вод с низкой минерализацией, высоким содержанием тонкодисперсных кинетически и агрегативно устойчивых твердых частиц, эмульгированных нефтепродуктов и других загрязняющих веществ напорной флотацией, определены ее оптимальные технологические параметры и показатели эффективности, выявлена взаимосвязь параметров и показателей. Основные преимущества напорной флотации по сравнению с другими перспективными способами очистки заключаются в более высокой скорости разделения скоагулированных загрязнений, меньшей продолжительности процесса очистки, в более высокой эффективности удаления комплекса загрязняющих веществ и плотности пенного продукта.

6. На основании исследования конструктивных параметров флотационных аппаратов, испытаний в лабораторных и производственных условиях экспериментального и опытного образцов флотационных установок определены основные принципы, обеспечивающие эффективную их работу, и создан промышленный напорный флотатор производительностью 100м3/ч.

7. Разработана технология флотационной очистки шахтных вод с широким спектром и высокими исходными концентрациями загрязняющих веществ, которая обеспечивает получение очищенной воды, соответствующей нормативным требованиям при ее использовании на производственные нужды и сбросе в водные объекты. Технология может применяться в трех вариантах: одноступенчатая напорная флотация, напорная флотация-фильтрование, тонкослойное отстаивание - напорная флотация. По технико-экономическим показателям она существенно превосходит применяемые технологии, основанные на способах тонкослойного отстаивания и осветления в слое взвешенного осадка. Экономический эффект от внедрения одноступенчатой флотационной технологии составляет 0,49 руб/м3, двухступенчатой флотационной технологии - от 0,32 до 2,23 руб/м3.

8. Определены требования к усреднителям расхода шахтных вод и разработаны технологические схемы усреднения, которые предусматривают использование усреднителей вертикального типа с удалением осадка под гидростатическим напором и горизонтального типа с барботажной системой для предотвращения образования осадка. Усреднители обеспечивают непрерывную работу очистных сооружений с постоянным расходом очищаемой воды.

9. Сформулированы требования к технологии очистки шахтных вод, с учетом которых выбраны и рекомендованы для промышленного применения наиболее экологически и экономически эффективные. Технологии основаны на длительном безреагентном отстаивании, реагентном тонкослойном отстаивании, осветлении в слое взвешенного осадка, напорной флотации, фильтровании и обеспечивают максимальное использование шахтных вод на производственные нужды предприятий и сброс в водные объекты с соблюдением нормативных требований. Определены условия, область применения и технико-экономические показатели рекомендованных технологий.

10. Разработанные модель и механизм выбора оптимальной технологии очистки шахтных вод, методики и экспериментальные установки для определения технологических свойств, параметров и показателей эффективности их очистки, способ напорной флотации, рекомендованные для промышленного применения технологии очистки шахтных вод используются научно-исследовательскими и проектными организациями при проведении технологических исследований, подготовке исходных данных, разработке проектов строительства и реконструкции очистных сооружений и внедрены на 14 предприятиях угольной промышленности.

Основные положения научного доклада опубликованы в работах

1. Перспективы использования шахтных вод в Челябинском бассейне. Сб. научи. тр.: Очистка шахтных вод, вып. 18. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1974,-С. 91-99 (соавтор А.В. Малышев).

2. Опыт эксплуатации сооружений по очистке шахтных вод. Экспресс-информация: Серия "Механизация и автоматизация производственных процессов". -М.: ЦНИЭИуголь, 1974.-26 с (соавторы Н.П. Новоселов и др.).

3. Исследование кинетики оседания взвешенных веществ в шахтных водах Кузнецкого бассейна. Сб. научн. тр.: Очистка и использование шахтных вод, вып. 20. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1975. - С. 44-50 (соавторы А.В. Малышев, И.А. Золотухин).

4. Влияние химических реагентов на интенсивность оседания взвешенных веществ в шахтных водах Кузнецкого бассейна. Сб. научн. тр.: Очистка и использование шахтных вод, вып. 20. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1975. - С. 51-55 (соавторы А.В. Малышев, Л.Г. Торкина).

5. О подготовке исходных данных для проектирования сооружений по очистке шахтных вод от взвешенных веществ. Сб. научн. тр.: Очистка и использование шахтных вод, вып. 22. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1976. - С.3-9.

6. Принципы выбора технологических схем очистки шахтных вод от взвешенных веществ. Сб. научн. тр.: Очистка и использование шахтных вод, вып. 22. - М.:

ИГДим. А.А. Скочинского, 1976. - С. 9-15 (соавторы Д.И. Комков, А.В. Малышев).

7. Очистка шахтных вод от взвешенных веществ. Материалы Всесоюзного семинара: Охрана окружающей природной среды на предприятиях Министерства угольной промышленности СССР. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1977. - С. 21-23.

8. Исследование технологических свойств шахтных вод. Сб. научн. тр.: Охрана окружающей природной среды, вып. 23. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1977. -С. 3-15 (соавтор И.А. Золотухин).

9. Качественно-количественный состав и технологические свойства шахтных вод и осадка Черногорского угольного месторождения. Сб. научн. тр.: Охрана окружающей природной среды, вып. 24. - М.: ИГД им. АА. Скочинского, 1978. - С. 55-62 (соавторы И.А.Золотухин, Л.Г.Торкина).

10. Технология очистки шахтных вод Черногорского угольного месторождения. Сб. научн. тр.: Охрана окружающей природной среды, вып. 24. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1978. - С. 50-55 (соавтор В.А. Васев).

11. Состав и свойства взвешенных веществ в шахтных водах. Уголь, 1979, № 6. - С. 48-51

12. Повышение эффективности работы действующих очистных сооружений шахтных вод. Экспресс-информация: Серия «Добыча угля подземным способом». -М.: ЦНГОИуголь, 1979.-23 с.

13. Оценка способов повышения эффективности работы горизонтальных отстойников. Сб. научн. тр.: Охрана окружающей природной среды, вып. 25. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1979. - С. 14-20 (соавтор И.А. Золотухин).

14. Методика определения кинетики оседания взвеси в шахтных водах. Водоснабжение и санитарная техника, 1979, №12.-С. 13-15 (соавтор И.А. Золотухин).

15. Методические указания по подготовке исходных данных для проектирования очистных сооружений шахтных вод. - М.: ВНИИОСуголь, 1979. - 44 с (соавторы И.А. Золотухин и др.).

16. Очистка шахтных вод и способы ее улучшения. Уголь, 1980, № 8. - С.53-56.

17. О мерах по предотвращению загрязнения озера Байкал шахтными водами. Сб. научн. тр.: Охрана окружающей природной среды, вып. 26. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1980. - С. 45-54 (соавторы Д.И. Комков, В.А. Васев).

18. Состояние и пути улучшения качества очистки шахтных вод Кузбасса. Сб. научн. тр.: Охрана и рациональное использование природных ресурсов. - М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 19В1. - С.20-26 (соавторы Д.И. Комков, В.А. Васев).

19. Технологические схемы очистки шахтных вод. Уголь, 1982, № 1. - С.44-49.

20. Способы очистки шахтных вод сланцевых шахт ПО "Ленинградсланец". Материалы республиканской научно-технической конференции: Охрана труда и природной среды при добыче и обогащении полезных ископаемых. - Кохтла-Ярве, 1982. - С. 121-124 (соавторы В.А. Васев и др.).

21. Современная технология очистки шахтных вод от взвешенных веществ. Экспресс-информация: Серия «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».-М.: ЦНИЭИуголь, 1982.-Юс.

22. Технология очистки шахтных вод и основные направления ее совершенствования. Сб. научн. тр.: Охрана природы при разработке угольных месторождений.-М.: ИГДим. А.А.Скочинского, 1982.- С. 34-41.

23. Использование усреднителей расхода при очистке шахтных вод. Уголь Украины, 1983, № 2. - С. 32-33 (соавтор О.А. Крылова).

24. Состав, свойства и технология очистки вод сланцевых шахт. Уголь, 1985, № 4. - С. 51-53 (соавтор В.А. Васев).

25. Технологические схемы очистки от взвешенных веществ и обеззараживания шахтных вод (каталог). - М.: ЦНИЭИуголь, 1985. -76 с (соавторы В.И.Федосеев и др.).

26. Флотационная очистка шахтных вод от взвешенных веществ. Материалы Всесоюзной научно-технической конференции: Повышение эффективности природоохранных работ в угольной промышленности. - Пермь, 1986. - С. 39 (соавторы И.А. Золотухин, О.А.Крылова).

27. Способы очистки шахтных вод от трудноосадимой взвеси. Сб. научн. тр.: Комплексные проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в угольной промышленности. - Пермь, ВНИИОСуголь, 1986. -С. 72-78 (соавторы О.А. Крылова, И.А. Золотухин).

28. Роль реагентной обработки при флотационной очистке шахтных вод. Химия и технология воды, 1986, 8, № 6. - С. 30-32 (соавторы И.А. Золотухин, О.А. Крылова).

29. Очистка шахтных вод напорной флотацией. Уголь Украины, 1987, № 2. -С. 35 (соавторы О.А. Крылова, В.Н. Васева).

30. Технологические свойства и способы очистки шахтных вод Ургальского месторождения. Сб. научн. тр.: Совершенствование природоохранных мероприятий в угольной промышленности. - Пермь: ВНИИОСуголь, 1988. - С. 21-26 (соавторы В.Н. Васева, И.А. Золотухин).

31. Флотация - новый перспективный способ очистки шахтных вод. Уголь, 1989, № 12.- С. 44-46.

32. Исследование режима реагентной обработки шахтных вод Воркутинского месторождения. Сб. научн. тр.: Высокоэффективные методы и аппараты для очистки шахтных вод. - Пермь: ВНИИОСуголь, 1989. - С. 63-70 (соавтор И.А. Золотухин).

33. Технология одноступенчатой флотационной очистки шахтных вод. Уголь Украины, 1989, № 10. - С. 14-16 (соавтор И.А. Золотухин).

34. Экологические проблемы при добыче, переработке и сжигании угля. Сб. научн. тр.: Проблемы защиты окружающей среды от техногенных загрязнений в угольной промышленности. - Пермь: ВНИИОСуголь,1992. - С.3-14.

35. Совершенствование природоохранных работ в угольной промышленности. - М.: ЦНИЭИуголь, 1992. - 142 с (соавторы B.C. Малышенко и др.).

36. Научно-технические достижения в области охрани окружающей среды. -М.: ЦНИЭИуголь, 1992.-49 с (соавторы B.C. Малышенко и др.).

37. Научно-технический уровень в области охраны окружающей среды в угольной промышленности. Сб. научн. тр.: Вопросы создания экологически чистых предприятий и производств в угольной промышленности. - Пермь: ВНИИОСуголь, 1993. -С. 3-15.

38. Очистка карьерных вод. Сб. научн. тр.: Вопросы создания экологически чистых предприятий и производств в угольной промышленности. - Пермь: ВНИИОСуголь, 1993. - С. 27-37.

39. Охрана и использование водных ресурсов в угольной промышленности России. Сб. докладов на Международном конгрессе: Вода: экология и технология. - М., 1994, т. 3. - С. 803-812 (соавторы А.П. Красавин и др.).

40. Сравнительная эффективность очистки шахтных вод отстаиванием и флотацией. Уголь, 1995, №8.-С.34-36.

41. Охрана окружающей среды в угольной промышленности и пути ее совершенствования. Уголь, 1998, №4. - С. 46-50 (соавтор В.П. Антонов).

42. Результаты экспериментальных исследований флотационной очистки шахтных вод. Сб. научн. тр.: Проблемы экологической безопасности производства. -Пермь: МНИИЭКОТЭК, 1998.-С. 93-103.

43. Технико-экономическая оценка технологии флотационной очистки шахтных вод. Уголь, 2000, № 5.-С. 64-69.

44. Комплексная очистка шахтных и карьерных вод от техногенных загрязнений. Шахты: Издательство Южно-Российского отделения Академии горных наук, 2000. - 238 с.

45. Методические основы и механизм выбора технологии очистки шахтных вод. Уголь, 2001, №7.-С. 64-66.

46. Перспективы развития технологии очистки шахтных вод. Сб. научн. тр.: Промышленная экология на рубеже веков - Пермь: ФГУП МНИИЭКО ТЭК, 2001. -С. 91-103.

47. Очистка шахтных вод для использования в военное время. Инф. сб. по проблеме ГО Минуглепрома СССР, вып. 2 (4). - М.: Центрогипрошахт, 1977. - С. 46-51 (соавтор Л.М. Харионовская).

48. Электрофлотационный аппарат с прямоточной камерой хлопьеобразования. Водоснабжение и санитарная техника, 1988, №11. - С. 21-23 (соавтор И.А. Золотухин).

49. Создание экологически чистых разрезов - одно из важнейших направлений охраны окружающей среды в угольной промышленности. Сб. науч. тр.: Актуальные вопросы охраны окружающей среды в топливно-энергетическом комплексе. - Пермь, 1990. - С. 5-13 (соавторы И. С. Цукерман, Л.Н. Мышинский).

50. Экологические аспекты ликвидации нерентабельных угольных предприятий. Сб. докл.: Экологические проблемы при ликвидации шахт и разрезов. - Пермь, Золотой город, 2001. - С. 18-26 (соавторы В.Н. Попов, Ю.В. Каплунов).

51. Роль МНИИЭКО ТЭК в научно-техническом обеспечении природоохранной деятельности в угольной промышленности. Уголь, 1998, № 11. - С. 28-34.

52. Концептуальные основы экологии в угольной промышленности на 20002002 годы. Уголь, 2000, №1.-С. 68-72 (соавторы Ю.В. Каплунов и др.).

53. Сложившиеся тенденции и приоритеты в области охраны окружающей природной среды в угольной промышленности. Сб. ст.: Экологическое регулирование хозяйственной деятельности предприятий: технические, правовые, налоговые, инвестиционные вопросы. - Пермь, 2000. - С, 97-112.

54. Патент РФ № 1560482. Устройство для флотационной очистки жидкостей. Опубл. в Б.И., 1990, №16 (соавтор И.А. Золотухин).