Защита природных вод от поверхностных источников загрязнения
Опыт эксплуатации горнодобывающих предприятий показывает, что наиболее экологически опасными объектами являются накопители промышленных стоков (хвостохранилища, шламохранилища, рассолосборники, пруды-накопители), на которые приходится до 70-80% всего объема загрязнений, выделяемых из поверхностных источников загрязнения.
Современные накопители промстоков (например, хвостохранилища обогатительных фабрик) представляют собой сложный комплекс гидротехнических сооружений, включающий системы гидротранспорта и гидроукладки промышленных отходов, осветления и отвода воды, а также системы оборотного водоснабжения, противо-фильтрационных устройств и т.п.
При проектировании, строительстве, эксплуатации и консервации накопителей промстоков обязательным условием является выполнение требований, регламентирующих хозяйственную деятельность человека в плане охраны окружающей природной среды. Например, решение об устройстве промстоков должно приниматься в каждом конкретном случае отдельно с учетом всех возможностей, исключающих загрязнение воздушной среды, питьевых и производственных источников воды и окружающих участков земли.
Использование под накопители промстоков естественных водоемов, рек и озер и их загрязнение допускаются только в исключительных случаях на основе специального обоснования их непригодности для промышленного водоснабжения, питьевых целей и для разведения рыб и других организмов, имеющих народнохозяйственное значение.
Защита открытых водоемов и водотоков, а также подземных вод от загрязнения предусматривает решение основного вопроса - предупреждение фильтрации агрессивной сточной жидкости (промстоков) через ограждающие сооружения (дамбы, плотины) и его основание или перехват инфильтрующихся вод путем дренажа оснований накопителей, дамб и плотин или других конструктивных решений.
Наиболее радикальным средством, применяемым для такой защиты, является создание противофильтрационных экранов, которые могут иметь естественное и искусственное происхождение.
В первом случае на месте будущего хранилища оставляют естественные отложения глинистого состава (глины, тяжелые суглинки) мощностью не менее 3 м. Такие естественные экраны используются для резервуаров чистой воды или накопителей слабоминерализованных, нетоксичных и химически неагрессивных стоков.
Искусственные противофильтрационные экраны могут выполняться из грунтовых (торф, суглинок, глина) и негрунтовь х (полимерные пленки, асфальтобитум) материалов. Исполнение их может быть различным. Наиболее просты в исполнении однослойные противофильтрационные экраны (рис.5.5, а, б, в). Многослойные экраны предусматривают применение одного и того же материала (рис.5.5, г, д) или нескольких материалов (рис.5.5, е, ж, з). Они могут включать также дренажные устройства (рис.5.5, г, д, е) . В хвостохранилище площадью 7,4 км2 складируются хвосты горно-обогатительного комбината медного рудника. Основная дамба (2) создается намывом из твердой фазы пульпы (суспензии), причем крупность намываемого материала уменьшается к ядру дамбы. Такая дамба пропускает большие объемы жидкой (разы пульпы в нижний бьеф, где устраивается пруд-отстойник осветленной воды (3) с хорошей изоляцией основания. Низовая дамба (4) пруда-отстойника отсыпается из просеянных хвостов, но в ее конструкцию закладывается ядро из пластичного глинистого материала и каменная наброска на откосах. Эта дамба является практически водонепроницаемой. Осветленная вода из пруда-отстойника частично перекачивается насосной станцией (5) в систему оборотного водоснабжения или обратно в хвостохранилище. Другая (меньшая) часть осветленной воды через выпуск (6) сбрасывается в пруд-очиститель, где стоки проходят окончательную обработку известью для осаждения солей тяжелых металлов и нейтрализации кислой среды. Очищенная вода через выпуск (7) в глухой низовой дамбе пруда-очистителя сбрасывается в гидросеть.
Рис.5.9 Компоновка сооружений для складирования хвостов обогащения и очистки:
1 - хвостохранилище; 2 - фильтрующая дамба из хвостов; 3 - пруд-отстойник осветленной воды; 4 - дамба с глинистым ядром; 5 - насосная станция; 6 - отводы для сброса промстоков; 7 - пруд-очиститель; 8 - низовая глухая дамба
Дренажные устройства, сооружаемые в пределах ложа хранилища, выполняют в качестве разгрузочного и защитного дренажа. Разгрузочный дренаж служит для снижения напоров в основании хранилища, когда уровни воды в них превышают уровни грунтовых вод на прилегающей территории. Он обычно выполняется в виде сети горизонтальных дрен, объединенных в единую систему.
Защитный дренаж устраивают для защиты противофильтрационных экранов, укладываемых на дно и откосы хранилища, от выпирания грунтовыми водами в начальный период эксплуатации. Он выполняется в виде трубчатых дрен, песчаной присыпки, пластового или систематического дренажа, обеспечивающего необходимое снижение уровня грунтовых вод.
Хранилища после их заполнения до проектной емкости и прекращения намыва промстоков подлежат консервации. Под консервацией понимают комплекс технических, физико-химических, биологических и других инженерных мероприятий, способствующих сохранению массива намытых промышленных отходов в безаварийном состоянии для целей последующего промышленного, либо сельскохозяйственного использования. Ввиду того, что многие хранилища в течение многих лет могут оставаться потенциальными источниками загрязнения окружающей среды, в проекте их консервации необходимо предусмотреть комплекс мероприятий по защите окружающей среды от загрязнений. Например, обязательным условием при консервации хвостохранилища является полное исключение поступления в хвостохранилище поверхностного стока с вышерасположенной водосборной площади, а также сбор и отвод атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на площади хвостохранилища. Для этого используют противофильтрационные экраны (из глинистого грунта или полимерной пленки) и сети водоотводных канав на всей площади хранилища. В тех случаях, когда возможна утечка промстоков из хвостохранилища, что приведет, безусловно, к загрязнению прилегающих территорий, предусматривает осушение хвостов от содержащейся в них поровой жидкости. Для этого обычно проводят дренаж, который может выполняться в виде одной магистральной дрены или разветвленной сети дренажа различных типов.