Обезвоживание осадков и обеззараживание сточных вод

При очистке карьерных и дренажных вод от механических примесей образуются большие объемы осадков, состоящие на 80-90% и более из воды. Для обезвоживания осадков в горнодобывающих отраслях в основном используются иловые площади и метантенки, а складирование осадков осуществляется в илонакопителях, прудах, в выработанном карьерном пространстве.

Иловые площадки состоят из спланированных участков (карт), окруженных по периметру земляными оградительными валиками, высота которых выше рабочего уровня на 0,3 м. Если имеется угроза загрязнения грунтовых вод, то площадку устраивают на искусственном основании, препятствующем попаданию профильтровавшейся загрязненной воды в грунтовой поток. Если грунт плотный и водонепроницаемый (суглинок, глина), площадки делают на естественном основании со специально устроенным трубчатым дренажем, уложенным в канавы, заполненные щебнем. Осадок, выгружаемый из отстойников, метантенков и других сооружений, последовательно заполняет карты площадки, в которых он подсушивается естественным путем в среднем до влажности 75%, вследствие чего объем его уменьшается в три-восемь раз. После подсушки осуществляется его погрузка и транспортировка Метантенк представляет собой резервуар (обычно железобетонный цилиндрической или прямоугольной формы) с коническим днищем, предназначенным для сбраживания осадка. Для ускорения процесса брожения осадок подогревают обычно до температуры 33 или 55°С паром, который вводят в метантенк через эжектирующие устройства, или водой с температурой до 60°С, циркулирующей по змеевикам, уложенным внутри метантенка, а также в теплообменных аппаратах вне метантенка. Газ, образующийся в метантенках в результате брожения, собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого перекрытия. Из колпака этот газ отводится для дальнейшего использования. Осадок, выгружаемый из метантенков, имеет влажность 96-97%.

На практике достаточно широко используются фильтры с зернистой загрузкой различной конструкции. В будущем для этих целей будет широко применяться центробежно-реверсивное фильтрование. Достаточно широкое распространение получили открытые и напорные гидроциклоны.

За рубежом для механического обезвоживания осадка сточных вод в последнее время начали широко применяться ленточные пресс-фильтры, отличающиеся относительной несложностью конструкции, надежностью и удобством в эксплуатации.

Если сточные воды имеют бактериальное загрязнение, то они подвергаются обеззараживанию.

Все известные методы обеззараживания сточных вод подразделяются на: химические - хлорирование, коагуляция, флотация; электрохимические - электролиз, озонирование, электрофлотация; физические - воздействие ультразвуком, обработка ультрафиолетовыми лучами, кипячение, ультрафильтрация; методы электрообработки - электрофорез, электрический разряд, электрокоагуляция.

Наибольшее распространение на горнодобывающих предприятиях получило хлорирование жидким хлором и гипохлоритом натрия. Способ обеззараживания жидким хлором надежен, прост по аппаратурному оформлению, легко поддается контролю по остаточному хлору, позволяет использовать готовое к употреблению бактерицидное вещество. В то же время применение хлора для обеззараживания сточных вод имеет свои недостатки, связанные с его токсичностью и дефицитностью во многих регионах страны.

Метод обеззараживания воды с помощью гипохлорита натрия, получаемого путем электролиза раствора поваренной соли непосредственно на месте потребления, позволяет избежать трудностей, связанных с использованием для обеззараживания токсичного вещества. Однако обеззараживание сточных вод электролитическим гипохлоритом натрия также не лишено недостатков. Из всего объема раствора поваренной соли на получение активного хлора расходуется не более 10-15%. Для размещения оборудования при получении гипохлорита натрия также необходимо отдельное хорошо проветриваемое помещение, а его обслуживание требует больших затрат.

На горных предприятиях для обеззараживания воды хлорной известью сооружают специальные сооружения, которые называют хлораторной. Они служат для приготовления и дозирования растворов, содержащих активный хлор. При этом возможно несколько типов установок по хлорированию воды.

К первому типу относятся установки по хлорированию воды хлорной известью или порошкообразными гипохлоритами. Принцип действия их сводится к приготовлению раствора требуемой концентрации и последующей подаче его в воду.

Установка второго типа работает с использованием сжиженного хлора. В этих установках, хлораторах, последовательно осуществляется испарение хлора, его механическая очистка, дозирование и растворение в воде с образованием хлорной воды. Последняя в требуемых количествах смешивается с обрабатываемой жидкостью в специальных устройствах-смесителях.

К третьему типу относятся установки, которые позволяют получать обеззараживающие хлорпродукты из исходного сырья - поваренной соли - непосредственно на месте потребления. Такими установками являются электролизеры, предназначенные для приготовлений электролитического гипохлорита натрия.

На рис.5.25 в качестве примера приведен вариант хлораторной при подаче хлорной воды по безнапорной схеме. Принятое оборудование установки для хлорирования может быть применено и при использовании порошкообразного гипохлорита кальция.

Рис.5.25. Схема типовой хлораторной с использованием хлорной извести:

1 - хлораторная; 2 - склад для хранения хлорной извести; 3 - тамбур; 4 – растворный бак; 5 - расходный бак; 6 - дозирующий бачок; 7 - измеритель расхода хлорной воды

Кроме описанных методов весьма эффективно обеззараживание сточных вод может осуществляться озонированием. Исследования показали, что для уничтожения болезнетворных микроорганизмов требуются примерно одинаковые дозы хлора и озона. При сильном бактериальном загрязнении сточных вод большие дозы озона не вызывают неприятного запаха и вкуса, в то время как массированное применение хлора и его соединений придает воде неприятный вкус. Кроме того, озон может использоваться для обесцвечивания и дезодорации воды, очистки ее от устойчивых органических веществ (ПАВ, фенолов, пестицидов и др.). Препятствием для широкого применения метода озонирования является высокая стоимость получения бактерицидного вещества, связанная с большим расходом электроэнергии.

Для обеззараживания природных и биологически очищенных сточных вод предложен метод прямого электролиза для обеззараживания карьерных вод, содержащих хлориды. Этот метод безопасен, его применение позволит снизить капитальные и эксплуатационные затраты на обеззараживание сточных вод карьеров.

Кроме того, находят практическое применение такие способы, как ультрафиолетовое облучение сточных вод. На стадии опытно-промышленных испытаний находятся способы, основанные на применении ультразвука и виброакустических колебаний.

Бактерицидным действием обладают также ультразвуковые волны, импульсный электрический разряд и радиационное облучение. Однако перечисленные способы не вышли из стадий испытаний и не нашли практического применения.