Пути обеспечения экологической безопасности угледобывающего Воркутинского промышленного района Республики Коми

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Охрана окружающей среды


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 622. 8/622. 014. 3:502. 76
С. Г. Волковская, А.Е. Грищенко
ПУТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕГО ВОРКУТИНСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ КОМИ
Семинар № 8
Среди многих проблем современной науки особую остроту и актуальность приобрела проблема охраны окружающей среды и сохранения ее для будущих поколений. Наибольшую тревогу вызывают северные промышленные регионы. Расточительные способы добычи, не адаптированные к условиям Крайнего севера, устаревшие технологии переработки невозобновляемых природных ресурсов при отсутствии должного учета экологических требований и ограничений в сложившейся системе хозяйствования привели к резкой деградации природной среды Арктики и породили острые социальные проблемы.
Угольная отрасль России является мощным источником техногенного загрязнения природной среды. Одной из зон экологического неблагополучия стала территория Воркутинского промышленного района, наиболее антропогенно нарушенного в Республике Коми. За полувековую деятельность горных предприятий произошло сильное загрязнение реки Воркуты, которое особенно заметно в зимний период, когда естественная проточность реки по сравнению со сбросами сточных вод становится незначительной. С возрастающими требованиями к качеству сбрасываемых стоков особенно при низкой степени самоочищения водоемов в суровых климатических условиях для Воркуты не теряет своей актуальности проблема очистки шахтных вод. Применяемые в Воркуте физико-химические и биологические методы очистки не обеспечивают их очистку от нефтепродуктов, железа, меди, фенолов, азота, фосфора и других поллютантов до нормативных показателей.
Исследования проводились в соответствии с научно-исследовательской работой, выполняемой в рамках госбюджетной НИР «Ворку-
тинского горного института» по теме: «Разработка гибкой технологии комплексного освоения угольных месторождений Печорского бассейна в условиях экономической реформы». Она отвечает задачам региональной комплексной программы Республики Коми «Экология -2005″, государственной научно-технической программы „Недра России“ и Декларации ООН о малоотходных и безотходных технологиях и использовании отходов.
Очистка шахтных вод от нефтепродуктов. В настоящее время не существует универсальной технологии очистки шахтных вод, предусматривающей их доведение по всем нормируемым ингредиентам до требуемых параметров, включая нефтепродукты. Нефтепродукты являются особой группой химических загрязнений. В водной среде нефтепродукты образуют пленку, которая взаимодействует с естественной поверхностной пленкой, увеличивая ее толщину и образуя квазиравновесную систему. Одна тонна нефти может растекаться и в течение 6−7 суток покрыть поверхность воды на площади 20 км². Легколетучие компоненты, составляя 25% от общей массы, испаряются за несколько дней. Тяжелые фракции оседают на дно водоема. Особую опасность, даже в ничтожно малых количествах, представляют для гидробионтов ароматические углеводороды нефти.
Технология очистки водоотлива на шахтах Воркуты предусматривает: осветление предварительно скоагулированных шахтных вод в осветлителях со слоем взвешенного осадка, доочистку осветленных вод до установленных норм на скорых фильтрах и их обеззараживание жидким хлором, обезвоживание уловленных осадков и сгущенных шламов обогатительных фабрик на фильт-
прессах [1, 2]. При этом достигается высокая эффективность очистки шахтных вод от взвешенных веществ: на станциях с физико-
химической очисткой по шахтам & quot-Северная"-, & quot-Октябрьская"- и & quot-Воркутинская"- она достигала 99%. Эффективность очистки от нефтепродуктов низка, остаточное их содержание в стоках достигает 20 ПДК.
Единственным методом, позволяющим очищать сточные воды от нефтепродуктов до уровня ПДК, является сорбция. В производственной практике в качестве сорбента используются активированные угли. Однако, они дороги, дефицитны, потери их при регенерации составляют 5−15%. Этот способ экономически не целесообразен при больших объемах воды, так как себестоимость очистки 1 м³ воды высокая. Наиболее приемлемым способом очистки больших объемов воды от нефтепродуктов является сорбция их минеральными сорбентами. Преимущества их в том, что они дешевы, повсеместно распространены, имеют практически неограниченные запасы, обладают высокими сорбционными свойствами, сравнительно легко поддаются регенерации и многократно используемы.
Повысить степень очистки шахтных вод позволяет предложенная авторами технология [3]: шахтные воды фильтруют через слой минерального сорбента, используя в качестве сорбента глиноземистую опоку местного месторождения, предварительно обожженную при 1 = 1000−1100 °С для увеличения ее сорбционной емкости, что позволяет очищать стоки от нефтепродуктов до уровня ПДК (0,03 = - 0,05мг/л). Одновременно происходит очистка от взвешенных веществ, железа, кальция, магния, ПАВ и других поллютантов, то есть происходит комплексная очистка шахтных вод без внесения дополнительных загрязняющих веществ. В качестве нефтепродукта как загрязнителя ис-
Рис. 1. Изотерма адсорбции масла И-40А опокой
0,01 0,02 0. 03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
Ср кг/мЗ
пользовали нефть местного Хасырейского месторождения и индустриальное масло И-40А, применяемое для смазки деталей горных машин и механизмов.
Адсорбенты оцениваются по ряду стандартных показателей, таких как прочность, суммарная пористость, сорбционная емкость, многократность использования и возможность их регенерации. Глиноземистые опоки отвечают всем этим требованиям- а именно: плотность минерала — 2,35 г/см3- пористость -45−50%- предел прочности на сжатие — 162 кг/см2- хорошая сорбционная емкость- многократность использования — 20−30 раз. Анализ химического состава опоки показал [3], что на 74% они состоят из аморфного кремнезема БЮ2- обладают развитой удельной поверхностью и достаточной пористостью- статическая и динамическая сорбционные емкости опоки по индустриальному маслу несколько выше, чем по нефти. Это связано с различным их составом: в составе масла больше содержится нафтеновых углеводородов, в нефти больше -ароматических углеводородов, что подтверждается ПК — спектрами. В динамическом режиме адсорбция нефти и масла И-40А проводилась в стеклянной колонке диаметром 2 см и высотой 30 см. Толщина слоя сорбента для извлечения растворенной нефти составляла 4−6 см, а для концентрированных эмульсий 15−20 см, диаметр частиц опоки ((! = 1- 0,5 мм).
Изотерма адсорбции масла И-40А опокой имеет выпуклый вид. Это указывает на хорошие сорбционные свойства опоки. Изотерма Лэн-гмюровского вида. Максимальная адсорбционная емкость опоки равна 0,56г/г. (рис. 1). Сорбционные свойства опоки после обжига увеличились почти в 2 раза (рис. 2), адсорбционная емкость равна 1,086.
Рис. 2. Изотерма адсорбции масла И-40А обожженной опокой
0,05 0.1 0. 15 0,2 0,25
С|& gt- кг/мЗ
Взаимосвязь пен на угольную продукцию с жаропроизвоаительностью углей, 2002 г.
III
о
00
40
т-н
О
СО
40
г-Н
см
ю
а
Г'-'-» & lt-м 1.0 40
00
40
ю
см

о
о см
о
см см
40
40
со
см см
СО
см
||11 *
о
ю
о
00
о
о
о
о
40
о о
40 40
о& quot- о"
40
ю
о
о
о
ю
00*"
см
со
00 о 40 ю
см (М 40 40
о т~Н 00
1Л со о
см см см см см
-р а
Исследования по адсорбции нефтепродуктов и других компонентов в шахтной воде шахт & quot-Октябрьская"- и & quot-Северная"- обожженной опокой показали [3], что эффективность очистки от нефтепродуктов составила 71%. При условиях, когда высота загрузки адсорбента 18,5 см класса (1 = 1−0,5 мм за одну стадию фильтрации нефтепродукты до уровня ПДК не удаляются. Вторая стадия фильтрования (малая колонка, высота опоки 7,5 см, порошок для фильтрования готовили смешением класса 1 = 1−0,5 мм и 1 = 0,5−0мм в соотношении 5: 1) дала эффективность очистки 98%. При увеличении слоя сорбента в большой колонке до 23,5 см и применении в качестве фильтрующего порошка опоки 1 = 1 — 0,5 мм и 1 = 0,5- 0 мм в соотношении 5: 2, эффективность очистки от нефтепродуктов за одну стадию фильтрования достигла 98%.
Когда шахтную воду ш. & quot-Северная"- пропускали через колонку высотой 60 см, диаметром 2 см (высота слоя опоки класса 1 = =1 — 0,5 мм составила 36 см, масса 65 г), то эффективность очистки шахтной воды по нефтепродуктам составила 99%, т. е. эффективность очистки при фильтрации от нефтепродуктов зависит от высоты слоя опоки и соотношения классов опоки при приготовлении фильтрующего порошка. В итоге проведенные исследования показали, что опоку можно успешно применять при очистке шахтных вод в качестве зернистого фильтрующего материала.
Утилизация твердых отходов процесса очистки шахтных вод. Технические и технологические параметры брикетирования шламов в Воркуте разработаны А. Ю. Нифонтовым [4, 5]. Исследования по брикетированию кека ранее не проводились. Технология брикетирования шламов и кека осуществляется при разных параметрах. Отмечается, прежде всего, гранулометрический состав: шихта шлама состоит на 70% из шлама (диаметр частиц 1 = 0,5 — 0 мм) [4]. Мелкие частицы кека хорошо брикетируются при влажности 16−17% (шлам 14−15%). Самое главное, что при брикетировании кека не надо добавлять в шихту дорогостоящего отсева. При использовании жидких связующих (лингосульфоната, ВПК-402) происходит идеальное распределение его в шихте, масса становится липкой и хорошо брикетируется.
Прочностные характеристики брикетов колеблются в зависимости от применяемых связующих [2, 3]. Наиболее прочные брикеты получены при использовании в качестве связую-
щего катионного полиэлектролита (ВПК-402), наименее прочные — при использовании порошка лигнина.
Оценка стоимости брикетов, полученных из кека, произведена по жаропроизводительно-сти согласно методики [6], которая основана на выведенном ими корреляционном уравнении, связывающим Тмах с низшей теплотой сгорания рабочего топлива (О1-), рабочей зольностью (А1) и массовой рабочей долей влаги (& quot-М^). Цена брикетов составила 652 руб/т (табл. 1). Шахта & quot-Аяч-Яга"- энергетический уголь с зольностью 32% продает по 719 руб/т (цены 2002
г.).
1. Волковская С. Г., Грищенко А. Е. Очистка
шахтных вод минеральными сорбентами // Народное хозяйство Республики Коми, том 7, № 2, 1998, с. 394−398, Сыктывкар-Воркута-Ухта.
2. Волковская С. Г. Безотходная технология очистки шахтных вод // Республиканская научно-
практическая конференция & quot-Человек на Севере В XXI веке& quot-, серия: & quot-Экология"-. Сборник докладов, часть 2, 2001, с. 408−412.
3. Волковская С. Г., Грищенко А. Е. Очистка
шахтных вод с утилизацией твердых отходов в товарную продукцию // Уголь,-2003-№ 1. -с. 51−53.
4. Нифонтов Ю. А., Приходько Ю. Н., Нифонтова Т. И. Экология Севера. Утилизация отходов обогащения ископаемых углей. Сыктывкар // Методические ма-
Анализ качественных показателей брикетов [2, 3] показал, что кек можно успешно утилизировать в товарную продукцию, используя ее для энергетических целей. А главное — утилизация кека позволяет разработать безотходную технологию очистки шахтных вод.
Таким образом, проведенные исследования по очистке шахтных вод опокой и утилизации кека в товарную продукцию методом брикетирования с жидкими полиэлектролитами позволяют предложить безотходную технологию очистки шахтных вод с замкнутым циклом водоснабжения, что повысит экологическую безопасность угледобывающего региона.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
териалы к межрегиональной конференции & quot-Север и экология -21 век& quot- (Ухта, 21−24 сентября 1999), Сыктывкар, 1999, 27 с.
5. Нифонтов Ю. А., Приходько Ю. Н, Киляков A.A., Экгардт. Метод утилизации влажных каменноугольных шламов // Заказной доклад ко II Международной конференции & quot-Город в Заполярье и окружающая среда& quot- (Нарьян-Мар, сентябрь, 1997). Воркута, 1997, 5 с.
6. Янченко Г А., Дзюба Н. В. О взаимосвязи жа-ропроизводительности углей с их теплотой сгорания, зольностью и влажностью. /Сборник научных трудов & quot-Исследование физических свойств горных пород и процессов горного производства& quot-, — М.: МГИ, 1984, с. 157 158.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------------------
Грищенко Александра Евменовна — кандидат технических наук, доцент кафедры горного дела,
Волковская Светлана Григорьевна — ст. преп. кафедры экономических и гуманитарных дисциплин,
Филиал Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г. В. Плеханова (технического университета) «Воркутинский горный институт».
------------------------------------------------------------------------ НОВИНКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Юшкова О. И. Основы физиологии человека: Учебное пособие. — 246 с.
18БК 5−7418−0304−0 (в пер.)
Приведены основы физиологии человека, знание которых необходимо для повышения уровня подготовки специалистов горного производства. Изучение человеческого фактора и учет возможностей организма человека в процессе выполнения трудовой деятельности обеспечивают совершенствование механизмов использования компенсаций и льгот в соответствии с классами вредности условий труда, а также позволяют проводить оценку всего комплекса социально-экономических мероприятий по оптимизации труда.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Безопасность технологических процессов и производств» направления подготовки дипломированных специалистов «Безопасность жизнедеятельности».

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой