Технология осветления шахтных вод

Технология осветления шахтных вод

Министерство образования и науки Украины

Донецкий Национальный Технический Университет

Кафедра Природоохранная деятельность

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине Технологии использования шахтных вод

Выполнил

ст.гр. КВН-08

Васильев Сергей

Проверил

Омельченко Н.П.

Донецк 2010

РЕФЕРАТ

Объектом исследований являются шахтные воды шахты‹‹Северная››.

Цель работы: проектирование технологии осветления шахтных вод шахты «Северная».

Методы исследования: метод инженерного анализа, метод моделирования и прогнозирования.

В ходе выполнения курсового проекта были исследованы шахтные воды шахты ‹‹ Северная ›› и дана характеристика этих вод.

Для шахты ‹‹Северная›› спроектирована технология осветления шахтных вод, которая состоит из открытого гидроциклона, тонкослойного отстойника, усреднителя, реагентного хозяйства, хлорного хозяйства.

Произведены все необходимые расчеты для проектирования выше перечисленого оборудования.

1. Характеристика шахтных вод

Под шахтными водами принято понимать все воды, проникающие в выработанное пространство и проходящие через водоотливное хозяйство шахты. Шахтные воды отличаются большим разнообразием химического состава, непригодны для питья и обладают свойствами, исключающими их использование в технических целях без предварительной обработки.

Загрязнения шахтных вод делятся на минеральные, органические и бактериальные. К минеральным загрязнениям относятся песчанистые и глинистые частицы, минеральные включения углей, инертная пыль, а также содержание в шахтных водах растворенных солей, щелочей и кислот. Органические загрязнения представлены частицами чистого угля, минеральными маслами, применяемыми для смазки горных машин и механизмов, продуктами жизнедеятельности живых организмов, разложением древесины и др. К бактериальным загрязнениям относятся различные микроорганизмы, преимущественно плесневые грибы, микробы кишечной группы и др.

На шахте ‹‹Северная›› основными загрязнителями шахтных вод являются взвешенные вещества, представленные частицами угля, сланца и вмещающих пород. Они находятся в воде в виде грубодисперсных взвесей с размером частиц более 1000 мкм. Процентный состав этих частиц составляет 13%. Органические Ф загрязнения представлены нефтепродуктами, содержание которых 0,2 г/м3.

Среднее содержание взвешенных веществ в шахтной воде - 310г/м3 .

Суточный приток горных вод в шахту составляет 4950 м 3/сут.

Состав и свойства шахтных вод, а также концентрация и степень дисперсности взвешенных веществ зависят от горно-геологических и технологических факторов. К главным из них относятся состав и свойства подземных вод, питающих горные выработки, состав и свойства вмещающих горных пород, свойство угольных пластов, средства механизации выемки угля проходки подготовительных выработок; к вспомогательным факторам относят климат, рельеф местности, растительность и т.д.

Загрязнение вод шахты нефтепродуктами и нерастворимыми механическими примесями являются показателями загрязнения воды вредными примесями производственного происхождения.

2. Принятая схема очистки шахтных вод

Анализ качества шахтных вод шахты Бутовская и сравнение показателей с требованиями к очищенным шахтным водам для сброса в реку показываю, что требуется удаление взвешенных веществ (снижение их содержания от 107 мг/л до 20 мг/л), а также снижение концентрации нефтепродуктов до 0,3 мг/л. Таким образом, требуется осветление шахтных вод, после которого перед сбросом необходимо их обеззараживание.

Поскольку 12% взвешенных веществ представлены грубо дисперсным и угольными частицами с крупностью более 1 мм, для их удаления предусматриваем открытые гидроциклоны. В этих аппаратах частицы в поле центробежных сил отбрасываются к цилиндрическим стенкам и сползают в коническую зону накопления осадка.

Тонкодисперсные частицы взвеси для удаления из шахтной воды требуют предварительного укрепления (агрегации), поэтому предусматриваем обработку очищаемой шахтной воды катионным флокулянтом. Для приготовления раствора флокулянта требуемой концентрации устраивают растворные баки с подводом воды из водопровода. Хранение флокатона в бочках производится на складе сухого хранения. Дозируется раствор в воду с помощью плунжерного насоса- дозатора. Для смешивания раствора флокулянта с обрабатываемой шахтной водой после открытого гидроциклона на трубе устраивается шайбовый смеситель.

Вода после смешивания с реагентом поступает в тонкослойный отстойник для удаления тонкодисперсных флоккулированных взвесей. В вихревой камере хлопьеобразования образуются хлопья, которые осаждаются в тонкослойных каналах и сползают по полкам в зону накопления осадка. Осветленная вода собирается над тонкослойными модулями дырчатыми трубами и отводится из отстойника.

Для обеззараживания осветленной шахтной воды она обрабатывается хлорной водой. Хлор поставляется в баллонах в жидком виде (под давлением), испаряется, образующийся хлор-газ проходит через грязевик для обеспылевания и удаления влаги, и поступает в хлоратор Лонии-сто. В вакуумном хлораторе производится измерение расхода хлор-газа и его смешивание с водопроводной водой.

Образующиеся при осветлении шахтной воды осадки обрабатываются следующим образом. Плотный осадок, состоящий из угольных частиц, из открытого гидроциклона периодически удаляются под гидростатическим давлением путем открывания затвора в кузов самосвала, и направляется на угольный склад.

Рыхлый осадок из тонкослойных отстойников удаляется периодически под гидростатическим давлением путем открывания задвижки на дырчатой трубе и направляется на обезвоживание.

Принятая схема очистки шахтных вод представлена на рис. 1.

                                          Атм. осадки

от ствола                                                      Cl2 в природу

Суточная производительность проектируемых очистных сооружений шахтной воды равна ее притоку и составляет 9200 м3/сут. Предусматриваем равномерную работу очистных сооружений в течение суток, поэтому часовая производительность проектируемых очистных сооружений составит 9200/24=383,3м3/час. Секундный расход очищаемых стоков 383,3/3600=0,107м3/сек или 107л/сек.

Поскольку режим работы шахтного водоотлива не равномерный, для равномерной работы очистных сооружений предусматриваем в начале схемы усреднители, из которых вода на очистку подается насосами в равномерном режиме. В усреднителе не должны выпадать крупные взвеси(во избежание их заиливания), поэтому часть откачиваемой воды направляется на взмучивание осадков. Для взмучивания по длине усреднителей на дне укладываются дырчатые трубы, в которые подводится вода от насосов.

В качестве усреднителей используем секции имеющегося на шахте шахтного отстойника с размерами: длина- 30м, ширина-6м, глубина-5м.

3. Технологические расчеты очистных сооружений

В расчете технологической схемы выбираем гидроциклон и количество их в схеме очистки шахтных вод. Принимаем 2 гидроциклона типа ОГЦ. Рассчитываем удельный расход, площадь одного аппарата и диаметр ОГЦ.

Далее вычисляем геометрические размеры циклона, рассчитываем объем осадка и периодичность его удаления. Чертеж ОГЦ представлен на рисунке 3.

Также производим расчет реагентного хозяйства. Выбираем реагент флокулянт - ППС, количество растворно-расходных баков - 2, а также тип дозатора - насос дозатор.

Рассчитываем основные характеристики растворно-расходных баков и способ складирования реагента. Растворно-расходный бак представлен на рисунке 5.

В расчете хлорного хозяйства принимаем дозу хлора, тип хлоратора, количество баллонов с хлором, необходимый запас хлора на складе.

При расчете тонкослойного отстойника рассчитываются его геометрические параметры, параметры камеры хлопьеобразования, зоны накопления осадка. Далее следует расчет: труб подвода и распределения исходной воды, труб для сбора осветленной воды, трубы для отвода осадка. Схема тонкослойного отстойника ДонУГИ представлена на рисунке.

Расчеты принятых очистных сооружений выполнены в табличной форме.

осветление вода шахта качество

4. Повторное использование шахтных вод

Для разработки схем выполняется сравнение показателей исходной, осветленной и фильтрированой воды с учетом воды для потребителя, которые представлены в таб. При этом нужно учесть, что при отстаивании и фильтрировании шахтной воды, показатели хим.состава не изменяются.

Сравнение показателей качества шахтной воды с потребительскими Таблица

Исходная жесткость воды превышает требования потребителя, следовательно нужно применять умягчение воды, а жесткость исходной воды удовлетворяет требования к воде для сброса воды в природу, следовательно можно сбрасывать шахтную воду в природу без умягчения. Для снижения жесткости необходимо применять реагентное умягчение. Для этого вида умягчения необходимо использовать осветлители типа ВТИ. При этом используется известь и сода. Для улучшения процессов реагентного умягчения воду рекомендуется подогревать.

Нефтепродукты после тонкослойных отстойников и волокнистых фильтров не превышают 20 и 0,2 мг/л что удовлетворяет условия, как потребителя, так и требования для сброса в природу.

Для сброса в природную среду воду необходимо обеззараживать (хлорировать), для этого используется жидкий хлор

5. Экономические расчеты

Очищенная шахтная вода за тех. схемой сбрасывается в природу, следовательно нет путей для её реализации в качестве товарной продукции (∆Д=0), то формула экономических природоохранных мероприятий будет равна Е=П.

Размер экономического убытка от загрязнения окружающей среды оставляет разницу между расчетом размера убытка, который бы причастен к внедрению технологий по очистке шахтных вод  и остатком убытка после внедрения этого мероприятия , как и показано в формуле

П=

Поскольку принятая технология включает в себя не только осветление шахтных вод, сумма выплат, которые выплачиваются за сброс загрязняющих веществ в водные ресурсы определяется по формуле:

З=0,365 х Q x C x H x K, тыс. грн.,

З=0,365*9200*280*1*2,2=2068528 тыс. грн

Q-суточное использование шахтной воды,которая сбрасывается в водные ресурсы, м куб;

С - содержание взвешиных веществ в шахтной воде, г/м куб;

Н = 1.0 - норматив выплат за сброс тонны взвешиных веществ, грн/т;

К - региональный (бассейновый) управляющий коэффициент, который учитывает территориальные экологические особенности, а также эколого-экономические условия работы водного хозяйства.

Если обозначить  приток шахтных вод из задания и  содержание взвешиных веществ в ней, а  - затраты шахтной воды, что повторно используется и =20 г/м куб - содержание взвешиных веществ в осветленной шахтной воде, то экономический показатель природоохранных мероприятий составит:

Е=0,365(*-( - )*)*Н*К, тыс. грн..

Е=0,365(9200*280-(9200 - 191.65)*20)*1*2,2=38477078 тыс. грн..

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛЕТЕРАТУРЫ

1. Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод предприятия угольной промышленности. -М.: Недра,1981. - 269с.

. Парахонский Э.В. Охрана водных ресурсов на шахтах и разрезах. - М.: недра, 1992. - 191с.

. СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1986. - 134с.

. Пособие по проиктированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02 - 84). М.: ДИТП Госстроя СССР, 1989. - 128с.

. СНиП 2.04.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения.- М.: Стройиздат, 1986. - 124с.

. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ. пособие. - М.: Стройиздат, 1984. - 205с.