Экологические проблемы водоподготовки в горнодобывающей промышленности
Введение
К сожалению, на современном этапе общественного развития горнодобывающая деятельность относится к одним из самых влияющих на состояние природной среды занятий человечества.
Введенные или планируемые к вводу в эксплуатацию горнодобывающие предприятия, с экологической точки зрения, являются существенными источниками нарушения и загрязнения всех элементов биосферы. Поэтому оценка и прогноз степени их воздействия на окружающую среду являются весьма актуальными и необходимыми, поскольку позволяют заранее разработать эффективные природоохранные мероприятия, чтобы не нанести непоправимый ущерб экологии. Поскольку человечество на сегодняшний день не может обойтись без добычи и переработки полезных ископаемых в больших объёмах, то задачей горной экологии является максимальное снижение воздействия процессов их добычи на окружающую среду, что имеет важное значение для обеспечения безопасности жизнедеятельности.
Дело в том, что при добыче полезных ископаемых негативному воздействию подвергаются практически все составляющие экосистемы: рельеф, атмосфера, поверхностные и подземные воды, почвенно-растительный покров, животный мир. Во многих случаях в результате интенсивных добычных разработок и переработки горных пород на месте некогда девственного природного ландшафта остается техногенный рельеф.
В современных добывающих минеральные ресурсы технологиях преобладают первичные процессы разрушения, связанные с бурением, взрыванием, раскалыванием, измельчением, транспортированием горной массы, ее переработкой, обогащением. Эти процессы сопровождаются проявлениями горного давления, сдвижением горных пород, горными ударами, внезапными выбросами газа, пыли, эндогенными и экзогенными пожарами и т.д. Нередко некоторые из них приобретают значительный объем, особенно опасны для работающих взрывы газа и пыли в угольных шахтах.
1. Водоподготовка в горнодобывающей промышленности
В мировой горнодобывающей промышленности все большую значимость приобретает подготовка воды и переработка сточных вод. Нехватка воды и ужесточение правил природопользования значительно изменили подходы к управлению водными ресурсами на добывающих предприятиях.
Для возможности ее повторного использования (в качестве технической воды или для восполнения дефицита воды в засушливых районах), улучшать коэффициент водопотребления и меньше зависеть от ограничений внешнего водоснабжения.
.1 Рациональное использование воды. Способы повышения эффективности водопотребления и нормы
Горнодобывающие предприятия используют огромное количество воды. Нередко всего лишь один золотодобывающий прииск расходует на технологические операции сотни кубометров воды каждый час. Сточные воды такого объема могут представлять серьезную опасность для окружающей среды и населения. Неудивительно, что вода обходится горнодобывающим предприятиям во всем мире более, чем в 7 миллиардов долларов в год.
В наибольшей степени это объясняется ужесточением норм по рациональному использованию водных ресурсов в данной отрасли и одновременным усилением контроля за их соблюдением. Новые нормы устанавливают ограничения по каждой составляющей выбросов, максимальные дневные нагрузки. Особое внимание уделяется защите здоровья людей, водной флоры и фауны.
Типичные задачи и способы их решения
Поиск и использование альтернативных источников например:
Использование промышленных сточных вод
Использование очищенных коммунально-бытовых сточных вод
Использование морской и слабоминерализованной воды
Использование поверхностных вод
Минимизация использования привозной воды
Инвестиции горнодобывающего предприятия в технологии обработки воды должны с запасом на будущее обеспечивать решение проблем соблюдения требований к сточным водам, в том числе в условиях значительных колебаний или возможных изменений качества исходной/шахтной воды.
.2 Источники воды горнодобывающего предприятия
Поверхностные воды (озера, реки, моря и т. д.).
Подземные воды или ключи.
Муниципальная вода (в городах).
Сточные воды после вторичной очистки (после установок биологической очистки).
Вода из водоема или шахты (может включать поверхностные стоки, ливневые воды, проникшую в шахту воду, подземные воды, отводимую шахтную воду или воду из водопонижающих скважин).
Хранилища отходов/отвалы.
В зависимости от источника воды и участка ее использования в производстве содержащиеся в ней загрязнения могут отрицательно влиять на производственные процессы (состояние оборудования и эффективность производства), на здоровье персонала и других людей, на состояние окружающей среды.
1.3 Технологии обработки воды в горнодобывающей промышленности
.Работа горнодобывающего предприятия, требуемые технологии очистки и возможность использования воды в качестве питьевой зависят от качества воды, поступающей на предприятие из внешних источников.
Для защиты оборудования (насосов, форсунок, охладителей, оборудования для длинного забоя) необходимо ограничивать в используемой в технологических процессах воде содержание механических примесей (TSS). Для некоторых применений необходимо также снижать общую минерализацию (TDS) или удельную электрическую проводимость.
Содержание механических примесей и минерализация (TSS и TDS) воды для обогащения полезных ископаемых и производства металлов должны соответствовать основным требованиям, ограничивающим проводимость воды, используемой в ответственных химических процессах.
Вода из внешних источников, используемая на предприятии в качестве питьевой, в том числе и на удаленных участках работы, должна очищаться от механических примесей и микроорганизмов до уровня соответствия действующим нормам.
. Воду для производственных процессов можно получить, переработав для повторного использования сточную воду или отводимую шахтную воду. Для получения технологической воды могут использоваться также альтернативные источники, например, переработанные предварительно очищенные городские сточные воды, очищенные поверхностные или подземные воды. Так воду из этих источников можно использовать в технологиях регенерации руд или обогащения полезных ископаемых, в качестве подпиточной воды котлов или в градирнях.
. Воды пластовые, проникшие в шахту, из водопонижающих скважин, отводимые из шахт, жидкие отходы или минерализованные технологические воды можно переработать для повторного использования или слива. Такая обработка должна обеспечить соблюдение действующих локальных норм, определяющих состав воды, сбрасываемой в поверхностные источники или закачиваемой в водоносные горизонты.
2. Необходимость оценки и прогноза степени воздействия деятельности горнодобывающих предприятий на окружающую среду (водные ресурсы)
К сожалению, на современном этапе общественного развития горнодобывающая деятельность относится к одним из самых влияющих на состояние природной среды занятий человечества.
Введенные или планируемые к вводу в эксплуатацию горнодобывающие предприятия, с экологической точки зрения, являются существенными источниками нарушения и загрязнения всех элементов биосферы. Поэтому оценка и прогноз степени их воздействия на окружающую среду являются весьма актуальными и необходимыми, поскольку позволяют заранее разработать эффективные природоохранные мероприятия, чтобы не нанести непоправимый ущерб экологии. Поскольку человечество на сегодняшний день не может обойтись без добычи и переработки полезных ископаемых в больших объёмах, то задачей горной экологии является максимальное снижение воздействия процессов их добычи на окружающую среду, что имеет важное значение для обеспечения безопасности жизнедеятельности.
Дело в том, что при добыче полезных ископаемых негативному воздействию подвергаются практически все составляющие экосистемы: рельеф, атмосфера, поверхностные и подземные воды, почвенно-растительный покров, животный мир. Во многих случаях в результате интенсивных добычных разработок и переработки горных пород на месте некогда девственного природного ландшафта остается техногенный рельеф.
В современных добывающих минеральные ресурсы технологиях преобладают первичные процессы разрушения, связанные с бурением, взрыванием, раскалыванием, измельчением, транспортированием горной массы, ее переработкой, обогащением. Эти процессы сопровождаются проявлениями горного давления, сдвижением горных пород, горными ударами, внезапными выбросами газа, пыли, эндогенными и экзогенными пожарами и т.д. Нередко некоторые из них приобретают значительный объем, особенно опасны для работающих взрывы газа и пыли в угольных шахтах.
Наиболее наглядно возможные виды и масштабы различных видов воздействия горнодобывающей деятельности на экосистему можно проследить на примере открытой и подземной разработки угольных месторождений (табл. 1).
Масштабы воздействия на окружающую среду при различных способах разработки угольных месторождений Карагандинского и Экибастузского бассейнов в Казахстане
Изменяемая среда и характер негативного проявления техногенного воздействияМасштабы воздействия при различных способах разработкипри открытомпри подземном123Гидросфера: Изменение гидрогеологического режимаМожет проявиться как в локальном, так и в региональном масштабеПроявляется в локальном масштабеИзменение гидрологического режимаТо жеТо жеИзменения химического и микроэлементного состава поверхностных и подземных водМогут быть значительными. Превышение норм по некоторым показателям может достигать сотни ПДКВлияние незначительноеИзменения гидробиологического состава поверхностных водМогут быть значительнымиТо жеАтмосфера: Загрязнение пылегазовой смесьюСодержание пыли в рабочей зоне без средств пылеподавления составляет значительную величинуВ рабочей зоне горных комбайнов без средств пылеподавления превышение ПДК может достигать очень большой величиныУхудшение условий труда горнорабочих вызывающее различные пневмокониозы (силикоз, антрокоз, пылевой бронхит и т.д.)Превышение границы горного отвода многократноеРассеивание локальноеЛитосфера: Полное снятие, механическое разрушение различной степени, деградация почвенного покрова.В пределах горного отвода, в некоторых случаях на близлежащих к карьерам территорияхВ пределах горного отводаИзменение химического и микроэлементного состава почв и угнетение работы почвенных микроорганизмов.На значительной площади, превышающей в десятки раз размеры горного отводаВ основном ограничивается пределами горного отводаАктивизация криогенных процессов (эрозия солифлюкция, пучение, оползни и т.д.)В пределах горного отвода, в некоторых случаях на близлежащих к карьерам территорияхВ пределах горного отводаОтчуждение дополнительных площадей для размещения отходов производства (отвалы пустых пород, металлолом, отработанные шины карьерных авто самосвалов и т.д.)Площади, сопоставимые с размерами карьера, захламление территории внутри горного отвода, расширение зоны воздействия из-за пиления отвалов, попадания продуктов эрозии отвалов в поверхностные водотокиНезначительный объем отходов. Отвалы пустых пород занимают незначительную площадь в пределах горного отводаБиосфера: Полное снятие, механическое разрушение различной степени деградация растительного покроваВ пределах горного отвода, в некоторых случаях на близлежащих к карьерам территорияхВ пределах горного отводаИзменение питания условий произрастания растительностиНа значительной площади, превышающей в десятки раз размеры горного отводаВ основном ограничивается пределами горного отвода Изменения микроэлементного состава тканей растенийТо жеТо жеИзменения условий жизнеобитания животных»»Примечание - составлена автором на основе анализа эколого-экономической деятельности шахт и разрезов двух самых крупных угольных бассейнов республики
Как следует из анализа представленных данных, подземная разработка угольных месторождений по влиянию на все компоненты природной среды многократно выгоднее открытого способа добычи угля. Максимальные выбросы в атмосферу, сбросы загрязнителей в поверхностные воды, значительные изменения рельефа местности, образования огромных объемов отходов производства (отвалы пустых пород, хвостохранилища, металлом, отработанные шины и т.д.) наиболее характерны именно для открытых горных разработок.
Важно отметить и то, что и при ликвидации предприятия потребуется значительный объем дополнительных мероприятий по рекультивации карьеров, отвалов пустых пород, без которых воздействие на природную среду не прекратится долгие годы.
.1 Загрязняющее действие деятельности горных предприятий на водные объекты
Одним из видов воздействий горного производства на окружающую среду при добыче полезных ископаемых является загрязнение водных объектов (реки, озера, водоемы, подземные водоносные горизонты).
Водные ресурсы имеют большое значение для процессов горно-металлургического производства. В процессе добычи сырья и производства металлов требуются значительные объемы воды для обработки и охлаждения. Кроме того, вода представляет собой отходы производства во многих процессах горной добычи, а это поднимает вопросы качества воды для территорий в окрестностях добычи. Нельзя недооценивать тот факт, что отсутствие необходимого объема воды может представлять потенциальную угрозу для производства в цепочке энергопоставок.
Как показывает хозяйственная практика, сточные воды предприятий горно-металлургического комплекса (ГМК) загрязнены минеральными веществами, флотореагентами, большинство которых токсично, солями тяжелых металлов, мышьяком, фтором, ртутью, сурьмой, сульфатами, хлоридами и т.д. Так, в водоемах, подверженных сбросам от предприятий ГМК, наблюдается до 10 ПДК превышения содержания меди, до 6 ПДК - сульфатов и других загрязняющих веществ.
Водоемкость продукции ГМК предполагает эффективность использования водных ресурсов, отражающих объем воды, затраченной для получения единицы металлургической продукции.
Хозяйственная деятельность предприятий угольной промышленности показывает, что на шахтах и разрезах основным загрязнителем являются взвешенные угольно-породные частицы, которые, попадая в водные объекты, вместе со сточной водой уменьшают прозрачность воды, заливают дно и берега, приводят к заболачиванию, уменьшению объема водохранилищ и нарушению в них биологического равновесия. Как следствие, постепенно вымирает рыба и все живое. Этот вид загрязнения особенно характерен для Карагандинского угольного бассейна.
Загрязнение подземных водных горизонтов обычно происходит из-за несовершенства горного производства и связано с тем, что часть загрязненных шахтных или карьерных вод мигрирует в нарушенный горный массив и приносит загрязняющие элементы в подземные воды. Нередко сюда попадает и часть поверхностных стоков. Вынесенные с территории предприятия в открытую гидрографическую сеть техногенные загрязнения в составе подпитывающих вод могут попасть в грунтовые воды и далее распространиться по всему геологическому разрезу.
К сточным водам угольных предприятий относятся и воды поверхностного стока с отвалов шахт, разрезов и обогатительных фабрик, транспортных коммуникаций и других объектов, которые находятся в пределах горного отвода. Как показывает анализ деятельности угледобывающих предприятий, действенная мера по ограничению их вредного влияния на водные объекты - проведение мероприятий по сокращению притоков воды в горные выработки шахт и разрезов, позволяющие не только снизить объемы сточных вод и затраты на их транспортировку и очистку, но и сохранить естественные запасы и качественный состав подземных вод.
2.2 Приоритетные направления уменьшения (ликвидации) вредного воздействия горнодобывающих предприятий на водные ресурсы
В будущем горнодобывающие предприятия, деятельность которых тесно связана с воздействием на окружающую среду, обязаны проводить организационно-хозяйственные, технические и иные мероприятия для обеспечения соблюдения нормативов качества компонентов окружающей среды (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почва) в соответствии с экологическими и санитарно-гигиеническими нормами и правилами.
Согласно Экологическому кодексу Республики Казахстан (РК), субъекты, осуществляющие специальное природопользование, обязаны осуществлять производственный экологический контроль, формировать и представлять в уполномоченные органы в области охраны окружающей среды ежеквартальные и годовые отчеты по результатам производственного экологического контроля в соответствии с требованиями, установленными Министерством охраны окружающей среды РК.
Для сохранения и улучшения качества компонентов окружающей среды и защиты здоровья людей хозяйствующие субъекты должны постоянно анализировать и оценивать свою систему управления окружающей средой, чтобы выявить возможности ее улучшения для достижения максимальной экологической эффективности [15]. Решение этой проблемы невозможно без получения объективных данных по фактическому состоянию компонентов окружающей среды в зоне влияния производственной деятельности хозяйствующего субъекта (предприятие по добыче и переработке полезного ископаемого) в динамике.
Таким образом, главной задачей производственного экологического контроля является надзор за соблюдением установленных нормативов выброса загрязняющих веществ в атмосферу, сброса со сточными водами в гидросферу, размещения отходов производства и потребления и за изменением качества компонентов окружающей среды во времени. Как правило, его проводят на основе разработанной и согласованной в установленном порядке программы, в которой устанавливают обязательный перечень точек контроля и параметров, отслеживаемых при проведении контроля, периодичность, продолжительность и частоту их определения, используемые инструментальные или расчетные методы.
По данным исследований, производственный экологический контроль должен включать следующие основные разделы:
операционный мониторинг, то есть контроль соблюдения параметров технологических процессов, являющихся источниками поступления в окружающую среду загрязняющих веществ;
мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду, заключающийся в определении количества и состава выбросов в атмосферу, сбросов в гидросферу, отходов производства и потребления;
мониторинг внутренней проверки соблюдения экологических требований, задачей которого является анализ результатов проведения производственного экологического контроля и соответствия состояния компонентов окружающей среды нормативным требованиям, а в случае превышения нормативов - разработка мероприятий по обеспечению экологических требований;
мониторинг действий в нештатных ситуациях.
Проведение производственного экологического контроля позволяет получать информацию о влиянии функционирования объекта на окружающую среду. Эта информация является основой для принятия решений в отношении экологической политики природопользователя с целью повышения производственной и экологической эффективности системы управления окружающей средой.
В дальнейшем очевидной представляется необходимость в ужесточении экологических требований к нарушителям природоохранного законодательства в нефте- и горнодобывающем комплексах, в металлургической и химической промышленности с применением соответствующих санкций в отношении компаний-нарушителей. Напротив, поддержка компаний, следующих в своей деятельности инновационной природосберегающей стратегии и политике, должна заключаться в их поддержке с включением проектов в список претендентов на финансирование из Национального инновационного фонда (НИФ), среди которых должны быть и природосберегающие инновации казахстанских ученых, как и венчурные экологические проекты.
Ужесточение экономических санкций в отношении предприятий-загрязнителей должно быть пропорционально масштабам загрязнений - объемов выбросов и сбросов. Тогда как стимулом для предприятий-загрязнителей, приступивших к снижению их объемов, а также по факту освоения технологий природосбережения, подтвержденного расчетами и первыми их результатами, может быть их отмена.
Предприятиям с высоким потенциалом природосберегающих технологий, планомерно их осваивающих и заимствующих трансфертные технологии природосбережения, должна предоставляться денежная компенсация, частично или полностью покрывающая затраты, в соответствии с полученным эффектом, а также премии разработчикам и исполнителям за создание и освоение новых технологий по результатам инновационных проектов. Предоставление 20%-й скидки по корпоративному налогу и НДС на объем реализованной продукции необходимо в отношении наукоемких эколого-ориентированных фирм, производящих природосберегающую технику и оборудование. Может быть использована и система ускоренного возмещения капиталовложений, включая сокращение норм и сроков амортизации нового природосберегающего оборудования предприятий.
Заключение
В будущем горнодобывающие предприятия, деятельность которых тесно связана с воздействием на окружающую среду, обязаны проводить организационно-хозяйственные, технические и иные мероприятия для обеспечения соблюдения нормативов качества компонентов окружающей среды (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почва) в соответствии с экологическими и санитарно-гигиеническими нормами и правилами.
Согласно Экологическому кодексу Республики Казахстан (РК), субъекты, осуществляющие специальное природопользование, обязаны осуществлять производственный экологический контроль, формировать и представлять в уполномоченные органы в области охраны окружающей среды ежеквартальные и годовые отчеты по результатам производственного экологического контроля в соответствии с требованиями, установленными Министерством охраны окружающей среды РК.
Для сохранения и улучшения качества компонентов окружающей среды и защиты здоровья людей хозяйствующие субъекты должны постоянно анализировать и оценивать свою систему управления окружающей средой, чтобы выявить возможности ее улучшения для достижения максимальной экологической эффективности. Решение этой проблемы невозможно без получения объективных данных по фактическому состоянию компонентов окружающей среды в зоне влияния производственной деятельности хозяйствующего субъекта (предприятие по добыче и переработке полезного ископаемого) в динамике.
Список использованной литературы
водоподготовка горнодобывающий загрязняющий
1. Алшанов Р.А. Казахстан на мировом минерально-сырьевом рынке: проблемы и их решение. - Алматы: ТОО «Print - S», 2004. - 220 с.
. Каренов Р.С. Приоритеты стратегии индустриально-инновационного развития горнодобывающей промышленности Казахстана. - Астана: Издательство КазУЭФМТ, 2010. - 539 с.
. Каренов Р.С. Эколого-экономическая и социальная эффективность геотехнологических методов добычи полезных ископаемых. - Караганда: Издательство КарГУ, 2011. - 366 с
. Галиев С., Жумабекова С. Анализ потребления ресурсов на предприятиях горно-металлургического комплекса Республики Казахстан // Промышленность Казахстана. - 2011. - №4 (67). - С. 38 - 43.