CC BY
40
УДК 550.42:502.65
В.А. Петрова, асп., 8 (921) 438-48-03, роуег1уа@шай .ги
(Россия, Санкт-Петербург, Горный университет),
М.А. Пашкевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (812) 328-82-07,
шраБИ@Брш] .ги (Россия,Санкт-Петербург, Горный университет)
ОЧИСТКА ВОД СИСТЕМЫ РЕКИ КОВДОРА В ЗОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМБИНАТА
Предложен эффективный способ утилизации донных отложений с целью предотвращения дополнительной техногенной нагрузки на водные объекты.
Ключевые слова: донные отложения, вторичное загрязнение, обезвоживание, дамба хвостохранилища.
Ведущую роль в формировании химического состава веществ в водоемах играют донные отложения. Постоянно возрастающая антропогенная нагрузка на водоемы делает особенно актуальным изучение роли донных отложений в процессах самоочищения и вторичного загрязнения водной среды; последнее определяется интенсивностью и направленностью межфазовых взаимодействий, а также поглотительной способностью донных отложений [1]. На сегодняшний день донные отложения большинства водных объектов, подверженных значительному техногенному воздействию, в первую очередь выступают в роли источника вторичного загрязнения, а не природного сорбента.
Объектом исследования в рассматриваемой работе является система реки Ковдора, частично расположенная на территории земельного отвода Ковдорского горно-обогатительного комбината, занимающегося производством апатитового, магнетитового и бадделеитового концентратов. Река Можель, впадающая в реку Ковдора, испытывает негативное воздействие в результате организованного сброса сточных вод хвостохранилища, аккумуляции загрязняющих веществ на участке реки, где ее русло проходит по территории хвостового хозяйства, аэротехногенного поступления загрязняющих веществ.
В период полевых сезонов на протяжении двух лет на данном водном объекте проводились детальные мониторинговые исследования, включающие в себя отбор проб поверхностных вод и донных отложений. Изучение качественного и количественного составов отобранного материала проводилось в лаборатории «Экологического мониторинга» Национального минерально-сырьевого университета «Горный». Лабораторные исследования проводились с использованием рентгенофлуоресцентного, атомно-абсорбционного и спектрофотометрического методов анализа. Результаты анализа проб воды представлены в табл. 1.
Таблица 1
Значения гидрохимических показателей поверхностных вод реки Можель до и после воздействия хвостохранилища
Компонент Сп, мг/л (верхнее течение) С2, мг/л (устье) ^2/ СП Сп/ПДК СЙ/ПДК
М 0,009 0,031 3,44 0,225 0,775
Fe 0,034 0,322 9,471 0,34 3,22
0,0001 0,002 20 0,1 2
№ 0,001 0,015 15 0,1 1,5
^ 0,0002 0,0012 6 0,02 0,12
Zn 0,0008 0,001 1,25 0,08 0,1
Mn 0,0002 0,2 1000 0,02 20
Sr 0,135 1,24 9,185 0,337 3,1
Cd 0,00005 0,00056 11,2 0,01 0,112
В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся процессам разложения, неогранические способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами водных систем. В природных пресных водах металлы существуют в разных формах и различных степенях окисления. Выделяют, как правило, взвешенную, коллоидно-дисперсную и собственно растворенную фазы, которые могут быть представлены самыми разнообразными веществами и соединениями. Взвешенная и коллоидно-дисперсная фазы с течением времени оседают на дно, приводя к образованию техногенных донных отложений.
Результаты исследования вертикального распределения металлов в колонке донных отложений реки Можель представлены в табл. 2.
Таблица 2
Вертикальное распределение металлов в колонке донных
отложений р. Можель
Элемент Значение концентрации исследуемого элемента в колонке донных отложений, мкг/г
1 см 5 см 10 см
1 2 3 4
250 235 230
№ 72 56 60
Zn 145 100 90
1 2 3 4
^ 90 70 65
Cd 3,5 2,5 2,5
Pb 18 14 15
Mn 3500 1250 1000
Fe 16000 7000 8000
М 15000 14500 13000
& 27 15 12
Проведенные полевые и лабораторные исследования выявили необходимость очистки наиболее загрязненного участка реки Можель после организованного сброса сточных вод хвостохранилища протяженность 760 метров от техногенных донных отложений, сформировавшихся за полувековой период работы комбината, с целью ликвидации крупного источника вторичного загрязнения водных объектов.
Во время анализа широко используемых на сегодняшний день методов обезвоживания донных отложений, таких, как аппаратное обезвоживание и естественная сушка на наливных картах, были выявлены следующие недостатки, не позволяющие их использовать на рассматриваемом предприятии:
- обезвоживание донных отложений на картах требует выделения значительных территорий;
- на картах невозможно обезводить донные отложения в короткие сроки до состояния, пригодного для транспортировки, а отходящая и направляемая назад в водоем вода содержит значительное количество взвешенных веществ, что приводит к повторному загрязнению объекта;
- аппаратный метод слишком дорог, требует монтажа специализированной рабочей площадки;
- аппараты чувствительны к механическим включениям, содержащимся в пульпе, подвержены абразивному износу и, как следствие, частым простоям.
Все вышеперечисленные недостатки подтолкнули на поиск более приемлемого метода обезвоживания. Достойной альтернативой данным методам обезвоживания явилась технология ОеоШЬе. Ее применение не требует значительного отчуждения прибрежных земель под производство работ и не загрязняет окружающую среду попутными продуктами производства. Преимуществом технологии ОеоШЬе над технологией налива и естественной сушки на иловых картах являются несоизмеримо более высокая санитарная гигиена и эстетика производства работ, а перед обезвоживанием на аппаратах - низкие капитальные затраты и энергоемкость [2]. Контейнеры изготовлены из фильтровального геотекстильного материала Оео1оп (полипропилен) высокой прочности. Уникальные фильтрационные характеристики и удерживающая способность контейнеров обеспечивают производительность без значимых капитальных затрат.
Объем неконсолидированных донных отложений, подлежащих обезвоживанию, по расчетам составит около 1500 м . Во избежание дальнейшего нерационального использования земель под размещение контейнеров с донными отложениями после их консолидации, были проработаны возможные варианты использования контейнеров на предприятии в качестве конструктивных элементов. Наиболее рациональным оказалось использование контейнеров для создания многосекционных отстойников с целью повышения эффективности очистки сточных вод хвостохранилища,
а также использование контейнеров для наращивания дамбы хвостохрани-лища.
В настоящее время одна из дамб хвостохранилища намывается песками техногенного массива, что нерентабельно для предприятия. С каждой тонной нерационально используемых техногенных песков предприятие несет убыток в размере 440 рублей. Предложенное направление использования контейнеров позволит частично решить проблему пыления дамбы хвостохранилища и повысить ее несущую способность. Использование техногенных донных отложений реки Можель для строительства гидротехнического сооружения позволит предотвратить потерю прибыли в размере 1,3 миллиона рублей, в свою очередь затраты предприятия на проведение данного средозащитного мероприятия составят порядка 300 тысяч рублей. Следовательно, можно говорить не только об экологическом эффекте, но и об экономической выгоде данного природоохранного мероприятия. Накопление донными отложениями веществ техногенного характера привело к тому, что в донных отложениях большинства водных объектов горнопромышленных районов содержание загрязняющих веществ на несколько порядков выше их концентраций в воде. Невысокие затраты на проведение предложенного в данной работе способа утилизации техногенных донных отложений, доступность материалов и оперативность работ позволят решить проблему вторичного загрязнения водных объектов многих горнодобывающих и перерабатывающих регионов нашей страны.
Работа проведена при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы.
Список литературы
1. Ермолаев С.В., Орлова О.О., Ярыгина А.А. Очистка водных объектов от донных отложений // Экология производства. 2010. Вып. 12. С.41.
2. Мизандронцев И.Б. Химические процессы в донных отложениях водоемов. М.: Химия, 1985. 150 с.
V.A. Petrova, M.A. Pashkevich
CLEANING WATER OF THE RIVER SYSTEMKOVDORA IN THE IMPACT ZONE OF MINING AND PROCESSING PLANT
In the present paper we propose a possible way of disposal of sediments to prevent additional technogenic load.
Key words: sediments, secondary pollution, dehydration, tailings dam.
Получено 12.11.12
