Вычисление объемов сброса вредных веществ с шахтными водами в ОАО «Ленинградсланец» Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

© И.В. Лушников, А.Н. Катков, С.С. Кубрин, 2004

УДК 53.072

И.В. Пушников, А.Н. Катков, С.С. Кубрин

ВЫЧИСЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ СБРОСА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ С ШАХТНЫМИ ВОДАМИ В ОАО «ЛЕНИНГРАДСЛАНЕЦ»

Семинар №10

С середины 60-х годов проблема загрязнения окружающей среды стала ощущаться в полной мере практически во всех индустриальных странах мира: загрязнение атмосферного воздуха, воды, почвы, исчерпание ресурсов пресной воды и полезных ископаемых, сокращение площади лесов и плодородных пахотных земель. Охрана окружающей природной среды эффективна только при наличии своевременной и точной информации о состоянии всей биосферы в целом и ее отдельных компонентов. Важнейшая составляющая биосферы - гидросфера, водная оболочка Земли состоит из совокупности океанов, морей, озер, прудов, рек, болот, подземных вод и ледников. Подземные воды составляют около 40 % водных ресурсов планеты и содержат примерно 24 % всего объема пресной части гидросферы. Однако режим подземных вод может нарушаться проведением мелиоративных и гидротехнических работ, сооружением городов и поселков, строительством и эксплуатацией шахт и рудников.

Откачка подземных вод из шахт, рудников и карьеров и сброс их ведут к загрязнению поверхностных водоемов. 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: песчаные и глинистые частицы, минеральные включения углей (кварц, пирит, карбонаты и др.), инертная пыль, а также содержащиеся в шахтных водах растворенные соли, щелочи и кислоты.

Органические загрязнения представлены частицами чистого угля, минеральными маслами, применяемыми для смазки горных машин и механизмов, продуктами жизнедеятельности живых организмов, разложения древесины и другими, основной составной частью которых является углерод (органический). Бактериальные загрязнения шахтных вод представлены различными микроорганизмами, среди которых наиболее распространены плесневые грибы, микробы кишечной группы и др.

Из микроэлементов в шахтных водах распространены: титан, мышьяк, никель, бериллий, цинк, кадмий, железо, медь, стронций, ванадий, хром, кобальт, галлий, свинец, молибден, серебро, олово, сурьма, барий, теллур, марганец, висмут и др. Исследование микроэлементного состава шахтных вод методом спектральных анализов показывает, что содержание отдельных микроэлементов в шахтных водах превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК), что вызывает необходимость проводить оценку возможности отвода стоков в водоемы с учетом их разбавляющей способности.

Каждому угледобывающему предприятию на существующие водоотливы Бассейновой инспекцией устанавливаются нормы сброса шахтных вод и количество загрязняющих веществ. За загрязнение окружающей среды угледобывающие предприятия вносят рентную плату. Фактический учет сброшенных загрязняющих веществ определяется по объему шахтных вод и средним значениям концентрации. Такая оценка является приближенной и чаще всего завышенной, так как при сезонном увеличении объемов откачиваемых шахтных вод концентрации загрязнителей

уменьшаются и при уменьшении увеличиваются. Для точного определения объемов сброшенных загрязняющих веществ в рамках АСУ ТП мониторинга шахтных вод ОАО «Ленинградсланец» задача учета сброшенных загрязняющих веществ решается путем непрерывного отслеживания объемов откачиваемых шахтных вод и периодическим отбором проб. По лабораторным анализам проб определяются концентрации всего спектра вредных веществ и компонентов.

Постановка задачи учета сброса шахтных вод и загрязняющих веществ из шахты в поверхностные водоемы заключается в следующем. Каждый шахтный водоотлив снабжен расходомерами, измеряющими количество откачиваемой воды. Периодически на каждом водоотливе берутся пробы воды. Химический анализ проб дает концентрацию загрязняющих веществ в момент взятия пробы. Полученные данные позволяют вычислить объемы сброса загрязняющих веществ за произвольные промежутки времени.

Пусть на водоотливе в моменты времени *о и *1 замеряется концентрация некоторого загрязнителя (С0 и С1 соответственно) и объем шахтной воды V, откаченный за время между замерами. Концентрация с($ и объем откаченной воды у($ являются некоторыми функциями времени. Тогда масса сброшенного с водой загрязнителя выражается формулой

гх

М =| с(1 )с1у . В первом приближении счи-

*0

таем, что с() и у{{) являются линейными функциями времени - с() = С0 + Ы и

у(^) = а* . Здесь, для простоты положено *0 = 0, а коэффициенты а и Ь подобраны так, чтобы у(*1) = V и с(?1 ) = С1. Тогда, получим * = и с = С0 + Ьу/а ■ И

загрязнителя

а

соответственно, масса определится выражением:

м=}С+Ь/Уу

V

'2а

2

Ь,

V2 = -| 2Со + -V 1 =

= V- [ Со + Со + ^ ^ = V (Со + С1)

Вычисление полного количества каждого загрязнителя для загрязняющего субъекта заключается в суммировании величины

V / ч

М = (С0 + С1) по всем водоотливам, по

всем интервалам времени, входящим в отчетный период.

В АСУ ТП мониторинга шахтных вод ОАО “Ленинградсланец” информация централизовано собирается в единой базе данных. Ежемесячно формируются отчеты слива воды и сброса вредных веществ в поверхностные водоемы. Анализ опыта эксплуатации описанной задачи показал, что фактические объемы загрязняющих веществ, сброшенных вместе с шахтными водами меньше на 10-17 % объемов, определяемых по осредненным концентрациям. Таким образом, был решен вопрос по снижения затрат объединения ОАО «Ленинградсланец» при уплате ренты за экологическую нагрузку в прилегающие речки. В настоящее время Автоматизированная система учета шахтных вод эксплуатируется в объединении «Ленинградсланец».

а

— Коротко об авторах------------------------------

Пушников И.В., Катков А.Н. - студенты,

Кубрин С.С. - доктор технических наук,

Московский государственный горный университет.