CC BY
86
А.В. Базылева, Г.М. Бычкова. Н.Ю. Лисс,
2009
Е.В. Зелинская, М.А. Киселева, А. С. Шевцов,
А.В. Базылева, Г.М. Бычкова, Н.Ю. Лисс
АНАЛИЗ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ ВЗВЕШЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В СТОЧНЫХ ВОДАХ ДРАЖНЫХ ПОЛИГОНОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ
Проведена оценка эффективности работы дамбы и выявления мест наибольшей фильтрации взвешенных веществ через тело дамбы на основе данных опробований.
Ключевые слова: дражные работы, осаждение взвешенных веществ, механические взвеси, драги.
Дражные работы оказывают многостороннее воздействие на окружающую среду, однако наибольший вред наносится речной сети. Это выражается в основном в загрязнении поверхностных вод твердыми тонкодисперсными частицами - взвесями. В результате осложняется водоснабжение нижележащих населенных пунктов и предприятий, гибнет зоо- и -фитопланктон, заиливаются зимовальные ямы и нерестилища, уничтожаются кормовые объекты для рыбы, флора и ихтиофауна водоемов, многие реки становятся необитаемыми.
Дражные полигоны (драги №201, №202, №203) АК «АЛРОСА» представляют собой гидротехническую систему из трех замкнутых котлованов расположенных в бассейне реки Ирелях, уровень воды в которых поддерживается на определенных отметках. При подъеме уровня воды в котлованах выше допустимых отметок создается прямоточная система сброса избыточных вод в р. Малая Бо-туобия. В связи с этим разрабатываются мероприятия по обеспечению нормативных требований к качеству воды, а именно к содержанию механических взвесей в этом водоеме и методам осаждения взвесей до норм ПДК в период работы драг.
Негативное воздействие вод эксплуатируемого котлована драги №203 на реку Ирелях исключается, поэтому исследования производили для полигонов драг №201 и №202.
Рис. 1. Схема дражных разрезов
Содержание взвешенных по точкам опробования в период 2005-2007 брали по данным гидрологической лаборатории Мир-нинского ГОКа.
Задачи исследования:
1. Разработка методов осаждения взвешенных веществ, включая оценку мероприятий проведенных в этом направлении Мир-нинским ГОКом, институтом Якутнипроалмаз по ранее выданным результатам научно исследовательских работ и рекомендациям.
2. Оценка эффективности работы дамбы и выявления мест наибольшей фильтрации взвешенных веществ через тело дамбы на основе данных опробований.
3. Разработка способов уменьшения выноса взвешенных веществ.
4. Разработка технологического регламента мероприятий по уменьшению выноса механических взвесей с дражных полигонов.
Исследования проводились как в лабораторных условиях, так и непосредственно на территории дражных полигонов.
Использование схем водоснабжения, отличных от прямоточной, затруднено резкой неравномерностью стока реки Ирелях. Водный режим данной реки характеризуется высоким весенним половодьем, низкой летней и зимней меженью, прерываемой дождевыми паводками и ежегодным перемерзанием.
В период весеннего половодья (5-6 месяцы) проходит от 90% до 99% годового стока. Меженный сток, как правило, крайне незначителен 1-10% от годового, хотя в отдельные дождливые годы наблюдается прохождение значительных дождевых паводков и доля межени увеличивается. Зимний сток р. Ирелях представляет собой сливы очистных сооружений г. Мирного в объеме около 20 тыс, м3/сут.
Для реки Ирелях характерно двухстадиальное формирование весеннего половодья. Первая стадия начинается во второй половине апреля. При этом происходит интенсивное таяние снега на склонах долины, на россыпных месторождениях и на территории г. Мирного. При этом расходы в реке достигают 10-15 м3/с и начинается половодье при заполнении Иреляхского водохранилища и перелива воды через гребень водосброса, Максимальные расходы половодья приходятся на 15-25 мая, иногда на конец мая - начало июня. Осенью после перехода температуры воздуха через 0°С наблюдается резкое уменьшение уровней и расходов воды. В октябре перемерзают притоки реки, в ноябре сток на реке прекращается.
Реки Ирелях и Малая Ботуобия относятся к первой категории водопользования.
Драги в зависимости от ледовой обстановки и условий энергоснабжения начинают промывочный сезон в первой декаде апреля и заканчивают его во второй декаде ноября. В связи с этим вопросы снижения выноса взвешенных веществ являются очень актуальными.
Степень загрязнения дражных котлованов взвешенными веществами в значительной степени обуславливается составом драгируемых пород
Концентрацию взвешенных веществ в воде дражных разрезов определяют частицы размером менее 100 мкм (4,5 %), в сточных водах соответственно частицы размером менее 50 мкм (2,3%).
По результатам поведенного опробования драгируемых пород, выход частиц диаметром менее 0,05 мм на драге № 201 составил более 24 %, а выход частиц диаметром менее 0,1 мм на драге № 202
- более 30 %. Седиментационный анализ класса менее 0,05 мм показал, что содержание в нем класса минус 0,01 мм составляет 48 %, содержание класса минус 0,002 мм - 27 %, класса минус 0,001 мм -16 %.
Поиск методов водоснабжения дражных работ и предохранения р. Малая Ботуобия от загрязнения взвешенными веществами начался с 1987 года. Иркутский политехнический институт проводил изыскания с целью определения влияния дражных работ на загрязнение реки Ирелях и установления параметров, способствующих снижению концентрации взвесей при работе драг. По результатам изысканий было предложено:
1. Проводить остановку драг на период прохождения пика весеннего половодья (1 неделя).
2. Перенести начало промывочного сезона на конец весеннего половодья.
3. Использовать схемы с частичным или полным отводом речного стока.
4. Строительство каскада отстойников для очистки воды от взвесей.
5. Применение химических реагентов, обладающих коагулирующей способностью (сернокислый алюминий и сернокислое железо - расход 12-59 т/сутки)
В результате оценки предложенных мероприятий пункт 2 был отклонен из-за экономической неэффективности.
Пункт 4 - Строительство каскада отстойников - эффективен при расходе воды 0,2-1,5 м3/с, а для реки Ирелях с динамикой расходов от 5 до 190 м3/с это неприемлемо, т.к. турбулентный поток не будет способствовать осаждению взвесей.
Метод применения реагентов (пункт 5) увеличивает степень химического загрязнения, которое еще более вредно для речной экосистемы. Кроме этого, расходы реагентов сравнительно велики и приводят к дополнительным затратам, что показали исследования института «Якутнипроалмаз» совместно с институтом Г еоэкологии РАН (Санкт-Петербургское отделение).
Мирнинским ГОКом были внедрены мероприятия по пунктам 1 и 3. На период пика весеннего половодья производится остановка драг №201 и 202; драги №201 и 202 работают в замкнутых котлованах в результате создания дамб замкнутых котлованов (ДЗК).
В августе 2004 года произведено перекрытие русла р. Ирелях дамбой №1 с целью временного прекращения стока её воды в р. Малая Ботуобия для заполнения котлована №1 драги 203. Драга №201 начала работать в замкнутом котловане 22 июня 2005 года. Был сформирован руслоотводный канал (РОК) между дамбами №1
и 2 в соответствии с утвержденным проектом Института горного дела Севера СО РАН (г. Якутск) по отработке россыпного месторождения реки Ирелях. Длина РОК равна 1100 м, ширина 9-20 м (20 м в местах, предусмотренных для разворота транспорта) высота бортов 6 м. Стоимость работ - 4,62 млн. рублей. Уровень воды в котловане драги находится на отметке 239,05 м, при котором средняя глубина составляет 1,25 м, а объем - 1875,0 тыс. м3. В 2006 году (14.06.06 г.) сделана подсыпка дамбы. В 2007 году драга начала работать 5 апреля. Драга №202 в 2006 году не работала, т.к. производился ремонт понтона. Котлован драги закрыт 24.06.06 ДЗК (дамбой закрытого котлована). Объем отсыпки - 82 тыс. м3, стоимость 14 млн. рублей. В 2007 г. драга №202 начала работать с 22 мая.
По результатам исследования института «Якутнипроалмаз» в 2006 году установлено, что состав осадка в воде устья р. Ирелях в основном представлен не шламами с дражных полигонов, а природными взвесями растительного происхождения (80%).
Таким образом Мирнинским ГОКом совместно с институтом «Якутнипроалмаз» проведены значительные мероприятия по предотвращению попадания взвешенных веществ с дражных полигонов в р. Ирелях, а соответственно в р. Малая Ботуобия. Эффективность ранее принятых мер можно оценить путем сравнения результатов мониторинга состояния водных объектов в течение промывочных сезонов 2005, 2006 и 2007 г.г.
Оценка результатов мониторинга состояния водных объектов (по содержанию взвешенных веществ) за промывочные сезоны 2005, 2006 и 2007 г.г. произведена по результатам КХА проб, природных и сточных вод промзоны Мирнинского ГОКа.
Точки отбора проб отмечены на ситуационной схеме расположения дражных полигонов (рис. 1).
1. Дамба, 500 м выше 202 драги
2. Дамба, 500 м ниже 202 драги
3. Река Ирелях, 500 м выше драги 201
4. Дамба, 500 м ниже драги 201
5. Устье р. Ирелях
6. Река Малая Ботуобия, 500 м выше устья реки Ирелях
7. Река Малая Ботуобия, 500 м ниже устья реки Ирелях.
242
Таблица 1
Среднее содержание взвешенных веществ (мг/дм3) в местах отбора проб за 2005, 2006 и 2007 годы
Драга 202 Драга 201 Р. Малая Ботуобия Примечание
Год 500 м выше 5 дамбы 500 м ниже 7 дамбы 500 м выше устья р. Ирелях 500 м ниже устья р. Ирелях Устье р. Ирелях 500 м выше устья р. Ирелях 500 м ниже устья р. Ирелях
2005 - 157,81 97,1 324,8 254,7 18,6 45 Без дамбы
Среднее за период до 22 июня 2005 г. - 228,75 118,6 425,0 445,0 19,0 45,0
Среднее за период после 22 июня 2005 г. - 99,66 75,6 224,68 159,4 18,5 С дамбой
2006 64,2 50,9 62,5 123,6 74,1 11,4 24,31
2007 26,5 17,8 19,4 42,08 26,3 7,8 8,9
ю
о
сд
ю
о
со
сд
со
о
о
со
о
со
о
со
со 1^
о о
ю сд
сд о
і^-
о
О)
о
і^-
о
со
і^-
о
со
сд
Рис. 2. Сравнительное содержание взвешенных веществ (мг/л) в местах отбора проб для драг №201 и №202 за 2007 г.: 1 - 500 м выше (дамба 5); 2 - 500 м ниже (дамба 7); 3 - 500 м выше (р. Ирелях); 4 - 500 м ниже (дамба)
Рис. 3. Сравнительное содержание взвешенных веществ (мг/л) в р. Малая Бо-туобия в точке отбора проб 500 м ниже устья р. Ирелях за 2006 [1], 2007 [2]
Рис. 4. Сравнительное содержание взвешенных веществ (мг/л) за 2005 г [1], 2006 г. [2], 2007 г [3] драги №201 в месте отбора проб 500 м ниже (дамба 7)
Анализ на содержание взвешенных частиц выполнен с применением оптического анализатора взвешенных веществ различного дисперсного состава от 0,5 до 40 мкм в пробах природных и сточных вод типа ДИВ-3 отечественного производства.
Среднее содержание взвешенных веществ в устье р. Ирелях в 2007 году снизилось в 9,7 и 2,8 раза в сравнении с 2005 г. и соответственно с 2006 г. и составило 26,3 мг/дм3. При этом в р. Малая Ботуобия в точке взятия пробы 500 м ниже устья реки Ирелях среднее содержание взвешенных составило всего 8,9 мг/дм3 в сравнении с тем же показателем для места отбора проб
- 500 м выше устья р. Ирелях - 7,8 мг/дм3. (таблица).
Сравнивая одинаковый период с 29 мая по 29 июня в 2005, 2006 и 2007 г. соответственно видно, что интервал max и min значений составляет в 2005 году 162-660 мг/л, в 2006 г. 46,5-369 мг/л, в 2007 г. 13,1 - 11,7 мг/л т.е концентрация взвешенных снизилась примерно в 3 раза по сравнению с 2006 г. и 6-12 раз по сравнению с 2005 г.
В июле 2007 г. нами были отобраны пробы воды в р. Малая Ботуобия 500 м выше места впадения р. Ирелях и 500 м ниже
объемом каждая 5 л. Результаты анализа показали, что содержание взвешенных веществ в обеих пробах примерно одинаково и составляет 8 мг/л.
Сравнительный химический анализ на содержание элементов в пробах воды до впадения р. Ирелях и после свидетельствует о практическом соответствии вод р. Малая Ботуобия после впадения в р. Ирелях фоновым значениям. Исключение составляет повышенное содержание катионов (суммарное) Fe+2, Fe+3. Возможно, это объясняется довольно значительным содержанием Fe+2 в воде Иреляхского водохранилища. Присутствие в грунтовых водах юрских отложений повышенных концентраций иона SO42" также связано с широким распространением в этих образованиях сульфидов, главным образом пирита.
Некоторое снижение Na+, Са++, Mg++ в точке взятия пробы 500 м ниже впадения р. Ирелях в р. Малая Ботуобия в сравнении с точкой взятия пробы 500 м выше р. Ирелях происходит, вероятно за счет разбавления воды.
При этом одновременное повышение NH4 с 0,34 до 0,52 мг/л объясняется наличием свежих органических веществ в водах р. Ирелях, поступающих в виде древесных и растительных остатков в р. Малая Ботуобия.
Таким образом статистический анализ содержания взвешенных веществ в точках отбора проб за 2005, 2006 и 2007 годы свидетельствует о значительной эффективности мероприятий по снижению экологической нагрузки на р. Ирелях и Малую Ботуо-бию, проведенных Мирнинским ГОКом и институтом Якутни-проалмаз за это время.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Отчет по НТУ №763-05: «Провести полевые исследования динамики выноса механических взвесей с дражных полигонов на р. Ирелях в М.-Ботуобию в течении сезона открытой воды. Разработать регламент мероприятий по уменьшению выноса взвесей до допустимых концентраций», Российская Академия Наук, Санкт-Петербургское отделение института Геоэкологии РАН, 2005 г. ЕШ
Zelinskaya E. V., Kiseleva M.A., Shevtsov A.S.,
Bazileva A. V., Bychkova G.M., Liss N. Y.
THE ANALYSIS OF MEASURES FOR IMPOVERISHMENT OF SUSPENDED MATERIALS AT SEWAGE WATERS OF DREDGE POLYGONS DURING PROCESSING OF DIAMOND SANDS
The estimation of work performance of dam and identification ofplaces where the filtration of suspended materials is the most high based on the tests is carried out.
Key words: Dredge works, sedimentation of suspended particles, drag.
— Коротко об авторах ----------------------------------
Зелинская Е.В., Киселева М.А., Шевцов А.С., Базылева А.В. -Иркутский государственный технический университет, Бычкова Г.М. - Институт Якутнипроалмаз, info@alrosa.ru Лисс Н.Ю. - Мирнинский ГОК.
