CC BY
48
ШШ: семинар 4 і: її її її її її
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -99»" •
....МОСКВА, МГГУ, "25.01.99 -29.01:99..........
© Ю.В. Кириченко
УДК 622.271.6.001.86 Ю.В. Кириченко
ГОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ИЛОВЫХ ОСАДКОВ
мышленных 1,3 млн.м3/сут и условно-
В желтом тумане окружающих город свалок таяли и испарялись крыши, жесть и черепица дымились рыхлым паром, в стенах росли проталины, расползались, открывая обшарпанные обои, облупленные кровати, колченогую мебель и выцветшие фотографии,... растворялись в ядовитых испарениях киоски и рекламные тумбы - все вокруг потрескивало, тихонько шипело, шелестело, делалось пористым, превращалось в сугробы грязи.» [1].
Несколько прозорлив этот пессимистический прогноз? Обратимся к сухой статистике. Если еще 10 лет назад в странах ЕС и США масса твердых бытовых отходов составляла, соответственно, 350 кг/чел и 600 кг/чел, то в 1998 году в странах Европы (с учетом бывших республик Советского Союза) эта цифра выросла до 400 кг/чел.
В России по состоянию на конец 1997 г. накопилось 80 млрд. т мусора. Москва - признанный лидер по суммарному количеству выбросов вредных веществ в атмосферу, сбросу загрязненной воды и отходов. В столице ежегодно вырабатывается свыше 13,5 млн.т твердых бытовых отходов (более 1000 кг/чел), из которых сжигается и утилизируется не более 10%, а остальное вывозится на свалки. В Московском регионе размещено более 210 только зарегистрированных крупных свалок [2,3].
Не менее остро стоит проблема утилизации промышленных и бытовых отходов, попадающих в канализацию. Общая протяженность канализационной сети города составляет около 6 тыс. км; Курьяновская,
Люберецкая и Люблинская станции аэрации среднесуточно перерабатывают 6,3 млн.м3 сточных вод, в том числе: бытовых 4,6 млн. м3/сут., про-
чистых порядка 0,32 млн.м3/сут. [3]. Из 7 тыс. Функционирующих в Москве предприятий около 3 тыс. Сбрасывают сточные воды в канализацию, 50% без очистки. Объем осадков, образующихся на станциях аэрации, равен 0,5-1,0% расхода обрабатываемых сточных вод, что составляет около 30 тыс.м3/сут. техногенных масс с объемной влажностью около 97% (10 млн.м3/год или около 10% всех сточных вод в России) [2,4]
Принципиальная технологическая схема обработки осадков в настоящее время предусматривает сбраживание в метантенках с последующим уплотнением и обезвоживанием. До недавнего времени наиболее распространенным способом обезвоживания осадка являлась естественная сушка на иловых площадках различной конструкции общей площадью только в московском мегаполисе около 1 тыс га. Иловые площадки обычно состоят из карт размером 100х100 м и глубиной 0,7 - 1,0 м, обвалованных земляными насыпями. Подсушенный осадок грузится в автотранспорт и вывозится на утилизацию. В настоящее время известно два основных метода утилизации: сжигание и депонирование, причем с учетом сложившейся экологической ситуации в Москве и объемов накопленного и получаемого ежедневно осадка, оптимальным спо-
собом является депонирование на специально оборудованных полигонах, исключающих загрязнение грунтовых вод и атмосферного воздуха.
Отсутствие площадей под размещение карт для естественной сушки осадка, их высокая землеемкость (до 125 - 200 га/млн.м3), длительный срок обезвоживания (несколько десятков лет) вынудили внедрять новые технологии, в том числе использовать опыт, накопленный в развитых странах зарубежья. С этой целью на станциях аэрации смонтированы фи-льтр-прессы немецкой фирмы «Нетч» и итальянской «Дифен-бах», которые обеспечивают обезвоживание осадка до влажности 62-65 % [3]. Эксплуатация этого оборудования позволила приступить к очистке существующих карт естественной сушки с обезвоживание осадка в цехах механического обезвоживания. Однако этот процесс усложняется из-за недоступности внутренних зон карт вследствие низкой несущей способности техногенных иловых масс.
Кафедрой геологии МГГУ и ПК «Гидромехпроект» треста «Энергогидромеханизация» были предложены способы гидромеханизированной очи-сткикарт с применением в качестве основного технологического оборудования гидромониторно-
землесосных комплексов или земснарядов малой производительности в дополнение к существующему способу. В настоящее время очистка карт производится выдавливанием осадка песком, имеющим более высокую плотность, чем техногенные илы.
Далее технологическая схема выглядит следующим образом: выдавленный осадок 87 % влажности грузится экскаваторами в автосамосвалы, которые транспортируют его на буферные площадки, где происходит разбавление осадка техногенной водой до влажности 97-99 %. Землесосные снаряды перекачивают получившуюся пульпу в гидросортировку (канаву, оборудованную решетками для отделения посторонних включений), откуда осадок самотеком поступает в карты с землесосными снарядами 2-й ступени подачи, в которых происходит частичное сгущение осадка до влажности 92-95 % за счет отбора верхнего слоя воды. Земснаряды подают рабочий осадок в цех механи-
ческого обезвоживания и затем обезвоженный до влажности 65 % осадок
автосамосвалами вывозится на площадки депонирования. Пло-щадки депонирования представляют собой специальное гидротехническое сооружение из бетона, оборудованное стеной в грунте и устланное бентонитовыми матами. Стоимость депонирования осадка очень высока и составляет по различным оценкам до 80 долларов США за 1 м3.
Кафедрой геологии МГГУ пред-
ложена схема гидромеханизированной подготовки и подачи доставляемого автосамосвалами осадка с заданными параметрами по влажности непосредственно в цех обезвоживания без промежуточных ступеней (рис.1). Разработанная технология включает в себя:
1. бетонную приемную емкость для илового осадка, доставляемого автотранспортом на разгрузочную площадку (2), оборудованную для обеспечения безопасности колесоот-боями (3);
4. щелевую решетку, предназначенную для отделения нагабаритных включений. (решет-ка может быть оборудована приспособлением для автоматической очистки и транспортером для удаления негабарита за пределы комплекса);
5. гидромониторный комплекс, производящий размыв осадка и отмыв оставшейся части крупных включений, транспортируемых в приемный «карман» (6);
7. бетонный лоток для самотечного гидротранспорта полученной пульпы и отделения песчаных частиц на песколовке (8);
9. эрлифт, предназначенный для удаления песка из приемных емкостей щелевых песколовок;
10. процеживающее устройство-гребенка (10) в виде бесконечной цепи с гибкими стальными или пластиковыми прутьями (11), на которых происходит задержание и удаление из
иловой пульпы волокнистых включений в виде травы, корней растений, волос, полиэтилена и т.п.;
12. устройства для очистки гребенки и удаления задержанных посторонних включений;
13. порог для дополнительного перемешивания смеси за счет гравитационных сил ;
14. формирователь струи переменного сечения, служащий для создания турбулентного движения в зумпфе (15), где происходит окончательная подготовка осадка до суспен-
зии заданной влажности;
16. землесосную установку для забора и подачи подготовленной пульпы заданного качества в цех механического обезвоживания;
17. плавучую насосную станцию малой производительности для отбора (в случае необходимости) осветленной воды из забойного пространства земустановки;
18. защитную струеотбойную стенку.
Необходимо отметить, что предлагаемый комплекс помещается в здании ангарного типа в целью обеспечения бесперебойной работы в условиях отрицательных температур. Размыв породы производится оборотной технологической водой, поступающей со станции аэрации и имеющей температуру до 400С Приемный бункер может быть оборудован системой игл, по которым подается теплая вода или горячий воздух от компрессора для оттаивания смерзшихся кусков илового осадка.
Подаваемый землесосом оса-док обезвоживается на фильтр-прессах и утилизируется в специальных горнотехнических со-оружениях. На основе опыта, накопленного в горнодобывающей промышленности в области складирования отходов горного производства и рекультивации гидроотвалов и хвостохранилищ, кафедрой геологии МГГУ разработаны две схемы по захоронению илового осадка: в выработанном пространстве ка-рьера Подоль-
ского экспериментального цементного завода и на старых картах для хранения осадка в районе г. Видное [4].
С целью обоснования технологии складирования проведен комплекс лабораторных и натурных исследований естественных оснований сооружений и техногенных отложений. Комплекс методов и методик исследований определялся решаемыми задачами, к числу которых относились: оценка проницаемости (в первую очередь коренных грунтов ложа), деформируемо-
сти и несущей способности массива сооружения и прогноз их изменений. Основные результаты по определению физико-механических свойств илов и суглинков основания
Рис. 1. Схема устройства для подготовки и подачи илового осадка:
б - вид сверху; а - вид сбоку; в - процеживающее устройство.
приведены в табл. 1.
На основании полученных характеристик установлено, что осадки сточных вод и активный ил относятся к структурным и пластичным веществам и занимают промежуточное положение между вязким и упругим телами. Суглинистые и меловые грунты вскрыши, складируемые в гидроотвалы в горной промышленности, имеют свойства, близкие к свойствам илового осадка станций аэрации [5].
Для обоснования технологии складирования осадков были произведены расчеты степеней уплотнения массивов, времени их «отдыха, осадок, допустимый несущей способности и установлен характер их изменения во времени. По разработанной программе на 1ВМ РС произведены расчеты устойчивости откосных и подпорных сооружений с целью определения оптимальных параметров хранилищ илового осадка.
Применительно к условиям площадки г. Видное разработана техно-
Грунт Содержание частиц, % Плотностъ минераль. частиц, г/см3 Плотность, г/см3 Влажность (весовая), % Угол. внутр. Сцепление С, кг/см2
>0,05 мм <0,05 мм <0,005 мм
* Илы 7,02 92,98 2,23 1,35 123 0,12
Четвертичные суглинки, (г.Видное) 41,98 47,03 11,79 2,72 2,03 22 0,2
* по илам определен агрегатный состав, формирующийся под влиянием коагулянтов.
логия утилизации осадка, доставляемого автотранспортом, с применением экскаватора с удлиненной стрелой типа 3-2503(2505). На общей площади около 2,6 га складируется 90 т.м3 техногенного грунта, т.е. землеем-кость сооружения составляет порядка 18 га/млн.м3, что ниже общепринятого более чем в 5 раз.
Складирование илового осадка в выработанном пространстве карье-
ра ПЭЦЗ предусматривалось по одному из вариантов: с применением специальной канатно-скреперной установки; намывом с предварительным водонасы-щением техногенных илов.
На территории площадью около 2,0 га планировалось уложить более 230 тыс. м3 осадка, землеемкость сооружения составляет порядка 8,7 га/ млн.м3, что более чем в 20 раз менее общепринятой.
Предусмотрены дренажные мероприятия и рекультивация поверхности хранилища с формированием техногенного рельефа [4,5].
Вышеизложенное позволяет сделать вывод о целесообразности использования опыта относительно дешевого складирования отходов горного производства при утилизации иловых осадков городских агломераций
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стругацкий А., Стругацкий Б. Гадкие лебеди. - Таш-кент,«Юлдуз», 1988.
2. Ишков А.Г. Проблемы утилизации осадков станций аэрации в Московском мегаполисе/Мат. Международной конференции «Современные методы очистки сточных вод и обработки осадка». - М., МГП «Мосводо-канал»,1996.
3. Храменков С.В. Современное положение и перспективы развития московских станций аэрации/Мат.
Международной конференции «Современные методы очистки сточных вод и обработки осадка. - М., МГП «Мосводоканал», 1996.
4. Гальперин А.М.,Кириченко Ю.В. Инженерно-геологическое обеспечение складирования городских отходов с применением горных технологий. / Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов/М., МГГУ, 1995.
5. Гальперин АМ., ФерстерВ., ШефХ.-Ю. Техногенные массивы и охрана окружающей среды. М., МГГУ, 1997.
татататата у
4 І ■■■■■■■■у Кириченко Ю.В. кандидаї технических наук, N11 1 У. і
