CC BY
34
УДК 502.7; 541.182; 628.113 В.И. Лебухов
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПЕРЕДВИЖНЫХ ГИДРОУСТАНОВОК ОТ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ИЛИСТО-ГЛИНИСТЫХ ЧАСТИЦ
Современная российская экономика, унаследовав истощи-тельные тенденции, резко выявила основные проблемы природопользования, к которым следует отнести наряду с низкой экономической эффективностью использования природных ресурсов (на единицу продукции энергетические затраты на Дальнем Востоке почти в 3 раза выше, чем в европейской части страны, а потребление земельных и иных ресурсов на порядок превышает аналогичные показатели стран АТР); также и низкую эффективность производства и охраны природных ресурсов (объемы изъятия запасов полезных ископаемых в регионе в 3-5 раз превышают их прирост); высока диспропорция между добывающим, перерабатывающим и инфраструктурным комплексами (сохранение объемов экспорта сырья при 4-6 кратном сокращении объемов его переработки) [1].
Необходимым условием существования и безальтернативным условием развития российского Дальнего Востока может быть только рациональное использование всего комплекса природных богатств региона, при котором изъятие невозобновляемых природных ресурсов сопровождается максимально полной их добычей и переработкой, а природоформирующие системы, являющиеся источником возобновляемых ресурсов, испытывают минимальное антропогенное давление. Стоящая проблема неоднозначна и требует многопланового подхода, включающего наряду с политическими и управленческими технологические и технические решения.
В рамках поставленной задачи, на ряде золотодобывающих предприятий Хабаровского края были проведены работы направленные на повышение извлечения ценного компонента из золотоносных песков и снижение антропогенного давления на водные
объекты за счет оптимизации и удешевления очистки и кондиционирования производственных и сточных вод. В Хабаровском крае разведано и учтено более 299, а в Верхнеамурском регионе 254 месторождения золота. К наиболее труднопромывистым и приносящим наибольший ущерб водным объектам месторождениям относятся такие, пески которых характеризуются высокими концентрациями мелкодисперсных илисто-глинистых минералов.
Именно к подобным месторождениям и относится участок Латышевский, на котором было внедрено разработанное оборудование и технологии, благодаря которым удалось скорректировать технологические схемы, адаптировав их к натурным условиям, уточнить дозировки реагентов и выработать основные режимы кондиционирования сточных и оборотных вод, что позволило с минимальными затратами достичь нормативных показателей. В настоящей статье приводятся результаты работ, проведенных на этом участке.
Образцы песков, полученных с участка Латышевский, исследовались с использованием методов термического и рентгеноструктурного анализа. Было установлено, что по своим минералогическим характеристикам, тонкие и мелкие фракции золотоносных песков участка представлены в основном иллитом, мусковитом, монтмориллонитом и кварцем, в меньшей степени в образцах глин присутствует гидромусковит, и в незначительных количествах - аллофановые минералы и полевые шпаты. Для данного месторождения характерно более высокое содержание иллита, монтмориллонита и гидромусковита, в сравнении с образцами глин, полученными с других труднопромывистых месторождений этого региона.
Гранулометрическая классификация усредненных образцов глин участка Латышевский показала результаты, представленные в табл. 1:
Известно, что качество промывной воды в высокой степени влияет на процесс извлечения металла. В работе [2] показано, что возрастание содержания взвешенных веществ в оборотной воде до 200 мг/дм3 приводит к увеличению потерь золота крупностью 150 мкм на 16 %. При том же содержании взвешенных веществ в оборотной воде на отсадочных машинах (при коэффициенте разрыхления постели отсадочной машины т = 0,5) граничный диаметр
извлекаемых золотин увеличивается со 108 до 155 мкм. Содержание твердой фазы в
промывной воде в количестве 20 г/дм3 приводит к потерям металла от 5 до 7%, а увеличение концентрации твердой фазы до 50-100 г/дм3 еще больше увеличивает потери металла, которые достигают 10-40 %. В тех случаях, когда металл представлен плоским мелким и очень мелким золотом, потери могут достичь 60-90 %, вынуждая производственников проводить процесс при интенсивной подпитке чистой водой.
По своим характеристикам, пески участка Латышевский напоминают пески расположенного неподалеку месторождения Семи, разрабатываемого драгой, но в отличии от последних, они отличаются более высоким содержанием тонкодисперсных глин и заметными добавками углистых сланцев. Образующаяся в процессе переработки песков водно - минеральная смесь имеет наиболее высокую в сравнении со всеми исследованными нами системами устойчивость к осаждению, поэтому при разработке данного месторождения производственники столкнулись с очень серьезной экологической проблемой. Свойства вмещающих пород не позволяли вести промывку оборотной водой вследствие крайне быстрого накопления в ней минеральной фазы. Естественное осаждение глин протекало крайне медленно, а рельеф участка не позволял создать достаточного по объему отстойника, в который могла бы быть сброшена вся технологическая вода, чрезмерно богатая минеральной фазой.
Проведенные предварительные испытания наиболее эффективных реагентов показали, что действие любого из них недостаточно для того, чтобы справиться с поставленной задачей. В табл. 2 представлены наилучшие результаты осаждения илистоглинистой дисперсии под действием флокулянтов и коагулянтов.
На основе полученных данных был разработан такой технологический режим, при котором предусматривалось сокращение до разумного минимума расхода флокулянтов, в связи с их высокой стоимостью, и снижение ниже норм ПДК количества вводимых коагулянтов, так как они отрицательно сказываются на состоянии водной биоты.
Широко известно, что предварительная обработка гидросмесей коагулянтами приводит к снижению ^-потенциала частиц и
облегчает их флокуляцию, поэтому было принято решение найти наиболее оптимальную для данной дисперсии композицию коагулянта и флокулянта и разработать технологию их применения.
В качестве флокулянта было решено использовать реагент «DP»-14937, так как он показал результаты более высокие, чем 8апАок N-520 P. В качестве коагулянтов были проверены все три испытанных ранее реагента. В табл. 3 приведены результаты проведенных исследований.
Данные, приведенные в таблице, ярко показывают, что применение композиции коагулянтов и флокулянтов позволяют снизить содержание взвесей в стоках до норм ПДК при невысоких расходах реагентов.
Промышленные испытания показали, что обработка очищаемой воды флокулянтом наиболее эффективна после введения в нее всей дозы коагулянта и последующего отстаивания в промежуточном отстойнике. Время выдержки воды в промежуточном отстойнике невелико и в нашем случае составляло 10 минут. Сокращение паузы между вводом коагулянта и флокулянта до 5 минут не показало существенного ухудшения качества осветления.
Несмотря на то, что из всех исследованных коагулянтов H2SO4 показал при меньших расходах равные коагулирующие свойства, предпочтение было отдано извести, что в первую очередь было вызвано учетом экологических факторов. Долина ручья Латышевский представлена кислыми почвами и добавка H2SO4 или хлоридного плава способно только увеличить их кислотность, что отрицательно скажется на биоценозе, а введение извести дает небольшой раскисляющий эффект, который благоприятен для флоры долины.
До внедрения технологии осветления стоков содержание взвешенных веществ в ручье Латышевский составляло в среднем 35 мг/л, а после внедрения снизилось до 19,6 мг/л при фоновом содержании 19,4 мг/л.
Для приготовления и дозирования реагентов было создано несколько установок различных конструкций, но наиболее полно отвечала требованиям производственников установка, схема которой приведена на рис. 1. Принцип ее работы несложен: необходимый объем чистой воды заливается в растворный бак, в этот же бак добавляется расчетная доза реагента. Если исполь-
Рис. 1. Установка для приготовления и дозирования реагента
зуемый реагент поступает от производителя в форме геля, то целесообразно загружать его полной дозой в один прием, но если используемый реагента находится в сухом виде - в форме порошка или гранул, то разовая загрузка недопустима и флокулянт следует подавать в растворный бак постепенно и небольшими порциями. С точки зрения автора, наилучшим способом подачи сухого флокулянта является его подача малыми дозами, когда реагент тонкой струйкой всыпается в бак при постоянном перемешивании. Время загрузки реагента может достигать 1 часа, поэтому имеет смысл использовать для этих целей специальный щелевой дозатор, схема которого представлена на рис. 2, который для предотвращения зависания флокулянта оснащается вибрирующим устройством, закрепленным на корпусе бункера.
Разовая загрузка сухого флокулянта в большой дозе приводит к образованию сгустков, которые очень трудно растворяются и склонны приклеиваться к днищу и стенкам бака, а при отрыве забивают коммуникации. Время растворения зависит от температу-
Рис. 2. Схема щелевого дозатора
ры, но было установлено, что при температуре выше 12 оС, для полного растворения испытанных нами флокулянтов полиакриламидного ряда достаточно 1,5-2 часов, при этом раствор необходимо постоянно перемешивать.
Для того, чтобы избежать деструкции макромолекул полимера, следует поддерживать линейную скорость вращения концов лопастей мешалки в пределах 2,5-5 м/сек, такую величину обеспечивает импеллер диаметром 50 см, вращающийся со скоростью 100-180 оборотов/минуту. Воду перед загрузкой флокулянта желательно предварительно подогреть до температуры 30-50 оС, но не выше 70 оС, так как при высокой температуре растворителя может произойти деструкция макромолекул. В растворном баке готовится раствор флокулянта концентрацией 0,2-0,5 % (концентрация варьирует в зависимости от типа флокулянта), Сам бак представляет собой цилиндрическую емкость объемом « 1 м3. После полного растворения реагента, раствор переливается в промежуточный бак - хранилище, а пустой растворный бак готов к приготовлению новой порции раствора реагента.
Из промежуточного бака концентрированный раствор равномерно подается в расходный бак, разбавляется в нем при постоянном перемешивании чистой водой до необходимой концентрации (0,05 % - 0,01 %) и насосом - дозатором перекачивается в смесительное устройство или непосредственно подается в нужную точку ввода реагента в схему водооборота или водоотведения.
Для предотвращения оседания макромолекул флокулянта на дне и стенках емкостей, в каждом из баков предусмотрена система принудительного перемешивания раствора посредством вращающихся лопастей.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крюков В.Г. и др. Принципы рационального природопользования (на примере Хабаровского края). - Хабаровск, 2000. - 144 с.
2. Ковалев А.А., Лебухов В.И. Проблемы водоподготовки при переработке россыпных месторождений Северо-Востока СССР. // Проблемы и перспективы развития горного дела на Северо-Востоке СССР. М-лы научно-практ. семинара. Июнь 1990 г. Ч. 2. Якутск: ИГД Севера СОАН СССР, 1990. С. 381-387.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------
Лебухов В.И. - кандидат технических наук, заместитель декана, Хабаровская государственная академия экономики и права.
