CC BY
89
- © М.А. Пашкевич, М.А. Чукаева, 2015
УДК 502.656
М.А. Пашкевич, М.А. Чукаева
ОЦЕНКА И СНИЖЕНИЕ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОАО «АПАТИТ» НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ
Рассмотрено решение проблемы очистки производственных сточных вод. Значительное воздействие на природные воды оказывают предприятия минерально-сырьевого комплекса. Представлены результаты мониторинговых исследований, дана оценка состояния природных вод в зоне воздействия предприятия ОАО «Апатит»», сделан обзор существующих методов очистки сточных вод от фтора, а так же предложен новый метод обесфторивания сточных вод, основанный на использовании сорбентов повышенной сорбционной емкости из природного минерального сырья (глин и глинистых грунтов), отличающихся технологичностью и экономичностью.
Ключевые слова: природные воды, очистка, мониторинг, сточные воды, горное производство, гидросфера, загрязнение вод.
Большое внимание специалистов во всем мире привлекает проблема количественного и качественного истощения водных ресурсов, определяемая непрерывным ростом водопотребления в промышленности, сельском хозяйстве и быту (количественное истощение) и загрязнением вод (качественное истощение).
В настоящее время человечество потребляет более 14% общего объема речного стока. К наиболее водопот-ребляющим отраслям промышленности относится энергетика, горнопе-рерабатывающая, горнодобывающая, металлургическая и химическая [5].
Весомый вклад в загрязнение поверхностных вод Кольского полуострова вносит горнохимическое предприятие ОАО «Апатит». Территория промышленного района предприятия ОАО «Апатит» располагается в пригородной зоне города Апатиты Мурманской области на расстоянии 20 км к югу-западу от г. Кировск и 4-5 км северо-восточнее г. Апатиты, в долине р. Белой, у подножья горы Вудъ-яврчорр и связана с этими городами автомобильными магистралями. На сегодняшний день предприятие яв-
ляется крупнейшим производителем апатитового и нефелинового концентратов. Промплощадки ОАО «Апатит» находятся в непосредственной близости от селитебных зон, оз. Имандра, оз. Б. Вудъявр и уникального по качеству воды - оз. Умбозеро.
В эксплуатации находятся 6 месторождений, добыча руды осуществляется открытым и подземным способом на 4 рудниках, переработка руды осуществляется на обогатительных фабриках АНОФ-2 и АНОФ-3. Переработка апатитового и нефелинового концентратов осуществляется за пределами Мурманской области.
Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод. Отличительной особенностью горного производства является необходимость осушения месторождений полезных ископаемых [2]. Осушение месторождения приводит к резкому изменению естественного режима подземных и поверхностных вод. При осушении месторождений, особенно при открытых горных работах, прежде всего, истощаются запасы высококачественных пресных вод.
Попадая в систему дренажных канав, водосборников и коллекторов, пресные воды загрязняются и приобретают свойства «рудничной воды». Сброс сдренированных подземных вод, содержащих повышенное количество химических элементов или соединений, при недостаточной их очистке приводит к загрязнению поверхностных вод. Существенное влияние на режим и состояние поверхностных, грунтовых и подземных вод оказывают отвалы и гидротехнические сооружения горных предприятий. Крупные отвалы обладают большой площадью водосбора. Воды атмосферных осадков, стекающие с поверхности отвалов или профильтровавшиеся через толщу пород, загрязняются, засоряются и, в свою очередь, загрязняют и засоряют поверхностные водоемы и водотоки.
Для оценки состояния поверхностных вод в зоне влияния производственных объектов предприятия ОАО «Апатит» были произведены инженерно-экологические изыскания, сопровождающиеся отбором материала в виде проб воды с последующим анализом
и оценкой. Первоначальные химико-аналитические работы проводились на месте отбора при помощи портативного спектрофотометра Lasa 100, последующий анализ осуществлялся в аккредитованной лаборатории на спектрофотометре DR-5000.
В ходе рекогносцировочных исследований отбор проб проводили на трех основных маршрутных поста наблюдения (рисунок): на выходе из рассеивающей дамбы (т.1), в фоновых условиях на реке Вудьяврйок (т. 2) и на реке Белой на расстоянии 500 м от устья (т.3). Качественная характеристика воды представлена в таблице.
Результаты проведенных исследований показали, что существенной проблемой предприятия является загрязнение вод фтором. Интерес к биологическому действию фтора связан, прежде всего, с проблемой заболеваний зубов, таких как кариес и флюороз, так как фтор является микроэлементом. При избытке данного микроэлемента нарушается химический гомеостаз, возникает заболевание, называемое флюорозом, при
Качественная характеристика природных вод
Наименование ингредиентов Средняя концентрация за год т.1 (мг/л) Средняя концентрация за год т.3 (мг/л) Фоновая концентрация т.2 (мг/л) ПДК (мг/л)
Взвеш. в-ва 8,528 4,218 1,5 10
Сухой ост. 141,007 411,353 67,9 1000
Хлориды 6,692 6,970 3,50 350
Сульфаты 27,991 143,769 18,7 500
БПКп 1,634 1,707 0,96 3
Нефтепродукты 0,077 0,021 0,01 0,1
Аммоний 0,360 0,310 0,08 1
Нитриты 0,310 0,124 0,006 3,5
Нитраты 12,685 8,417 0,1 45
Фтор 6,630 4,372 0,22 1,2
Фосфаты по Р 0,801 0,461 0,01 1
рН 6,4 6,7 7,2 6,0-9,0
Схема отбора проб воды. Схема очистки и отвода шахтных вод Объединенного Кировского (ОКР), Расвумчоррского и Центрального рудников
котором происходит повреждение зубов. Точный механизм возникновения флюороза еще до конца не изучен [1]. Эта проблема является особенно актуальной, так как р. Белая является источником водоснабжения для города Кировск и близлежащих сел. В настоящее время очистка рудничных стоков происходит в сооружениях механической очистки и естественным путем при прохождении по самоточным под-
водящим и отводящим коллекторам через отстойники, по реке Саамской, далее по подводящему каналу поступают в ершовый смеситель, хлораторную и в огражденную рассеивающей дамбой часть оз. Б. Вудьявр. Количество сбрасываемых сточных вод 60,6 млн м3 в год. Схема сброса рудничных вод представлена на рисунке.
Анализ результатов мониторинговых данных свидетельствует о высоком
потенциале загрязнения природных вод и многократном превышении фоновых концентраций в зоне влияния предприятия ОАО «Апатит». Это свидетельствует о необходимости разработки природоохранного мероприятия, обеспечивающего снижение воздействия предприятия на гидросферу, так как такие концентрации загрязняющих веществ приводят к образованию значительных по протяженности и по площади гидрохимических потоков и ореолов загрязнения а так же негативно сказываются на здоровье населения близлежащих городов [4].
В настоящее время существуют различные методы обесфторивания воды, их можно объединить в две основные группы. Первая группа включает в себя методы ионного обмена на селективных в отношении фтора ио-нитах - активированной окиси алюминия, а также магнезиальных сорбентах и активированных углях. Ко второй группе относятся сорбционные методы. Они основаны на сорбции фтора свежевыделенными осадками гидроокиси магния и алюминия и фосфата кальция [3].
Ни один из этих методов не может быть применен на предприятии ОАО «Апатит» для очистки сточных вод от фтора, так как будет экономически невыгодным в связи с большим объемом сбрасываемых сточных вод (более 60 млн м3 в год) и неравномерностью их притока.
Поэтому возникает необходимость разработки новых технологических решений по очистке и регенерации загрязненных вод с использованием сорбентов повышенной сорбционной емкости из природного минерального сырья (глин и глинистых грунтов), отличающихся технологичностью и экономичностью. Химическая активность глинистых пород, обусловленная высокой степенью их дисперсности, особенностями строения и вещественного
состава глинистых минералов, обуславливает большой потенциал этих отложений, как естественного минерального сырья, для производства искусственных алюмосиликатов, которые могут выполнять функцию уникальных сорбентов. Вместе с тем следует отметить, что сорбционные свойства глинистых пород в основном обусловлены физико-химическими свойствами глинистых минералов и, в частности, особенностями их кристаллохимиче-ского строения. В основном глинистое вещество рассматриваемых пород находится в химически равновесном состоянии, поэтому, естественная химическая активность его сравнительно ограничена. Следовательно, для повышения химической активности глинистого вещества и, соответственно сорбционной способности, необходимо осуществить специальную его модификацию с использованием химических реагентов. Одним из подобных вариантов химической модификации глинистого вещества является метод кислотной активации глин. Сорбирующая паста готовится на основе кембрийской глины (как наиболее доступной): на 100 весовых частей (в.ч.) глины вносится 40 в.ч. раствора серной кислоты децинормальной концентрации (0,Ш), затем смесь выдерживается в течение суток, вместо серной кислоты можно использовать фосфорную и соляную кислоты (в том же количестве), а так же смеси кислот. Процесс очистки сточных вод осуществляется путем внесения полученной сорбцион-ной пасты в очищаемую воду в соотношении 1: (100-200) при непрерывном перемешивании. Процесс осветления загрязненной воды, после внесения сорбционной пасты, наблюдается примерно через 0,5-2,5 часа. В очищенной воде с использованием сорбентов из природного минерального сырья наблюдается значительное снижение фторид-ионов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Габович Р.Д. Фтор и его гигиеническое значение. - М.: Медгиз, 1957. - 157 с.
2. Монгайт И.Л., Текиниди К.Д., Нико-ладзе Г.И. Очистка шахтных вод. - М.: Недра, 1978. - 173 с.
3. Пааль Л.Л. Справочник по очистке природных и сточных вод. - М.: Высшая школа, 1994.- 336 с.
4. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду. -СПб.: СППГИ (ТУ), 2000. - 230 с.
5. Певзнер М.Е. и др. Горное дело и охрана окружающей среды. - М.: МГГУ, 2001. - 300 с. [¡223
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Пашкевич Мария Анатольевна - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: mpash@spmi.ru, Чукаева М.А. - аспирант, e-mail: shellx@bk.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 502.656
ASSESSMENT AND REDUCTION OF THE JSC «APATITE» NEGATIVE IMPACT ON SURFACE WATER
Pashkevich M.A.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Chair, e-mail: mpash@spmi.ru,
Chukaeva M.A.1, Graduate Student, e-mail: shellx@bk.ru, 1 National Mineral Resource University «University of Mines», 199106, Saint-Petersburg, Russia.
The article is devoted to the problems of water purification. Enterprises of the mineral raw materials complex have a significant effect on the natural water. Therefore the operational control of water condition as well as the effective wastewater treatment systems is necessary to install for all enterprises. In the article the results of monitoring researches are presented. It containing the condition of natural water in the area of enterprise JSC "Apatite" influences. Existing methods of water purification from fluoride are reviewed. Moreover the new method of water purification from fluoride is suggested. It is based on the using of sorbents consist of natural mineral raw materials with increased sorption capacity (clays and clayey soils), characterized by technological and cost efficiency. The article includes: 7 pages, 1 table and 1 picture.
Key words: natural water, purification, monitoring, waste water, mining, hydrosphere, water pollution.
REFERENCES
1. Gabovich R.D. Ftor i ego gigienicheskoe znachenie (Fluorine and its hygienic value), Moscow, Medgiz, 1957, 157 p.
2. Mongayt I.L., Tekinidi K.D., Nikoladze G.I. Ochistka shakhtnykh vod (Mine water treatment), Moscow, Nedra, 1978, 173 p.
3. Paal' L.L. Spravochnik po ochistke prirodnykh i stochnykh vod (Reference for the purification of natural and waste waters), Moscow, Vysshaya shkola, 1994.- 336 p.
4. Pashkevich M.A. Tekhnogennye massivy i ikh vozdeystvie na okruzhayushchuyu sredu (Technogenic massifs and their impact on the environment), Saint-Petersburg, SPPGI (TU), 2000, 230 p.
5. Pevzner M.E. Gornoe delo i okhrana okruzhayushchey sredy (Mining and the environment), Moscow, MGGU, 2001, 300 p.
A
