CC BY
9
УДК 628.394 : 628.112.2 : 621.724.42
СЛУЧАЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АРТЕЗИАНСКИХ ВОД ОТХОДАМИ
ТРАВИЛЬНЫХ ЦЕХОВ
Д. К. Осинцев
Геологическое управление центральных районов, Москва
Пресные артезианские воды в районе расположения травильного цеха приурочены к нижнекаменноугольному и среднекаменноугольному водоносным горизонтам, водовмещающими породами которых являются трещиноватые известняки. Нижнекаменноугольный водоносный горизонт залегает на глубине 160—270 м. От вышележащего среднекаменноугольного горизонта он изолирован выдержанной 8—10-метровой качкой водоупорных верейских глин. Высота напора воды нижнекаменноугольного горизонта составляет 105—107 м над его кровлей, причем за последние 5—7 лет уровень воды здесь снизился на 15—20 м.
Среднекаменноугольный водоносный горизонт залегает на глубине от 35—50 до 150 м. От вышележащего грунтового горизонта он на большей части территории цеха изолирован глинами юрского возраста мощностью до 20 м, однако вдоль северо-восточной и восточной границ территории эти глины размыты и замещены песчаными породами четвертичного возраста, мощность которых возрастает до 50 м. Напор воды среднекаменноугольного горизонта составляет 10—15 м над его кровлей. Статические уровни ее находятся на глубине 25—29 м от - поверхности. На участках размыва юрских глин этот горизонт гидравлически связан с грунтовым горизонтом и подпиты-вается его водами.
Хозяйственно-питьевое водоснабжение описываемого производственного участка со дня его организации осуществляется в основном за счет артезианских вод; на территории промышленной площадки было сооружено 14 буровых скважин глубиной от 100 до 250 м, из них 9 скважин оборудованы на нижнекаменноугольный, а 5 скважин — на среднекаменноугольный водоносные горизонты. Общая минерализация не превышала 350—450 мг/л, жесткость 5--6 мг-экв/л, содержание хлора составляло 6—9 мг/л, а железа —десятые доли миллиграмма на 1 л воды.
В дальнейшем, по мере того как территория загрязнялась различными производственными отходами за счет свалок, сливов, утечек из неисправной канализационной сети и т. п., качество артезианских вод и в первую очередь среднекаменноугольного горизонта на участках отдельных скважин и на производственной площади в целом с каждым годом стало заметно ухудшаться. Главным загрязнителем подземных вод являлись производственные стоки, получаемые от травления черных металлов в 22—23% серной кислоте. В составе этих стоков содержалось 3—4% кислоты, 18—24% сульфата железа и ряд других химических соединений в зависимости от качества обрабатываемого металла. Из травильных ванн сернокислые стоки на протяжении длительного времени сливались вблизи цеха в неэкранированные котлованы-отстойники. Большая часть из них сливалась в котлованы, расположенные около 3 артезианских скважин (№ 2, 3 и 5), на границах зон размыва юрских глин. Из котлованов сернокислые стоки свободно инфильтрэвались в грунты и смешивались с грунтовыми водами, что наглядно подтверждается химическими анализами проб воды, отобранных из разведочной скважины, находящейся в 10 м от котлована-отстойника (табл. 1).
Таблица 1
Данные химических анализов грунтовых вод на участке артезианской скважины № 3
Глубина взятия пробы воды (в м) рн Сухой остаток (в мг/л) Жесткость (в мг- | ЭКв/Л ) 1 Са Мд Ре(общ.) С1 БО4 Окисляемость (в мг/л о2)
в мг/л #
2,2 4,05 56680,0 111,4 Г 371,7 139,9 14000,0 9207,0 I 29790,0 18000,0
24,9 (водная вытяжка из грунта) 4,80 11040,0 44,06 310,8 5,4 \ - 1 4,2 766,0 110,4
• 26,5 1 6,50 36280,0 12340,0 600,0 171,6 1300,0 97,9 1892.9 276,0
Как видно из табл. 1, грунтовые воды на глубине 2,2 м вблизи котлована-отстойника по своему химическому составу близки к сливаемым в него сернокислым стокам. Содержание солей в них составляет 56 г/л, окисляемость — 18 000 мг/л Ог.
На глубине 26,5 м грунтовые воды также сильно загрязнены и имеют гидро-карбонатно-сульфатно-железисто-кальциевый состав, исключительно высокую жесткость и окисляемость, а также кислотную реакцию.
Одновременно с загрязнением грунтовых вод здесь происходит и засоление грунтов, главным образом за счет образования сернокислого кальция.
Естественно, что грунтовые воды, имея в своем составе столь высокую концентрацию солей и кислотную реакцию, сами оказывались сильным загрязнителем для вод нижележащих водоносных горизонтов. Загрязняющее влияние их в первую очередь отразилось на составе воды среднекаменноугольного водоносного горизонта, куда они свободно перетекали (дренировались) на участках размыва юрских глин.
Так, с 1937 по 1950 г. в воде скважины № 8, в то время единственной эксплуатировавшей данный горизонт, возросло содержание железа и 3 раза, хлоридов в 5 раз, а сульфатов в 15 раз. Значительно ухудшились и органолептические свойства ее, появился запах сероводорода. Введенная в эксплуатацию на этот горизонт в 1951 г. скважина № 7 с первых же дней стала давать воду с сильным запахом сероводорода, с большим содержанием железа и высокой окисляемостью, а сооружённые в 1959 г. скважины № 11, 12 и 14 по существу так и не использовались из-за непригодности их для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Первые признаки загрязнения вод нижнекаменноугольного горизонта были отмечены в 1959 г. в скважине № 3. Эта скважина была пробурена в 1958 г. на участке размыва юрских глин и закреплена обсадными трубами. Загрязнение воды в ней обнаружилось внезапно и в течение 3 месяцев продолжало быстро возрастать. После этого ствол ее до глубины 24 м заплыл песком, а вокруг устья образовалась провальная воронка диаметром около 3 м и глубиной 2 м.
Нечто подобное произошло и со скважинами № 2, 5, 6, 10 и 13, эксплуатировавшими данный горизонт. Наиболее наглядное представление о происходивших здесь процессах загрязнения воды нижнекаменноугольного горизонта дают результаты химических анализов воды скважины № 6 (табл. 2).
Таблица 2
Данные химических анализов воды скважины № 6
Дата анализа Прозрачность (в см) РН Жесткость общая (в мг-экв/л) Са 1 Ие (общ.) Аммиак солевой С1 Б04 Окисляемость (в мг/л Ог)
в мг/л
Ноябрь 1959 г. 30 7,9 5,0 63 24 | 0,07 0,07 8,5 0,36
» 1960 г. 20 7,6 5,1 78 27 ! 1,5 Отсутст- 22 - 0,7
вует
Декабрь 1960 г. 17 7,4 7,5 92 38 3,2 0,4 29 153 1,7
Апрель 1961 г. 15 Не опре- 9,5 124 144 14,2 0,8 44 — 5,4
делен
Как видно из табл. 2, изменение химического состава воды в скважине № 6 началось в конце 1960 г. и за 4'/г—5 месяцев минерализация ее возросла более чем в 3 раза, а содержание железа — более чем в 17,7 раз. Вода оказалась непригодной для хозяйственно-питьевых целей. Эксплуатация скважины была прекращена.
Из 9 скважин, эксплуатировавших нижнекаменноугольный горизонт на описываемом нами участке, 6 к середине 1963 г. полностью вышли из строя, а в 3 скважинах качество воды значительно ухудшилось и она приобрела кислотную реакцию. Как показали результаты геофизических исследований (электрический и резиствимет-ровый каротаж, закачка горячей воды) в 5 (из 6) случаях причиной выхода из строя скважин явилось корродирование их обсадных колонн, главным образом в интервале среднекаменноугольного горизонта, на глубинах от 50 до 135 м.
В связи с выходом из строя большинства водозаборных скважин по предложению Геологического управления центральных районов в 1962—1963 гг. проведен ряд мероприятий, направленных на оздоровление артезианских вод и в первую очередь вод нижнекаменноугольного горизонта. В частности, был полностью прекращен прямой слив и устранены основные утечки в грунт отработанных кислот из кислото-отстойников. Большая часть сернокислых отходов была направлена на купоросную станцию для выделения из них железного купороса и возвращения маточного раствора обратно в травильные ванны. Часть же стоков, не попадавшая на купоросную станцию, стала нейтрализоваться известковым молоком, а затем вместе с общими промышленными стоками сбрасываться в реку. Вышедшие из строя артезианские скважины подверглись тщательному тампонажу, а вблизи них сооружены новые скважи-ны-дублеры. В результате принятых мер качество воды в скважинах на нижнекаменноугольный горизонт стало заметно улучшаться.
В ы в о д bi
1. Многолетний слив в грунты сернокислых отходов травления черных металлов привел к химическому загрязнению артезианских вод как среднекаменноугольного,. так и нижнекаменноугольного водоносных горизонтов. Однако условия и процесс загрязнения каждого из них оказались существенно различными.
2. Непосредственным источником загрязнения воды среднекаменноугольного горизонта явились грунтовые воды, проникшие в него при фильтрации через «окна» размыва юрских глин. Загрязнение здесь распространялось путем растекания его по всей территории производственного участка. Уже к концу 1959 г. во всех скважинах на этот горизонт вода оказалась гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-магниевого типа и приобрела корродирующие свойства. При этом отмечалось заметное возрастание степени загрязнения сверху к подошве горизонта.
3. Процесс загрязнения воды в скважинах на нижнекаменноугольный водоносный горизонт во всех случаях происходил внезапно и приводил в большинстве случаев к сильному корродированию обсадных колонн и выводу 'из строя самой скважины (обрушение стенок).
4. Непосредственным источником загрязнения здесь явились загрязненные воды среднекаменноугольного горизонта, проникшие через ими же прокорродированные участки обсадных труб.
5. После тампонажа корродированных скважин степень загрязненности воды в их дублерах стала быстро уменьшаться. Как показало обследование, уже к середине 1964 г. почти во всех скважинах на нижнекаменноугольный водоносный горизонт вода приобрела свои природные качества.
Поступила 5/Х1 1964 г.
#
УДК 628.39 : 628.113+614.777 : 628.3?
ИЗ ПРАКТИКИ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ РЕКИ НУРЫ
В. И. Белоусов, Б. Ф. Сидоренко, К. Б. Хаит
Карагандинская областная санэпидстанция и кафедра коммунальной гигиены
Карагандинского медицинского института
Нура, как и другие реки Казахстана, немноговодна, ибо атмосферные осадки здесь бедны. После короткого весеннего паводка (половодье длится в среднем 37 дней) наступает летне-осенняя межень, характеризующаяся самыми низкими уровнями воды в реке и небольшим водотоком. Расход воды в Hype в этот период снижается с 1570 до 0,017—2,54 м3/сек (паводковый и меженный расходы), средняя скорость течения в половодье составляет 1—2 м/сек, а в межень — 0,3—0,5 м/сек.
Сток Нуры в среднем ее течении зарегулирован, здесь располагается Самаркандское водохранилище, на левом берегу которого находится г. Темир-Тау.
Непосредственно в Нуру попуски воды из водохранилища производятся только в половодье, поэтому основное питание реки ниже водохранилища обеспечивается за счет впадающих в нее притоков и родников, инфильтрации воды через тело плотины водохранилища, инфильтрации вод после орошения совхозных земель и за счет сбрасываемых сточных вод г. Темир-Тау.
Хозяйственно-экономическое значение Нуры и ее притоков велико, так как вода реки используется населением 10 совхозов, 6 сел и других населенных шунктов, расположенных вдоль ее берегов вниз по течению от места сброса сточных вод. Кроме того, в 120 км ниже водохранилища эксплуатируется водопровод совхозов «Шахтер» и им. Пржевальского, который питается еодой из инфильтрационных скважин, находящихся на берегу реки.
В связи с этим санитарная охрана Нуры и ее притоков крайне важна. Однако эта река в своей средней части является естественным приемником сточных вод г. Темир-Тау, поступающих со станций очистки в количестве 70 000 м3/сутки (в том числе сток завода синтетического каучука).
Около половины этих сточных вод (30 000 м3) подвергается сначала механической очистке, а затем искусственной биологической. Остальная часть их (около 40 000 мъ/сутки) сбрасывается без предварительной очистки на так называемые поля фильтрации, которые в сущности представляют 'собой ряд земляных прудов-отстойников. По данным лабораторных исследований, в этих прудах происходит в основном механическая очистка—осветление.
Сточные воды характеризуются высокими показателями загрязнения (взвешенные вещества от 170 до 290 мг/л, сухой остаток от 1765 до 8456 мг/л, окисляемость от 30 до 60 мг/л, аммонийный азот от 12 до 20 мг/л.
