Научная статья на тему 'Техногенная нагрузка угольных предприятий Кузбасса на водотоки Кемеровской области'

Техногенная нагрузка угольных предприятий Кузбасса на водотоки Кемеровской области Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
23
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
Кузбасс / добыча угля открытым способом / мониторинг состава водных объектов / опытная установка / Kuzbass / open-pit coal mining / monitoring the composition of water bodies / pilot plant

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Тимощук И. В., Михайлова Е. С., Горелкина А. К., Неверов Е. Н., Голубева Н. С.

Улучшение экологической ситуации в ресурсориентированных регионах Российской Федерации является приоритетной задачей настоящего времени. Одним из таких регионов является Кузбасс – угольное сердце России. 60% всей угольной продукции в стране добывается в Кемеровской области. В то же время значительное техногенное воздействие угледобывающих предприятий направило вектор их деятельности на повышение уровня промышленной и экологической безопасности, снижение водопотребления за счет организации замкнутого водоснабжения и улучшения экологического состояния водоемов. Поверхностные водотоки Кузбасса характеризуются невысокой санитарной надежностью, которая обусловлена в основном сбросами сточных вод предприятий машиностроения, металлургических, химических предприятий, разрезов, ведущих разработку угля открытым способом. В данной работе приведены мониторинговые исследования химического состава поверхностных водных источников Кузбасса и даны рекомендации по снижению уровня техногенного влияния на водотоки по результатам наблюдений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Тимощук И. В., Михайлова Е. С., Горелкина А. К., Неверов Е. Н., Голубева Н. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Technogenic load of Kuzbass coal enterprises on watercourses of the Kemerovo region

Improving the environmental situation in resource-oriented regions of the Russian Federation is a priority task of the present time. One of these regions is Kuzbass, the coal heart of Russia. 60% of all coal products in the country are mined in Kuzbass. At the same time, the significant technogenic impact of coal mining enterprises has directed the vector of their activities towards increasing the level of industrial and environmental safety, reducing water consumption through the organization of closed water supply and improving the ecological condition of reservoirs. The low sanitary reliability of surface watercourses in the Kemerovo region is largely due to wastewater discharges from metallurgical and chemical enterprises and open-pit coal mines. The work presents monitoring studies of the qualitative and quantitative composition of surface watercourses in Kuzbass and provides recommendations for reducing technogenic impact based on the observation results.

Текст научной работы на тему «Техногенная нагрузка угольных предприятий Кузбасса на водотоки Кемеровской области»

Оригинальная статья

УДК 628.3 © И.В. ТимощукН, Е.С. Михайлова, А.К. Горелкина, Е.Н. Неверов, Н.С. Голубева, Л.А. Иванова, 2024

КемГУ, 650000, г. Кемерово, Россия Н e-mail: ¡[email protected]

Original Paper

УДК 628.3 © I.V. TimoshchukH, E.S. Mikhaylova, A.K. Gorelkina, E.N. Neverov, N.S. Golubeva, L.A. Ivanova, 2024

Kemerovo State University, Kemerovo, 650000, Russian Federation

Н e-mail: [email protected]

Техногенная нагрузка угольных предприятий Кузбасса на водотоки Кемеровской области*

Technogenic load of Kuzbass coal enterprises on watercourses of the Kemerovo region

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2024-6-107-113

Улучшение экологической ситуации в ресурсориентированныхрегионах Российской Федерации является приоритетной задачей настоящего времени. Одним из таких регионов является Кузбасс - угольное сердце России. 60% всей угольной продукции в стране добывается в Кемеровской области. В то же время значительное техногенное воздействие угледобывающих предприятий направило вектор их деятельности на повышение уровня промышленной и экологической безопасности, снижение водо-потребления за счет организации замкнутого водоснабжения и улучшения экологического состояния водоемов. Поверхностные водотоки Кузбасса характеризуются невысокой санитарной надежностью, которая обусловлена в основном сбросами сточных вод предприятий машиностроения, металлургических, химических предприятий, разрезов, ведущих разработку угля открытым способом. В данной работе приведены мониторинговые исследования химического состава поверхностных водных источников Кузбасса и даны рекомендации по снижению уровня техногенного влияния на водотоки по результатам наблюдений. Ключевые слова: Кузбасс, добыча угля открытым способом, мониторинг состава водных объектов, опытная установка. Для цитирования: Техногенная нагрузка угольных предприятий Кузбасса на водотоки Кемеровской области / И.В. Тимощук, Е.С. Михайлова, А.К. Горелкина и др. // Уголь.2024;(6):107-113. 001: 10.18796/00415790-2024-6-107-113.

ТИМОЩУК И.В.

Доктор техн. наук, профессор кафедры техносферной безопасности КемГУ, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]

МИХАЙЛОВА Е.С.

Канд. хим. наук, начальник управления по реализации КНТП КемГУ, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]

ГОРЕЛКИНА А.К.

Доктор техн. наук, профессор кафедры техносферной безопасности КемГУ, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]

НЕВЕРОВ Е.Н.

Доктор техн. наук, заведующий кафедрой техносферной безопасности КемГУ, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]

* Исследование выполнено в рамках комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения», утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации от 11.05.2022 № 1144-р, при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, № соглашения 075-15-2022- 1201 от 30.09.2022.

ноц

КУЗБАСС

Научно-образовательный центр «Кузбасс»

ГОЛУБЕВА Н.С.

Канд. техн. наук, доцент кафедры техносферной безопасности КемГУ, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]

ИВАНОВА Л.А.

Канд. техн. наук, доцент кафедры техносферной безопасности КемГУ, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: [email protected]

Abstract

Improving the environmental situation in resource-oriented regions of the Russian Federation is a priority task of the present time. One of these regions is Kuzbass, the coal heart of Russia. 60% of all coal products in the country are mined in Kuzbass. At the same time, the significant technogenic impact of coal mining enterprises has directed the vector of their activities towards increasing the level of industrial and environmental safety reducing water consumption through the organization of closed water supply and improving the ecological condition of reservoirs. The low sanitary reliability of surface watercourses in the Kemerovo region is largely due to wastewater discharges from metallurgical and chemical enterprises and open-pit coal mines. The work presents monitoring studies of the qualitative and quantitative composition of surface watercourses in Kuzbass and provides recommendations for reducing technogenic impact based on the observation results. Keywords

Kuzbass, open-pit coal mining, monitoring the composition of water bodies, pilot plant. For citation

Timoshchuk I.V., Mikhaylova E.S., Gorelkina A.K., Neverov E.N., Golubeva N.S., Ivanova L.A. Technogenic load of Kuzbass coal enterprises on watercourses of the Kemerovo region. Ugol'. 2024;(6):107-113. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041 -5790-2024-6-107-113. Acknowledgements

The research is conducted as part of the comprehensive scientific and technical program of a complete innovative cycle "Development and implementation of a complex of technologies in the fields of exploration and extraction of minerals, ensuring of industrial safety, bioremediation, creation of new products of deep processing of coal raw materials with consecutive amelioration of ecological impact on the environment and risks to human life", approved by the Decree of the Government of the Russian Federation from 1 1.05.2022 No1144-r, agreement No. 075-15-2022-1201 dated 30.09.2022.

ВВЕДЕНИЕ

Кузнецкий угольный бассейн, располагающийся на юге Западной Сибири, включает более 500 млрд т залежей каменного угля. Общая площадь Кузнецкого угольного бассейна составляет более 26 тыс. кв. км, или около 1/3 части территории Кузбасса, где добывается около 60% всей угольной продукции РФ.

Для XXI века характерна интенсивная угледобыча с расширением зон выработки, что ведет к техногенной трансформации, деградации природных и антропогенных ландшафтов, перемещению крупных масс литосфер-ного горизонта, нарушению профиля земной поверхности. Приоритетные пути техногенной миграции веществ при угледобыче показаны на рис. 1. Отчуждение поверхностного слоя при добыче угля на территории открытых горных выработок, на долю которых приходится 2/3 от общего объема добычи угля, наблюдается на ландшафтах, расположенных за пределами угледобывающих предприятий. Также отмечается высокий уровень риска химического загрязнения почв вследствие перемещения водных и воздушных миграционных потоков в окружающей среде [1, 2, 3].

Процесс добычи и переработки угля сопровождается интегрированным негативным воздействием на литосферные и водные горизонты, которое проявляется в накоплении отвалов вскрышных и вмещающих пород, дефляции поверхностного слоя, нарушении естественного гидрологического режима водных объектов на территориях ресурсориентиро-ванных регионов, их контаминации. При добыче 1000 т угля формируется 2150 куб. м вскрышных и вмещающих пород, нарушается 0,55 га земель, 2,17 т вредных веществ поступает в атмосферу, образуются 2500 куб. м загрязненных сточных вод. Следует отметить, что угледобыча наносит

Рис. 1. Приоритетные пути миграции веществ при добыче угля: ^ - технологические операции, ^ - природные факторы Fig. 1. Priority pathways of substances migration during coal mining: ^ - technological operations, ^ - natural factors

особый вред водным объектам и особенно малым рекам [4, 5, 6]. На уровень сточных карьерных вод оказывают влияние различные факторы: сезонная составляющая, тип климатической зоны и т.п. Разрезы Кузбасса относят к значительно обводненным со средним объемом более 1000 куб. м/ч [7].

На территории Кузбасса расположено 58 шахт и 36 угольных разрезов. Среди лидеров по угледобыче, деятельность которых направлена на минимизацию экологической нагрузки на техносферу и внедрение прогрессивных технологий полного цикла деконтаминации стоков на угольных разрезах, можно отметить АО «УК «Куз-бассразрезуголь», АО «СУЭК», Элси (дифференцировалась в две самостоятельные угледобывающие компании - сибирская «Сибантрацит» и дальневосточная ООО «Эльгау-голь») и другие [8, 9].

В работе представлены мониторинговые исследования качественного и количественного состава водоемов Кузбасса, даны рекомендации по уменьшению уровня техногенной нагрузки на водотоки по результатам наблюдений, предложено эффективное технологическое решение по очистке сточных вод на реальном стоке угольных предприятий.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Кузбасс - крупный ресурсориентированный регион, на территории которого расположено более 46 тыс. предприятий машиностроения, металлургических, химических предприятий, разрезов, ведущих разработку угля откры-

тым способом, и других. Значительная техногенная нагрузка на поверхностные водотоки Кемеровской области - Кузбасса обусловлена сбросом сточных вод действующих предприятий различных отраслей промышленности. Кроме того, на химический состав воды р. Томь существенное влияние оказывают ее основные притоки. Значительной контаминации, в сравнении с другими притоками р. Томи, подвержены реки Ускат и Аба, в которые осуществляется сброс стоков предприятиями агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. Ежегодное поступление загрязненных сточных вод в р. Аба составляет около 70 млн куб. м, или 12% от общего объема стоков, в р. Ускат, около 46 млн куб. м, или 7,5%. В бассейнах рек Аба и Ускат и их притоков, рек Малый Ба-чат и Большой Бачат (притоки р. Иня) значительно развиты добыча угля и его переработка. Данные водные объекты являются приемниками сточных вод угольных разрезов «Краснобродский», «Талдинский», «Вахрушевский», «Прокопьевский», «Котинский» и др.

Анализ данных мониторинговых исследований химического состава водных объектов ресурсориетированного региона, который подготовлен Минприроды Кузбасса в форме «Докладов о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области - Кузбасса за 2020-2023 года», показал, что реки Томь, Кондома, Ускат, Аба, Иня, Малый Бачат и Большой Бачат являются наиболее загрязненными в регионе. Приоритетными контаминантами рек региона являются соединения азота, марганца, железа, фенол, нефтепродукты.

В соответствии с удельным комбинаторным индексом загрязненности воды (УКИЗВ) выделяют пять классов ее качества в зависимости от степени загрязненности, характеризующей долю загрязняющего эффекта за счет одновременного присутствия ряда контаминантов (табл. 1).

В 2023 г. качество воды в Томи (створы выше и в черте г. Новокузнецка) не изменилось в сравнении с 2022 г. Вода относится к 3«А» классу качества, в 2021 г. отмечен класс 3«Б». Среднегодовые концентрации превысили предельно допустимые концентрации (ПДК) по железу (Ре) в 4,1 раза, по марганцу (Мп) в 2,9 раза, по фенолам (СДОН) в 2 раза. В створе ниже г. Новокузнецка (с. Славино) отмечено ухудшение качества воды: вода относится к 3«Б» классу, в то время как в 2022 г. был отмечен класс качества воды 3«А». Среднегодовые концентрации превысили ПДК по азоту нитритному (N0.;) в 1,6 раза, азоту аммонийному ^Н4+) в 1,8 раза, по Ре в 2,8 раза, по М п в 1,7 раза, по СДОН в 2 раза.

Качество воды в створе пгт. Крапивинский соответствует классу качества 3«Б», в то время как в 2022 г. установлен класс качества 3«А». Приоритетные загрязнители: N0^ -в 1,4 раза превышение ПДК, Ре - в 3,6 раза, Мп - в 1,2 раза, нефтепродукты - в 5 раз.

Качество воды в р. Аба в черте г. Новокузнецка в 20212023 гг. отнесено к 4«А» классу качества. Отмечено превышение среднегодовых концентраций N0^ в 5,8 раза, N^4+ -в 1,7 раза, Ре в 2,6 раза, Мп - в 9,2 раза, СДОН - в 3 раза.

Наблюдается ухудшение качества воды в р. Уса (створы в черте и ниже г. Междуреченска), в 2022 г. в черте г. Меж-дуреченска - класс 2, ниже г. Междуреченска класс - 1, в 2023 г. класс качества воды - 3«А». Приоритетные кон-таминанты: NН4+ - 1,1 ПДК; Ре - 1,4 ПДК; СДОН - 2 ПДК.

Вода в р. Кондома (створы г. Таштагол и ниже г. Осинники) за период 2021-2023 гг. относится к 3«А» классу качества. В створах выше г. Осинники и г. Новокузнецка вода относится к 3«Б» классу качества воды. Наблюдается превышение среднегодовых концентраций по: Ре - 9,8 ПДК; Мп - 2,6 ПДК; СДОН - 2 ПДК.

Качество воды в р. Ускат в 2021-2023 гг. относится к 3«Б» классу качества. Установлено превышение ПДК среднегодовых концентраций N02~ в 3 раза; NН4+ в 1,6 раза; Мп в 1,9 раза; Ре в 1,5 раза.

Качество воды в р. Иня (створ выше г. Ленинска-Кузнецкого) в 2023 г. относится к 4«А» классу качества, в 2021-2022 гг. отмечен класс качества 3«Б». В створе ниже г. Ленинска-Кузнецкого отмечен класс качества 3«Б». Приоритетные контаминанты: Ре - 2,1 ПДК; Мп - 1,8 ПДК; нефтепродукты - 1,8 ПДК; NН4+ - 1,5 ПДК; N02- - 2,1 ПДК.

Притоки реки Иня - Большой Бачат и Малый Бачат относятся к наиболее загрязненным водным объектам Кузбасса. Качество воды в реке Большой Бачат в 2021-2023 гг. относится к 4«А» классу, в 2020 г. класс качества 3«Б». Превышение ПДК по среднегодовым концентрациям в створах выше и ниже г. Белово составило: по Ре - 2,8 ПДК; цинку - 3 ПДК; Мп - 5,8 ПДК; нефтепродуктам - 1,7 ПДК; NH4+ - 2,1 ПДК и N02- - 5,3 ПДК.

Качество воды в р. Малый Бачат (створ выше г. Гурьев-ска) за исследуемый период 2021-2023 гг. относится к 4«А» классу качества. В створе ниже г. Гурьевска отмечен 4«Б»

Таблица 1

Классы качества воды

Classes of water quality

Класс Разряд Характеристика УКИЗВ

1 - Условно чистая 1

2 - Слабо загрязненная 1-2

3 А Загрязненная 2-3

Б Очень загрязненная 3-4

4 А Грязная 4-6

Б Грязная 6-8

В Очень грязная 8-10

Г Очень грязная 8-11

5 - Экстремально грязная от 11

класс качества воды. Отмечено среднегодовое содержание: Ре - 2,7 ПДК; Zn - 5,8 ПДК; Мп - 12,6 ПДК; нефтепродуктов - 1,8 ПДК; NН4+ - 1,4 ПДК; N02- - 3,1 ПДК [10, 11, 12].

Интенсивная контаминация поверхностных водотоков Кузбасса обусловлена поступлением сточных вод предприятий химической, металлургической промышленности и горнодобывающей индустрии. При добыче угля открытым способом в водотоки могут поступать маркерные примеси, к которым относят взвешенные примеси, железо, марганец, нитрит-ионы, нитрат-ионы и сульфат-ионы [13, 14, 15, 16, 17, 18].

В рамках реализации мероприятий за период 20222023 гг., входящих в комплексную научно-техническую программу, исследован и проанализирован контаминант-ный состав стоков на территории разрезов региона, ведущих добычу угля открытым способом, установлены источники загрязнений в зависимости от сезонной составляющей, предложено эффективное технологическое решение по очистке сточных вод на реальном стоке угольных предприятий.

В 2023 г. была разработана и апробирована на угольном разрезе Кузбасса высокотехнологичная опытно-промышленная установка модульного типа по очистке сточных вод с производительной мощностью 1 куб. м/ч (рис. 2). Высокая мобильность позволяет в будущем перемещать ее за производством на требуемые площадки по мере необходимости и значительно снизить массу загрязнителей, сбрасываемых в поверхностные водные объекты Кузбасса.

Многоступенчатые очистные сооружения модульного типа включают четыре блока: блок коагуляции/флоку-ляции, блок фильтрации, блок обратного осмоса и блок УФ-обеззараживания (рис. 3). Особенностью технологий является то, что каждый блок представляет собой полноценную и независимую технологическую единицу, что обеспечивает высокую скорость монтажа очистных сооружений и позволяет по мере необходимости консервировать работу отдельных блоков, изменять их производительность и место расположения.

Исходная вода из пруда-накопителя поступает на блок реагентной обработки. На данной стадии из исходной воды удаляются взвешенные вещества и, частично, тяжелые металлы, находящиеся как в коллоидной, так и в растворимой формах. Технология реагентного осветления предполагает последовательное введение в поток очи-

Рис. 2. Блоки опытно-промышленной установки

Fig. 2. Blocks of the pilot plant

щаемой воды коагулянта на основе оксида алюминия, что приводит к выпадению из коллоидного раствора осадка, гидроксида натрия до рН = 8,0-8,5 для интенсификации процесса коагуляции и флокулянта для ускорения хлопье-образования и улучшения седиментационных свойств образующегося осадка. Обработанная реагентами вода поступает в тонкослойный отстойник, где происходит окончательное формирование хлопьев осадка и их осаждение. Суспензия из сборника осадка направляется на камерно-мембранный фильтр-пресс. Фильтрат (осветленная вода) после фильтр-пресса направляется в емкость исходной воды, а обезвоженный осадок (кек) - на утилизацию.

Результаты анализа проб воды на разных этапах работы опытно-промышленной установки представлены в табл.2. На этапе флотации обеспечивается высокий эф-

фект очистки (до 90-98%) от нерастворимых примесей и взвешенных веществ: наблюдается значительное снижение таких показателей, как «запах», «взвешенные вещества», «цветность», «железо».

Далее осветленная вода после отстойника собирается в накопительной емкости и затем подается на зернистый фильтр с двухслойной загрузкой из гидроантрацита и кварцевого песка. После пропуска стоков через зернистый фильтр, обеспечивающий удаление механических примесей, наблюдается уменьшение содержания взвешенных частиц (см. табл. 2).

После зернистого фильтра вода, очищенная от механических примесей, подается на блок обратного осмоса 1-й ступени. В процессе обратного осмоса происходит очистка воды от растворенных солей, при этом исходный поток делится на две части: пермеат (обессоленную воду) и концентрат - поток, обогащенный солями и загрязнениями. Пермеат 1-й ступени обратного осмоса поступает в накопительную емкость. Концентрат 1-й ступени подается на 2-ю ступень обратного осмоса для докон-центрирования (снижения объема). Далее пермеат 2-й ступени обратного осмоса поступает в накопительную емкость. На этапе обратного осмоса, включающего эффективную фильтрацию от солей и химических веществ, отмечено значительное снижение концентраций сульфат-ионов, нитрат-ионов, сухого остатка, кальция, магния и хлорид-ионов (ниже ПДК) (см. табл. 2).

Затем обессоленная вода из емкости подается на фильтр адсорбционный. Фильтр загружен коксовым углем. На этапе пропускания через коксовый уголь, который сорбирует из воды низкомолекулярные органические вещества и тяжелые металлы, наблюдается получение воды высокой степени чистоты (см. табл. 2).

Очищенная вода на выходе установки проходит блок обеззараживания через ультрафиолетовый стерилизатор.

Таким образом, анализ данных показал, что применение опытно-промышленной установки очистки сточных вод обеспечивает качественное и количественное очищение многокомпонентных стоков угледобывающих предприятий, снижая содержание загрязнителей ниже норм ПДК.

Рис. 3. Схема установки полного цикла очистки Fig. 3. A schematic diagram of the full-cycle treatment plant

Таблица 2

Результаты анализа проб воды на разных этапах работы опытной установки

Results of analyzing water samples at different stages of the pilot plant operation

Наименование показателя ПДК Исходная вода После фильтра зернистого После 1 ступени обратного осмоса После 2 ступени обратного осмоса После кокосового угля Чистая вода

Взвешенные 10,0 30,0±3 7,0±1,3 < 0,5 < 0,5 2,00±0,36 < 0,5

вещества, мг/дм3

Водородный 6,5-8,5 8,10±0,2 7,54±0,2 5,34±0,2 5,60±0,2 6,54±0,2 7,35±0,2

показатель (рН)

Запах при 20°С, балл 0 2 2 0 0 0 0

Запах при 60°С, балл 0 1 1 1 0 0 0

Нефтепродукты, мг/дм3 0,05 0,050±0,02 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Нитрат-ионы, мг/дм3 40 44±11 40±10 4,6±1,1 25±6 0,19±0,1 0,91±0,46

Нитрит-ионы, мг/дм3 0,08 0,14±0,07 0,10±0,05 0,019± 0,01 0,089± 0,045 0,018± 0,009 0,063± 0,032

Сульфат-ионы, мг/дм3 100 281±42 258±39 < 10 <10 < 10 < 10

Фенолы, мг/дм3 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001

Цветность, градус цв. 20 3,25±1,3 3,25±1,3 3,75±1,5 3,25±1,3 3,75±1,5 4,25±1,7

ХПК, мг/дм3 30 11,3±2,3 10,3±2,1 < 4,0 14,1±2,8 12,2±2,4 22,1±3,5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Железо, мг/дм3 0,1 0,5±0,06 0,11±0,02 0,055± 0,013 0,056± 0,013 < 0,05 0,056± 0,013

Железо растворенное, 0,1 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 <0,05 < 0,05

мг/дм3

Кальций, мг/дм3 180,0 73±12 68±11 0,18±0,04 0,54±0,13 1,7±0,3 2,24±0,36

Магний, мг/дм3 40,0 45±7 40±6 0,11±0,03 0,23±0,06 0,94±0,14 1,29±0,19

Марганец, мг/дм3 0,01 0,015± 0,005 0,012± 0,004 0,0012± 0,0004 0,002± 0,001 0,0089± 0,0028 0,0065± 0,0021

Марганец растворенный, 0,01 0,0045± 0,0014 0,0089± 0,0028 < 0,001 < 0,001 0,0064± 0,002 0,0046± 0,0015

мг/дм3

Хлорид-ион, мг/дм3 300,0 32±5 32±5 < 5,0 23±3 5,7±0,8 8,4±1,3

Цинк, мг/дм3 0,01 0,036± 0,004 0,011± 0,012 < 0,005 0,0090± 0,0031 0,0063± 0,0021 < 0,005

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мониторинг химического состава водных объектов Кузбасса за 2021-2023 гг. показал, что поверхностные водоисточники региона в основном характеризуются III и IV классами качества воды или категориями «очень загрязненная» и «грязная», соответственно. Согласно ГОСТ 58556-2019 вода III класса качества применяется для рыбоводства и орошения, вода IV класса качества - экологически неблагополучная, пригодна для технических целей с ограниченным применением в рыбоводстве и орошении.

Технологии очистки сточных вод, действующих в регионе угольных предприятий, соответствуют базовой очистке сточных вод при добыче угля на территории открытых горных выработок (НДТ № 15 ИТС-37 - 2017). В соответствии с НДТ № 15 на угольных разрезах обязательным является наличие зумпфов, прудов-отстойников и сооружений для осветления стоков. Если концентрации контаминан-тов превышают ПДК, дополнительно применяются искусственные фильтрующие массивы. Для элиминации загрязняющих веществ из сточных вод предприятий угледобычи возможно использование фильтрования, ионного обмена, сорбции для удаления ионов тяжелых металлов; флотацию и коагуляцию рекомендовано применять для де-контаминации нефтепродуктов; реагентный метод, ионный обмен, обратный осмос, биологическую очистку - для элиминации NO3-, NO2-, Cl-, SO^-ионов и солей жесткости.

Применение опытно-промышленной установки элиминации сточных вод угольных разрезов обеспечивает качественное и количественное очищение многокомпонент-

ных стоков угледобывающих предприятий, может быть рекомендовано для конкретного производства на основе результатов технологических исследований с учетом объемов, состава сточных вод и сезонной составляющей.

Список литературы • References

1. Системный анализ параметров устойчивого развития угледобывающего региона в свете нарастания экологических проблем (На примере Кемеровской области - Кузбасса) / А.А. Хорешок, Н.В. Кудреватых, О.Б. Шевелева и др. // Устойчивое развитие горных территорий. 2021. Т. 13. № 4. С. 505-517. DOI: 10.21177/19984502-2021-13-4-505-517.

Khoreshok А.А., Kudrevatykh N.V., Sheveleva O.B., Slesarenko E.V. System analysis of sustainable development parameters of a coalmining region with regard to the growing environmental challenges (as exemplified by the Kemerovo Oblast - Kuzbass). Ustojchivoe razvitie gornyh territorij. 2021;13(4):505-517. (In Russ.). DOI: 10.21177/19984502-2021-13-4-505-517.

2. Dyshlyuk L., Asyakina L., Prosekov А. Reclamation of Post-Technological Landscapes: International Experience. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(4):805-818. DOI: http://doi. org/10.21603/2074-9414-2021-4-805-818.

3. Бондарев Н.С., Бондарева Г.С. Система оценки возможности включения в хозяйственный оборот нарушенных промышленностью земель // Уголь. 2023. № 2. С. 60-64. DOI: 10.18796/00415790-2023-2-60-64.

Bondarev N.S., Bondareva G.S. A system for assessing the possibility of including lands disturbed by industry in economic turnover. Ugol'. 2023;(2):60-64. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2023-2-60-64.

4. Krasnova Т., Kirsanov M., Belyaeva O., Timoshchuk I. Adsorption processes in solving environmental problems in water sources of Urban Territories Development. MATEC Web of Conferences, St. Petersburg, 20-22 December 2017. Vol. 170. St. Petersburg: EDP Sciences, 2018. P. 04005. DOI: 10.1051/matecconf/201817004005.

5. Синергетический подход к решению геоэкологических проблем угледобывающих и углеперерабатывающих субкластеров / А.А. Хорешок, О.И. Литвин, Д.М. Дубинкин и др. // Уголь. 2022. № 12. С. 82-87. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-12-82-87. Khoreshok A.A., Litvin O.I., Dubinkin D.M., Markov C.O., Tyulenev M.A. Synergetic approach to solving geo-environmental problems of coal mining and coal processing subclusters. Ugol'. 2022;(12):82-87. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2022-12-82-87.

6. Лыщикова Ю.В. Проблемы и перспективы внедрения концепции «Умный регион» в угледобывающих субъектах Российской Федерации // Уголь. 2024. № 1. С. 25-31. DOI: 10.18796/0041 -57902024-1-25-31.

Lyshchikova Yu.V. Problems and prospects of implementation of the "Smart Region" concept in the coal-mining regions of the Russian Federation. Ugol'. 2024;(1):25-31. (In Russ.). DOI: 10.18796/00415790-2024-1-25-31.

7. Пилипенко А.Т., Гороновский И.Т., Гребенюк В.Д. Комплексная переработка шахтных вод. Киев: Техника, 1985. 183 с.

8. Кутявина Т.И., Ашихмина Т.Я. Современное состояние и проблемы мониторинга поверхностных водных объектов в России (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 2. С.13-21. DOI: 10.25750/1995-4301-2021-2-013-021.

Kutyavina T.I., Ashikhmina T.Ya. Current state and challenges of monitoring the surface water bodies in Russia (an overview). Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2021 ;(2):13-21. (In Russ.). DOI: 10.25750/1995-4301-2021-2-013-021.

9. Формирование шахтных вод и анализ способов их очистки / А.А. Куликова, Ю.А. Сергеева, Т.И. Овчинникова и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2020. № 7. С.135-145. DOI: 10.25018/02361493-2020-7-0-135-145.

Kulikova A.A., Sergeyeva Yu.A., Ovchinnikova T.I., Khabarova E.I. Formation of mine waters and analysis of their treatment methods. Gornyj informatsionno-analiticheskij byulleten. 2020;(7):135-145. (In Russ.). DOI: 10.25018/0236-1493-2020-7-0-135-145.

10. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области - Кузбасса в 2021 году [Электронный ресурс]. Администрация Правител ьства Кузбасса, Министерство при родн ых ресурсов и экологии Кузбасса. 2022. URL: http://kuzbasseco.ru/wp-content/ uploads/2022/08/doklad_2021 .pdf (дата обращения: 15.05.2024)

11. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области - Кузбасса в 2022 году. [Электронный ресурс]. Администрация Правительства Кузбасса, Министерство природных ресурсов и экологии Кузбасса. 2023. URL: http://kuzbasseco.ru/ wp-content/uploads/2023/11/Doklad_za_2022_01_07_2023_04. pdf (дата обращения: 15.05.2024).

12. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области - Кузбасса в 2023 году. [Электронный ресурс]. Администрация Правительства Кузбасса, Министерство природных ресурсов и экологии Кузбасса. 2024. URL: file:///C:/Users/Юра/ Desktop/Doklad_za_2023.pdf (дата обращения: 15.05.2024).

13. Gubina N.A., Ylesin M.A., Karmanovskaya N.V. Ways to increase the productivity and quality of mine water treatment. Journal of Environmental Management and Tourism. 2018;9(3):423-427. DOI: 10.14505/jemt.v9.3(27).03.

14. Мынка А.А., Лобанова Д.М. Технология очистки шахтных вод на шахтах «Березовская», «Первомайская» ОАО «Угольная компания «Северный Кузбасс». Сборник материалов III Молодежного Экологического Форума, Кемерово, 06-08 октября 2015 года. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, 2015. С. 48.

15. Agboola O., Mokrani Т., Sadiku E.R., Kolesnikov A., Olukunle O.I., Maree J.P. Characterization of two nanofiltration membranes for the separation of ions from acid mine water. Mine Water Environ. 2017;(36):401-408. https://doi.org/10.1007/s10230-016-0427-z.

16. Kuchkarov O.A., Abdurakhmonov I.E., Begimkulov Zh.N., Mamirzaev M.A., Khamraeva D.A., Abdurakhmanov E. Investigation of particular parameters of a semiconductor ammonia gas analyzer. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 862(2020) 062101. 6 р. DOI: 10.1088/1757-899X/862/6/062101.

17. Очистка сточных вод угледобывающих предприятий / А.К. Горел-кина, Е.С. Михайлова, И.В. Тимощук и др. // Уголь. 2023. № S12. С. 63-66. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-S12-63-66.

Gorelkina A.K., Mikhaylova E.S., Timoshchuk I.V., Ivanova L.A., Nev-erov E.N. Example of wastewater treatment of coal mining enterprises. Ugol'. 2023;(S12):63-66. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2023-S12-63-66.

18. Исследование сорбции органических соединений углеродными сорбентами из углей Кузбасса / А.А. Звеков, И.Ю. Зыков, Ю.Н. Дудникова и др. // Кокс и химия. 2019. № 6. С. 22-27. Zvekov A.A., Zykov I.Y., Dudnikova Yu.N., Mihaylova E.S., Tsvetkov V.E., Ismagilov Z.R. Sorption of organic compounds by carbon sorbents from Kuzbass coals. Koks ihimiya. 2019;(6):22-27. (In Russ.).

Authors Information

Timoshchuk I.V. - Doctor of Engineering Sciences, Professor, Department of Technosphere Safety, Kemerovo State University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Mikhaylova E.S. - PhD ^biemis^y), Head of the Department for the Implementation of a СSTP, Kemerovo State University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Gorelkina А.К. - Doctor of Engineering Sciences, Professor, Department of Technosphere Safety, Kemerovo State University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Neverov E.N. - Doctor of Engineering Sciences, Head of the Department of Technosphere Safety, Kemerovo State University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: [email protected] Golubeva N.S. - PhD (Engineering), Associate Professor, Department of Technosphere safety, Kemerovo State University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Ivanova L.A. - PhD (Engineering), Associate Professor, Department of Technosphere safety, Kemerovo State University, Kemerovo, 650000, Russian Federation, e-mail: [email protected]

Информация о статье

Поступила в редакцию: 30.04.2024 Поступила после рецензирования: 16.05.2024 Принята к публикации: 26.05.2024

Paper info

Received April 30,2024 Reviewed May 16,2024 Accepted May 26,2024

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.