|
Охрана природных ресурсовОхрана природных ресурсов307 201 Содержание
Как видно из приведенной таблицы, порядок величин биогеохимических и технохимических агентов в биосфере очень близок. По мнению чл. -корр. РАН Ю.А. Израэля, изменения окружающей природной среды под влиянием антропогенных воздействий могут носить как позитивный, так и негативный характер. С одной стороны, такие воздействия способствуют повышению биологической продуктивности и увеличивают энергетический обмен в экологических системах, а с другой - ведут к истощению невозобновляемых ресурсов, к уменьшению способности природы к воспроизводству возобновляемых ресурсов, к загрязнению природной среды. Можно считать установленным, что отрицательные стороны антропогенного воздействия на биосферу обусловлены существенными различиями кругооборота вещества и энергии в техногенных (искусственных) системах по сравнению с природными. Как было показано выше, для природных систем характерен более замкнутый кругооборот по сравнению с техногенными системами, в которых утилизируется лишь незначительная часть природных ресурсов. Большая же часть этих ресурсов с ухудшившимися составом и свойствами возвращается обратно в биосферу. Экологическое несовершенство техногенных систем и заключается в крайне низком коэффициенте использования природных ресурсов Ки.п.р. По различным оценкам величина КИ.П.Р колеблется в пределах 0,02 - 0,1. Таким образом, в результате проявления различных форм человеческой деятельности биосфера превращается, по образному выражению акад. АН СССР С.С. Шварца, в биотехносферу, в новую сложную систему, которая развивается по своим особым сложным законам. Они нам пока неизвестны, и их предстоит изучить. Проблема познания и соблюдения законов биотехносферы возникла потому, что, во-первых, деятельность людей по своим масштабам стала вполне соответствовать глобальным процессам в биосфере, а во-вторых, появились серьезные (и вполне обоснованные) опасения за то, сможет ли биосфера (или ее отдельные элементы и участки) проявить в создавшихся условиях способность к саморегулированию природных процессов и восстановлению естественного состояния. Интегрирование этих законов ведет к разрушению природной среды - основы существования человеческого общества. В последние годы в ряде стран для оценки состояния биотехносферы предложен комплексный показатель Е, который представляет собой сумму частных показателей, характеризующих состояние отдельных элементов окружающей среды Si. При этом каждый частный показатель умножается на коэффициент К отражающий относительную значимость (вес) состояния данного элемента окружающей среды в общем состоянии биотехносферы. Разработанный в США комплексный показатель качества окружающей среды учитывает состояние воздушного и водного бассейнов, почвы, леса, дикой природы, минеральных ресурсов и так называемый ареал проживания (т.е. плотность населения в данном районе и тип населенного пункта). Состояние каждого элемента окружающей среды , оценивается по стабильной шкале. Оценка "0" соответствует катастрофическому, а оценка "100" - идеальному состоянию данного элемента биосферы. Коэффициент относительной значимости и величина , определяются экспериментальным путем. В табл.2.3 приведены результаты расчета обобщенного показателя Е из частных показателей, оценивающих состояние воздушного бассейна, водных ресурсов и качество земель, а также дополнительного показателя, характеризующего загрязнение окружающей среды пестицидами, продуктами радиации и др., причем каждый частный показатель является суммой параметров, оценивающих различные стороны состояния данного элемента окружающей среды. Так, показатель качества воздушного бассейна находится на основе оценки его состояния в городах, пригородах и индустриальных районах, размещенных в сельской местности. Состояние водных ресурсов определяется на основе учета объемов промышленных и бытовых сточных вод, поступающих в поверхностные источники, и критериев, оценивающих последствия загрязнения: индикатора мутности, жесткости воды, содержания различных примесей и др. Показатель качества земель определяется с помощью шести параметров (степени эродированности земель, масштаба техногенного воздействия на земли и др.). В Канаде комплексный показатель качества окружающей среды вычисляется по формуле, сходной по своей структуре с выражением (1.1), но с другими коэффициентами относительной значимости: -1/2, (2.3) S1, S2, S3, - соответственно показатель качества воздушного бассейна, водных ресурсов и земель; S4 - дополнительный показатель, учитывающий влияние прочих факторов на состояние окружающей среды. Данные комплексные показатели являются крайне упрощенными, однако их можно рассматривать как определимый этап в создании системы количественных оценок биотехносферы. Таблица 2.3 Результаты расчета показателя состояния окружающей среды
Прогноз притоков подземных вод в горные выработки в динамике развития горных работ может выполняться методами гидрогеологических аналогий, позволяющих определить общий приток воды в карьер на основе сравнений, например, глубины и площади отработки: , (5.13) где Q, Q1 - соответственно прогнозируемый и фактический притоки; F, F1 - площадь карьера на уровне дневной поверхности соответственно на расчетный и фактический период времени; Н, H1 - соответственно ожидаемая и фактическая глубина разработки. В процессе осушения месторождения и откачки воды из карьера происходит кроме количественного истощения запасов подземных вод загрязнение и засорение водных объектов веществами, содержащимися в сточных водах, откачиваемых из карьера. Состав и свойства карьерных вод зависят в основном от условий их образования и источников загрязнения. Одним из главных факторов, определяющих условия их образования, является геогидродинамическая зональность подземных вод, в соответствии с которой они разделяются по глубине на верхнюю, среднюю и нижнюю зоны. В верхней зоне с активным водообменом расположены грунтовые и артезианские воды при наличии активной циркуляции воды между водоносными горизонтами. В верхней части этой зоны преобладают маломинерализованные пресные гидрокарбонатные воды, а с увеличением глубины они переходят обычно в гидрокарбонатно-сульфатные. В средней зоне расположены воды с высокой минерализацией, образующиеся путем смешения инфильтрационных вод с водами засоленных слоев морских осадков. В средней зоне встречаются сульфатные, натриево-кальциевые и гидрокарбонатные натриевые воды, переходящие в хлоридно-гидрокарбонатные и натриевые. В нижней зоне с застойным водообменом обычно расположены хлоридные воды с концентрацией рассолов. Кроме того, химический состав карьерных вод определяется активностью выщелачивания и окисления минералов горных пород, вызванных изменениями в процессе строительства и эксплуатации карьера. Состав и свойства карьерных вод изменяются в очень широком диапазоне в пределах как одного и того же месторождения, так и в границах одного и того же карьерного поля. Одним из основных показателей состава карьерных вод является их минерализация, представленная ионами хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов кальция, магния, натрия и других элементов. По данным ВНИИ О Сугля 5% угольных шахт и разрезов имеют минерализацию до 1 г/л, 22% - 1-2 г/л, 69% - 2-7 г/л, 3% - 7-20 г/л и менее 1 % - свыше 20 г/л. Пресные воды распространены в основном в Кузнецком, Печорском и Прибалтийском бассейнах, солоноватые и сильносолоноватые - в Карагандинском и Донецком бассейнах. Воды шахт и разрезов Подмосковного, Кузнецкого, Печорского и Прибалтийского бассейнов обладают умеренной жесткостью, а Кизеловского и Донецкого бассейнов - повышенной. К числу основных загрязнений карьерных вод относятся взвешенные вещества, представленные частицами полезного ископаемого и вмещающих пород разной крупности. Органические загрязнения представлены фенолами и нефтепродуктами. Содержание фенолов обычно невелико - 0,001-0,01 мг/л. Источниками фенольного загрязнения на угольных разрезах являются процессы окисления и самовозгорания углей, горючесмазанные материалы при попадании их в воду, загрязненный фенолами атмосферный воздух. Содержание нефтепродуктов также колеблется в очень широких пределах - 0,01-13 мг/л. В отдельных случаях наблюдается также превышение содержания микроэлементов: по кадмию в 3-11 раз, по никелю в 2-18 раз, по меди в 10-20 раз, по цинку в 2-200 раз, по хрому в 5-123 раза, по кобальту в 2-27 раз, по марганцу в 2-200 раз и т.д. Бактериальная загрязненность карьерных вод также изменяется в очень широких пределах, и их колииндекс колеблется от 1 104 до 1 107. Наиболее мощными (в количественном и качественном отношении) источниками загрязнения водных ресурсов являются обогатительные фабрики, хвостохранилища, шламохранилища, испарители и другие промышленные объекты. Результаты химического анализа проб технологической воды на обогатительной фабрике Лебединского ГОКа показали, что в процессе обогащения руды происходит увеличение содержания железа и нитритных ионов (NO3) не только в водах фабрики, но и в воде хвостохранилища. Прогноз показывает, что в будущем концентрация NO3" в водах хвостохранилищ будет составлять 39-45 мг/л, т.е. достигнет значений, предельно допустимых нормами санитарно-бытового водопользования (44 мг/л). Фильтрационные потери вод обусловят загрязнение подземных вод верхнего комплекса. Вследствие фильтрационных потерь из хвостохранилищ в потоке подземных вод образуются три зоны. В ближайшей к хвостохра нилищу зоне концентрация NO3" и всех остальных компонентов в подземных водах равна их содержанию в водах хвостохранилища. Максимальные радиусы этой зоны составят 2330-4350 м в направлении к дренажи ым системам карьеров, а для остальных направлений не превысят 1500 м. Ширина второй зоны, где содержание нитратных ионов меньше, чем в хвостохранилище, 240-800 м. Третья зона, где содержание нитритных ионов равно нулю, располагается на расстоянии в среднем 1800-2200 м, а в направлениях к карьерам - на расстоянии 5100м. В хвостах обогатительных фабрик руд цветных металлов находятся такие загрязнители, как мышьяк, цинк, свинец, цианиды и т.д. В сточных водах углеобогатительных фабрик помимо твердых частиц содержатся растворенные минеральные соли, представленные хлоридами, нитратами, нитритами, сульфатами, карбонатами и др. Кроме того, в них присутствуют остатки флотореагентов, которые частично растворены в воде, частично сорбированы на взвешенных веществах. Кроме карьерных и технологических сточных вод достаточно большой ущерб природной среде наносят атмосферные (ливневые) воды, которые смывают и выносят много загрязняющих и вредных веществ. Кроме того, они загрязняются и за счет сорбирования из атмосферного воздуха вредных веществ атмосферными осадками. Приток атмосферных вод в карьерные выемки определяется по формуле: , м3/год (5.14) где Нвс - средний слой весеннего стока, мм; F - площадь водосбора, га; Н0 - среднее годовое количество осадков, мм; K1, k2 - коэффициенты, учитывающие объем дождевых и талых вод, направляемых на очистные сооружения. Основными загрязняющими веществами атмосферных вод являются взвешенные вещества (от 300 до 30000 мг/л), нефтепродукты (до 5000 мг/л), фенолы (до 0,1 мг/л), а минерализация составляет 200-3500 мг/л. Содержание взвешенных веществ в дождевых водах, стекающих с породных отвалов углеобогатительных фабрик, достигает 11700 мг/л и в талых водах - 47000 мг/л, а общее солесодержание составляет 7550 мг/л. Поверхностные сточные воды ОФ содержат в основном взвешенные вещества (до 2500 мг/л), минеральные соли (до 5000 мг/л) и нефтепродукты (до 7,5 мг/л). Содержание вредных компонентов в ливневом стоке фабрик Кузбасса: взвешенные вещества - 15000 мг/л; флотореагенты - 440 мг/л; нефтепродукты - 500 мг/л. Средний объем поверхностных стоков составляет 2,6-4,0 тыс.м3/год с 1 га промплощадки фабрики. Бытовые сточные воды отличаются относительным постоянством состава и свойств в отличие от карьерных вод. Минерализация бытовых сточных вод обычно находится в пределах 1 г/ л. Основными загрязняющими веществами являются минеральные вещества в виде частиц почвы, песка и растворенных солей, а также органические в виде остатков пищевых продуктов, бумаги, физиологических выделений людей, мыла, синтетических моющих средств и пр. Содержание взвешенных веществ в бытовых сточных водах колеблется в широких пределах - от 100 до 600 мг/л и более. Им свойственна довольно высокая загрязненность нефтепродуктами и фенолами, содержание которых составляет 1-5 и 0,1-0,2 мг/л соответственно. Отмечается также высокая бактериальная загрязненность. Содержание органических веществ по сравнению со сточными бытовыми водами населенных пунктов сравнительно невысокое (БПК20 = 100-150 мг/л). 3.2 Предупреждение загрязнения природных вод и снижения их притока в горные выработкиТехнические мероприятия по охране природных вод основываются на следующих принципах:сохранение водных ресурсов и предотвращение нарушения состояния и качества вод;в случае неизбежности их нарушения - рациональное их использование;в процессе и после использования предусматривается восстановление качества и состояния, восполнение их запасов.В соответствии с этими принципами комплекс водоохранных мероприятий подразделяют на две группы: к первой группе относятся мероприятия предохранительного характера, направленные на сохранение запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод; ко второй группе относятся мероприятия восстановительного характера, включающие рациональное водопользование, очистку и возврат вод в поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты.При осушении месторождений дренажными скважинами или подземными выработками из них вода обычно сохраняет многие свои природные свойства. Когда же эта вода попадает в горные выработки, она подвергается интенсивному загрязнению. Поэтому, если дренажная вода удовлетворяет необходимым требованиям, ее можно использовать для бытового и технического водоснабжения.При невозможности подключения дренажного комплекса к системам хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения необходимо создание систем искусственного восполнения запасов подземных вод. Вариант схемы искусственного восполнения запасов подземных вод показан на рис.5.3 Он предусматривает обратную закачку откачиваемой поверхностными дренажными устройствами чистой воды в водоносные горизонты за пределами развития депрессионной воронки. Это способствует также созданию гидродинамического барража (гидрозавесы), как способа защиты карьеров от подземных вод. Для этого вокруг карьера на расстоянии, меньшем радиуса депрессии, проводят и соответственным образом оборудуют водопоглощающие выработки (обычно скважины). Откачиваемая водопонизительными установками вода возвращается в поглощающие выработки. В результате этого вокруг водопоглощающих скважин происходит подъем динамического уровня подземных вод.Рис.5.3 Схема искусственного восполнения запасов подземных вод:1 - скважины поверхностного дренажа; 2 - дренируемый водоносный горизонт; 3 - уровень подземных вод; 4 - водопоглощающая скважина; 5 - насосная установкаВосполнение запасов подземных вод возможно также за счет накопления откачиваемой воды в открытых водоемах, связанных системой трещин с водоносными горизонтами.Другим способом сохранения природных вод является оборотное водоснабжение. Этот способ в горной промышленности нашел широкое распространение. Так, например, гидравлический способ разработки в большинстве случаев осуществляется на оборотном водоснабжении. То же самое и при эксплуатации хвостохранилищ обогатительных фабрик. Большинство горных предприятий, использующих воду для технологических целей, предъявляют к ее качеству более низкие требования, чем требования существующих правил охраны водных источников к сбрасываемым стокам. Так, например, к воде для охладительных целей требования очистки в несколько раз меньше, чем при сбросе воды в водоем. На 1 т добытой и обогащенной медной руды обычно расходуется 80 м3 чистой воды, а при замкнутом цикле ее потребуется только 4 м3.На Лебединском ГОКе 98,8 % потребности в воде осуществляется за счет повторного ее использования. Речная вода используется только на компенсацию испарения и фильтрационных потерь в хвостохрани-лище. Следовательно, использование частично очищенных стоков в техническом оборотном водоснабжении может быть решением проблемы рационального использования водных ресурсов. Оборотное водоснабжение позволяет значительно снизить расход чистой воды и предотвратить загрязнение природных вод промышленными стоками.Одним из способов защиты природных вод от загрязнения является подземное захоронение промышленных стоков. Вблизи выброса промстоков изыскивают геоструктуры, пригодные для создания в них подземных водохранилищ. Следует отметить, что эта работа довольно сложная, трудоемкая и капиталоемкая. Другой способ - сооружение водопоглотительных устройств, через которые промышленные стоки закачивают в недра земли. Этот способ проще и дешевле при устройстве и эксплуатации подземных водохранилищ. Однако подземное захоронение в большинстве случаев не решает проблемы охраны природных вод. Это объясняется тем, что в зоне замедленного водообмена происходит движение подземных вод и загрязнение воды. Иногда через довольно продолжительное время они попадают или в зону активного подземного водообмена, или поднимаются на поверхность. В результате этого подвергаются загрязнению подземные воды или поверхностные водоемы. Поэтому подземное захоронение, по всей видимости, может найти применение при небольших объемах промышленных стоков с большой концентрацией загрязнителей.Истощение водных ресурсов и их загрязнение могут быть существенно уменьшены за счет создания надежной водозащиты карьера от подземных и поверхностных вод. Защита карьеров от воды предусматривает выполнение следующих мероприятий: защита от поверхностных вод путем перехвата склонового стока, экранирования или переноса русел водотоков и отвода вод из водоемов; защита от подземных вод с помощью дренажных и барражных сооружений с целью заблаговременного снижения уровня подземных вод до допустимых величин; регулирование стока и откачка карьерных вод, образующихся за счет статических запасов, "проскока" динамического потока подземных вод и атмосферных осадков; очистка и отвод воды за пределы технической границы карьера или зоны влияния его на режим подземных и поверхностных вод. Схемы мероприятий по защите карьеров от воды показаны на рис.5.4.В качестве инженерных способов снижения притоков воды в горные выработки могут быть использованы гидрозавесы, пневмозавесы, противофильтрационные завесы (барражи) и др.Гидрозавеса - это замкнутая по контуру область питания вокруг карьера (шахты), внутри которой находится зона дренажа. К недостаткам гидрозавес следует отнести необходимость постоянной перекачки большого количества воды, а также создания и поддержания в рабочем состоянии двух систем. Однако объем перекачиваемой воды можно снизить, внеся в грунт через циркулирующую воду кольматирующие вещества, и тем самым уменьшить водопроницаемость [29].Метод пневмозавес основан на свойстве газа растворяться в воде. При этом растворимость газа обратно пропорциональна температуре воды. Если через специальные скважины нагнетать воздух в нижнюю область водоносного горизонта, то насыщенная газом вода будет двигаться в сторону с меньшим гидростатическим напором. А при уменьшении давления растворимый в воде газ переходит в свободное состояние. Пузырьки газа, застревая в мелких порах грунта, снижают водопроницаемость грунтов. Эффект возрастает, если подавать повышенное количество воздуха, и может наступить момент, когда пнев-мозавеса полностью исключит водоприток в горные выработки. Воздух нагнетают в водоносную зону через систему перфорированных труб, которые устанавливают в скважинах вокруг защищаемых горных выработок. Наиболее эффективно применение пневмозавес в напорных водоносных горизонтах. Это объясняется тем, что пузырьки воздуха скапливаются под верхним водоупором, создавая тем самым значительное сопротивление фильтрационному потоку.Противофильтрационные завесы (барражи) имеют следующие преимущества: создается защита горных выработок от обводнения, сооружается практически водонепроницаемый экран, сохраняются ресурсы подземных вод как источника водоснабжения, уменьшаются затраты в 2-3,5 раза по сравнению с затратами на осушение традиционными способами.Барражи создаются следующими способами: замораживанием грунта в виде ледоподобной стенки; нагнетанием в фунт специальных составов, уменьшающих водопроницаемость пород; проведением траншей и заполнением ее водонепроницаемым материалом и укладки в нее специальной пленки; путем проходки скважин буровыми станками с последующим нагнетанием в них кольматажного материала. Барражи в последнее время находят все более широкое распространение в отечественной и зарубежной практике. Этот способ хорошо себя зарекомендовал как с технической, так и с экономической стороны.3.3 Защита природных вод от поверхностных источников загрязненияОпыт эксплуатации горнодобывающих предприятий показывает, что наиболее экологически опасными объектами являются накопители промышленных стоков (хвостохранилища, шламохранилища, рассолосборники, пруды-накопители), на которые приходится до 70-80% всего объема загрязнений, выделяемых из поверхностных источников загрязнения.Современные накопители промстоков (например, хвостохранилища обогатительных фабрик) представляют собой сложный комплекс гидротехнических сооружений, включающий системы гидротранспорта и гидроукладки промышленных отходов, осветления и отвода воды, а также системы оборотного водоснабжения, противо-фильтрационных устройств и т.п.При проектировании, строительстве, эксплуатации и консервации накопителей промстоков обязательным условием является выполнение требований, регламентирующих хозяйственную деятельность человека в плане охраны окружающей природной среды. Например, решение об устройстве промстоков должно приниматься в каждом конкретном случае отдельно с учетом всех возможностей, исключающих загрязнение воздушной среды, питьевых и производственных источников воды и окружающих участков земли.Использование под накопители промстоков естественных водоемов, рек и озер и их загрязнение допускаются только в исключительных случаях на основе специального обоснования их непригодности для промышленного водоснабжения, питьевых целей и для разведения рыб и других организмов, имеющих народнохозяйственное значение.Защита открытых водоемов и водотоков, а также подземных вод от загрязнения предусматривает решение основного вопроса - предупреждение фильтрации агрессивной сточной жидкости (промстоков) через ограждающие сооружения (дамбы, плотины) и его основание или перехват инфильтрующихся вод путем дренажа оснований накопителей, дамб и плотин или других конструктивных решений.Наиболее радикальным средством, применяемым для такой защиты, является создание противофильтрационных экранов, которые могут иметь естественное и искусственное происхождение.В первом случае на месте будущего хранилища оставляют естественные отложения глинистого состава (глины, тяжелые суглинки) мощностью не менее 3 м. Такие естественные экраны используются для резервуаров чистой воды или накопителей слабоминерализованных, нетоксичных и химически неагрессивных стоков.Искусственные противофильтрационные экраны могут выполняться из грунтовых (торф, суглинок, глина) и негрунтовь х (полимерные пленки, асфальтобитум) материалов. Исполнение их может быть различным. Наиболее просты в исполнении однослойные противофильтрационные экраны (рис.5.5, а, б, в). Многослойные экраны предусматривают применение одного и того же материала (рис.5.5, г, д) или нескольких материалов (рис.5.5, е, ж, з). Они могут включать также дренажные устройства (рис.5.5, г, д, е) [61J.Искусственные глинистые экраны мощностью 0,3 м и более создаются путем послойной укладки и уплотнения глинистых грунтов до оптимальной плотности - влажности. К недостаткам глинистых экранов относятся:Рис. 5.5. Противофильтрационные экраны хвостохранилищ: а - однослойный глинистый; б - однослойный пленочный; в - однослойный асфальтовый; г - двухслойный глинистый; д - двухслойный пленочный; е -двухслойный пленочно-глинистый; ж - комбинированный из полиэтиленовой пленки; з - комбинированный из асфальтового покрытия; / - защитный слой грунта; 2 - уплотненный слой глинистого грунта; 3 - олиэтиленовая пленка; 4 - подстилающий слой песка; 3 - слой асфальтополимербетона или грунтовополимерной смеси; 6 - дренажный слой из сильнопроницаемого грунта; 7 - дренажная трубав условиях строительства неизбежно появление трещин усыхания, следствием чего является резкое возрастание проницаемости экрана;подверженность размыванию поверхностными водами, что требует создания специальной защиты из каменной наброски;химическая деградация глинистых грунтов под влиянием агрессивных промстоков, приводящая к резкому (на порядок и более) возрастанию их проницаемости в сравнении с первоначальной. Например, в накопителе отходов обогащения калийных солей даже при мощности глинистых отложений 5-10 м уже через 1 - 2 года они полностью теряют свои экранизирующие свойства.В целях улучшения противофильтрационных свойств грунтовых экранов и их сохранение в течение достаточно длительного времени, соизмеримого со сроком службы накопителей (не менее 15-20 лет), используют добавки к глинистым грунтам, улучшающие их пластические свойства и химическую стойкость (органика, бентонит, битумы, синтетические смолы, жидкое стекло, растворы солей, аналогичных по составу промстокам, поверхностно-активные вещества - ПАВ и т.п.). Однако широкого применения грунтовые экраны с добавками не нашли как из-за высокой стоимости, так и в силу неустойчивости к агрессивным средам. При создании комбинированных экранов в мировой практике доминируют глиноцементные смеси. Использование других добавок носит экспериментальный характер. Наиболее перспективными в качестве добавок на сегодняшний день считают различные ПАВ (например, амины), глины типа аттапульгина (в меньшей степени бентонита) и синтетические смолы, прежде всего, полиуретановые смеси.Специфическим типом фунтовых экранов являются формирующиеся в процессе складирования отходов экраны из шламов - твердой фазы пульпы, сбрасываемой в накопители. Целенаправленное формирование таких экранов, основанное на управлении процессом складирования отходов, позволяет существенно снизить и даже полностью ликвидировать утечки жидкой фазы промстоков из накопителя. Они устойчивы к влиянию стоков, так как формируются в той же среде, и не требуется больших затрат на их формирование.Управление процессом складирования отходов в этом случае должно осуществляться с начальных периодов эксплуатации хранилища промстоков. Кроме первоочередного замыва тонкими хвостами наиболее проницаемых участков ложа накопителя и устранения размыва фунтов, слагающих его дно и борта, такое управление предполагает также создание условий в процессе формирования экрана из шламов для быстрого и эффективного уплотнения осадка и сохранения токсичности экрана.Широкое распространение в последние годы получили искусственные противофильтрационные экраны из пленочных покрытий. В этих целях используется широкая гамма синтетических пленок. Им свойственны следующие недостатки: сильная подверженность механическим повреждениям; трудности в обеспечении герметичности при больших площадях покрытий; высокая чувствительность к растягивающим усилиям (особенно по швам между соседними полотнищами пленки). Все это усложняет и удорожает строительство, требует высокой культуры ведения работ и, тем не менее, не гарантирует полной герметичности покрытия, особенно при большой площади хранилища промстоков. Поэтому самостоятельное использование синтетических пленок в качестве противофильтрационных экранов ограничено преимущественно резервуарами чистой воды и промышленных стоков, в том числе агрессивных, небольшой площади (в пределах нескольких тысяч квадратных метров). Пленки широко применяются в сочетании с грунтовыми экранами и систематическим дренажем, т.е. в комбинированных системах, устойчиво демонстрирующих высокую эффективность в самых разнообразных условиях. Комбинированные противофильтрационные экраны можно разделить на три группы, отличающиеся различным сочетанием основных элементов: Грунтово-пленочные экраны, в которых синтетическая пленка укладывается между двумя слоями слабопроницаемых глинистых грунтов с добавками цемента, смол, битумов, бентонита, цемента и других компонентов, усиливающих противофильтрационные свойства глинистых грунтов, одновременно выполняющих и защитную функцию по отношению к пленке. На практике наиболее распространены грунтовоцементные смеси. Грунтово-пленочные экраны с дренажем, в которых профильтровавшиеся через слой слабопроницаемого фунта и пленку загрязненные воды перехватываются дренажными устройствами. Пример из практики многослойного комбинированного экрана приведен на рис.5.6 Экран состоит (снизу вверх) из слоя проницаемого песка и слоя глины. В песчаных слоях выше и ниже пленочного покрытия укладывается система горизонтальных перфорированных труб, обеспечивающая сбор загрязненных вод. Комбинированные экраны с дренажем весьма надежны, несложны в исполнении, но имеют высокую стоимость и поэтому могут быть рекомендованы к реализации в наиболее ответственных случаях (агрессивные, высокоминерализованные и токсичные стоки).Рис.5.6 Конструкция комбинированного экрана:/ - хвосты; 2 - песчаный фильтр; 3 - перфорированная труба для сбора стоков; 4 - глинистый слой мощностью 30 см; 5 - слой песка мощностью 15 см; б - полихлорвиниловая пленка; 7 - слой песка мощностью 30 см; 8 - естественное основание; 9 - дренаж для сбора загрязненных вод, проникающих через пленкуЭкраны с "капиллярным эффектом". Схема такого экрана представлена на рис.5.7 Конструкция покрытия двухслойная: снизу укладывается слой грубозернистого песка, выше - слой тонкозернистого (0,1 мм) песка толщиной, не превышающей высоты капиллярного поднятия. При инфильтрации осадков в верхнем слое формируется подвешенная капиллярная кайма, препятствующая просачиванию воды в нижний слой. Во избежание скопления значительного объема воды на поверхности слоя тонкозернистых песков, что может привести к ликвидации капиллярной зоны, выпадающие на поверхности экрана осадки перехватываются и отводятся с помощью системы дренажных труб.Рис.5.7 Принципиальная схема экрана с "капиллярным эффектом" для предотвращения выщелачивающей инфильтрации:1 - слой тонкозернистого песка; 2 - слой грубозернистого песка; 3 - трубчатые дрены для перехвата поверхностного стока; 4 - тело отвалаИдея использовать экранизирующий эффект капиллярной каймы в качестве противофильтрационного мероприятия впервые была реализована для предотвращения выщелачивающей инфильтрации на отвалах коммунальных отходов в США. В настоящее время экспе-риментируются многослойные капиллярные барьеры, представляющие собой частое и тонкое переслаивание тонко - и грубозернистого материала. В этом случае создается многоярусный капиллярный барьер, суммарное капиллярное давление в котором может "погасить" вертикальную фильтрацию даже при значительных (в несколько метров) глубинах воды в хранилище промстоков. Такие многослойные экраны наиболее надежны. Кроме того, число слоев экрана может быть дифференцировано для участков накопителя промстоков с различными глубинами - в зависимости от капиллярного давления подобранного материала. Защитные свойства "капиллярного" экрана могут быть существенно усилены одно - двухъярусным систематическим дренажем (например, в средней и нижней частях покрытия). Использование капиллярного эффекта является наиболее перспективным при создании относительно дешевых грунтовых противофильтрационных экранов, особенно для хранилищ опасных и агрессивных стоков.Противофильтрационные устройства могут располагаться в теле и основании, в береговых примыканиях и в нижнем бьефе ограждающих дамб хранилищ. Противофильтрационные устройства в теле и основании ограждающих дамб обычно возводятся до начала складирования промстоков на полную проектную высоту хранилища наливного типа путем отсыпки тела из однородного слабопроницаемого грунта и устройством: экрана и зуба в основании; ядра или диафрагмы.Береговые противофильтрационные устройства овражно-балочного типа обычно составляют единое целое с противофильтрационными устройствами ограждающих сооружений. Они выполняются в виде:одиночной береговой вертикальной завесы, расположенной перпендикулярно к береговой линии;вертикальной завесы или экрана на береговом откосе, расположенных параллельно береговой линии в сторону верхнего бьефа;завесы комбинированного типа.Береговые противофильтрационные устройства выполняют обычно из глинистых материалов в виде вертикальной завесы, врезанной в береговую фильтрующую толщу, либо в виде экрана, уложенного на откосе берегового склона.Противофильтрационные устройства в нижнем бьефе ограждающих дамб применяют при сооружении хранилищ на водопроницаемом основании ограниченной мощности, когда залегающая под водоупором фильтрующая толща пород представляет собой область разгрузки фильтрационных потоков, движущихся через тело, основание и в обход ограждающего сооружения. С их помощью создается преграда для профильтровавшейся жидкости в целях ее аккумуляции и последующей перекачки в хранилище.В тех случаях, когда уровень жидкости в хранилище превышает уровень грунтовых вод в берегах балки или на прилегающей территории, применяют противофильтрационные устройства в ложе хранилища. Так, для хвостохранилищ овражно-балочного типа они могут выполняться в виде:кольцевой совершенной завесы, перерезающей всю толщу сильнофильтрующих грунтов (рис.5.8, а);кольцевого экрана, прикрывающего сильнопроницаемые грунты береговой толщи (рис.5.8, б);кольцевой комбинированной завесы на береговых склонах балки (рис.5.8, в);пластового экрана, покрывающего всю смоченную поверхность части хвостохранилища (рис.5.8, г). Рис.5.8 Противофильтрационные устройства хвостохранилищ балочно-овражного типа:а - кольцевая совершенная завеса; б ч кольцевой экран; в - кольцевая комбинированная завеса; г - Пластовым экран; / - проектная поверхность хвостохранилища; 2 - дрены; 3 - кривая подпора грунтовых вод; 4 - противофильтрационные завесы; 5 - зеркало воды бытового фунтового потока; 6 - кривая депрессии; 7 - экраныВ необходимых случаях дополнительно устанавливается сопутствующий дренаж. Дренажные устройства играют исключительно важную роль в обеспечении надежной работы хранилищ и защите гидросферы от загрязнения фильтрующими стоками. Дренаж позволяет перехватить загрязненные воды, фильтрующиеся из хранилищ промстоков, повторно их использовать и обеспечить необходимые нормативные условия на окружающей территории. Обычно он устраивается в нижнем бьефе в комплексе с насосной станцией для перекачки дренажной воды обратно, например, в отстойный прудок хвостохранилища или в систему оборотного водоснабжения обогатительной фабрики. Перехватывающий дренаж располагают на пути движения фильтрационного потока и в зависимости от конкретных гидрогеологических условий выполняют в виде фронтальной дрены или в виде двух береговых дрен.Пример организации перехвата промстоков при наличии фильтрующей дамбы показан на рис.5.9 [25]. В хвостохранилище площадью 7,4 км2 складируются хвосты горно-обогатительного комбината медного рудника. Основная дамба (2) создается намывом из твердой фазы пульпы (суспензии), причем крупность намываемого материала уменьшается к ядру дамбы. Такая дамба пропускает большие объемы жидкой (разы пульпы в нижний бьеф, где устраивается пруд-отстойник осветленной воды (3) с хорошей изоляцией основания. Низовая дамба (4) пруда-отстойника отсыпается из просеянных хвостов, но в ее конструкцию закладывается ядро из пластичного глинистого материала и каменная наброска на откосах. Эта дамба является практически водонепроницаемой. Осветленная вода из пруда-отстойника частично перекачивается насосной станцией (5) в систему оборотного водоснабжения или обратно в хвостохранилище. Другая (меньшая) часть осветленной воды через выпуск (6) сбрасывается в пруд-очиститель, где стоки проходят окончательную обработку известью для осаждения солей тяжелых металлов и нейтрализации кислой среды. Очищенная вода через выпуск (7) в глухой низовой дамбе пруда-очистителя сбрасывается в гидросеть.Рис.5.9 Компоновка сооружений для складирования хвостов обогащения и очистки:1 - хвостохранилище; 2 - фильтрующая дамба из хвостов; 3 - пруд-отстойник осветленной воды; 4 - дамба с глинистым ядром; 5 - насосная станция; 6 - отводы для сброса промстоков; 7 - пруд-очиститель; 8 - низовая глухая дамбаДренажные устройства, сооружаемые в пределах ложа хранилища, выполняют в качестве разгрузочного и защитного дренажа. Разгрузочный дренаж служит для снижения напоров в основании хранилища, когда уровни воды в них превышают уровни грунтовых вод на прилегающей территории. Он обычно выполняется в виде сети горизонтальных дрен, объединенных в единую систему.Защитный дренаж устраивают для защиты противофильтрационных экранов, укладываемых на дно и откосы хранилища, от выпирания грунтовыми водами в начальный период эксплуатации. Он выполняется в виде трубчатых дрен, песчаной присыпки, пластового или систематического дренажа, обеспечивающего необходимое снижение уровня грунтовых вод.Хранилища после их заполнения до проектной емкости и прекращения намыва промстоков подлежат консервации. Под консервацией понимают комплекс технических, физико-химических, биологических и других инженерных мероприятий, способствующих сохранению массива намытых промышленных отходов в безаварийном состоянии для целей последующего промышленного, либо сельскохозяйственного использования. Ввиду того, что многие хранилища в течение многих лет могут оставаться потенциальными источниками загрязнения окружающей среды, в проекте их консервации необходимо предусмотреть комплекс мероприятий по защите окружающей среды от загрязнений. Например, обязательным условием при консервации хвостохранилища является полное исключение поступления в хвостохранилище поверхностного стока с вышерасположенной водосборной площади, а также сбор и отвод атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на площади хвостохранилища. Для этого используют противофильтрационные экраны (из глинистого грунта или полимерной пленки) и сети водоотводных канав на всей площади хранилища. В тех случаях, когда возможна утечка промстоков из хвостохранилища, что приведет, безусловно, к загрязнению прилегающих территорий, предусматривает осушение хвостов от содержащейся в них поровой жидкости. Для этого обычно проводят дренаж, который может выполняться в виде одной магистральной дрены или разветвленной сети дренажа различных типов.3.4 Методы очистки сточных водПод очисткой сточных вод понимают их обработку с целью разрушения или удаления из них определенных веществ, препятствующих отведению этих вод в водоемы в соответствии с нормативными требованиями или использованию их в производственном водоснабжении взамен свежей воды.Сточные воды очищаются от загрязняющих веществ на специальных инженерных сооружениях, совокупность которых называют очистными сооружениями.Существуют три вида очистных сооружений: локальная (участковая), карьерная, районная или городская. Назначение локальных очистных сооружений заключается, прежде всего, в обезвреживании сточных вод непосредственно после технологических установок, когда нельзя их направлять в системы повторного и оборотного водоснабжения на общие карьерные, или на районные очистные сооружения. Некоторые крупные предприятия располагают общими очистными сооружениями. Районные или городские очистные сооружения предназначены для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод района или города.На очистных сооружениях сточные воды подвергаются очистке механическими, физико-химическими и биохимическими методами.Механическая очистка сточных вод обеспечивает удаление взвешенных грубо - и мелкодисперсных примесей механическими и физическими методами. Для задержания крупных нерастворимых примесей сточную воду процеживают через решетки и сита. Более мелкие нерастворимые примеси могут быть выделены из сточных вод отстаиванием, фильтрованием и флотацией.Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодис-персных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц или крупнозернистого песка.Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонко-диспергированных твердых и жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления над перегородкой или вакуума после перегородки. Метод фильтрования применяют в настоящее время как один из основных методов глубокой очистки природных и сточных вод от взвешенных частиц.Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонко-диспергированных твердых и жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления над перегородкой или вакуума после перегородки. Метод фильтрования применяют в настоящее время как один из основных методов глубокой очистки природных и сточных вод от взвешенных частиц. Фильтрование может быть использовано в технологических схемах очистки как самостоятельный метод, так и в сочетании с другими методами. В отечественной и зарубежной практике нашли широкое применение фильтры с зернистой загрузкой и тонкими фильтрующими перегородками.Для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, масла и смолы, возможно применение флотации. Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки. В некоторых случаях флотация может заменить отстаивание, особенно при обработке флотируемой жидкости коагулянтами. Эффект очистки получается не ниже, чем при отстаивании, в то же время всплывший осадок в 2-3 раза меньше по объему в связи со значительно меньшей влажностью, чем влажность осадков.Растворимые неорганические соединения удаляют из сточных вод физико-химическими методами очистки, которые заключаются в нейтрализации кислот и щелочей, переводе ионов в плохо растворимые формы, соосаждении минеральных примесей с солями, окислении и восстановлении токсичных примесей до слабо токсичных, десорбции летучих примесей. Эти методы используют также для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц, растворимых газов и органических веществ.Сточные воды очищают от растворимых органических соединений деструктивными и рекуперационными методами. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных компонентов, содержащихся в сточных водах. В деструктивных методах эти компоненты подвергаются разрушению путем их окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.Использование физико-химических методов для очистки сточных вод по сравнению с биохимическими имеет ряд преимуществ.Это, во-первых, возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений, достижение более глубокой и стабильной степени очистки; во-вторых - меньшие размеры очистных сооружений, меньшая чувствительность к изменениям нагрузок, возможность полной автоматизации, в-третьих - возможность рекуперации различных веществ.Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата и разлагать многие вредные органические и некоторые неорганические вещества и соединения, присутствующие в сточных водах.Выбор метода очистки и конструктивное оформление очистных сооружений горных предприятий зависят от состава и концентрации загрязняющих веществ, объема сточных вод, санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования, климатических условий, наличия у предприятий необходимых для процесса обезвреживания энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты и т.п.) и других факторов. Во многих случаях приходится применять комбинацию указанных методов. Одна из типовых схем очистки сточных вод показана на рис.5.10. Ниже приводится описание методов очистки сточных вод, наиболее широко применяемых на карьерах.3.5 Удаление взвешенных частиц из сточных водВ сточных водах горных предприятий присутствуют в достаточно большом количестве взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ. Взвешенные примеси подразделяют на твердые и жидкие. Они образуют с водой дисперсные системы, которые классифицируют на три группы:[1] грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии);[2] коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм;[3] истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов [50].Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные) процеживания, отстаивания (гравитационное и центробежное), фильтрования. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.Процеживание. Сточные воды перед тонкой очисткой процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы.Решетки выполняют из металлических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-75°. Они могут быть подвижные и неподвижные. Очистку решетки ведут механическими граблями, которые конструктивно могут быть различно оформлены. Снятые с решеток загрязнения направляют на переработку. Для измельчения отходов используют дробилки. Решетки, совмещенные с дробилками, называются коммутаторами. Они позволяют измельчать отходы, не извлекая их из воды.Для удаления более мелких взвешенных веществ применяют сита, которые могут быть двух типов: барабанные и дисковые. Первые представляют собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от подвода воды (снаружи или внутрь). Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб.Для разделения взвешенных веществ на фракции могут быть использованы фракционаторы, представляющие собой емкость, разделяющуюся на две части вертикальной сеткой с диаметром отверстий 60-100 мкм (рис.5.11). Сточная вода через сопло 2 поступает внутрь фракционатора и делится на сетке 3 на грубую и тонкую фракции. При разделении 50-80% взвешенных частиц остается в емкости с грубой фракцией.Отстаивание - это метод очистки вод от взвешенных в ней частиц путем их осаждения под действием силы тяжести.Механическое отстаивание применяют для осаждения грубодисперсных примесей. Этот метод обеспечивает лишь грубую очистку сточных вод от взвешенных частиц (до 50-150 мг/л).Скорость осаждения мелких частиц, включая коллоидные системы, незначительна, они могут долгое время находиться в воде. Это явление объясняется малой начальной массой частиц, отсутствием их самопроизвольной коагуляции, т.е. слипаемости друг с другом из-за наличия одноименных электрических зарядов на их поверхности.Для ускорения процесса отстаивания и усиления его эффективности применяют химические методы обработки сточных вод - вносят реагенты-коагулянты и флокулянты.С точки зрения коагулирования мелкие частицы несут одноименные электрические заряды, взаимное отталкивание которых препятствует слипанию частиц. Заряженные частицы отталкиваются друг от друга, если расстояние между ними превышает критическое. При расстоянии, меньшем критического, частицы соединяются и коагулируются. Коагулирование можно усилить вследствие уменьшения поверхностного заряда за счет добавки в сточные воды растворов солей, содержащих многовалентные ионы. Эти ионы, адсорбируясь на поверхности частиц, уменьшают их поверхностный заряд, а броуновское движение способствует сближению частиц на расстояние, при котором происходит их самопроизвольное слипание.При другом способе коагулирования в сбрасываемую воду вводят растворы сернокислых солей алюминия или железа. В результате их гидролиза образуются коллоидные частицы гидроокиси металла, имеющие заряд, противоположный по знаку заряда взвешенных частиц, что способствует нейтрализации зарядов и интенсивному образованию хлопьев.В качестве коагулянтов обычно используют неорганические соли: сернокислый алюминий, алюминат натрия, гидроокись алюминия, сернокислое железо, железный купорос, хлорное железо, активированный золь кремниевой кислоты.Интенсификация осаждения взвесей, особенно при их высокой концентрации (до нескольких десятков граммов в кубическом метре) в большинстве случаев достигается введением в сточную воду флоку-лянтов, которые способствуют образованию механических связей из макромолекул между отдельными частицами, объединяемыми в крупные агрегаты, называемые флокулами.В процессе осаждения взвесей при разделении твердой и жидкой фаз в гравитационном или центробежном поле условно выделяют три зоны: I - зона осветления, II - зона осаждения, III - зона уплотнения осадка.В зоне осветления концентрация частиц в воде невысокая и поэтому частицы под действием гравитационных сил свободно осаждаются. В зоне осаждения концентрация частиц шлама увеличивается, осаждение происходит в условиях стесненного падения. В зоне уплотнения осадка концентрация частиц достигает максимума, а скорость осаждения их приближается к нулю. Осадок обезвоживается под действием веса частиц.В промышленных аппаратах с непрерывной подачей питания выделить зоны разделения фаз практически невозможно. На процесс осветления влияют гранулометрический и минералогический состав твердого компонента, его плотность и концентрация, вязкость, температура и рН пульпы (воды), наличие и состав в ней реагентов. Эффективность осветления воды во многом зависит от правильного приготовления реагента и его дозировки, конструктивных особенностей выбранного аппарата и его удельной производительности. Для осветления воды на карьерах применяют:устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы производится под действием силы тяжести (непрерывного действия - пирамидальные отстойники, конусные и радиальные сгустители; периодического действия - наружные отстойники, шламовые бассейны, пруды); "аппараты, в которых расслоение происходит тюд действием центробежной силы (гидроциклоны, осадительные центрифуги);флотационные машины (вывод грубодисперсного шлама).Осветление воды является необходимым звеном технологического процесса, предназначенного для замыкания водношламовых схем горнопромышленных предприятий и поддержания оптимального уровня содержания твердого компонента в оборотной и в сбрасываемой воде.Для выделения из карьерных, дренажных и производственных сточных вод взвешенных примесей, осаждения их под действием силы тяжести при небольшой скорости потока, а также для очистки сточных вод с помощью реагентов применяют специальные искусственные резервуары или водоемы, которые подразделяются на песколовки, отстойники и пруды-осветители.Песколовки (рис.5.12) применяют для предварительного выделения из карьерных и дренажных вод тяжелых минеральных примесей, главным образом силикатов.Горизонтальные песколовки представляют резервуары с прямоугольным или трапециевидным поперечным сечением. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с. Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды, выполненные в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или в отвал. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круговую форму. В них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. По эффекту осветления вертикальные песколовки уступают горизонтальным.Рис.5.12. Схемы песколовок:а - вертикальная; б, в - горизонтальные с кольцевым движением воды; г - аэрируемая; 1 - подача сточной воды; 3 - воздухоотвод; 4 - воздухораспределитель; 5 - сборник всплывающих веществ; 6 - отвод всплывающих веществОтстойники. В зависимости от назначения отстойники могут служить: для частичного осветления вод (при оборотном водоснабжении), для предварительной очистки воды (в качестве первой ступени очистки при сложном комбинированном способе очистки), для окончательной очистки сточных вод (природоохранные).Отстойники для предварительной очистки дренажных и карьерных вод устраиваются в водопоннжающих скважинах, у насосных станций главных и участковых водосборников. Для окончательной очистки вод применяют отстойники в виде резервуаров и пруды-осветлители.Отстойники в виде резервуаров подразделяются на нетиповые и типовые. Нетиповые представляют емкости различных размеров и формы (обычно выполняются в виде прямоугольной формы). После заполнения до предельной высоты осветленная вода откачивается, а осадок периодически удаляется. Иногда используют несколько нетиповых отстойников (обычно из железобетонных конструкций), работающих поочередно.Типовые отстойники в зависимости от характера движения осветляемой воды подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие две или более одновременно работающие камеры (рис.5.13). В практике чаще всего применяют гидравлические камеры: водоворотные, вихревые (вертикальные), перегородчатые (коридорные). Очищаемая вода поступает через распределительный лоток и дырчатую перегородку в рабочую часть отстойника. Для удаления осадка вдоль рабочих коридоров по грязевому приямку укладываются перфорированные трубы, из которых осадок выдавливается в результате действия давления воды. Осветленная вода собирается лотком или перфорированной трубой. Если для интенсификации процесса осаждения используются различные коагулянты и флокулянты, то в этом случае в отстойнике встраивается камера хлопьеобразования.В отстойнике каждая частица движется с потоком воды в горизонтальном направлении со скоростью v и под действием силы тяжести вниз - v0 (рис.5.14). Поэтому скорость и направление перемещения каждой частицы представляют равнодействующую двух этих скоростей. В отстойнике успевают осесть только те частицы, траектория движения которых пересекает дно отстойника в пределах его длины. Следовательно, время прохождения частицы вдоль отстойника tr должно быть больше либо равно времени опускания частицы на дно отстойника под действием силы тяжести (tB), т.е. tr tB. С другой стороны, время tr и tB определяются, как: (5.15)где L - длина отстойника, м;Н - высота потока воды, м;v - горизонтальная скорость перемещения частицы, м/с;v0 - скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность), м/с. Для оседания частиц в отстойнике необходимо обеспечить ламинарный характер движения воды, т.е. V VKp. Критическая скорость при этом определяется по формулеVкр= м/с,где V - кинематическая вязкость жидкости, см2/с;RеKp - критическое число Рейнольдса;R - гидравлический радиус, м. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике обычно не превышает V < 0,01 м/с.Рис.5.13. Варианты оснащения горизонтального отстойника:а - с регулирующими дырчатыми перегородками; б - с тонкослойными элементами из наклонных перегородок; в - с системой рассредоточенного поверхностного отбора осветленной водыВажнейшим расчетным параметром, характеризующим процесс осаждения взвесей, является скорость осаждения частиц v0, которая называется гидравлической крупностью. Она определяется либо расчетным путем, либо экспериментально. По формуле Стокса устанавливают обычно гидравлическую крупность шарообразных частиц одинакового размера, а для учета влияния концентрации взвесей и реолактических свойств системы вводят поправочный коэффициент - R: м/с (5.17), (5.18)Где, где d - диаметр частицы, м;g - ускорение свободного падения, м/с2;Т, В - плотность твердой частицы и воды, кг/м3;0, СТ - абсолютная вязкость чистой и сточной воды, Па "с; - объемная доля жидкой фазы.Сточные воды представляют собой зачастую полидисперсные системы. В них содержатся частицы от сравнительно крупных до мелких размеров, вплоть до коллоидных. Скорость осаждения последних незначительная, они могут долго находиться в воде. Это объясняется не только малой начальной массой частиц, но также отсутствием их самопроизвольной коагуляции, т.е. неслипаемостью друг с другом из-за наличия одноименных электрических зарядов на их поверхности. Поэтому скорость осаждения частиц в них непрерывно изменяется во времени. На практике ее определяют экспериментально, исследуя кинематику осаждения взвесей. Для этого через определенное время - t устанавливают количество осевшей твердой фазы - М (в процентах от общего количества твердого, содержавшегося в воде до ее отстаивания). Результаты наблюдений наносят на график и отстраивают кривую осаждения (рис.5.15), по которой можно определить количество осевшей твердой фазы взвеси (требуемую эффективность работы отстойного устройства) в любой момент времени t. После этого вычисляют гидравлическую крупность частиц в расчетный момент времени через соотношение высоты слоя жидкости - he отстойнике и времени - t, т.е. vo = h/t.Рис.5.15. Кинетика процесса осаждения полидисперсной смесиВ конкретных условиях выбор методики определения v0 зависит, прежде всего, от назначения отстойника. Например, если он предназначен для улавливания частиц определенного размера независимо от общего эффекта осветления, то гидравлическую крупность частиц определяют по формуле Стокса. Это случай, когда проводится очистка воды в технических целях, например, для уменьшения гидроабразивного износа оборудования при использовании оборотной воды или при проектировании очистных сооружений новых карьеров, когда получить значение v0 экспериментальным путем не представляется возможным, но известен гранулометрический состав частиц.Если отстойник предназначен для улавливания определенного количества частиц с учетом требуемого эффекта осветления воды, значение v0 находят опытным путем.Необходимая длина отстойника устанавливается из выраженияL, м (5.19)Поскольку частицы осаждаются в турбулентном потоке, в котором скорость осаждения частиц замедляется действием вертикальной составляющей горизонтальной скорости, в формулу (5.19) вводят поправочный коэффициент , равный 1,7 2:м (5.20)Обычно глубина отстойника равна Н - 1,5-4 м, длина (8-И2) Н. Ширина отстойника определяется по формуле:м (5.21)где Q - производительность отстойника, м3/ч.Основным показателем осаждающей способности отстойника является объем активной зоны, под которым понимается объем фиктивного отстойника с параллельно струйным движением воды и осаждающей способностью, соответствующей естественному объему. Объем активной зоны отстойника можно увеличить подбором рационального контура отстойника, устройством струераспредели-тельных сооружений в месте входа промстоков в отстойник и подбором рационального слива отстоявшейся воды.Горизонтальные отстойники ввиду их простоты конструкции и небольших капитальных затрат широко используются на горных предприятиях. Вместе с тем, они характеризуются относительно низкими гидравлическими и технологическими показателями. Эффективность отстаивания не превышает 60%, продолжительность отстаивания - 1-3 часа.Наряду с горизонтальными отстойниками на горно-обогатительных предприятиях применяют радиальный и вертикальный отстойники.Радиальный отстойник (рис.5.16) представляет собой круглый резервуар диаметром до 100 м с коническим днищем с уклоном к центру порядка 0,03-0,08. Очищаемая вода подается в специальное приемное устройство в центре отстойника, из которого затем растекается в радиальном направлении, переливается в кольцевой сливной желоб и отводится к месту дальнейшего использования. Осадок непрерывно удаляется к центру отстойника вращающейся металлической гребковой фермой со скребками, откуда он непрерывно или периодически удаляется самотеком или с помощью насоса.В радиальных отстойниках твердые частицы выпадают из потока так же, как в горизонтальных отстойниках. Однако в последних скорость потока постоянна, а в радиальных переменна и убывает от центра к стенкам отстойника. Это объясняется увеличение площади поперечного сечения потока от центра.Требуемая площадь осветления радиального отстойника может быть определена по формуле:F=2 (5.24)где Q - производительность отстойника, м3/с;Uo - гидравлическая крупность частиц, м/с;в - коэффициент, учитывающий использование объема отстойника в - 1,5ч2).Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20000 м3/сут. Эффективность осаждения 60%. Главное преимущество такого отстойника - относительно большая площадь осветления при малой ее высоте. Фактическое отношение диаметра к высоте составляет 6 - 5-30. Обычно используют отстойники диаметром 16 - 5-60 м. Глубина проточной части отстойника от 1,5 до 5 м. Рис.5.16. Принципиальная схема вертикального отстойника:1 - водосборный канал; 2 - гаситель; 3 - труба для удаления осадкаВертикальный отстойник (рис.5.17) представляет собой круглый (диаметр 5-10 м или квадратный в плане резервуар (14x14 м) с коническим (пирамидальным) днищем с наклоном стенок 50-70°. Очищаемая вода движется снизу вверх и после отстоя сливается в кольцевой желоб. Осадок собирается в нижней конической части отстойника, откуда периодически удаляется самотеком при открытых задвижках на выпускной трубе. В центральной части отстойника может размещаться труба, используемая как водоворотная или вихревая камера хлопьеобразования.Осаждение частиц происходит в восходящем потоке, скорость которого равна 0,5-0,6 мм/м. Высота зоны осаждения 4-5 м. Для выпадения твердой фазы в осадок необходимо условие, при котором гидравлическая крупность частиц была бы больше скорости восходящего потока воды, т.е. U0 ?V. Так как скорость восходящего потока неравномерна по сечению отстойника, но вводится коэффициент - k.Тогда условие записывается как: (5.25)к (5.25) Значение коэффициента k принимается равным 1,5ч1,8. Производительность вертикального отстойника:м3/с (5.26)Рис.5.17. Принципиальная схема вертикального отстойника: 1 - водосборный канал; 2 - гаситель; 3 - труба для удаления осадкаПовышение эффективности отстаивания взвесей в воде достигается за счет увеличения площади отпаивания и проведения процесса осаждения частиц в тонком слое жидкости. На практике применяют наклонные модули с прямоточным, противоточным и перекрестным движением воды и осадка. Рабочими элементами таких модулей являются трубки (для трубчатых модулей) диаметром 25-50 мм и длиной 0,6-1 м или параллельные пластины (для пластинчатых модулей), расстояние между которыми 10-15 мм. Трубки или пластины устанавливают с малым (до 5°) или большим (45-60°) наклоном. Благодаря многопластинчатой структуре модуля поток воды разбивается на ряд упорядоченных струек, в результате чего при неизменной скорости движения уменьшается гидравлический радиус в каждом канале, формируется ламинарная структура потока и тем самым создаются благоприятные условия для осаждения частиц. Осадок под действием сил тяжести постоянно сползает по наклонной поверхности в илонакопи-тель.При одинаковой гидравлической крупности осаждаемых частиц удельная нагрузка на рабочую площадь наклонных модулей при принятых параметрах почти в 50 раз больше, чем горизонтальных отстойников. Благодаря высокой производительности отстойники с наклонными модулями имеют небольшие габариты. В связи с этим они получают все большее распространение. Их используют для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвешенных веществ при расходах от 100 до 10000 м3/сут. Гидравлическая нагрузка у отстойников 2,4-10 м3/ч на 1 м2 входного сечения трубок. Эффективность очистки 80-85%.Прогрессивным направлением является удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил. Силы, действующие на выделяемые частицы в центробежных устройствах, больше сил тяжести, действующих в отстойниках. Вследствие этого повышается в несколько раз их производительность, уменьшаются их размеры. Поэтому применение таких устройств наиболее целесообразно для очистки карьерных и дренажных вод, содержащих большое количество крупных тяжелых взвесей, а также в условиях стесненных производственных площадей (например, в подземных дренажных выработках).К устройствам центробежного типа относятся гидроциклоны и центрифуги. На горных предприятиях широко распространены напорные гидроциклоны, из которых наиболее распространен конический гидроциклон (рис.5.18). Загрязненная вода подается под давлением 0,05-0,3 МПа внутрь гидроциклона, поступает в цилиндрическую часть и вращательно движется в ней вместе с примесями. Крупные примеси отжимаются возникающей центробежной силой к стенкам и вместе с жидкостью по винтовой спирали поступают к сливу. Осветленная вода движется вверх по оси гидроциклона. Из-за возникновения в потоках гидроциклона радиальных и замкнутых циркуляционных токов, вызывающих турбулентное перемешивание жидкости, эффективность гидроциклонов составляет в среднем 70-80% (в отдельных случаях достигает 100%).в)Рис.5.18. Гидроциклоны: а - напорный; б - с внутренним цилиндром и конической диафрагмой; 1 - корпус; 2 - внутренний цилиндр; 3 - кольцевой лоток; 4 - диафрагма; в - блок напорных гидроциклонов; г - многоярусный гидроциклон с наклонными патрубками для отвода очищенной воды; 1 - конические диафрагмы; 2 - лоток; 3 - водослив; 4 - маслосборная воронка; 5 - распределительные лотки; 6 - шламоотводящая щель.На эффективность работы напорных гидроциклонов влияют скорость движения воды на входе, масса частицы, физические свойства воды, конструктивные параметры (диаметр гидроциклона, выпускных и сливных патрубков). Производительность напорных гидроциклонов определяется по формуле: м3/с (5.27)где k - безразмерный коэффициент;D - диаметр гидроциклона, м;DBX - диаметр впускного патрубка, м;Н - перепад давления между сливом и впуском воды, Па;g - ускорение свободного падения, м/с2.Для удаления из воды тонкодисперсных примесей применяют также гидроциклоны малого диаметра (10, 15,20 мм), устанавливаемые параллельно в большом количестве. Установки такого типа называются мультициклонами. Повышение эффективности эффективности достигается за счет увеличения величины центробежной силы при уменьшении диаметра аппаратов.Пруды-осветлители принимают в тех случаях, когда рельеф местности создает необходимые условия для сооружения пруда, а содержание взвешенных веществ в очищенной воде не превышает 30 мг/л. Содержание частиц с гидравлической крупностью менее 0,1 мм/с не превышает 50 мг/л. Процесс очистки сточных вод от взвешенных веществ заключается в следующем.Рис.5.19. Пруд-отстойник трехкаскадный: 1 - первый каскад; 2 - второй каскад; 3 - третий каскад; 4 - плотина; 5 - хлораторнаяСточная вода поступает в первый каскад пруда 1 (рис.5.19), где происходит отставание основной массы взвешенных веществ. Предварительно осветленная вода через регулируемый водослив поступает во второй каскад 2, где также продолжается процесс отстаивания. При выпуске воды через регулируемый водослив второго каскада в нее вводят обеззараживающий реагент - хлорную воду. Третий каскад 3 выполняет роль контактного резервуара и осветлителя. Объем пруда-отстойника принимают таким, чтобы периодичность его очистки от осадка была не менее 10 лет. В период очистки первого каскада сточная вода подается непосредственно во второй каскад. На период очистки второго или третьего каскадов предусматриваются обводные водоводы (трубопроводы). Основным недостатком прудов-осветлителей является необходимость занятия больших площадей земли и неуправляемость процесса осветления.Для очистки дренажных и карьерных вод, когда количество взвешенных веществ в исходной воде не лимитируется, отстаивание может осуществляться в горизонтальном отстойнике и в пруде-отстойнике (рис.5.20). Сточная вода подается в регулирующую емкость 1, откуда самотеком поступает в горизонтальный отстойник 2. Предварительно очищенная вода проходит хлорирование при выходе из горизонтального отстойника и далее поступает в пруд-отстойник.Осадок удаляют с помощью шламовых насосов с предварительной размывкой его гидромонитором.Для очистки вод, загрязненных мелкодисперсной взвесью, в данную схему вводят реагентную обработку. Вода из резервуара (усреднителя) поступает в смеситель, куда вводится раствор коагулянта. На выходе из смесителя вода смешивается с флокулянтом и самотеком через камеру хлопьеобразования подается в отстойник. Достоинством данных схем очистки является простота конструктивных решений и обслуживания, надежность работы. К недостаткам можно отнести необходимость выключения из работы секции остойника в период очистки от осадка. Этот недостаток может быть устранен в случае замены горизонтального отстойника на вертикальный, радиальный или наклонный отстойники.Рис.5.20. Схема отстаивания шахтной воды в горизонтальной отстойнике и в пруде-отстойнике:I - регулирующая емкость; 2 - горизонтальный отстойник; 3 - хлораторная; 4 - пруд-отстойник; 5 - иловая площадка3.6 Очистка кислых и щелочных карьерных и дренажных водЗначительный ущерб окружающей природной среде наносит сброс в открытые водоемы минерализованных, кислых и щелочных карьерных и дренажных вод. Основными методами очистки минерализованных вод являются: термический, мембранный, ионообменный и гидротехнический.К термическому методу опреснения относятся процессы с использованием высоких температур (дистилляция) и низких температур (вымораживание). Процесс дистилляции является в настоящее время наиболее разработанным, поэтому он получил наиболее широкое распространение. Термическое опреснение связано с изменением агрегатного состояния минерализованной воды при ее нагревании. При кипении воды образуется пар, а ионы солей ввиду их малоподвижности остаются в рассоле. Промышленностью создано несколько различных типов дистилляционных аппаратов, отличающихся условиями процесса, регенерацией тепла, конструкцией и т.д.Процесс вымораживания заключается в том, что при температуре ниже температуры замерзания чистая вода образует кристаллы пресного льда, а рассол с растворенными в нем солями размещается в ячейках между этими кристаллами. Температура замерзания рассола всегда ниже температуры замерзания чистой воды и зависит от концентрации растворенных солей.Ионный обмен распространен при обессиливании воды в процессе водоподготовки для извлечения из сточных вод ряда металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят в ионообменных установках и аппаратах, изготовляемых промышленностью.Разделение ионов солей в минерализованных водах возможно при помощи ионоселективных мембран под действием постоянного тока. Этот процесс осуществляется в специальных аппаратах - электродиализаторах.Наиболее простым методом очистки минерализованных вод является гидротехнический, который предусматривает использование процессов естественного испарения или вымораживания или разбавление их чистой водой до нормативного уровня. Естественное вымораживание осуществляют буртовым способом или наливным. В первом случае создают с помощью разбрызгивающих форсунок ледяные бурты. Во втором случае производят послойное намораживание.Этот метод достаточно широко применен на горных предприятиях, карьерные и дренажные воды которых содержат сульфаты, хлориды кальция и магния. Это объясняется, прежде всего, отсутствием в стране и за рубежом промышленно освоенных методов очистки сточных вод от этих ингредиентов. Поэтому метод разбавления может рассматриваться как временный.Технология очистки кислых и щелочных карьерных и дренажных вод предусматривает перевод растворенных солей в твердую фазу, отделение твердой фазы от воды, уплотнение и обезвоживание твердой фазы. Первый этап очистки осуществляется химическими методами нейтрализации, окисления и восстановления.Нейтрализацию можно проводить различными способами: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами.Если на одном предприятии или на соседних предприятиях имеются кислые и щелочные воды, не загрязненные другими ингредиентами, то применяют нейтрализацию вод смешиванием. Кислые и щелочные воды смешивают в емкости (рис.5.21) с мешалкой и без мешалки. В последнем случае перемешивание ведут воздухом. При переменной концентрации сточных вод в схеме предусматривают установку усреднения. При избытке кислых или щелочных сточных вод добавляют соответствующие реагенты. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки.Для нейтрализации кислых вод путем реагентной обработки могут быть использованы: едкий натр, едкий калий, известь, известняк, доломит, мрамор, мел, магнезит, сода, отходы щелочей, отходы ацетиленного производства, зола, цемент. Однако наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Са (ОН) г 5-10%. Соду и гидроксид натрия используют, если они являются отходами производства. Иногда для нейтрализации вод, содержащих серную кислоту, применяют различные отходы (например, шлаки сталеплавильного, феррохромового и доменного производства, содержащие достаточное количество окиси кальция и других щелочей).Основными нейтрализующими реагентами, наиболее распространенными на горных предприятиях, является известь и известняк.При нейтрализации кислых вод, содержащих растворенные соли железа и алюминия, с помощью извести образуются легкие желатинообразные хлопья гидроокисей железа и алюминия, выпадающие в осадок, и сульфат кальция (гипс), который в зависимости от его количества растворяется в воде или частично выпадает в осадок.Для перемешивания кислых вод с реагентом (например, известковым молоком) на очистных сооружениях используют различного рода смесители: ершовые, вихревые, диафрагмовые, эжекторные и др. Нейтрализованная вода в простейших схемах очистки (рис.5.22) поступает в пруд-отстойник, где происходит ее осветление с одновременным накоплением осадка на дне водоема. На практике применяются также более сложные схемы очистки, включающие многоступенчатую обработку кислых вод. В качестве реагента широкое применение может найти известняк как распространенный в природе и недорогой материал или совместное использование известняка и извести.Кроме гравитационного метода осветления воды и уплотнения осадка могут быть использованы флотационные методы. Обезвоживание образующегося осадка после его уплотнения может осуществляться на типовых аппаратах заводского изготовления: вакуум-фильтрах. В последнем случае процесс очистки ведется с применением флокулянтов.Для нейтрализации кислых вод в некоторых случаях проводят их фильтрование через слой магнезита, доломита, известняка, твердых отходов (шлак, зола). Процесс ведут в фильтрах - нейтрализаторах, заполненных кусками известняка или доломитом размером 30-80 мм. При высоте слоя материала 0,85-1,2 м скорость течения сточных вод не должна превышать 5 м/с.Рис.5.22. Принципиальная схема нейтрализации кислых шахтных вод:1 - смеситель; 2 - погружной датчик; 3 - приборы автоматического регулирования; 4 - дозатор; 5 - резервуар известкового молокаДля нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты. В последнее время начинают использовать отходящие кислые газы, содержащие СО2, SO2, NO2, N2O3 и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные щелочные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку и самих газов от вредных компонентов. При этом нейтрализация осуществляется в реакторах с мешалкой (рис.5.23), пленочных и тарельчатых колоннах.3.7 Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.Для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ применяют биохимические методы. Этот способ основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе их жизнедеятельности. Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит - сульфат - ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Разрушение органических веществ называют биохимическим окислением.В зависимости от вида микроорганизмов, участвующих в разрушении органического вещества, различают аэробный и анаэробный процессы очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40°С. Аэробный процесс является окислительным и может нормально протекать, если концентрация органического вещества в сточной воде (выраженная в биохимической потребности в кислороде - ВПК) не будет превосходить некоторые предельные величины. В противном случае высоко концентрированные сточные воды приходится разбавлять слабо концентрированными или в отдельных случаях даже чистой водой.Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода. Анаэробный процесс является восстановительным и может протекать практически при любых концентрациях органического вещества. До недавнего времени их использовали для обезвреживания осадков. Сейчас его начинают применять для разрушения органических веществ в сильноконцентрированных сточных водах.Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать как в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биохимических прудах), так и в искусственных очистных сооружениях (в аэротенках, биофильтрах), в которых процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.Поля орошения. Это специально подготовленные и спланированные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры и они предназначены только для очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации.Очистка сточных вод в этих условиях идет под воздействием почвенной микрофлоры, солнечной радиации, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений. В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта пленку, населенную множеством микроорганизмов. Эта пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества, и они под действием аэробных микроорганизмов переходят в минеральные соединения. Непременным условием протекания аэробных процессов является наличие кислорода. Наиболее интенсивное биологическое окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2-0,4 м). На глубине, где ощущается недостаток кислорода, преобладают анаэробные процессы. Процессы очистки протекают на глубине до 1,5 м.Поля орошения желательно устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. В противном случае необходимо устраивать дренаж.Устройство полей орошения не разрешается на территориях, находящихся в пределах I и II поясов зон санитарной охраны источников централизованного водоснабжения и минеральных источников; в непосредственной близости от мест выклинивания водоносных горизонтов, а также при наличии трещиноватых пород и закарстовых, не перекрытых водоупорным слоем. На земледельческих полях орошения запрещается выращивание овощных культур, употребляемых в пищу без термической обработки, а также бахчевых культур и ягод (земляника и клубника).При организации полей орошения предусматривают устройство резервных полей фильтрации (до 25-30% площади орошаемой территории) для приема сточных вод в неблагоприятные периоды года, во время уборки урожая и в других случаях, когда сточные воды не могут быть использованы для орошения.В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади намораживания.При выборе территории для полей фильтрации руководствуются теми же правилами, что и при выборе территории для полей орошения. Наиболее подходящими грунтами для полей фильтрации являются пески и супеси. Поля фильтрации располагают ниже водозаборных сооружений по течению грунтового потока (не менее 200 м для легких суглинков, 300 м - для супесей и 500 м - для песков).Вследствие того, что на поля фильтрации допускается нагрузка значительно большая, чем на поля орошения, обязателен дренаж. Кроме того, в целях повышения фильтрационной способности почвы и поддержания процесса окисления органических веществ в непрерывном режиме необходимо перепахивание и боронование участков.Сбор и отвод профильтровавшейся очищенной воды с полей орошения и фильтрации осуществляют с помощью дренажных устройств, которые могут быть открытыми (канавы) и закрытыми (дренажные трубы). Количество сточных вод, которое может быть очищено на единице площади полей орошения, зависит в основном от фильтрующей способности грунта и потребности выращиваемых культур во влаге. Для успешной эксплуатации полей сточную воду предварительно осветляют. Очистка сточных вод с одновременным их использованием для орошения и удобрения может быть проведена по разным вариантам (рис.5.24). Например, сточные воды после механической очистки поступают в пруды накопители, а затем по каналу - в пруды-испарители и на поля орошения. Ил и сточные воды после механической, физико-химической и биохимической очистки направляют на поля орошения, а в неполивной период сбрасывают в водоем. В последнее время распространение получило" подпочвенное орошение сточными водами, распределяемыми через ""рубчатые асбестоцементные или полиэтиленовые трубчатые увлажнштели. Такое орошение позволяет наиболее полно использовать удобр-ительные свойства сточных вод, автоматизировать процессы полива и обеспечить санитарно-гигиенические требованияРис.5.24. Варианты естественной биохимической очистки сточных вод:1 - сооружения механической очистки; 2 - сооружения физико-химической очистки; 3 - сооружения биохимической очистки; 4 - пруды-ило-уплотнители или биологические пруды; 5 - отводной канал; 6 - пруд-испаритель; 7 - поля фильтрации; 8 - земледельческие поля орошенияБиологические пруды. Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Они представляют собой земляные сооружения (каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней), через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами.Под действием бактерий происходит окисление органических примесей сточных вод. При этом бактерии используют кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли в свою очередь могут усваивать продукты распада, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ.При естественной аэрации время пребывания сточной воды в прудах - до 10 суток и более. Для повышения скорости растворения кислорода, а следовательно, и повышения скорости окисления сооружают аэрируемые пруды. Для подачи воздуха при пневматической аэрации используют компрессоры низкого давления. При этом кроме насыщения воды кислородом происходит и ее перемешивание. Аэрация позволяет в 3-3,5 раза повысить нагрузку по загрязнениям, увеличить глубину пруда до 3,5 м. В прудах с искусственной аэрацией достаточная степень очистки может быть достигнута за 1-3 суток.Пруды работают круглогодично в районах со среднегодовой температурой +10°С и выше, в средней полосе - сезонно. В последнем случае весной, перед вводом биологических прудов в эксплуатацию, производят вспашку их дна. После вспашки пруды заполняют сточной водой, которую выдерживают почти до полного исчезновения из нее аммонийного азота. Срок "созревания" прудов для средней полосы России не менее одного месяца. Осенью, после окончания работы, воду из них выпускают. В зимнее время производят намораживание воды.В искусственных условиях процесс биологической очистки сточных вод проводят в биофильтрах или аэротенках с использованием биопленки или активного ила.Очистка в биофильтрах. Биофильтры представляют собой достаточно большую емкость (обычно цилиндрической формы диаметром от 6 до 30 м, изготовленную из кирпича или железобетона), внутри которой размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха.В биофильтрах сточная вода, проходя через фильтрующую загрузку, оставляет в ней, вследствие адсорбции, взвешенные и коллоидные органические вещества, которые образуют биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. В ходе потребления и превращения клетками биопленки органических веществ и кислорода биомасса пленки увеличивается. Часть микроорганизмов остается в биопленке, а часть, отмирая, выносится потоком жидкости. Биопленки имеют толщину до 3 мм и более. Площадь поверхности 1 кг биопленки достигает 4000 м. Окислительная мощность биофильтров зависит от количества биопленки, удерживаемой загрузкой, и конструктивных особенностей биофильтра. Прирост биопленки регулируется удельной гидравлической нагрузкой на фильтр. Если нагрузка мала, то происходит самоокисление биопленки, если повышена, то происходит прирост биомассы до критических размеров и отрыв ее от материала загрузки. В качестве загрузки используют различные материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью: щебень, гравий, шлак, керамзит и т.п.В настоящее время предложено большое число конструкций биофильтров, которые делят на биофильтры: работающие с полной и неполной биологической очисткой; с естественной и искусственной подачей воздуха; с рециркуляцией и без рециркуляции сточных вод; на биофильтры одноступенчатые и двухступенчатые, капельные, вы-соконагружаемые (орошаемые), башенные (большой высоты) н т.д.Биофильтры с капельной фильтрацией имеют низкую производительность, но обеспечивают полную очистку. Гидравлическая нагрузка их равна 0,5-3 м3/ (м2 *сут). Их используют при объеме сточных вод до 1000 м3/сут при БПК не более 200 мг/л. Высоконагружаемые биофильтры работают при гидравлической нагрузке 10-30 м3/ (м2, сут), т.е. очищают в 10-15 раз больше сточной воды, чем капельные. Однако они не обеспечивают полную очистку. Двухступенчатые биофильтры применяются в том случае, когда для достижения высокой степени очистки нельзя увеличить высоту биофильтров.Эффективность очистки сточных вод на биофильтрах от патогенных микроорганизмов (вирусы, бактерии) достаточно высока и составляет не более 90%, поэтому жидкую фазу хлорируют, а твердую - обеззараживают на иловых площадках или в метантенках.Очистка сточных вод активным илом. Для большинства сточных вод эффективно используется способ очистки сточных вод активным илом. Основной принцип способа очистки сточных вод активным илом заключается в следующем.После соответствующей механической и (или) химической предварительной обработки, возможно с добавленными питательными веществами, сточные воды направляются в биологический реактор, так называемый аэротенк, где растворенные органические вещества, насколько это возможно биологически, посредством активной биомассы, так называемого активного ила, частично преобразуются в новую биомассу, частично окисляются в воду и двуокись углерода (СО2). Для этого кислород искусственно вводят в аэротенк и содержимое аэротенка хорошо перемешивают при помощи механических аэрационных устройств. Существуют и другие системы, например, газация сжатым воздухом или инжекторная аэрация.В результате поступления сточной воды эквивалентное количество смеси активного ила - сточной воды вытесняется во вторичный отстойник, где разделяются ил и вода. В то время, как очищенная вода стекает в ступень последующей очистки (например, нитрификацион-ное сооружение, осветляющий бассейн) или к приемнику сточных вод, ил, так называемый возвратный активный ил, перекачивается обратно в аэротенк или частично выводится и удаляется в виде избыточного активного ила.На практике возникает ряд технических и экономических проблем при использовании данного способа очистки. Например, большие объемы сточных вод с высоким наличием загрязнением предполагают использование значительного количества биомассы, требуются большие объемы аэротенков.Многие же промышленные сточные воды вследствие либо одностороннего состава, либо наличия легких веществ склонны к образованию слабо концентрированных илов. Для утяжеления ила используются соли железа или алюминия.Необходимость ввода кислорода в аэротенк, невысокая растворимость его в воде, особенно в теплых промышленных сточных водах, связаны с высокими затратами энергии.Высокие затраты на ввод кислорода приводят к высокой плотности энергии в аэротенке и вызывают в сточных водах, и без того склонных к вспениванию, часто не поддающиеся управлению, проблемы вспенивания. Высокая пропускная способность воздуха приводит к высокому выделению отходящих газов с последствиями отрицательного воздействия пахучих веществ и распространения бактериосодержащих аэрозолей в окружающей среде. Кроме того, в зонах с морозными периодами создаются значительные проблемы с сильным образованием тумана и оледенением аппаратов и сооружений в результате замерзающего конденсата.Для устранения этих недостатков в зарубежной практике вместо открытых аэротенков воздушной аэрацией используются закрытые и, как правило, разделенные на несколько камер (2-6) реакторы с аэрацией техническим кислородом. Отвечающая требованиям предварительно обработанная сточная вода вместе с возвратным активным илом направляется в 1-ю камеру реактора. В газовом пространстве 1-й камеры технический кислород подается под давлением. Он промывает реактор в том же направлении, как и поток жидкости, и расходуется при этом примерно на 90%. Из последней камеры реактора выходит поток отходящего газа, состоящий из кислорода, двуокиси углерода, азота и водяных паров.На горных предприятиях сточные воды могут быть насыщены сульфидами, которые перед подачей их в биологическую ступень очистки должны быть в значительной мере очищены от сульфидов. Для этого существует большое количество способов. Например, для физически растворенного H2S применяются десорбционные процессы, для сульфидов, связанных со слабыми основаниями, как например, сульфид аммония - термические процессы отгонки. Для сточных вод, в которых имеются сульфиды с сильными основаниями, как правило, раствор едкого натра, необходима химическая ступень для отделения H2S. При выборе способа большее значение имеют компоненты, содержащиеся в сточных водах наряду с сульфидами.3.8 Обезвоживание осадков и обеззараживание сточных водПри очистке карьерных и дренажных вод от механических примесей образуются большие объемы осадков, состоящие на 80-90% и более из воды. Для обезвоживания осадков в горнодобывающих отраслях в основном используются иловые площади и метантенки, а складирование осадков осуществляется в илонакопителях, прудах, в выработанном карьерном пространстве.Иловые площадки состоят из спланированных участков (карт), окруженных по периметру земляными оградительными валиками, высота которых выше рабочего уровня на 0,3 м. Если имеется угроза загрязнения грунтовых вод, то площадку устраивают на искусственном основании, препятствующем попаданию профильтровавшейся загрязненной воды в грунтовой поток. Если грунт плотный и водонепроницаемый (суглинок, глина), площадки делают на естественном основании со специально устроенным трубчатым дренажем, уложенным в канавы, заполненные щебнем. Осадок, выгружаемый из отстойников, метантенков и других сооружений, последовательно заполняет карты площадки, в которых он подсушивается естественным путем в среднем до влажности 75%, вследствие чего объем его уменьшается в три-восемь раз. После подсушки осуществляется его погрузка и транспортировка Метантенк представляет собой резервуар (обычно железобетонный цилиндрической или прямоугольной формы) с коническим днищем, предназначенным для сбраживания осадка. Для ускорения процесса брожения осадок подогревают обычно до температуры 33 или 55°С паром, который вводят в метантенк через эжектирующие устройства, или водой с температурой до 60°С, циркулирующей по змеевикам, уложенным внутри метантенка, а также в теплообменных аппаратах вне метантенка. Газ, образующийся в метантенках в результате брожения, собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого перекрытия. Из колпака этот газ отводится для дальнейшего использования. Осадок, выгружаемый из метантенков, имеет влажность 96-97%.На практике достаточно широко используются фильтры с зернистой загрузкой различной конструкции. В будущем для этих целей будет широко применяться центробежно-реверсивное фильтрование. Достаточно широкое распространение получили открытые и напорные гидроциклоны.За рубежом для механического обезвоживания осадка сточных вод в последнее время начали широко применяться ленточные пресс-фильтры, отличающиеся относительной несложностью конструкции, надежностью и удобством в эксплуатации.Если сточные воды имеют бактериальное загрязнение, то они подвергаются обеззараживанию.Все известные методы обеззараживания сточных вод подразделяются на: химические - хлорирование, коагуляция, флотация; электрохимические - электролиз, озонирование, электрофлотация; физические - воздействие ультразвуком, обработка ультрафиолетовыми лучами, кипячение, ультрафильтрация; методы электрообработки - электрофорез, электрический разряд, электрокоагуляция.Наибольшее распространение на горнодобывающих предприятиях получило хлорирование жидким хлором и гипохлоритом натрия. Способ обеззараживания жидким хлором надежен, прост по аппаратурному оформлению, легко поддается контролю по остаточному хлору, позволяет использовать готовое к употреблению бактерицидное вещество. В то же время применение хлора для обеззараживания сточных вод имеет свои недостатки, связанные с его токсичностью и дефицитностью во многих регионах страны.Метод обеззараживания воды с помощью гипохлорита натрия, получаемого путем электролиза раствора поваренной соли непосредственно на месте потребления, позволяет избежать трудностей, связанных с использованием для обеззараживания токсичного вещества. Однако обеззараживание сточных вод электролитическим гипохлоритом натрия также не лишено недостатков. Из всего объема раствора поваренной соли на получение активного хлора расходуется не более 10-15%. Для размещения оборудования при получении гипохлорита натрия также необходимо отдельное хорошо проветриваемое помещение, а его обслуживание требует больших затрат.На горных предприятиях для обеззараживания воды хлорной известью сооружают специальные сооружения, которые называют хлораторной. Они служат для приготовления и дозирования растворов, содержащих активный хлор. При этом возможно несколько типов установок по хлорированию воды.К первому типу относятся установки по хлорированию воды хлорной известью или порошкообразными гипохлоритами. Принцип действия их сводится к приготовлению раствора требуемой концентрации и последующей подаче его в воду.Установка второго типа работает с использованием сжиженного хлора. В этих установках, хлораторах, последовательно осуществляется испарение хлора, его механическая очистка, дозирование и растворение в воде с образованием хлорной воды. Последняя в требуемых количествах смешивается с обрабатываемой жидкостью в специальных устройствах-смесителях.К третьему типу относятся установки, которые позволяют получать обеззараживающие хлорпродукты из исходного сырья - поваренной соли - непосредственно на месте потребления. Такими установками являются электролизеры, предназначенные для приготовлений электролитического гипохлорита натрия.На рис.5.25 в качестве примера приведен вариант хлораторной при подаче хлорной воды по безнапорной схеме. Принятое оборудование установки для хлорирования может быть применено и при использовании порошкообразного гипохлорита кальция.Рис.5.25. Схема типовой хлораторной с использованием хлорной извести:1 - хлораторная; 2 - склад для хранения хлорной извести; 3 - тамбур; 4 - растворный бак; 5 - расходный бак; 6 - дозирующий бачок; 7 - измеритель расхода хлорной водыКроме описанных методов весьма эффективно обеззараживание сточных вод может осуществляться озонированием. Исследования показали, что для уничтожения болезнетворных микроорганизмов требуются примерно одинаковые дозы хлора и озона. При сильном бактериальном загрязнении сточных вод большие дозы озона не вызывают неприятного запаха и вкуса, в то время как массированное применение хлора и его соединений придает воде неприятный вкус. Кроме того, озон может использоваться для обесцвечивания и дезодорации воды, очистки ее от устойчивых органических веществ (ПАВ, фенолов, пестицидов и др.). Препятствием для широкого применения метода озонирования является высокая стоимость получения бактерицидного вещества, связанная с большим расходом электроэнергии.Для обеззараживания природных и биологически очищенных сточных вод предложен метод прямого электролиза для обеззараживания карьерных вод, содержащих хлориды. Этот метод безопасен, его применение позволит снизить капитальные и эксплуатационные затраты на обеззараживание сточных вод карьеров.Кроме того, находят практическое применение такие способы, как ультрафиолетовое облучение сточных вод. На стадии опытно-промышленных испытаний находятся способы, основанные на применении ультразвука и виброакустических колебаний.Бактерицидным действием обладают также ультразвуковые волны, импульсный электрический разряд и радиационное облучение. Однако перечисленные способы не вышли из стадий испытаний и не нашли практического применения.3.9 Рациональное использование сточных водКарьерные и шахтные воды в соответствии с действующими нормами и санитарными правилами могут быть использованы для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Однако после соответствующей подготовки они пригодны для технического водоснабжения. Однако расход воды на технические нужды в несколько раз меньше общего объема попутно-забираемых вод. Например, на предприятиях угольной промышленности расход может достигать лишь 15% от общего объема забора воды. Поэтому остальная часть может быть использована для других целей: для водоснабжения соседних предприятий других отраслей промышленности, для орошения земельных угодий, рыборазведения и целей рекреации.Возможные направления эффективного использования попутно забираемых вод указаны на рис.5.26. Использование попутно забираемой воды в общем объеме водопотребления на предприятиях отрасли к настоящему времени составило лишь 30%, а в перспективе будет увеличено до 50%. Основными потребителями являются: обогатительные фабрики - 50%, шахты - 36% и разрезы - 14%.Дренажные воды не загрязняются так, как карьерные воды, и поэтому могут рассматриваться как источник водоснабжения хозяйственно-бытовых нужд без очистки или с проведением соответствующей водоподготовки. Так, например, на некоторых угольных предприятиях ПО "Кизелуголь" дренажные воды используются для питьевого водоснабжения поселков.Карьерные воды используются для пылеподавления на технологических дорогах, в зонах экскавации горной массы, в местах пересыпа на конвейерном транспорте. При обслуживании транспортно-дорожных механизмов вода используется для их заправки и мойки. Наибольший объем воды (около 60%) на карьерах расходуется для гидромеханизированных горных работ, а также для мокрого обогащения полезных ископаемых, получения тепловой энергии и сжатого воздуха. При этом следует отметить, что в технологическом процессе обогащения углей минерализованные воды (сульфатного класса) имеют явное преимущество перед пресными речными водами бикарбонатного типа. При сухом (пневматическом) методе обогащения вода также расходуется на мокрое пылеулавливание и смыв пыли в производственных помещениях.При брикетировании углей со связующим карьерные и дренажные воды расходуют на такие технологические операции, как пропарка угольной шихты со связующим и предварительный его разогрев. К числу прочих потребителей попутно забираемой воды непосредственно на горных предприятиях можно отнести: работы по тушению горящих породных отвалов и профилактике их самовозгорания, геолого-разведочные и строительные работы, нужды механических и ремонтных цехов и др. На эти нужды потребляется порядка 15% от общего объема водопотребления. - Эффективным способом уменьшения количественного и качественного истощения водных ресурсов при добыче и переработке полезных ископаемых является оборотное и замкнутое водоснабжение, которое заключается в многократном использовании воды в технологическом процессе. Это позволяет значительно снизить расход свежей воды и предотвратить загрязнение природных вод промышленными стоками. Схемы оборотного водоснабжения показаны на рис.5.27. Если оборотная вода используется в теплообменной аппаратуре как теплоноситель, то в системе оборотного водоснабжения предусматривается ее охлаждение (например, в вентилируемых градирнях или брызгальных бассейнах).Для оборотной технологической воды, используемой, например, для образования пульп при гидромеханизированной разработке горных пород, при обогащении и переработке полезных ископаемых, гидротранспорте продуктов и отходов производства и т.п. перед повторным использованием ее очищают изложенными выше методами. Если, кроме того, требуется ее охлаждение, то применяется на практике схема оборотного водоснабжения, представленная на рис.5.27, в.Во всех случаях свежая вода добавляется в систему лишь на восполнение потерь или для улучшения свойств оборотной воды (например, для предотвращения накипи, коррозии, биологического обрастания).Уровень оборотного водоснабжения на угледобывающих и перерабатывающих предприятиях может быть следующий: 67% - при добыче открытым способом; 48 % - при добыче подземным механическим способом; 94% - гидравлическим способом; 92% - при обогащении от общего водопотребления. Технологические процессы мокрого обогащения на большинстве фабрик организованы по оборотной системе водоснабжения с замыканием водно-шламового цикла через наружные очистные сооружения - шламовые отстойники, илонакопители, хвостохранилища. Свежую воду расходуют на восполнение безвозвратных потерь технической воды в процессе обогащения. Условиями дальнейшего повышения уровня оборотного водоснабжения могут быть снижение безвозвратных потерь воды, ликвидация утечек и организация оборотного водоснабжения на отдельных процессах пылеподавления путем повторного использования очищенных и обеззараженных карьерных и дренажных вод. Лекция 4. Горное производство и водный б а ссейн4.1 Антропогенное воздействие на водный бассейнПоверхностные и подземные воды образуют водную оболочку планеты, или гидросферу.Поверхностные воды представлены океанами, морями, озерами, реками и прочими водоемами и водотоками. К подземным относятся воды различного типа, залегающие в верхних слоях литосферы.Из общей поверхности Земли, равной 510 млн км2, 70,8 % составляют океаны и моря, 29,2% - суша. Около 3% поверхности суши занимают внутриматериковые воды - озера, реки и пр., около 11% поверхности покрыто ледниками.В настоящее время масса воды составляет около 0,02 % массы земного шара, объем ее равен 1,45 109 км3. По запасам свободной воды Земля занимает первое место среди планет Солнечной системы. Распределение объемов воды, тыс. км3, в различных частях гидросферы представлено следующим образом:Мировой океан 370 323подземные воды 60 000в том числе зоны активного водообмена 4 000ледники 24 000озера 280почвенная влага 85пары атмосферы 14речные воды 1,2Воды в океанах и морях минерализованы (среднее содержание соли; - 3,5 г в 1 л воды); значительное количество подземных вод также минерализовано, причем содержание солей в 1 л воды может достигать 200-250 г.Запасы пресных вод по последним данным составляют 35 млн км3, т.е. всего 2 % общих запасов, а с учетом недоступной для использования некоторой части пресных вод, законсервированных в виде льдов в полярных ледниках, - 0,3 % объема гидросферы.Распределение ресурсов пресных вод, км3 (%), представлено следующим образом:ледники 24 000 000 (85)подземные воды 4 000 000 (14)озера и водохранилища 155 000 (0,6)почвенная влага 83 000 (0,3)пары атмосферы 14 000 (0,05)речные воды 12 000 (0,04)Для возобновления ресурсов пресных вод определяющее значение имеет круговорот воды, связывающий воедино все части гидросферы.В круговороте воды выделяют такие основные элементы, как атмосферный, океанический и материковый.Схема глобального водообмена показана на рис.7.1.Продолжительность гипотетической смены всего объема данной части гидросферы в процессе круговорота характеризуется активностью водообмена. Например, при общем объеме рек 1200 км3 по ним за год стекает в океаны и моря 32000 км3 воды, а это значит, что сток воды в реках обновляется 26,6 раза в год, т.е. почти через каждые 13 сут.По степени связи подземных вод с поверхностью земли и поверхностными водами выделяют три гидродинамические зоны.Первая, самая верхняя, зона характеризуется активной формой взаимосвязи с поверхностью, интенсивным и устойчивым стоком подземных вод в сторону крупной речной сети. В этой зоне формируются пресные воды, отличающиеся высокой способностью к возобновлению. Вторая, средняя, зона замедленного водообмена приурочена к глубинам ниже активного дренирования подземных вод гидрографической сетью. Питание подземных вод ухудшается из-за инфильтрации атмосферных осадков. Направление стока подземных вод определяется положением регионального дренирующего базиса. Сток замедленный, возобновление ресурсов вод затруднено. В этой зоне преобладают подземные воды повышенной минерализации (до 10-20 г/л) сульфатно-гидрокарбонатного состава. Третья, нижняя, зона приурочена к большим глубинам (более 800-1000 м). Она характеризуется замедленным стоком (0,05-0,1, реже 0,2 м в год) в направлении глубоко залегающего регионального базиса разгрузки (море, океан, тектонические разломы) или застойным режимом. Воды высокоминерализованы (более 50 г/л), преимущественно хлоридно-кальциевого состава. Возобновление запасов происходит в течение длительного, возможно геологического, времени. Ценными и легко доступными для использования являются подземные воды первой верхней гидродинамической зоны, находящиеся под дренирующим влиянием речных долин и образующие подземный сток в реках. Ресурсы этих пресных вод наиболее устойчивы.По оценкам экспертов на территории России по состоянию известно 3 200 месторождений пресных подземных вод (ППВ) с суммарными эксплуатационными запасами 62,5 млн м3/сут. В эксплуатации находится 1 235 месторождений с суммарным водооборотом 16,5 млн м3/сут. Суммарные потенциальные ресурсы ППВ составляют 365 млн м3/сут.Вода является элементом биосферы, обеспечивающим существование и развитие всего живого на планете и прежде всего человека. Великому ученому эпохи Возрождения Леонарду да Винчи принадлежит высказывание о том, что воде была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле.А.Е. Ферсман назвал воду самым важным минералом наЗемле, без которого нет жизни. Гидрологические условия играют одну из важнейших ролей в формировании природной среды. Там, где воды в достаточном количестве, наблюдается многообразие живых организмов. Там, где ее мало или она отсутствует, жизнь замирает. Вода оказала на развитие общества значительно большее влияние, чем другие природные ресурсы. Только при наличии воды человек осваивал, создавал культурные ландшафты, развивал производство. Уходила вода, и плодородные земли превращались в пустыню, оставались покинутыми города и селения.Под использованием водных ресурсов подразумеваются водопотребление и водопользование. Водопотребление связано с изъятием воды из водоемов, водотоков, подземных водоносных пластов. При этом часть воды после использования, пройдя соответствующую очистку, возвращается в гидрографическую сеть или водоносные горизонты, а часть воды безвозвратно теряется, так как входит в состав промышленной или сельскохозяйственной продукции, испаряется, инфильтруется в грунты и не попадает в места водозаборов. При водопользовании вода является операционным базисом и средством производства и не изымается из источников. К системе водопользования относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, водный туризм и др.Естественно, что эти два вида использования воды взаимно связаны. 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).Количественное истощение водных ресурсов. В настоящее время человечество потребляет 12-13 % речного стока.Если в промышленно развитых странах с интенсивным сельскохозяйственным производством, в которых значительные объемы воды используются на орошение, потребление пресной воды на одного жителя достигало 150-200 м3, то в развивающихся странах Африки и Ближнего Востока - 100-200 м3, а в странах, расположенных в безводных зонах, - 20-50 м3.В промышленности наиболее водопотребляющие отрасли - энергетика, горно-добывающая, металлургическая и химическая. Например, для выплавки 1 т чугуна и переработки его в сталь и прокат расходуют около 300 м3 воды, для изготовления 1 т алюминия-1500 м3, меди - 500 м3, бумаги - 900 м3, синтетического каучука - 2100-3500 м3, искусственного волокна - 4000 м3. Еще больший объем воды потребляется в сельском хозяйстве.Качественное истощение водных ресурсов. Основные причины качественного истощения водных ресурсов - их загрязнение и засорение.Под загрязнением вод понимают их насыщение вредными веществами в таких количествах или сочетаниях, в результате чего ухудшается качество вод и водный объект признается загрязненным в соответствии с принятыми нормами. В отличие от загрязнения под засорением вод имеют в виду поступление в водоем посторонних нерастворимых в воде предметов, не изменяющих качество воды, но влияющих на качественное состояние русел водоемов.Основные источники загрязнения - сточные воды нефтяной, нефтехимической, химической, угольной, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности. Интенсификация сельскохозяйственного производства, связанная с внесением больших доз минеральных удобрений, применением химических средств защиты растений, организацией животноводческих комплексов, также приводит к значительному росту загрязнения водоемов и водотоков. Количество выносимых водно-растворимых веществ зависит от механического и химического состава почв, их сельскохозяйственного использования, количества выпадающих осадков, способов и норм орошения, видов и норм вносимых минеральных удобрений и применяемых ядохимикатов. Установлено, что из легких по механическому составу почв выносится примерно в 2 раза больше водно-растворимых солей, чем из суглинистых, а вынос с угодий, занятых пропашными культурами, в 2-2,5 раза превышает вынос с угодий, занятых кормовыми травами. Строительство дренажных систем способствует улучшению промывного режима подзолистых почв и переносу различных химических веществ в нижележащие горизонты, что приводит к загрязнению грунтовых и даже более глубоко залегающих подземных вод. Удобрения, а также такие биогенные элементы, как фосфор и азот, содержащиеся в сточных водах промышленных предприятий и животноводческих комплексов, попадая в поверхностные водоемы и водотоки, нарушают их гидрохимический и биологический режимы, снижают способность природных вод к самоочистке, что приводит не только к ухудшению качества воды, но и к деградации водоемов и водотоков.Ежегодно во всем мире в реки сбрасывается около 160 км3 промышленных сточных вод. Предполагается, что к 2000 г. сброс сточных вод достигнет 2400 км3.Одним из основных загрязнителей вод являются нефть и нефтепродукты. Поступления нефти в Мировой океан, по данным специалистов, составляют около 25-30 млн т в год. Загрязнение вод нефтью происходит в результате естественных выходов ее на поверхность в районах залегания, при добыче, транспортировании, переработке и последующем использовании. Поступление нефти в Мировой океан из районов природного залегания нефтяных пластов составляет примерно 0,5 млн т в год. Достаточно часто отмечаются случаи загрязнения водных объектов вследствие неправильного бурения и последующей эксплуатации нефтяных скважин. При разливе нефть и нефтепродукты образуют тонкую пленку на водной поверхности.1 т нефти покрывает около 3 км3 поверхности. Так, авария на одной из нефтяных скважин в штате Калифорния (США) привела к утечке более чем 15 млн л нефти, которая покрыла акваторию океана на площади около 2000 км2.Последствия аварий крупных танкеров ликвидируются годами. Случаи загрязнения морей на небольшую глубину по всем странам мира не поддаются учету. Однако ущерб от загрязнения нефтепродуктами прибрежных районов достигает колоссальных размеров. В Италии, например, ежегодный ущерб по этим причинам достигает 60 млн дол. В результате только одной аварии супертанкера у берегов Великобритании в море вылилось свыше 100 202 тыс. т нефти, что привело к массовой гибели живых существ, населявших акваторию. Погибло более 20 тыс. птиц. Большой ущерб нанесен пляжам Великобритании и северо-западной части Франции.Ежегодно в реки в виде производственных отходов сбрасывается более 2,3 млн т свинца, 1,6 млн т марганца, около 0,5 млн т меди, 1 млн т цинка, 6,5 млн т фосфора, значительное количество ртути и т.д. Только во Франции реки ежегодно выносят в океан более 18 млрд м3 промышленных стоков, в ФРГ-9 млрд м3. Из металлов наибольшую опасность для водной среды представляют ртуть и ее соединения. Средняя концентрация ртути в Мировом океане равна 0,15 мг/м3, а общее ее количество достигает 210 млн т. Вещества, загрязняющие поверхностные воды, оказывают отрицательное воздействие на их экологию, резко ухудшают условия жизни водной флоры и фауны. Некоторые химические элементы накапливаются в микроорганизмах и рыбах. Обследование морей, омывающих берега Европы, показало, что во многих из них, особенно в Средиземном море, содержатся повышенные дозы различных химических элементов и веществ, в том числе инсектицидов, предназначенных для борьбы с вредными насекомыми. Специалисты подсчитали, что в воду Средиземного моря ежегодно попадает 120 тыс. т минеральных масел, 10 т соединений ртути, 2,4 тыс. т цинка и других ядовитых веществ.Загрязнение кадмием вод в районе Тояма (Япония) явилось причиной смерти 119 чел. и вызвало неизлечимую болезнь у тысячи жителей. Антропогенные изменения состояния и режима поверхностных и подземных вод могут привести к неожиданным последствиям. Еще в начале XX столетия парижане использовали для питья воду из Сены. После загрязнения реки промышленными отходами, в том числе пестицидами и другими токсичными веществами, использовать речную воду для бытовых нужд оказалось невозможным. Для питьевого водоснабжения стали использовать артезианские воды. В процессе дноуглубительных работ в русле Сены была нарушена целостность водонепроницаемого слоя глин, и грязные воды реки проникли в нижележащий артезианский горизонт.Воздействие промышленного производства на гидросферу, приводящее к количественному и качественному истощению водных ресурсов, наиболее ярко прослеживается на примере энергетики. Оно выражается в следующем:водопотреблении и водоиспользовании, обусловливающих изменение естественного материального баланса водной среды;осаждении на поверхности воды твердых выбросов продуктов сгорания органического топлива из атмосферы, изменяющих свойства воды, ее цвет, альбедо (величина, характеризующая способность поверхности воды отражать падающий на нее поток электромагнитного излучения) и т.д.;выпадении на поверхность воды в виде твердых частиц и жидких растворов продуктов выбросов в атмосферу, в том числе кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ;осаждении на поверхности воды продуктов сжигания твердых топлив, продувок и очистки поверхностей нагрева;выпадении на поверхность воды жидкого и твердого топлива при транспортировании, переработке, перегрузке;сбрасывании твердых и жидких радиоактивных отходов;изменении температурного режима вследствие сброса теплых вод;создании водохранилищ.Следует особо отметить два вида влияния: сброс теплых вод и создание водохранилищ. Так как температура стоков электростанций достигает 30°С, сброс их в водоем повышает температуру воды, уменьшает содержание в ней растворенного кислорода, вносит изменения в процессы внутреннего обмена, нарушает экологическое равновесие в условиях жизни водных организмов.Строительство крупных гидротехнических сооружении и прежде всего водохранилищ, выполнение крупномасштабных мелиоративных мероприятий значительно изменяют природные условия: ландшафтные, микроклиматические, гидрологические, гидрогеологические и инженерно-геологические. Возникают новые и активизируются замедленно протекающие в естественных условиях процессы, воздействие которых проявляется на значительных территориях, прилегающих к месту выполнения водохозяйственных мероприятий и даже удаленных от него. При заполнении емкости водохранилища затопляются территории, ранее занятые продуктивными сельскохозяйственными угодьями, лесом, селениями; нарушаются коммуникации; создаются новые ландшафтные комплексы, зачастую нехарактерные для окружающей местности. Изменяются условия формирования поверхностного и подземного стоков, гидрологический режим поверхностных водоемов и водотоков. Под влиянием водохранилищ происходит подпор грунтовых вод, что вызывает заболоченность земель в радиусе, достигающем нескольких километров. В засушливых зонах это приводит к вторичному засолению почв вследствие интенсивного испарении влаги. Мелководья характеризуются застойным режимом. Это снижает способность вод к самоочистке, приводит к "цветению" воды, зарастанию прибрежной полосы осокой и другой сорной растительностью. Берега водохранилищ подвергаются интенсивному разрушению вследствие абразии, оползневых деформаций и просадочных процессов. Так, на Куйбышевском и Каховском водохранилищах, по данным И.В. Мельникова, в результате разрушения береговая линия переместилась на 100-200 м в глубь суши. На Каховском водохранилище протяженность участка, охваченного переформированием берегов, составила более 450 км. При выполнении мелиоративных мероприятий изменение водного баланса осушаемых земель и прилегающих к ним территорий может значительно снизить объем годового стока.Н.И. Плотников отмечает, что в районе крупных водохранилищ и крупных ирригационных каналов формируется более мягкий микроклимат. В то же время данные метеорологических станций в районе днепровских водохранилищ свидетельствуют об уменьшении количества осадков на побережье искусственных водоемов в летний период.На рис.7.2 показана схема воздействия гидроэлектростанции на локальные характеристики гидросферы.Самоочищающая способность водоемов. Воды водоемов обладают самоочищающей способностью вследствие их непрерывного перемещения при активном участии солнечной энергии, различных видов бактерий, грибов и водорослей. Наибольшие темпы самоочищения присущи речным водам, наименьшие - водам бессточных прудов и озер. Однако даже высокая способность рек к самоочищению небеспредельна. Некоторые виды загрязнения (главным образом, органические) исчезают за период одно-, двухсуточного движения воды в реках или через десятки и сотни километров. На крупных реках со стоком, регулируемым водохранилищами, процессы самоочищения затруднены, и иногда реки полностью теряют способность к самоочищению.4.2 Правовое и нормативное регулирование использования и охраны водных ресурсов4.2.1 Законодательное регулирование использования и охраны водных ресурсовВ этом параграфе будут проанализированы два законодательных акта, регулирующих использование и охрану водных ресурсов в Российской Федерации: Водный кодекс Российской Федерации и Федеральный Закон "О плате за пользование водными объектами".Водный кодекс Российской Федерации.16 ноября 1995 г. Президентом РФ был подписан Водный кодекс Российской Федерации. Кодекс состоит из трех частей: общей, особенной и заключительной. Общая часть включает 5 разделов, объединяющих 132 статьи.Первый раздел общей части называется "Общие положения" и включает 30 статей. В первой статье дан перечень основных понятий, используемых в Водном кодексе:водные ресурсы - запасы поверхностных и подземных вод, находящихся в водных объектах, которые используются или могут быть использованы;водный объект - сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа либо в недрах, имеющее границы, объем и черты водного режима;водный режим - изменение во времени уровней, расходов и объемов воды в водных объектах;водный фонд - совокупность водных объектов в пределах территории Российской Федерации, включенных или подлежащих включению в государственный водный кадастр;поверхностный водоток - поверхностный водный объект с непрерывным движением вод;поверхностный водоем - поверхностный водный объект, представляющий собой сосредоточение вод с замедленным водообменом в естественных или искусственных впадинах;дренажные воды - вода, собираемая дренажными сооружениями и сбрасываемая в водные объекты;сточные воды - вода, сбрасываемая в установленном порядке в водные объекты после ее использования или поступившая с загрязненной территории;пользование водными объектами (водопользование) - юридически обусловленная деятельность граждан и юридических лиц, связанная с использованием водных объектов;использование водных объектов - получение различными способами пользы от водных объектов для удовлетворения материальных и иных потребностей граждан и юридических лиц;охрана водных объектов - деятельность, направленная на сохранение и восстановление водных объектов;загрязнение водных объектов - сброс или поступление иным способом в водные объекты, а также образование в них вредных веществ, которые ухудшают качество поверхностных и подземных вод, ограничивают использование либо негативно влияют на состояние дна и берегов водных объектов;засорение водных объектов - сброс или поступление иным способом в водные объекты предметов или взвешенных частиц, ухудшающих состояние и затрудняющих использование водных объектов;истощение вод - устойчивое сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод;вредное воздействие вод - затопление, подтопление и другое вредное влияние поверхностных и подземных вод на определенные территории и объекты;водопользователь - гражданин или юридическое лицо, которым предоставлены права пользования водными объектами;лицензия на водопользование - специальное разрешение на пользование водными объектами или их частями на определенных условиях;распорядительная лицензия - специальное разрешение на распоряжение в установленном порядке правами пользования водными объектами.Поскольку в первой статье Кодекса упомянуты не все понятия, используемые в дальнейшем, этот перечень необходимо дополнить:общее водопользование - использование водных объектов без применения сооружений, технических средств и устройств;специальное водопользование - использование водных объектов с применением сооружений, технических средств и устройств;особое водопользование - использование водных объектов, находящихся в федеральной собственности для обеспечения нужд обороны, федеральных энергетических систем, федерального транспорта, а также для иных государственных и муниципальных нужд.Целями водного законодательства, как это сформулировано в ст.3, являются регулирование отношений в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду, поддержания оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных систем.Цели водного законодательства Российской Федерации реализуются на основе принципа устойчивого развития (сбалансированного развития экономики и улучшения состояния окружающей природной среды).Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения (водные отношения) в области использования и охраны водных объектов (ст.5).Объектом водных отношений является водный объект или его часть. В зависимости от физико-географических, гидрорежимных и других признаков водные объекты подразделяются (ст.6) на поверхностные водные объекты; внутренние морские воды; территориальное море Российской Федерации; подземные водные объекты.Ст.20 и 21 устанавливается правовой режим водных объектов общего пользования и водных объектов особого пользования. К водным объектам общего пользования относятся водные объекты, находящиеся в общедоступном, открытом пользовании. Водными объектами особого пользования являются водные объекты, которыми пользуется ограниченный круг лиц.Водопользователями могут быть граждане и юридические лица, которым водные объекты предоставлены в пользование (ст.26).Второй раздел "Право собственности и другие права на водные объекты" состоит из 34 статей, регулирующих право собственности на водные объекты.В Российской Федерации установлена (ст.34) государственная собственность на водные объекты. Муниципальная и частная собственность допускается только на обособленные водные объекты.В государственной собственности находятся водные объекты, принадлежащие на праве собственности Российской Федерации (федеральная собственность) и водные объекты, принадлежащие на праве собственности субъектам Российской Федерации (собственность субъектов Российской Федерации). В собственности граждан и юридических лиц могут находиться обособленные водные объекты (замкнутые водоемы) - небольшие по площади и непроточные искусственные водоемы, не имеющие гидравлической связи с другими поверхностными объектами (ст.40).Лица, не являющиеся собственниками водных объектов, могут иметь (ст.41.) следующие права на водные объекты:право долгосрочного пользования;право краткосрочного пользования;право ограниченного пользования (водный сервитут).Права пользования водными объектами приобретаются на основании лицензии на водопользование и заключенного в соответствии с ней договора пользования водным объектом (ст.46). Лицензия на водопользование является актом специально уполномоченного государственного органа управления использованием и охраной водного фонда.В соответствии со ст.49 лицензия на водопользование должна содержать: сведения о водном объекте; сведения о Поскольку в первой статье Кодекса упомянуты не все понятия, используемые в дальнейшем, этот перечень необходимо дополнить:общее водопользование - использование водных объектов без применения сооружений, технических средств и устройств;специальное водопользование - использование водных объектов с применением сооружений, технических средств и устройств;особое водопользование - использование водных объектов, находящихся в федеральной собственности для обеспечения нужд обороны, федеральных энергетических систем, федерального транспорта, а также для иных государственных и муниципальных нужд. - Целями водного законодательства, как это сформулировано в ст.3, являются регулирование отношений в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду, поддержания оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных систем. Цели водного законодательства Российской Федерации реализуются на основе принципа устойчивого развития (сбалансированного развития экономики и улучшения состояния окружающей природной среды).Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения (водные отношения) в области использования и охраны водных объектов (ст.5).Объектом водных отношений является водный объект или его часть. В зависимости от физико-географических, гидрорежимных и других признаков водные объекты подразделяются (ст.6) на поверхностные водные объекты; внутренние морские воды; территориальное море Российской Федерации; подземные водные объекты.Ст.20 и 21 устанавливается правовой режим водных объектов общего пользования и водных объектов особого смерть водопользователя-гражданина;прекращение деятельности водопользователя - юридического лица;естественное или искусственное исчезновение водных объектов и др.Возможно и принудительное прекращение прав пользования водными объектами в случаях: не использования водных объектов в течение трех лет; использования водных объектов не по целевому назначению; несоблюдения водопользователем условий и требований, установленных в лицензии на водопользование и договоре пользования водным объектом и др.Третий раздел "Государственное управление в области использования и охраны водных объектов" состоит из 20 статей, которые посвящены определению полномочий РФ, субъектов РФ и органов местного самоуправления в области использования и охраны водных объектов и их разграничению, системе органов исполнительно власти в области использования и охраны водных объектов, вопросам учета и контроля за использованием и охраной водных объектов, нормированию и лицензированию в области использования и охраны водных объектов.К числу важнейших полномочий Российской Федерации в области использования и охраны водных объектов относятся:определение государственной политики в области использования и охраны водных объектов;владение, пользование и распоряжение водными объектами, отнесенными к федеральной собственности, и управление водным фондом;разработка и принятие федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, контроль за их соблюдением;установление порядка использования водных объектов;установление порядка выдачи, оформления, регистрации и выдача лицензии на водопользование и распорядительной лицензии;определение принципов экономического регулирования использования, восстановления и охраны водных объектов, порядка установления и взимания платы, связанной с пользованием водными объектами, а также установление предельных размеров;установление лимитов водопользования (водопотребления и водоотведения) для субъектов РФ по водным объектам, отнесенным к федеральной собственности, и др.К числу важнейших полномочий субъектов Российской Федерации в области использования и охраны водных объектов относятся:владение, пользование, распоряжение и управление водными объектами, находящимися в собственности субъектов РФ;разработка и принятие законов, иных нормативных правовых актов, регулирующих водные отношения в пределах территории субъекта РФ;участие в разработке, согласовании, государственной экспертизе и реализация схем комплексного использования и охраны водных ресурсов на территории субъекта РФ;установление лимитов водопользования гражданам и юридическим лицам в пределах лимитов, установленных субъекту РФ по водным объектам, находящимся в федеральной собственности, и установление лимитов водопользования по водным объектам, находящимся в собственности субъекта РФ;установление дифференцированных размеров платы, связанной с пользованием водными объектами;ограничение, приостановление и запрещение использования водных объектов, находящихся в собственности субъекта РФ, и др.Органам местного самоуправления в соответствии со ст.68 могут передаваться отдельные государственные полномочия в области использования и охраны водных объектов и необходимые для реализации этих полномочий материальные и финансовые средства.Для государственного управления в области использования и охраны водных объектов образуется единая система органов исполнительной власти РФ. В субъектах РФ с этой целью также образуется система органов исполнительной власти. В соответствии со ст.73 и 74 для управления использованием и охраной водного фонда создается специально уполномоченный государственный орган. Положение об этом органе утверждается Правительством РФ.В Водном кодексе выделены следующие сферы государственного управления в области использования и охраны водных объектов (ст.75-84):водохозяйственные балансы, т.е. расчетные материалы, сопоставляющие потребность в воде с имеющимися на данной территории водными ресурсами;схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов, которые разрабатываются в целях определения водохозяйственных и иных мероприятий для удовлетворения перспективных потребностей общества в водных ресурсах, обеспечения рационального использования и охраны водных объектов и предотвращения и ликвидации вредного воздействия вод;государственные программы по использованию, восстановлению и охране водных объектов, необходимые для планирования и осуществления рационального водопользования, восстановления и охраны водных объектов;государственный мониторинг водных объектов, т.е. система регулярных наблюдений за гидрологическими или гидрогеологическими и гидрогеохимическими показателями их состояния, обеспечивающая сбор, передачу и обработку полученной информации в целях своевременного выявления негативных процессов, прогнозирования их развития, предотвращения вредных последствий и определения степени эффективности осуществляемых водоохранных мероприятий;государственный учет поверхностных и подземных вод, т.е. систематическое определение и фиксация в установленном порядке количества и качества водных ресурсов, имеющихся на данной территории;государственный водный кадастр, т.е. свод данных о водных объектах, об их водных ресурсах, использовании водных объектов, о водопользователях;государственная экспертиза предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов;государственный контроль за использованием и охраной водных объектов, который призван обеспечить соблюдение порядка использования и охраны водных объектов, лимитов водопользования, стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов, режима использования территорий водоохранных зон и иных требований водного законодательства РФ;нормирование в области использования и охраны водных объектов, которое заключается в установлении лимитов водопользования, а также в разработке и принятии стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов;лицензирование в области использования и охраны водных объектов;государственное регулирование водохозяйственной деятельности, осуществляемое специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда.Четвертый раздел "Использование и охрана водных объектов" содержит 44 статьи, в которых регулируются цели и способы использования водных объектов, порядок осуществления общего и специального водопользования, права и обязанности водопользователей при использовании водных объектов, охрана водных объектов от загрязнения и засорения, в том числе подземных водных объектов, нормативы предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты, меры предупреждения и ликвидации последствий вредного воздействия вод, вопросы экономического регулирования использования, восстановления и охраны водных объектов.В соответствии со ст.85 водные объекты могут использоваться для следующих целей: питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения; здравоохранения; промышленности и энергетики; сельского хозяйства; лесного хозяйства; гидроэнергетики; рекреации; транспорта; строительства; пожарной безопасности; рыбного хозяйства; охотничьего хозяйства; лесосплава; добычи полезных ископаемых, торфа и сапропеля и для иных целей.Использование водных объектов может осуществляться с изъятием (забор воды) либо без изъятия (сброс, использование в качестве водных путей и другое) водных ресурсов.Общее водопользование может осуществляться гражданами и юридическими лицами без получения лицензии на водопользование.Специальное водопользование осуществляется гражданами и юридическими лицами только при наличии лицензии на водопользование, порядок предоставления водных объектов в особое пользование устанавливается Правительством Российской Федерации.Использование отдельных водных объектов или их частей может быть ограничено, приостановлено или запрещено в соответствии со ст.89 в целях обеспечения защиты основ конституционного строя, обороны страны и безопасности государства, охраны здоровья населения, окружающей природной среды и историко-культурного наследия, прав и законных интересов других лиц в соответствии с законодательством Российской Федерации.Статья 90 устанавливает правовое понятие - лимиты водопользования (водоснабжения и водоотведения), т.е. предельно допустимые объемы изъятия водных ресурсов или сброса сточных вод нормативного качества, которые устанавливаются водопользователю на определенный срок государственным органом управления использованием и охраной водного фонда по согласованию со специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, а по подземным водным объектам и с государственным органом управления использованием и охраной недр. Если водный объект находится в собственности субъекта Российской Федерации, лимиты водопользования устанавливаются органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации по представлению специально уполномоченного государственного органа управления использованием и охраной водного фонда, осуществляющего свои полномочия на территории соответствующего субъекта Российской Федерации.Статья 91 определяет порядок предоставления водных объектов в пользование на основании лицензии на водопользование и заключенного в соответствии с ней договора пользования водным объектом. Водные объекты предоставляются в пользование путем выделения участков акватории, мест забора и сброса воды, а также другими способами, определенными водным законодательством Российской Федерации.Права и обязанности водопользователей при использовании водных объектов регулируются ст.92.При использовании водных объектов водопользователи имеют право:осуществлять водопользование в соответствии с водным законодательством Российской Федерации;получать в установленном порядке информацию о состоянии водных объектов, необходимую для осуществления их деятельности;осуществлять другие права, предусмотренные водным законодательством Российской Федерации.При использовании водных объектов водопользователи обязаны:рационально использовать водные объекты, соблюдать условия и требования, установленные в лицензии на водопользование и договоре пользования водным объектом;не допускать нарушения прав других водопользователей, ухудшения здоровья и качества окружающей природной среды;содержать в исправном состоянии очистные, гидротехнические и другие водохозяйственные сооружения и технические устройства и предупреждать аварийные и чрезвычайные ситуации;своевременно вносить платежи, связанные с пользованием водными объектами;соблюдать установленный режим использования и охраны водных объектов.Глава 11 посвящена различным видам охраны водных объектов, а ст.99 регулирует охрану водных объектов от загрязнения при добыче полезных ископаемых, торфа и сапропеля со дна водных объектов. Эти работы должны вестись таким образом, чтобы они не оказывали вредного воздействия на поверхностные воды, дно, берега водных объектов и водные биоресурсы. При этом не должно быть допущено загрязнение, засорение и истощение водных объектов.Водный кодекс определяет, что при размещении, проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию хозяйственных и других объектов, а также при внедрении новых технологических процессов должно учитываться их влияние на состояние водных объектов и окружающую природную среду.Водным кодексом предусмотрен ряд мер, направленных на предотвращение загрязнения и ухудшение качества водных объектов при их эксплуатации. Так, ст.106 запрещено при эксплуатации хозяйственных и других объектов: осуществлять сброс в водные объекты неочищенных и необезвреженных в соответствии с установленными нормативами сточных вод; производить забор воды из водных объектов, существенно влияющий на их состояние; осуществлять сброс сточных вод, содержащих вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации, или содержащих возбудителей инфекционных заболеваний.При эксплуатации подземных водных объектов необходимо принимать меры, предотвращающие загрязнение, засорение и истощение водных объектов и вредное воздействие вод (ст.107).Для поддержания поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, законодательством Российской Федерации установлены нормативы предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты. Нормативы предельно допустимых сбросов вредных веществ в водные объекты устанавливаются исходя из условия недопустимости превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах. Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах и сточных водах устанавливаются исходя из условий целевого использования водного объекта.В ст.112-114 содержатся правовые нормы, регулирующие охрану водных объектов при землепользовании, использовании и охране лесов и использовании недр. В соответствии с этими нормами пользователи обязаны не допускать засорение, загрязнение и истощение водных объектов.Ст.118 определяет правовой статус особо охраняемых водных объектов, к которым относятся водные экосистемы, имеющие особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение. Эти объекты полностью или частично, постоянно или временно изымаются из хозяйственной деятельности на основании решений соответствующих органов исполнительной власти. В соответствии со ст.119 особо охраняемые водные объекты международного значения (трансграничные или пограничные водные объекты, участки внутренних морских вод и территориального моря Российской Федерации, водно-болотные угодья), режим их использования и охраны определяются в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации в соответствии с международными договорами Российской Федерации и законодательством Российской Федерации.Глава 12 кодекса посвящена экономическому регулированию использования, восстановления и охраны водных объектов, которое предусматривает создание систем: платежей, связанных с пользованием водными ресурсами; финансирования восстановления и охраны водных объектов; экономического стимулирования рационального использования, восстановления и охраны водных объектов.Система платежей, связанных с пользованием водными объектами, включает: плату за пользование водными объектами (водный налог); плату, направляемую на восстановление и охрану водных объектов.Порядок установления и взимания платы, связанной с пользованием водными объектами, и ее предельные размеры определяются законодательством Российской Федерации.Платежи за пользование водными объектами (водный налог) в соответствии со ст.123 и 124: осуществляют граждане и юридические лица, имеющие лицензию на водопользование; поступают в федеральный бюджет (40 %) и бюджеты субъектов Российской Федерации (60 %), на территориях которых осуществляется использование водных объектов.Платежи, направляемые на восстановление и охрану водных объектов, вносятся за: изъятие воды из водных объектов в пределах установленного лимита; сверхлимитное изъятие воды; использование водных объектов без изъятия воды в соответствии с условиями лицензии на водопользование; сброс сточных вод нормативного качества в водные объекты в пределах установленных лимитов.Эти платежи поступают в федеральный бюджет (40 %) и в бюджет субъекта федерации (60 %).За сверхлимитное изъятие воды, сброс в водные объекты сточных вод, содержание вредных веществ в которых превышает установленные нормативы, и сброс сточных вод нормативного качества сверх установленных лимитов устанавливается повышенная плата. В соответствии со ст.126 за выдачу лицензий на водопользование взимается специальный сбор, размер которого определяется исходя из расходов на экспертизу заявок на пользование водными объектами, организационных и иных расходов, связанных с выдачей лицензий.Сбор за выдачу лицензий на водопользование взимается специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда. Размер сбора утверждается по представлению этого органа органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации.В Водном кодексе определены принципы экономического стимулирования рационального использования, восстановления и охраны водных объектов, которые включают:установление налоговых и иных льгот, предоставляемых гражданам и юридическим лицам, выполняющим работы по восстановлению и охране водных объектов, предупреждению и ликвидации вредного воздействия вод;установление налоговых, кредитных и иных льгот, предоставленных водопользователям.Порядок предоставления налоговых, кредитных и иных льгот за рациональное использование, восстановление и охрану водных объектов устанавливается законодательством Российской Федерации.Пятый раздел Водного кодекса "Разрешение споров по вопросам использования и охраны водных объектов и ответственность за нарушение водного законодательства Российской Федерации" состоит из четырех статей, в которых рассматриваются: порядок разрешения споров по вопросам использования и охраны водных объектов, ответственность граждан и юридических лиц за нарушение водного законодательства и основания признания недействительными сделки, совершенные с нарушением водного законодательства.Шестой раздел (особенная часть кодекса)"Целевое использование водных ресурсов" включает 16 статей, в которых регулируются использование водных ресурсов для различных целей. В этих статьях обращается особое внимание на необходимость охраны водных и рыбных ресурсов при водопользовании.Заключительная часть Водного кодекса посвящена условиям его ввода в действие.Федеральный Закон "О плате за пользование водными объектами" был подписан Президентом Российской Федерации 6 мая 1998 г. Он включает 12 статей, в которых регламентируются плательщики платы за пользование водными объектами, сами объекты платы, платежная база, ставки платы, льготы по плате, определение суммы платы, порядка и сроков уплаты, порядок вступления в силу данного Федерального Закона.Плательщиками платы за пользование водными объектами признаются организации и предприниматели, непосредственно осуществляющие пользование водными объектами с применением сооружений, технических средств или устройств, подлежащих лицензированию.Объектом платы признается пользование водными объектами в целях: осуществления забора воды из водных объектов; удовлетворения потребности гидроэнергетики в воде; использования акватории водных объектов для лесосплава, осуществляемого без применения судовой тяги, а также для добычи полезных ископаемых, организованной рекреации, размещения плавательных средств, коммуникаций, зданий, сооружений, установок и оборудования, для проведения буровых, строительных и иных работ; осуществления сброса сточных вод в водные объекты.Платежная база в соответствии со ст.3 Федерального закона определяется как объем воды, забранной из водного объекта; объем продукции (работ, услуг), произведенной (выполненных, оказанных) при пользовании водным объектом без забора воды; площадь акватории используемых водных объектов; объем сточных вод, сбрасываемых в водные объекты.Ст.4 регулирует ставки платы за пользование водными объектами в следующих размерах (на момент принятия закона):30,0 - 176,0 руб. за 1 тыс. м3 воды, забранной из поверхностных водных объектов в пределах установленных лимитов,' - для плательщиков, осуществляющих забор воды;0,5 - 5,0 руб. за 1 тыс. кВт-ч вырабатываемой электроэнергии - для плательщиков, осуществляющих эксплуатацию гидротехнических сооружений;1,3 - 7,3 тыс. руб. в год за 1 км2 площади использования акватории водных объектов - для плательщиков, осуществляющих добычу полезных ископаемых, размещение объектов организованной рекреации, плавательных средств, коммуникаций, зданий, сооружений, установок и оборудования, а также проведение буровых, строительных и иных работ;3,2 - 27,0 руб. за 1 тыс. м3 сточных вод - для плательщиков, осуществляющих сброс сточных вод в водные объекты в пределах установленных лимитов. Минимальные и максимальные ставки платы по бассейнам, озерам, морям и экономическим районам устанавливаются Правительством Российской Федерации.При заборе или сбросе воды сверх установленных лимитов (месячных или годовых) ставки платы для плательщиков в части такого превышения увеличиваются в пять раз по сравнению со ставками платы, установленными выше. При пользовании водными объектами без соответствующей лицензии ставки платы увеличиваются в пять раз по сравнению со ставками платы, обычно устанавливаемыми в отношении такого пользования на основании лицензии.Ст.5 разрешает законодательным органам субъектов Российской Федерации устанавливать льготы по плате для отдельных категорий плательщиков.В соответствии со статьями 7 и 8 сумма платы включается в себестоимость продукции (работ, услуг) и зачисляется в федеральный бюджет и бюджеты субъектов Российской Федерации в следующем соотношении: федеральный бюджет - 40 %, бюджет субъекта Российской Федерации - 60 %.4.2.2 Подзаконные акты, регулирующие использование и охрану водных ресурсовВ соответствии с Водным кодексом Российской Федерации Правительство Российской Федерации 3 апреля 1997 г. приняло Постановление № 383 "Об утверждении Правил предоставления в пользование водных объектов, находящихся в государственной собственности, установления и пересмотра лимитов водопользования, выдачи лицензии на водопользование и распорядительной лицензии", а 16 июня 1997 г. - Постановление № 716 "Об утверждении Положения об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов".Правила предоставления в пользование водных объектов, находящихся в государственной собственности, установления и пересмотра лимитов водопользования, выдачи лицензии на водопользование и распорядительной лицензии устанавливают порядок предоставления в пользование находящихся в государственной собственности водных объектов, установления и пересмотра лимитов водопользования для субъектов РФ и водопользователей, регистрации лицензий на водопользование и распорядительных лицензий юридическим лицам и гражданам.Водные объекты предоставляются юридическим лицам и гражданам в краткосрочное (до 3 лет) и долгосрочное (от 3 до 25 лет) пользование.Водные объекты, находящиеся в собственности субъектов РФ, предоставляются в особое пользование по решению органов исполнительной власти субъектов РФ в устанавливаемом ими порядке.Для получения решения о предоставлении водного объекта в особое пользование юридическое лицо (заявитель) предоставляет в территориальный орган Министерства природных ресурсов РФ, в зоне деятельности которого расположен водный объект, заявление с необходимым обоснованием, указанием местоположения объекта, цели, основных условий и срока водопользования.Значительное место уделено в Правилах лимитам водопользования. Лимиты водопользования (водопотребления и водоотведения) - это предельно допустимые объемы изъятия водных ресурсов или сброса сточных вод нормативного качества в водные объекты в течение определенного периода времени, устанавливаемые для субъекта РФ в целом, по бассейнам рек и для водопользователей. Лимиты водопользования устанавливаются в целях устойчивого удовлетворения потребностей в воде населения и отраслей экономики, поддержания оптимальных условий водопользования, рационального использования водных ресурсов и обеспечения благоприятного экологического и санитарно-эпидемиологического состояния водных объектов. Лимиты устанавливаются для водопользователей на основании заявленных ими потребностей в водных ресурсах и водохозяйственных балансов с учетом экологического и санитарно-эпидемиологического состояния водных объектов.Лицензирование водопользования осуществляется Министерством природных ресурсов РФ или его территориальными органами - органами лицензирования. Лицензия на водопользование является документом, удостоверяющим право ее владельца на пользование водным объектом или его частью в течение установленного срока и на определенных условиях. Выдача лицензий на водопользование осуществляется на платной основе. При получения лицензии на водопользование, связанное с использованием поверхностных водных объектов для добычи полезных ископаемых, торфа, сапропеля, буровых и иных работ, связанных с недропользованием, предоставляется также лицензия на пользование недрами.Орган лицензирования:организует рассмотрение и проведение экспертизы представленных заявителем материалов на получение лицензии на водопользование с оценкой их полноты и достоверности, соответствия условий осуществления намечаемой деятельности установленным требованиям;выполняет расчет характеристик водопользования для установления лимитов водопотребления и водоотведения;определяет условия действия лицензии на водопользование;обеспечивает согласование условий водопользования с заинтересованными специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды.Решение о выдаче или отказе в выдаче лицензии на водопользование принимается органом лицензирования в течение 30 дней со дня получения заявления со всеми необходимыми документами.Государственный контроль за соблюдением требований и условий лицензии на водопользование и договора пользования водным объектом осуществляется органами исполни тельной власти субъектов РФ, Министерством природных ресурсов РФ и его территориальными органами, другими специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды в пределах их компетенции. Решения и действия органов лицензирования могут быть обжалованы в суд в установленном порядке.Положение об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов в соответствии с Водным кодексом Российской Федерации определяет порядок осуществления государственного контроля за использованием и охраной водных объектов.Задачей государственного контроля за использованием и охраной водных объектов является обеспечение соблюдения юридическими и физическими лицами установленного законодательством порядка использования и охраны водных объектов; стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов; режима использования территорий водоохранных зон водных объектов и иных требований водного законодательства. Государственный контроль за использованием и охраной водных объектов осуществляют органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации, Министерство природных ресурсов Российской Федерации, специально уполномоченные государственные органы в области охраны окружающей природной среды, другие органы исполнительной власти в пределах их компетенции.Органы государственного контроля за использованием и охраной водных объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации осуществляют государственный контроль, в частности, за соблюдением:требований водного законодательства Российской Федерации, стандартов, нормативов, правил и иных правовых актов, имеющих обязательную силу для всех пользователей водными объектами при проведении ими всех работ, связанных с использованием и охраной водных объектов, в том числе внутренних морских вод и территориального моря Российской Федерации;субъектами Российской Федерации установленных им лимитов водопотребления и водоотведения по водным объектам;установленного законодательством порядка предоставления лицензий на пользование водными объектами и заключения договоров пользования водными объектами, своевременной и правильной регистрацией лицензий и договоров на пользование водными объектами;водопользователями условий и требований лицензий на пользование водными объектами и соблюдением лимитов водопользования и водоотведения по водным объектам, установленных субъектами Российской Федерации;установленного законодательством порядка ведения государственного мониторинга водных объектов, государственного водного кадастра и осуществления государственного учета поверхностных и подземных вод в части использования и охраны водных объектов. Органы государственного контроля за использованием и охраной водных объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации осуществляют государственный контроль за использованием и охраной водных объектов во взаимодействии с федеральными органами исполнительной власти в пределах их компетенции. Должностные лица, осуществляющие государственный контроль за использованием и охраной водных объектов, в соответствии с законодательством несут ответственность за принятие (непринятие) мер в пределах своей компетенции к нарушителям водного законодательства Российской Федерации, за объективность материалов проводимых проверок. Решения органов государственного контроля за использованием и охраной водных объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации являются обязательными для исполнения всеми водопользователями. Указанные решения могут быть обжалованы в суде или арбитражном суде в порядке, установленном законодательством. 4.2.3 Стандарты, регулирующие использование и охрану водных ресурсовВ России существует большое количество ГОСТов, устанавливающих комплекс норм, правил и требований к использованию и охране водных ресурсов. К их числу, в частности, относятся:ГОСТ 17.1.1.02-77 "Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов".ГОСТ 17.1.1.03-86 "Охрана природы. Гидросфера. Классификация водопользовании".ГОСТ 17.1.1.04-80. "Охрана природы. Гидросфера. Классификация подземных вод по целям водопользования".ГОСТ 17.1.3.05-82 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных и подземных вод от загрязнения нефтепродуктами".ГОСТ 17.1.3.06-82 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране подземных вод".ГОСТ 17.1.3.13-86 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения" и др.Рассмотрим более подробно ГОСТ 17.1.1.01-77 "Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения". Этот стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области использования и охраны вод.Охрана вод - система мер, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения, засорения и истощения вод.Нормы охраны вод - установленные значения показателей, соблюдение которых обеспечивает экологическое благополучие водных объектов и необходимые условия для охраны здоровья населения и культурно-бытового водопользования.Правила охраны вод - установленные требования, регламентирующие деятельность человека в целях соблюдения норм охраны вод.Качество воды - характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования.Критерий качества - признак, по которому производится оценка качества воды по видам водопользования.Нормы качества воды - установленные значения показателей качества воды по видам водопользования.Лимитирующий признак вредности вещества в воде - признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде.Индекс качества воды - обобщенная числовая оценка качества воды по совокупности основных показателей и видам водопользования.Контроль качества воды - проверка соответствия показателя качества воды установленным нормам и требованиям.Регулирование качества воды - воздействие на факторы, влияющие на состояние водного объекта с целью соблюдения норм качества воды.Водопользование - использование водных объектов для удовлетворения любых нужд населения и народного хозяйства.Государственный водный кадастр - систематизированный свод данных учета вод по количественным и качественным показателям, регистрации водопользовании, а также данных учета использования вод.Комплексное использование водных ресурсов - использование водных ресурсов для удовлетворения нужд населения и различных отраслей народного хозяйства, при котором находят экономически оправданное применение все полезные свойства того или иного водного объекта.Норма водопользования - установление количества воды на одного жителя или на условную единицу, характерную для данного производства.Сточные воды - воды, отводимые после использования в бытовой или производственной деятельности человека.Норма состава сточных вод - перечень и концентрации веществ в сточных водах, установленные нормативно-технической документацией.Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них определенных веществ.Обеззараживание сточных вод - обработка сточных вод с целью удаления из них патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов.Нормативно очищенные сточные воды - сточные воды, отведение которых после очистки в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования.Норма отведения сточных вод - установленное количество сточных вод на одного жителя или на условную единицу, характерную для данного производства.Лимит отведения сточных вод в водный объект - расход отводимых в водный объект сточных вод, установленный для данного водопользователя, исходя из норм отведения сточных вод и состояния водного объекта.Предельно допустимый сброс вещества в водный объект - масса веществ в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.Загрязняющее воду вещество - вещество в воде, вызывающее нарушение норм качества воды.Источник загрязнения вод - источник, вносящий в поверхностные или подземные воды загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло.Состояние водного объекта - характеристика водного объекта по совокупности его количественных и качественных показателей применительно к видам водопользования.Засорение вод - накопление в водных объектах посторонних предметов.Истощение вод - уменьшение минимально допустимого стока поверхностных вод или сокращение запасов подземных вод.Естественная защищенность подземных вод - совокупность гидрогеологических условий, обеспечивающая предотвращение проникновения загрязняющих веществ в водоносные горизонты.Искусственное пополнение запасов подземных вод - направление части поверхностных вод в подземные водоносные горизонты.Эти термины и определения рекомендуется использовать при разработке мероприятий по обеспечению экологической безопасности горного производства.4.3 Влияние горного производства на водный бассейнВоздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод.Изменение водного режима. При строительстве и эксплуатации карьеров и разрезов, рудников и угольных шахт, подземных транспортных и коммунальных туннелей и других сооружений существенные осложнения возникают из-за наличия подземных и поверхностных вод: происходят деформации горных выработок, снижается производительность оборудования, усложняется производство буровзрывных работ.Поэтому отличительной особенностью горного производства является необходимость осушения месторождений полезных ископаемых. С этой целью с территорий намечаемых к разработке месторождений или их участков переносятся поверхностные водоемы и водотоки, и выполняются мероприятия по защите горных выработок от обводнения их подземными водами. Основным способом осушения зоны горных работ является водононижение путем проведения различных горных выработок, откачки или отвода самотеком, а затем сброса значительных объемов подземных вод в гидрографическую сеть за пределы разрабатываемого участка.Современный уровень развития техники и технологии водопонижения позволяет успешно решать эту проблему при освоении месторождений со сложными гидрогеологическими условиями.В практике обычно используют три способа водопонижения - с поверхности, подземный и комбинированный. Первый способ предусматривает сооружение дренажных устройств (скважин, канав, иглофильтров) непосредственно на земной поверхности. При подземном способе средства водопонижения располагают в горных выработках. В последние годы при проходке подземных выработок в обводненных и неустойчивых породах плывунного типа с низким коэффициентом фильтрации используют забойное водопонижение, заключающееся в том, что в забое выработки в горную породу на различную глубину погружают иглофильтры. С помощью рукавов иглофильтры подключают к водосборному коллектору, в котором поддерживают достаточно глубокий вакуум, позволяющий всасывать через иглофильтры воду из обводненного грунта (рис.7.3).Комбинированный способ является сочетанием способа водопонижения с поверхности и подземного и реализуется, как правило, в два этапа. Вначале с поверхности производится предварительное снижение уровня грунтовых вод, а затем вводится в эксплуатацию система подземного водопонижения.Естественный режим подземных вод нарушается с момента вскрытия технологическими горными или дренажными выработками первого от поверхности водоносного горизонта и после откачки из него воды. При этом запасы подземных вод сокращаются, а состояние и качество поверхностных вод существенно ухудшается. На значительной площади месторождения образуется депрессионная воронка, размеры которой зависят как от геологических и гидрогеологических условий района месторождения, так и от продолжительности его разработки.При водоотливе наиболее низкий уровень подземных вод в зоне горных работ приходится на забой проходимой выработки. С углублением выработки понижается и уровень подземных вод. В результате водопонижения уровень подземных вод снижается на площади, превышающей площадь разработки месторождения иногда в десятки и сотни раз.На некоторых месторождениях в пределах воронки депрессии создается гидравлическая связь нескольких напорных водоносных горизонтов, что приводит к переливу вод из вышерасположенных горизонтов в нижние. Как правило, воронка депрессии при этом захватывает водоносные горизонты со свободной поверхностью (безнапорные горизонты) и грунтовые воды различного типа, которые имеют гидравлическую связь с поверхностными водами. Это способствует активизации инфильтрации, что приводит к подпитке подземных водоносных горизонтов поверхностными водами. Поэтому размеры депрессионной воронки зависят от наличия и расположения поверхностных водоемов и водотоков: чем ближе поверхностные воды к зоне разработки, тем меньше радиус депрессионной воронки.Осушение месторождения приводит к резкому изменению естественного режима подземных и поверхностных вод. На поверхности земли нарушения состояния подземных и поверхностных вод проявляются в полном осушении заболоченных участков, уменьшении запасов вод в поверхностных водоемах и водотоках, осушении колодцев и неглубоких водозаборных скважин, иссякании источников, небольших ручьев и речек. При прекращении откачек в связи с завершением горных работ со временем депрессионные воронки исчезают и режим подземных вод восстанавливается. Восстанавливается также уровень вод в колодцах и водозаборных скважинах. В большинстве случаев возрождаются поверхностные водоемы и водотоки. Однако восстановление режима и состояния подземных и поверхностных вод зависит от масштабов нарушений. Если при подземном способе разработки восстановительные процессы протекают относительно быстро, то при открытой разработке месторождений эти процессы зависят от глубины и состояния карьеров, заполнения выработанного пространства вскрышными породами, направления рекультивации.Мероприятия по охране природных вод особенно актуальны для открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых со сложными гидрогеологическими условиями, так как если при подземном способе разработки водопритоки с водоносных горизонтов, залегающих выше зоны добычных работ, могут быть локализованы, то при открытом способе вскрываются все водоносные горизонты, залегающие в разрабатываемой толще пород, и сами горные выработки обладают дренирующим эффектом. В связи с масштабами карьеров и интенсивностью водопонижения при открытых разработках размеры депрессионных воронок достигают больших значений, охватывая обширные прилегающие территории. Размер воронок депрессии или радиус влияния осушенных выработок зависит от коэффициента фильтрации, водоотдачи, площади и мощности осушаемого пласта, напоров, понижения уровня, площади питания, количества дренажных точек, их взаимного расположения, типа и расположения горных выработок, продолжительности и интенсивности водоотбора, динамического притока вод в горные выработки и некоторых прочих факторов. Наибольшие размеры воронок депрессии характерны для трещиноватых и закарстованных обводненных пород. В начальный период откачки или дренажа подземных вод, когда только формируется воронка депрессии в условиях неустановившегося их движения, срабатываются статические запасы подземных вод, т.е. вод, накопившихся в водоносных пластах горных пород в течение длительного периода времени (в отдельных случаях геологического). По мере понижения уровня подземных вод и срабатывания их запасов в водоносных горизонтах, из которых непосредственно производится откачка, постепенно вовлекаются и динамические ресурсы подземных вод, т.е. вод, поступающих из области питания, из боковых зон осушаемого пласта и из других водоносных горизонтов, имеющих с осушаемыми толщами гидравлическую связь. После стабилизации расхода и динамического уровня основная масса подземных вод поступает со стороны постоянных источников питания. При этом величина водопритоков полностью определяется местными природными условиями: орографическими, геологическими, гидрогеологическими, климатическими и пр. Соотношение объемов статических и динамических запасов зависит от их ресурсов в области питания.При осушении месторождений, особенно при открытых горных работах, прежде всего истощаются запасы высококачественных пресных вод, которые должны использоваться в основном для коммунального хозяйственно-питьевого водоснабжения. Попадая в систему дренажных канав, водосборников и коллекторов, пресные воды загрязняются и приобретают свойства "рудничной воды", а затем загрязняют поверхностные воды. При срабатывании динамических ресурсов подземных вод возникает опасность загрязнения пресных вод минерализованными, что может привести к снижению их качества или сделать вообще непригодными для питьевого использования.Сброс сдренированных подземных вод, содержащих повышенное количество химических элементов или соединений, при недостаточной очистке приводит к загрязнению поверхностных вод в еще большей степени.Значительный ущерб народному хозяйству наносится при истощении запасов вод, обладающих бальнеологическими свойствами.Срабатывание запасов подземных вод, приуроченных к горизонтам, представленным выщелачиваемыми или растворимыми породами, может привести к значительным изменениям инженерно-геологической обстановки. Процессы выщелачивания и последующего карстообразования активизируются как из-за изменения режима вод данного горизонта, так и в связи с уменьшением их минерализации за счет проникновения пресных вод из вышележащих горизонтов или области питания.Существенное влияние на режим и состояние поверхностных, грунтовых и подземных вод оказывают отвалы и гидротехнические сооружения горных предприятий (гидроотвалы, хвосто- и шламохранилища, водохранилища и пр.).Крупноплощадные отвалы обладают большой площадью водосбора. Воды атмосферных осадков, стекающие с поверхности отвалов или профильтровавшиеся через толщу пород, загрязняются и засоряются и, в свою очередь, загрязняют и засоряют поверхностные водоемы и водотоки. Инфильтрация вод в основании отвалов и гидротехнических сооружений приводит, как правило, к подъему уровня грунтовых вод и заболачиванию прилегающей территории по контуру этих сооружений, а также к подпитке подземных водоносных горизонтов, особенно верхних. По данным A.M. Михайлова, на горных предприятиях КМ А инфильтрация из хвостохранилищ препятствует снижению уровня верхнего водоносного горизонта на 50 м. Радиусы подпора при заполнении хвостохранилищ составят 6-8 км.Загрязнение вод. Для горно-добывающих предприятий в отличие от горно-перерабатывающих характерно значительное превышение объемов сточных вод над объемами водопотребления для обеспечения технологических процессов и удовлетворения других потребностей предприятий. Дренажные воды, а также воды, стекающие с поверхности отвалов, не могут без соответствующей подготовки и очистки включаться в замкнутый цикл горного производства. Основной объем их должен отводиться. Недоброкачественные рудничные воды при отсутствии очистных сооружений, попадая в поверхностные водоемы и водотоки, загрязняют их. Это отрицательно воздействует на флору и фауну поверхностных вод, а также на флору и фауну лесных и сельскохозяйственных угодий окружающих территорий, санитарно-гигиенические условия местности. Особенно загрязняются дренажные воды угольных месторождений.Д. Де-вис (Великобритания) выделяет следующие основные загрязняющие вещества в водах, откачиваемых из угольных шахт: взвешенные частицы, главным образом, угольная и породная пыль, частицы глины, хлористые соединения, свободная серная кислота и сопутствующие соли - сульфаты железа, растворенные и взвешенные фенольные соединения, масла. К числу загрязняющих факторов Д. Девис относит также повышенную температуру шахтных вод и канализационные стоки.Из-за наличия хлористых и сернистых соединений, а также кальция, магния, натрия и калия шахтные воды без предварительной очистки и нейтрализации не могут быть использованы даже в технических целях. Рудничные воды могут содержать соли других тяжелых металлов - меди, цинка, марганца, никеля, ртути, свинца, урана и др. Попадая в поверхностные или подземные воды, загрязняющие вещества включаются в природный круговорот. При благоприятных условиях они накапливаются в почвах, донных отложениях, затем переходят в растительность, организмы животных, а через них и воду - в человека.Геохимические процессы, протекающие в водоемах и почвах в связи с разработкой месторождений полезных ископаемых, во многом сходны с природными, обусловленными ветровой и водной эрозией, выветриванием горных пород. Однако если природные процессы протекают медленно, существенно не нарушая равновесия между геосистемами и не ухудшая сложившиеся экологические условия, то в результате антропогенной деятельности в связи с резким увеличением загрязняющих веществ это равновесие нарушается и экологическая обстановка резко ухудшается. Вследствие переноса загрязняющих веществ на значительные расстояния локальное воздействие горных предприятий на окружающую среду перерастает в региональное. Особенно велико влияние сброса дренажных вод горных предприятий на сток малых и средних рек, в результате чего он может возрасти в 1,5-3 и более раз. При этом изменяются качество и тепловой режим вод в этих водотоках.Предприятия горной промышленности США сбрасывают в природные бассейны ежегодно около 7,6 млн м3 сточных вод. При этом необходимо иметь в виду, что рудничные воды загрязнены, как правило, хлористыми соединениями, сульфатными соединениями железа, меди, марганца и перед сбросом должны быть очищены. В США почти 10 тыс. км ручьев и рек и около 12 тыс. га водной поверхности загрязнены водами кислого и щелочного состава, поступающими из угольных разрезов. В США в районе Аппалачей кислотность вод в водотоках на значительном протяжении от мест сброса шахтных вод характеризуется показателем рН = 2, что приводит эти воды в состояние, не пригодное не только для жизнедеятельности водной фауны, но и для технического использования.Засорение вод. При открытой разработке месторождений полезных ископаемых, расположенных в непосредственной близости от берегов озер, морей и океанов, может возникнуть засорение водного бассейна и, как следствие, измениться характер прибрежной зоны. В.Н. Мосинец и М.В. Грязнов приводят пример значительного ускорения накопления осадков в заливе Сан-Франциско (США), после того как на берегах залива и впадающих в него рек приступили к разработке месторождения золота. За 60 лет было размыто около 2 млрд м3 породы. Более половины ее осело в заливе и прилегающих к нему водных артериях. Это привело к значительному изменению конфигурации береговой линии и уменьшению площади залива на 11 %.Таким образом, горное производство оказывает на природные воды прямое и косвенное воздействие. К первой группе относятся виды воздействия непосредственно на водные объекты, приводящие к истощению запасов вод, изменению их режимов, состояния и качества: осушение месторождений, отбор вод для технологических процессов обогащения, гидровскрыши, гидродобычи, сброс дренажных и сточных вод в поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты и пр. Ко второй группе относятся виды воздействия на другие элементы окружающей среды (землю, воздух, растительность), в результате которых ухудшаются состояние и качество природных вод.Результаты как прямого, так и косвенного воздействия проявляются в состоянии вод и других элементов окружающей среды на значительных территориях, во много раз превосходящих по площади зону прямого воздействия на воды, что свидетельствует об обусловленности и взаимосвязи процессов, протекающих в биосфере, и их высокой чувствительности к антропогенному вмешательству.4.4 Охрана водного бассейна в горном производствеПод охраной водного бассейна (природных вод) понимается соблюдение установленного порядка пользования водами, т.е. обеспечение рационального управляемого использования, сохранения и восполнения их ресурсов при восстановлении или улучшении их качества в интересах существующих и будущих поколений.Охрана природных вод осуществляется посредством выполнения комплекса организационных, экономических и инженерно-технических, в том числе технологических, гидротехнических, лесомелиоративных, агротехнических и других мероприятий под постоянным контролем (гидрогеологическим, гидрологическим, санитарным) состояния и качества вод.В основу разработки и реализации мероприятий по охране природных вод закладываются три методологических принципа:1) сохранение ресурсов и предотвращение нарушения состояния и качества вод;2) при необходимости нарушения - рациональное использование;3) в процессе и после использования - восстановление качества и состояния, восполнение запасов.В соответствии с этими принципами комплекс мероприятий по охране природных вод подразделяется на две группы.К первой группе относятся мероприятия предохранительного характера, направленные на сохранение запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод.Ко второй группе относятся мероприятия восстановительного характера, включающие рациональное использование, очистку и возврат вод в поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты.Сохранение запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод. В случае, если месторождение обводнено, но дренажные воды не могут быть использованы по назначению, следует предусмотреть следующие мероприятия по сохранению запасов подземных вод:1) сбрасывание или перекачку подземных вод разрабатываемой толщи пород в нижележащие водоносные горизонты;2) сооружение барражей типа "стена в грунте", противофильтрационных завес, гидро- и пневмозавес.Первый метод получил достаточно широкое применение в практике горных работ и реализуется в основном посредством проходки с поверхности земли водопоглощающих или нагнетательных скважин. Этим же методом производится восполнение запасов пресных подземных вод. Для этой цели могут быть использованы запасы пресных вод, накопленные или сосредоточенные в поверхностных водоемах и водотоках. Пресные воды с поверхности подаются в соответствующие подземные водоносные горизонты или естественные подземные емкости (карстовые полости, трещиноватые толщи скальных пород и пр.).В последний период во многих странах мира с целью охраны окружающей среды входит в практику захоронение в недрах промышленных стоков, особенно токсичных, путем их нагнетания через скважины. В отдельных случаях, с учетом геологических и гидрогеологических особенностей массива, степени токсичности и концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, создают подземные водохранилища методом выщелачивания солей.Для воспроизводства эксплуатационных запасов подземных вод, особенно напорных, часто залегающих на большой глубине (200-300 м и более), захоронения промышленных стоков может быть использован опыт, накопленный в нефтедобывающей промышленности при применении способов законтурного и внутриконтурного заводнения нефтяных залежей на глубине 1000 м и более. Реализация метода требует выполнения обстоятельных изысканий прежде всего для определения приемной способности подземных коллекторов, их изолированности, надежности их состояния, особенно в районах тектонической активности, при которых обеспечиваются накопление запасов, сохранение их качества, предотвращение загрязнения пресных вод в результате выщелачивания вмещающих пород или проникновения минерализованных вод, предотвращение загрязнения подземных вод захороненными промышленными стоками. Хотя еще не зафиксированы серьезные случаи загрязнения недр захороненными промышленными стоками, однако этот метод потенциально опасен, и его применение требует научного и экономического обоснования, тщательности исполнения, организации постоянно действующего гидрогеологического контроля.Создание противофильтрационных завес. В отличие от традиционных методов осушения месторождений полезных ископаемых, когда срабатываются статические и динамические ресурсы подземных вод, метод создания противофильтрационных завес различного типа позволяет не только подготовить месторождение к освоению и обеспечить нормальные и безопасные условия производства горных работ, но и решить другие важные задачи:1) уменьшить или предотвратить водопритоки в зону горных работ и соответственно сократить объемы дренажных вод, сбрасываемых в открытые водоемы и водотоки;2) сохранить ресурсы подземных вод в прилегающем к месторождению районе;3) сохранить естественный режим подземных вод.Последнее положение особенно важно для месторождений, где подземные воды приурочены к закарстованным массивам. При осушении таких месторождений нарушается застойный режим подземных вод и происходит подтягивание менее минерализованных вод, что приводит к активизации карстовых процессов. В связи с существенным сокращением и даже исключением активного отбора вод из района, прилегающего к разрабатываемому участку месторождения, этот метод определяется как метод "пассивного осушения".Противофильтрационные завесы различного типа все более широко применяются в промышленно развитых странах при строительстве и горных работах. Особенно часто применяются барражи типа "стенка в грунте" как один из прогрессивных, эффективных и экономичных способов предотвращения притока подземных и подрусловых вод. Сущность способа заключается в устройстве вертикальных стенок из водонепроницаемых материалов, пересекающих водоносные горизонты и перекрывающих притоки грунтовых и подземных вод в горные выработки или в выемки при строительстве крупных промышленных и гражданских объектов.Барражные завесы типа "стенка в грунте" широко применялись в Польше при ограждении серных карьеров от проникновения притоков инфильтрационных потоков вод Вислы, а также притоков грунтовых вод. Аналогичные работы проводились в Германии при разработке буроугольных карьеров и также подтвердили эффективность противо-фильтрационных барражей. Впервые в нашей стране этот способ был применен в 1968-1970 гг. на Украине при строительстве Подорожненского серного карьера Роздольского ПО "Сера". Длина барражной траншеи составила 11 км.Противофильтрационные завесы для перехвата подземных вод в глубоко залегающих водоносных горизонтах выполняются посредством нагнетания через скважины различных тампонажных материалов. Этот способ был успешно применен в начале 50-х годов для предотвращения водопри-токов в горные выработки при разработке одного из угольных месторождений в Венгрии, отличающегося сложными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями. Но поскольку противофильтрационные завесы имеют большое природно- и ресурсоохранное значение, их эффективность следует оценивать с учетом предотвращенного ущерба народному хозяйству при ухудшении состояния окружающей среды.Применение предохранительных мероприятий при разработке водообильных месторождений полезных ископаемых способствует сохранению природных водных ресурсов и имеет большой народно-хозяйственный эффект.Восстановительные мероприятия по охране водного бассейна. Комплекс восстановительных мероприятий включает очистку дренажных (карьерных, шахтных, рудничных) и сточных вод горных производств, использование их для обеспечения деятельности горных предприятий, организацию оборотного водоснабжения, предотвращение или сокращение сброса дренажных и сточных вод в поверхностные водоемы и водотоки, их загрязнения и засорения.Е.А. Ельчанинов отмечает, что большие объемы шахтных вод, ежегодно откачиваемые на поверхность и сбрасываемые в различные водоемы и водотоки, требуют огромных затрат на их очистку. С целью сокращения объема откачиваемых шахтных вод создаются схемы перехвата дренажных вод при помощи опережающих, восстающих и разгрузочных скважин, прием в специальные коллекторы, исключающие смешение с шахтными водами и загрязнение их биологическими, химическими и механическими примесями. Эти воды используются для питьевого и технического водоснабжения без дополнительной очистки, и только при наличии в дренажных водах газа и диоксида железа они подвергаются аэрации. Система скважин предварительного дренажа позволяет обеспечить перехват около 65-70 % притока вод без поступления их в горные выработки, и только лишь 30-35 % поступает в горные выработки и требует прохождения очистки перед их сбросом. Это позволит вдвое сократить затраты на строительство очистных сооружений, которые составляют от 6 до 15 % стоимости основных фондов.Рациональность проектируемой или действующей схемы водоснабжения и водоотведения (включая канализацию) горного предприятия может оцениваться коэффициентом использования воды в системе водного хозяйства, который должен быть наиболее близким к единице. Коэффициент определяется отношениемK = (V3a6-Vc6) /V3a6, (7-1)V3a6, Vc6 - соответственно количество воды, забираемой из источников водоснабжения и сбрасываемой (включая канализацию), отнесенное к принятой единице продукции горного предприятия.Очистка вод. Для предотвращения загрязнения и засорения природных вод дренажные и сточные воды подвергаются очистке. Выбор метода очистки зависит от размера частиц, физико-химических свойств и концентрации загрязняющих веществ, расхода сточных вод и необходимой степени очистки. Во всех случаях очистки вод первой стадией ее является механическая очистка, предназначенная для удаления взвесей и дисперсно-коллоидных частиц. К группе способов механической или гидромеханической очистки относятся: процеживание, отстаивание (гравитационное и центробежное), фильтрование. При последующей, более глубокой очистке сточных вод применяются самостоятельно или в различных комбинациях следующие методы: физико-химические (флотация, абсорбция, ионообмен, дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация, кристаллизация, десорбция и др.), химические (нейтрализация, коагулирование и флокулирование, окисление и восстановление - реагентная очистка), электрохимические (электролиз), биологические, термические.Как отмечают Н.С. Торочинников, А.И. Родианов и др., наиболее часто употребляются следующие методы очистки вод:для осаждения суспензированных и эмульгированных примесей, представленных грубодисперсными частицами, - отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование; при содержании в сточных водах мелкодисперсных и коллоидных частиц - коагуляция, флокуляция, электрические методы;для очистки от неорганических соединений - дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы;для очистки от органических соединений - регенерационные методы - экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен; реагентные методы; деструктивные методы - биологическое, жидкофазное, парофазное и электрохимическое окисление, озонирование, хлорирование;для очистки от газов и паров - отдувка, нагрев, реагентные методы;для уничтожения вредных веществ - термическое разложение.На горных предприятиях для осветления сточных и дренажных вод наибольшее распространение получил способ отстаивания как один из наиболее экономичных и достаточно эффективных. Для этой цели организуются пруды-отстойники, вместимость и размеры в плане которых определяются в зависимости от объема сточных вод, размера и концентрации осаждаемых частиц. Сточные воды обогатительных производств в виде пульпы подаются в хвостохранилище, где происходит осаждение основной части твердых частиц, а затем, уже в значительной степени осветленные, воды через сбросные колодцы поступают в пруды-отстойники. Серьезную проблему представляет очистка прудов-отстойников от шламов, их обезвоживание, обезвреживание, последующее складирование или утилизация. Решение этой проблемы в значительной степени зависит от характеристик минерального и механического составов шламов. В отечественной и зарубежной горно-добывающей промышленности существует большое число примеров успешного использования различных методов очистки. В Кузбассе для очистки шахтных вод, сбрасываемых в водоемы, широкое распространение получили открытые горизонтальные отстойники, облицованные бетоном (рис.7.4.). Поступающую в шахту воду собирают в колодце шахтного водоотлива, из которого она подается в отстойник и после осветления хлорируется хлоратором, затем проходит через контактный резервуар и сбрасывается в водоем. Для нейтрализации кислых рудничных вод обычно используют известковое молоко, щелочные воды подкисляют. Эффективная очистка шахтных вод Кизеловского бассейна от солей железа достигается посредством сульфатредуцирующих бактерий.Рис.7.4. Схема очистки шахтных вод:1 - колодец шахтного водоотлива; 2 - отстойник; 3 - хлоратор; 4 - контактный резервуар; 5-водоем В США в настоящее время очистке подвергается около 50 % рудничных вод. Для нейтрализации кислых вод, как правило, используют известняк, гашеную и негашеную известь, каустическую соду и другие реагенты.Оборотное водоснабжение на обогатительных фабриках. Переход от "прямоточного" (река - предприятие - река) водоснабжения к замкнутому циклу, в котором однажды взятая вода все время находилась бы в обороте (как, например, при охлаждении автомобильного мотора), - основное направление в охране водных ресурсов, предполагающее полное исключение попадания сточных вод в реки и водоемы.Современными проектами обогатительных фабрик горных предприятий предусматривается достаточно высокий уровень оборотного водоснабжения (до 90-95 % и более).Осуществление замкнутого водооборота в процессе обогащения определяется необходимостью получения при очистке требуемого качества воды, обеспечивающего стабильность технологического процесса обогащения. Свежая вода расходуется при этом только на восполнение неизбежных потерь.На горных и металлургических предприятиях Канады основная часть воды находится в замкнутом технологическом цикле. Например, на руднике "Куппер Клифф" 75 % потребляемой воды очищают и возвращают для повторного использования.Во многих случаях оборотные системы водоснабжения обогатительных фаёрик пополняются рудничными и шахтными водами.Важное значение имеет контроль состояния, режима и качества грунтовых, подземных и поверхностных вод, подвергающихся воздействию при разработке месторождений полезных ископаемых. Этот контроль осуществляется службами главного инженера горного предприятия и районной санэпидемстанцией.Состояние грунтовых и подземных вод, параметры де-прессионных воронок определяются гидрогеологической службой предприятия посредством режимных гидронаблюдательных скважин. По данным замеров уровней подземных вод в гидронаблюдательных скважинах прослеживается динамика формирования депрессионной воронки или, наоборот, повышение уровня грунтовых вод при их подпоре и прогнозируется изменение дебитов существующих водозаборов в районе месторождения. Изменение химизма (минерализации) подземных вод определяется путем отбора дренажных вод и вод из гидронаблюдательных скважин. Полученные данные обрабатываются и документируются в виде планов гидроизогипс и гидроизопьез для каждого водоносного горизонта, фиксирующих положение депрессионных воронок по отношению к горным выработкам, таблиц изменения химического состава (минерализации) подземных вод, таблиц или графиков, иллюстрирующих динамику объемов дренирования.Контроль качества поверхностных вод и эффективности работы очистных сооружений осуществляется санитарно-промышленной лабораторией предприятия, задачи и обязанности которой регламентируются Положением о санитарных лабораториях промышленных предприятий. Санитарно-промышленные лаборатории ведут наблюдения за количеством и качеством воды, поступающей на очистные сооружения, за технической и гигиенической эффективностью работы очистных сооружений, а также за состоянием и качеством вод, водоемов и водотоков в местах сброса сточных вод и в пунктах водопользования. Количество воды, поступающей на очистные сооружения и сбрасываемой, должно замеряться посредством водомеров или других устройств, регистрирующих расход воды за сутки. Для контроля качества очистки стоков и влияния их на поверхностные воды отбираются разовые пробы воды в водоподводящих и водо-отводящих лотках. Периодичность отбора проб и перечень показателей, по которым анализируются эти пробы, согласовываются с местными санитарными органами и органами водного надзора. Регулярный и оперативный контроль качества сточных вод позволит также установить причины нарушений нормативов состава и концентраций веществ в сточных водах и выявить нарушения или недостатки в системе очистки и технологии переработки (обогащения) полезного ископаемого. |
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ©2011 |
