Введение……………………………………………………………………………3
Источники загрязнения вод в процессе разведки месторождений…………….4
Загрязнение сточных вод в процессе разработки месторождений…………….7
Мероприятия, снижающие загрязнение вод и ограничивающие изменение их режимов……………………………………………………………………………7
Заключение………………………………………………………………………..5
Введение
Считают, что вода появилась на поверхности нашей планеты 3-3,5 млрд. лет назад в виде паров вследствие дегазации мантии; в настоящее время масса воды составляет примерно 0,025% от массы земного шара. Общее количество (объем) воды определено в 1,6 Х 109 км3.
Под воздействием солнечной энергии в природе происходит непрерывный влагооборот – круговорот воды в ее различных фазовых состояниях. Испаряясь с поверхности Земли, вода увлажняет нижние слои атмосферы и в виде осадков вновь возвращается на поверхность планеты, концентрируется в водоемах или проникает в породы, пополняя запасы подземных вод. Последние, в свою очередь, служат источниками питания поверхностных водоемов.
Важной характеристикой водных ресурсов является скорость их естественного возобновления; она в значительной мере определяет хозяйственный потенциал водоисточников.
Основную часть используемых ресурсов пресной воды составляет речной сток, который относится к главной гидрогеологической характеристике суши.
Интенсивное использование водных ресурсов, связанное с расходованием, потерями и главным образом загрязнением вод, оказывает существенное влияние на состояние гидросферы в глобальных масштабах.
Практически процесс любого использования воды сопровождается ее частичной потерей, что объясняется испарением, фильтрацией или просто утечкой. Наибольшие безвозвратные потери характерны для сельского хозяйства в районах орошаемого земледелия. При эксплуатации несовершенных систем ирригации эти потери составляют 45-50%, при использовании облицованных каналов они сокращаются до 20-30, а при транспортировке воды по трубам до 5-10%. Сам процесс орошения осуществляется при следующих основных видах полива – поверхностного и дождеванием; первый характеризуется значительными потерями воды, второй обеспечивает более равномерное увлажнение почв, и непроизводительные потери воды на фильтрацию и испарение снижаются.
В промышленном производстве потери воды относительно невелики, они главным образом обусловливаются процессами испарения, характеризующимися наибольшей интенсивностью на тепловых и атомных электростанциях, а также на предприятиях черной металлургии.
К источникам загрязнения водоемов относятся в основном сточные воды промышленных предприятий, хозяйственно-бытовые стоки и смываемые с сельскохозяйственных угодий удобрения, пестициды и гербициды. Загрязняющие воды вещества разделяют на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Источники загрязнения вод в процессе разведки месторождений
При разведочном бурении и проведении горных разведочных выработок вода используется в качестве активного агента для разрушения, упрочнения, перемещения и увлажнения пород. Помимо этого в разведочных скважинах и горных выработках обычно присутствует вода, промышленности такие воды называются соответственно «технологическими» и «сопутствующими», вполне правомерно их называть так и при проведении геологоразведочных работ. Эти воды в большей или меньшей степени загрязнены и, в свою очередь, становятся загрязнителями поверхностных и подземных вод.
Еще одним источником загрязнения на горных и геологоразведочных предприятиях, ведущих горные работы, являются воды, стекающие с породных отвалов, — это атмосферные воды, загрязняемые в процессе эрозии пород и подлежащие удалению с земельных отводов. Все перечисленные виды загрязненных вод следует относить к промышленным сточным водам.
При бурении разведочных гидрогеологических и инженерно-геологических скважин количество и загрязнение сопутствующих вод зависит от геологических и гидрогеологических характеристик толщи пересекаемых скважинами пород, параметров скважин и в относительно небольшой мере от географических и климатических условий. Первоначальная загрязненность в основном определяется степенью минерализации вод подземных горизонтов, а также взвешенными веществами поверхностных и грунтовых вод. Загрязненность возрастает при перемещении сопутствующих вод по скважинам при сухом бурении или при смешивании с промывочными жидкостями.
Количество используемой технологической воды и ее загрязнение зависят от способа бурения, параметров скважин, состава и концентрации ингредиентов промывочных жидкостей и, наконец, от способа и интенсивности промывки. Промывочные жидкости могут содержать целый комплекс химических компонентов: щелочные соли, лигносульфоновые и гуминовые кислоты, гипан, таннины, мыла нафтеновых и сульфонафтеновых кислот, щелочные электролиты, нейтральные или кислые соли, кислоты и др. В процессе бурения ионы этих соединений, попадая в пересекаемые скважиной водоносные пласты, загрязняют подземные воды. По окончании бурения, при удалении промывочной жидкости из скважины эти компоненты загрязняют поверхностные водоемы.
Если во время бурения скважины промывочной жидкостью обеспечивается межпластовое разобщение, то после проходки скважины разобщение водоносных пластов осуществляется цементным раствором. Однако далеко не всегда при этом разобщении исключается переток вод между пластами, который приводит к изменению химического состава подземных вод и обводнению разведуемого или эксплуатируемого месторождения. Проникновение загрязнений в подземные воды интенсифицируется при осушении месторождений и шахтном (каръерном) водоотливе. Загрязнение подземных вод резко возрастает с увеличением количества скважин на разведуемом поле.
Бурение скважин в районах вечной мерзлоты сопровождается оттаиванием мерзлых пород; при этом увеличивается вероятность возникновения межпластовых перетоков. При прекращении буровых работ наблюдается смерзание талых пород, вследствие чего возникают поля напряжений в породном массиве вокруг скважины, приводящие к разрушению изолирующего пласты цементного кольца.
Первоначальное загрязнение сопутствующих вод при проведении горно-разведочных выработок определяется, по-существу, теми же факторами, что и при бурении разведочных скважин. Здесь в процессе проходческих работ степень загрязнения сопутствующих вод существенно возрастает главным образом за счет пылевых и грубодисперсных взвешенных породных частиц и при смешивании с технологическими водами. При небольших параметрах разведочных выработок количество сопутствующих вод, как правило, невелико (только в некоторых случаях оно значительно). В стволах шахт и штольнях с развитой сетью подземных разведочных выработок количество сопутствующих вод может быть весьма значительным; в открытых разведочных выработках в период ливневых дождей оно также существенно возрастает.
Состав сопутствующих вод в канавах и траншеях в основном определяется качеством поверхностных вод (верховодки); в шурфах – грунтовыми водами; в других подземных выработках – водами водоносных горизонтов.
В процессе проведения разведочных горных выработок технологическая вода расходуется в небольших количествах для промывки шпуров, а также для орошения и туманнообразования в целях пылеподавления. Загрязняются эти воды дисперсными породными частицами и некоторыми химическими реагентами, вводимыми в промывочную жидкость в виде растворов, антифризных добавок и поверхностно-активных веществ.
При эксплуатационной разведке россыпных месторождений в ряде случаев применяется эффективный гидравлической способ проходки траншей. Технологическая вода расходуется при этом способе в больших количествах (в зависимости от свойств размываемых пород и высоты забоя удельный расход воды колеблется в пределах 5-20 м3/м3); загрязняется она породной взвесью, причем особенно сильно при наличии в песках тонкодисперсной глины.
В сточные промышленные воды ГРП включаются также атмосферные и поверхностные воды, загрязняемые вследствие водной эрозии породных отвалов, оставляемых около устья разведочных горных выработок.
Структура сточных вод, формирующихся на разведочных полях при бурении скважин и проведении горных выработок, представлена на схеме 7.
Вследствие широкого использования технологического, энергетического и транспортного оборудования с двигателями внутреннего сгорания сточные воды ГРП загрязняются отходами горючесмазочных материалов.
При незначительном количестве и кратковременности проведения работ (бурение неглубоких скважин, проходка мелких шурфов и канав) сточные воды практически не оказывают существенного влияния на загрязнение водоемов и водотоков, а иногда просто рассредоточиваются на локальных участках поверхности, увлажняя почвенный слой и испаряясь.
В других случаях сброс сточных вод осуществляют в ближайшие поверхностные водоемы и водотоки или применяют оборотное водоснабжение с очисткой (осветлением) воды.
Своеобразное воздействие на поверхностные водоемы оказывают подводные взрывы зарядов ВВ при производстве сейсморазведочных работ. При этом загрязнение вод за счет взмучивания практически не столь существенно, так как количество и частота взрывов является их влияние на фауну водоемов. По аналогии с ударными воздушными волнами (см. !4,14) при взрывах зарядов ВВ в водной среде образуются гидроударные волны; в зоне распространения этих волн на значительных расстояниях гибнут рыбы и другие обитатели водоемов. Например, при взрыве заряда ВВ массой 40 кг радиус поражения рыб превышает 200м.
Эффективным мероприятием, снижающим давление на фронте гидроударной волны, служит формирование вокруг зарядов ВВ так называемых «пузырьковых завес». Пузырьковым завесам придают форму боковой образующей поверхности цилиндра, по оси которого располагается подвесной, донный или заглубленный заряд ВВ. Для образования завесы на дно водоема опускается кольцо из согнутой перфорированной трубы, в которую по шлангу подается сжатый воздух. Струи воздуха, выходя из многочисленных двухмиллиметровых отверстий в стенке трубы, создают в водной среде пузырьковую завесу. Она резко снижает давление на фронте гидроударной волны и соответственно радиус зоны, опасной для обитателей водоемов (так для упоминавшегося заряда ВВ массой в 40 кг радиус опасной зоны снижается до 10 м).
Источники загрязнения вод в процессе разработки месторождения
Переходя к промышленным сточным водам предприятий горнодобывающей промышленности, отметим, что они оказывают более существенное влияние на состояние природной среды. В течение последних десятилетий, в связи с непрерывным и значительным увеличением объема продукции горного производства, количество сточных вод шахт, рудников, карьеров, а также обогатительных фабрик возрастает и экологические последствия загрязнения поверхностных и подземных вод приобретают все большие масштабы.
Промышленные сточные воды строящихся шахт, рудников и карьеров формируются преимущественно из сопутствующих вод атмосферного и подземного происхождения. Характер загрязнения этих вод аналогичен загрязнению вод при проведении горноразведочных работ, отличия сводятся к значительно большим объемам стоков и более высокой степени минерализации воды.
Мероприятия, снижающие загрязнение вод и ограничивающие изменение их режимов
Изменение физико-химических характеристик и режимов природных вод при разведке и разработке месторождений приводит к сокращению запасов пригодной для использования воды, затрудняет водоснабжение, вызывает снижение плодородия почв, деградацию растительного покрова и даже деформацию ландшафтов.
Негативные последствия могут иметь локальный характер или распространяться на значительные расстояния от места производства горных работ. Так, в районе Аппалачей (США) на значительных по протяженности участках рек, загрязненных стоками карьеров и шахт, кислотность воды характеризуется показателем рН 2. Отметим, что допустимая кислотность воды, используемой в промышленном производстве, не должна быть менее рН 4, а для поддержания жизнедеятельности рыб необходимо, чтобы показатель кислотности был не менее 6.
Мутность воды многих малых рек в северо-восточных районах Советского Союза, загрязненной сточными водами дражных разработок россыпных месторождений, может снижать эффективность промысла ценных пород рыб.
Улучшение качества сточных вод. Мероприятия по снижению отрицательных последствий, связанных с выдачей загрязненных сточных вод из разведочных скважин и выработок, шахтных и карьерных вод, заключается в очистке этих вод и снижении их количества.
При бурении разведочных скважин применяется оборотное водоснабжение – выдаваемая из скважины вода подвергается очистке и вновь поступает в забой скважины. Количество воды, подаваемой в замкнутую систему водооборота, и сбрасываемой сточной воды зависит от водопоглощения пород, поступления в скважину из породного массива подземных вод и физико-химических характеристик бурового шлама.
Технология промежуточной очистки воды, выдаваемой из буримой скважины, довольно проста. Рециркуляционная схема осветления промывочной жидкости (рис. 17) включает насосы 1, 2, 3, зумпфы – отстойники, называемые иногда «земляными амбарами» 5, 6, 7 и ствол скважины 8. подача промывочной жидкости в скважину осуществляется насосом 3, из скважины она самотеком переливается в зумпф 5, затем после отстаивания последовательно перекачивается в зумпфы 6 и 7. После окончания бурения скважины вся промывочная жидкость перекачивается в зумпфы, из которых впоследствии транспортируется на соседние буровые промплощадки или сливается в водоем 4.
Предотвращение поступления значительного количества промывочной жидкости в водоносные пласты обеспечивается технологическими мероприятиями буровых работ, включающими контроль за изменениями параметров промывочной жидкости (плотности, водоотдачи, стабильности и т.д.. ), плавность пуска и остановки насосов, снижение гидравлических сопротивлений при спуск-подъемных операциях (во избежание превышения гидравлического давления в скважине по сравнению с пластовым).
Важнейшими мероприятиями по снижению загрязнения подземных вод при разведке месторождений бурением является осуществление надежного крепления скважин и качественного ликвидационного томпажа, обеспечивающего наиболее полное межпластовое разобщение водоносных горизонтов.
При проведении разведочных горных выработок, если количество и загрязненность сточных вод незначительны, допускается сброс их на поверхность без очистки; характерно это для стадий поисков и предварительной разведки канавами, неглубокими шурфами и малометражными штольнями. В тех случаях, когда масса сточных вод велика, должны решаться вопросы целесообразного их отвода и использования, при значительной загрязненности этих вод применяются преимущественно простейшие (из описанных ниже) методы водоочистки.
Заключение
Мероприятия по улучшению качества сточных вод, реализуемых при разработке месторождений. Методы очистки загрязненных вод основываются на физических, химических, физико-химических и биохимических процессах. Сточные воды шахт и рудников могут быть загрязнены в различной степени, что определяет возможность и направление их использования после соответствующей очистки. Так, например, по степени минерализации сточные воды шахт Донбасса делят на три группы. К первой группе относят незначительное количество сточных вод (около 10% от общего стока), которые по своему составу приближаются к водам, используемым для хозяйственно-питьевых целей. Эти воды характеризуются жестокостью менее 7 мэкв/л и минерализацией до 2000мг/л; после физической и биохимической очистки они становятся пригодными для технологических (промышленных и сельскохозяйственных) нужд. Воды второй группы при такой же минерализации имеют жесткость 8-14 мэкв/л, они пригодны для технологических целей после физической, химической и биохимической очистки. Отнесенные к третьей группе воды с жесткостью более 14 мэкв/л и минерализацией выше 2000 мг/л требуют перед употреблением в технологических целях сложного комплекса очистки, включающего в себя физические, химические, физико-химические и биохимические процессы.
Рассмотрим процессы и технические средства улучшения качества сточных вод горных предприятий.
Осветление воды достигается путем отстаивания и фильтрования.
При отстаивании взвешенные грубодисперсные минеральные частицы осаждаются под действием гравитационных сил; осаждение начинается при определенной скорости потока жидкости, в неподвижном потоке осветление осуществляется наиболее интенсивно. При фильтровании взвешенные частицы задерживаются на фильтрах.
Литература:
- Карелин, Попова «Очистка сточных вод НПЗ»
- Шицкова А.П. Новиков «Охрана окружающей среды в нефтеперерабатывающей промышленности»
- Иокалис «Локальные методы очистки сточных вод в схеме НПЗ»
- Охрана окружающей среды
