logo
Главная История Структура Разработки Лаборатории Контакты

Лаборатория геологии техногенных процессов
Cотрудники Список публикаций Места работ
Максимович Н.Г., Блинов С.М. Использование грунтовых фильтров для очистки сточных вод месторождений алмазов в бассейне р. Вишера // Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охраны окружающей среды: Материалы междунар. науч-практ. конф. / Перм.ун-т.-Пермь,1995.-С.214-217.

Использование грунтовых фильтров для очистки сточных вод месторождений алмазов в бассейне р. Вишеры

Н.Г. Максимович, С.М. Блинов

Значительный ущерб окружающей среде при разработке россыпных месторождений оказывает сброс сточных вод с большим количеством взвешенных частиц. Технологический процесс разработки месторождений и извлечения алмазов заключается в максимальной дезинтеграции пород россыпей, что существенно замедляет применяемую обычно очистку сточных вод методом осаждения и делает отстойники малоэффективными. Химические и физико-химические способы очистки дороги и часто неэффективны. Одним из возможных способов удаления взвешенных частиц могут быть искусственные, а в ряде случаев и естественные, механические геохимические барьеры, предусматривающие пропускание сточных вод через фильтры из местных грунтов.
Бассейн р. Вишеры, где разрабатываются россыпные месторождения алмазов, слагается отложениями рифея, венда, ордовика, силура, девона, карбона и перми. В районе проявляется современный и древний карст. Закарстованы трещиноватые карбонатные породы силура, девона, карбона и нижней перми. С перекрытым подаллювиальным и подфлювиогляциальным карстом связаны погребенные месторождения алмазов в эрозионно-карстовых депрессиях.
Отложения, выполняющие депрессии, включают песчаник, кварцито-песчаник, кварц, кремень, известняк, доломит. В песчаной части отложений основное место занимает легкая фракция, представленная такими минералами, как кварц, кальцит, доломит, кварцевый микропесчаник, фосфаты, полевые шпаты. Содержание тяжелой фракции колеблется от 0.1 до 4.2%. В ее составе присутствуют: гидрогетит, магнетит, гематит, сидерит, оксиды марганца, фосфаты, лейкоксен, циркон, турмалин, рутил, ильменит, хромшпинелиды, анатаз, гранаты, эпидот, пироксены, амфиболы, муассанит, флюорит. Глинистые минералы, главными компонентами которых являются каолинит, гидрослюда, монтмориллонит, хлорит, составляют большую часть терригенного материала отложений.
Разрабатываются месторождения алмазов дражным и гидромеханическим способами, для чего применяютя драги и сезонные обогатительные фабрики (СОФ). Драгами и СОФ извлекают часть тяжелой фракции, содержащей алмазы. В реки сбрасываются валунно-галечные и песчано-глинистые фракции, образующие отвалы высотой несколько метров. С целью поддержания необходимого уровня воды для плавучих драг на реках сооружаются плотины.
Сооружение плотин, прудов-отстойников, организация системы оборотного водоснабжения, эксплуатация гидравлических установок приводит к изменению гидродинамического режима поверхностных и подземных вод. При повышении уровня подземных вод происходит подтопление и заболачивание территорий. Наличие плотин на реках вызывает подпор подземных вод. В результате становится возможным поступление загрязненных речных вод в грунтовые воды. Поверхностные и подземные воды загрязняются в результате взмучивания и экстракции компонентов грунта в ходе технологических операций. В пульпе драг и СОФ кроме высоких концентраций взвешенных веществ наблюдается повышенное содержание железа.
Неустойчивые минералы отвалов, попав в другие физико-химические условия, начинают интенсивно выветриваться. По данным анализа водной вытяжки в дражных отвалах наблюдается высокое содержание железа (до 9.9), нитритов (до 1.6), аммония (до 11 мг/кг). Источником железа служат железосодержащие минералы отвалов.
Опробование долин рек Бол. Колчим, Сев. Колчим, Колчим, Бол. Щугор, Чурочная, Рассольная, Волынка показало, что в поверхностных водах отмечается увеличение содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, нитритов, кальция, натрия, калия, аммония, кремния, железа. В отдельных пробах концентрация железа достигает 8.0 мг/л. На участках рек, находящихся вблизи места работы драг, донные отложения содержат значительное количество водорастворимого железа — до 10.4 мг/кг (рис.). Ниже по течению рек концентрация железа уменьшается.
Рис. 1
В ходе разработки месторождения алмазов поверхностные воды больше всего загрязнены взвешенными веществами. Данные анализа показали что концентрации взвешенных веществ в р. Рассольная в зоне влияния драги 141, в зависимости от количества осадков, изменяется от 0.2 до 12 г/л, что во много раз превышает фоновые значения.
Для снижения концентрации взвешенных веществ в речной воде авторы предложили создать в русле реки грунтовые фильтры. Для фильтров использовались дражные отвалы, находящиеся здесь же в долине реки. Опытные работы, проведенные при участии В. Тихонова, показали что, в зависимости от длины пути фильтрации, концентрация взвешенных веществ снижается в десятки и сотни раз (табл.).
Таблица
Снижение концентрации взвешенных веществ в стоках драги 141 при фильтрации через грунтовые фильтры
Путь фильтрации,
м
Исходная концентрация,
мг/л
Концентрация ниже грунтовых фильтров,
мг/л
30 183 8
30 630 5
10 630 161
30 3220 286
5 12000 6750
При уменьшении содержания взвешенных веществ следует ожидать снижении концентрации железа и других загрязняющих компонентов, поскольку их содержание, как было показано выше, находится в прямой зависимости со взвешенными веществами.
Основываясь на проведенных работах и путем решения обратной задачи авторами вычислены оптимальные параметры грунтовых фильтров учитывающие начальную концентрацию взвешенных веществ, гранулометрический состав используемых грунтов, расход реки и продолжительность эксплуатации фильтров.
Использование грунтовых фильтров существенно снижает концентрацию взвешенных веществ и не требует высоких затрат при их строительстве и эксплуатации. В ряде случаев возможно использование естественных механических барьеров — закарстованных массивов, аллювиальных отложений определенного гранулометрического состава. Однако, этот вопрос требует специальных исследований.

назад