При розробці медноколчеданних родовищ на всіх етапах технологічного процесу утворюються стічні води різні за своїм хімічним складом і концентрації забруднюючих речовин. Техногенні води є одним з найбільш активних відходом гірничо-переробного виробництва і містять важкі метали у високих концентраціях, співмірні з вмістом в рудах. Проведені заходи очищення відсутність екологічної норм для водних об'єктів рибогосподарського призначення. Стічні води гірничо-переробних підприємств недостатньо очищені і забруднюють гідросферу регіону. Відбувається накопичення важких металів 2 -го та 3-го класів небезпеки і погіршення стану водних об'єктів як середовища існування для живих організмів. У зв'язку з цим наукова розробка і вдосконалення заходів очищення техногенних вод до нормативної якості є актуальною проблемою. Для зниження навантаження на гідросферу і отримання екологічного ефекту пропонується використовувати алгоритм інтерактивного формування комплексу заходів для очищення техногенних вод. Це дозволить оптимально організувати процес очищення стічних вод за існуючими технологіями без додаткових капітальних витрат для конкретного гірничо-переробного підприємства з урахуванням всієї специфіки технологічних процесів. Алгоритм є універсальним і підходить для всіх гірничо-переробних підприємств.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Шадрунова Ірина Володимирівна, Орєхова Наталія Миколаївна, Громов Михайло Євгенович, Стефунько Марія Сергіївна


Algorithm of interactive formation a complex of measures for cleaning industrial waste waters

In the development of chalcopyrite deposits at all stages of the process waste water produced different in their chemical composition and concentration of pollutants. Man-made water are one of the most active mining waste-processing plant and contain heavy metals in high concentrations commensurate with the content of the ores. Provodimye cleaning activities do not provide environmental standards for water bodies for fishery purposes. Wastewater mining and processing enterprises is not enough cleaned and contaminate the hydrosphere region. Heavy metals occurs 1 st and 2nd classes of danger and degradation of water bodies as a living environment for living organisms. In this regard, scientific development and improvement activities cleaning industrial waste waters to the standard of quality is an important issue. To reduce the load on the hydrosphere and obtaining environmental effects of the proposed algorithm to use interactive form a package of measures to clean up industrial waste waters. This will allow optimally organize the process of wastewater treatment on existing technologies without additional capital expenditure for a particular mining and processing enterprise, taking into account all the specific processes. The algorithm is versatile and suitable for all mining and processing enterprises


Область наук:

  • екологічні біотехнології

  • Рік видавництва: 2015


    Журнал: Гірський інформаційно-аналітичний бюлетень (науково-технічний журнал)


    Наукова стаття на тему 'Алгоритм інтерактивного формування комплексу заходів для очищення техногенних вод'

    Текст наукової роботи на тему «Алгоритм інтерактивного формування комплексу заходів для очищення техногенних вод»

    ?- © І.В. Шадрунова, М.М. Орєхова,

    М.Є. Громов, М.С. Стефунько, 2015

    УДК 004.021

    І.В. Шадрунова, М.М. Орєхова, М.Є. Громов, М.С. Стефунько

    АЛГОРИТМ ІНТЕРАКТИВНОГО ФОРМУВАННЯ

    КОМПЛЕКСУ ЗАХОДІВ

    ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ТЕХНОГЕННИХ ВОД

    При розробці медноколчеданних родовищ на всіх етапах технологічного процесу утворюються стічні води різні за своїм хімічним складом і концентрації забруднюючих речовин. Техногенні води є одним з найбільш активних відходом гірничо-переробного виробництва і містять важкі метали у високих концентраціях, співмірні з вмістом в рудах. Проведені заходи очищення відсутність екологічної норм для водних об'єктів рибогосподарського призначення. Стічні води гірничо-перерабат-вающих підприємств недостатньо очищені і забруднюють гідросферу регіону. Відбувається накопичення важких металів 2 -го та 3-го класів небезпеки і погіршення стану водних об'єктів як середовища існування для живих організмів. У зв'язку з цим наукова розробка і вдосконалення заходів очищення техногенних вод до нормативної якості є актуальною проблемою. Для зниження навантаження на гідросферу і отримання екологічного ефекту пропонується використовувати алгоритм інтерактивного формування комплексу заходів для очищення техногенних вод. Це дозволить оптимально організувати процес очищення стічних вод за існуючими технологіями без додаткових капітальних витрат для конкретного гірничо-переробного підприємства з урахуванням всієї специфіки технологічних процесів. Алгоритм є універсальним і підходить для всіх гірничо-переробних підприємств.

    Ключові слова: очистка техногенних вод, вилучення важких металів, очищені води, інтерактивний вибір, стічні води, технологічна схема, компонент.

    Тривале інтенсивне гірничопромислове освоєння мед-ноколчеданние родовищ призводить до того, що щорічно в природні водні об'єкти скидаються мільйони кубічних метрів «забруднених, недостатньо очищених стічних вод», з високим вмістом важких металів 2-го і 3-го класу небезпеки, що перевищують ГДК в десятки раз. При розробці медноколчеданних родовищ на всіх етапах технологічного процесу утворюються стічні води різні за своїм хімічним складом і концентрації забруднюючих речовин: стічні води збагачувальних фабрик, кар'єрні і шахтні води,

    подоотвальние води, талі і зливові стічні води з проммайданчиків. На діючих гірничодобувних підприємствах проводять очищення стічних вод від кольорових металів і коригування кислотності. Проте, проведені заходів відсутність екологічної норм для водних об'єктів рибогосподарського призначення. Існуючі технологічні схеми статичні і не передбачають умови, що змінюються надходження забруднених вод, зокрема кількісний і якісний склад домішок техногенних потоків.

    Для забезпечення екологічно прийнятного якості вод, що скидаються

    в природні водні об'єкти, необхідний комплексний підхід, що враховує специфіку формування техногенних вод. Перш за все, мова йде про багатокомпонентної вод і варіативністю співвідношення компонентів у водах, а також мінливості якості цих вод у часі. Простежується чітка тенденція зміни концентрації важких металів в стічних водах за минулими сезонами, в зв'язку з кліматичними факторами. З огляду на, що для кожного методу вилучення металів існує область найбільш ефективного застосування, можна вибрати найбільш раціональний сценарій проведення комплексу заходів очищення.

    Для реалізації цього завдання створено і подана заявка на патент, програма для ЕОМ «Інтерактивний вибір комплексу заходів для очищення стічних вод гірничо-переробно-го підприємства».

    Програма призначена для формування найбільш ефективного комплексу заходів для досягнення нормативних показників якості води на базі існуючих способів очищення стічних вод гірничо-переробн-Тива підприємств від важких металів. Розрахунок проводиться на основі законів збереження мас води і мас домішок.

    В основі програми лежить два типи операцій: змішання потоків і поділ на тверду фазу - витягнуті компоненти і рідку фазу - очищену воду. Головним позитивним моментом є розрахунок можливості змішання вод на будь-яких етапах, що дозволяє регулювати співвідношення металів в потоці і сприяє раціональному та ефективному вилученню металів. Встановлено вплив змішання техногенних вод на показники вилучення металів. Змішання техногенних потоків з різною концентрацією елементів призводить до усереднення, що позитивно позначається і на якості очищення техногенних вод. При цьому розрахунок ведеться по кожному компоненту окремо. Вихідними і підсумковими даними при операції змішування є: Обсяг техногенних вод Q, м3 і концентрація компонентів а, г / м3 в техногенних потоках (рис. 1).

    Другий тип операцій - це витяг компонента з води в осад (рис. 2). Вихідними даними також є витрата води Q, м3 / год і концентрація компонентів С ', мг / дм3 в техногенних потоках. Операціями поділу є традиційні на гірничо-переробних підприємствах технологічні процеси очищення: відстоювання 45 хв, нейтралізація-

    Вихідні Потім 1

    Обсяг води Про I мЗ

    Наприкінці до фация компонента СМ г / м 3

    Вихідні Потік 2

    Обсяг води З>2 мЗ

    Концентрація компонента С; Е г / мЗ 1-

    Операція I змішання вод

    Розрахункові Продам 3

    Витрата поди 03 мЗ 01 +02

    Концентрація компонента С? 3 г / мЗ (01 * С, 1 + 02 * С] 2) / (01 +02>

    Мал. 1. Операція змішання вод

    Мал. 2. Операція вилучення цінного компонента з техногенньх вод в осад

    осадження, сорбція на КФГМ (фільтрування через керамічний гранульований матеріал), гальванокоагуляція 4-6 хв і 15-17 хв. Продуктами є витягнуті компоненти і очищені води.

    Алгоритм розрахунку операції поділу

    1. Обчислити масу кожного компонента, кг

    т =

    З

    ш2 \ =

    е • т

    (Вих.)

    100

    оз =

    О1 - (т2 -ю) / (100-ю)

    1000

    Показник вологості осаду ш,% задається технологією

    Розраховуємо концентрація компонентів в рідкій фазі

    О1 - С1 -1000 - р2 - т2 -10)

    С =

    -1000

    Про -1000

    2. Розраховуємо масу кожного компонента в осаді m2i, кг

    Показник вилучення металів для кожної операції очищення техногенних вод взяті на основі емпіричних досліджень.

    3. Розраховуємо обсяг води в рідкій фазі

    Масова частка витягується компонента, Р12,%

    Р2 = Т21 .100% Мпрод

    М - загальна маса осаду

    прод.

    4. Оцінюємо ефективність очищення Е,% по кожному компоненту

    (Сі - аз)

    Е = ± -'- .100%

    З 1

    Або вихід кожного металу у,% т2 \

    1 =

    т' '

    .100%

    Після розрахунку кожної операції порівнюємо концентрацію компонентів в рідкій фазі з нормами ГДК, при незадовільному результаті додаємо наступні операції.

    Ідея полягає в комбінуванні в довільному порядку техноло-

    змішання нод

    відстоювання 45хв

    Нейтрал ізація-осадження

    Сорбція на КФГМ

    Гал під нокоагуляція 4-6 мім

    Галь ванокоагудяці я 15-17 хв

    Техногенні води

    1 ехнологіческнй процес очищення або змішання віл

    01У р] 1, од

    З 1211. г / м " 'С1г,, г / м'

    т1і, кг ш1гь, кг Ш1 к-.кг

    Тверда фа? А

    до, ш.%

    РБО.%; Р / г,%;

    ш2 (, "кг т2 /", кг т ^ кщІ-

    рідка фаза

    О-ч * р | 1.СЛ

    СЗ ^ .гУм * С3, "г / м 'СЗ ,,. .р / м

    ГПЗ ^ До! ТЗ | С.К1 '

    Технологіческійпроцессотісткі або змішання підлогу

    1

    Рідка? фача Тверда фаза

    М "" "> кг-маса осаду: №&> -вологість осаду: рсіУо-Мчссовая частка металу: Сс "г / м концентрація металу; т11Г кг-маса металу; рН, її). -водородний показник техногенних! юд: У.м *-об'єм техногенних під.

    Мал. 3. Алгоритм інтерактивного формування комплексу заходів для очищення техногенних вод

    ня процесів, без проведення вод, яке забезпечить найкращі експериментів на практиці для під- показники ефективності очищення бору оптимальної послідовно- вод. Визначальним критерієм є-сті процесів очищення і змішування ється концентрація компонентів.

    Мал. 4. Скріншот 1. Екран вибору послідовності операцій

    Формально задача вибору сценарію зводиться до вибору складу заходів, що забезпечують задану якість води, тобто з концентрацією важких металів нижче ГДК рибо-господарського призначення. Принцип програми заснований на поділ твердих і рідких фаз, що дає можливість розрахунку не тільки техногенних потоків між собою, а й змішання твердих і рідких відходів, що сприяє взаємному збагаченню і поліпшенню показників вилучення. При цьому можливо на будь-якому етапі отримання додаткового товарного продукту, використовуючи метод гальванокоагуляціі з гальванопари «залізо-вуглець» для селективного виділення міді і цинку. У зв'язку з цим дана програма може використовуватися не тільки з метою розрахунку ефективності очищення вод, а й з метою розрахунку для вилучення цінних компонентів (рис. 3).

    Основні функції програми:

    • розрахунок твердої і рідкої фази техногенного потоку;

    • розрахунок твердої і рідкої фази після технологічних процесів очищення або змішання;

    • розрахунок змішання техногенних потоків на будь-яких етапах;

    1. Державний доповідь про стан природних ресурсів і навколишнього середовища республіки Башкортостан. Міністерство природокористування та екології республіки Башкортостан. 2011, 2012, 2013.

    2. Смирнова Т.П. Роль хіміко-біологічних факторів у формуванні екологічного стану малих річок в зоні впливу гірничо-збагачувальних комбінатів. Авто-реф. дис. на здобуття уч. ст. кандидата хімічних наук. - Казань 2009.

    3. Орєхова М.М. Раціональне використання водних ресурсів. - Магнітогорськ: МГТУ, 2004. - 105 с.

    4. Шадрунова І.В., Орєхова М.М. Витяг кольорових металів з гідромінеральних ресурсів: теорія і практика. Монографія. - Магнітогорськ, 2009. - 180 с.

    • можливість додавання нових технологічних процесів;

    • можливість зміни черговості технологічних процесів;

    • можливість додавання компонентів в розрахунок;

    • можливість розрахунку змішування твердих відходів з техногенними водами;

    • можливість змішання 3 і більше потоків.

    Алгоритм інтерактивного формування комплексу заходів для очищення техногенних вод є універсальним і підходить для всіх гір-но-переробних підприємств.

    Для зниження навантаження на гідросферу від недостатньо очищених стічних вод та отримання екологічного ефекту необхідно використовувати комплексний підхід формування заходів очищення стічних вод.

    Розроблена комп'ютерна програма дозволяє розрахувати шляхом послідовної реалізації етапів, ефективність очищення при комбінуванні в довільному порядку технологічних процесів і сформувати раціональну технологічну схему очищення стічних вод для конкретного гірничо-переробного підприємства.

    _ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    5. Белан Л.Н. Про екологічну небезпеку колчеданових родовищ // Вісник ОДУ. - 2006. - № 4, квітень. - С. 115-120

    6. Зелінська О.В., Кисельова М.А., Шевцов А.С., Базильова А.В., Бичкова Г.М., Лісс Н.Ю. Аналіз заходів щодо зниження вмісту зважених речовин в стічних водах дражних полігонів при переробці алмазосодержащих пісків // Гірський інформаційно-аналітичний бюлетень. ОВ15. - 2009. - С. 237-246.

    7. Медяник Н.Л. Кількісна оцінка активності збирачів для флотаційного вилучення катіонів кольорових металів з техногенних рудничних вод // Гірський інформаційно-аналітичний бюлетень. ОВ14. - 2009. - С. 210-214. ЕШ

    КОРОТКО ПРО АВТОРІВ

    Шадрунова Ірина Володимирівна - доктор технічних наук, професор, чл. кор. РАПН, завідуюча відділом, ІПКОН РАН, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Орєхова Наталія Миколаївна - кандидат технічних наук, доцент, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.,

    Магнітогорський державний технічний університет ім Г.І. Носова, Громов Михайло Євгенович - провідний інженер, ІПКОН РАН, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Стефунько Марія Сергіївна - провідний інженер, ІПКОН РАН, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    UDC 004.021

    ALGORITHM OF INTERACTIVE FORMATION A COMPLEX OF MEASURES FOR CLEANING INDUSTRIAL WASTE WATERS

    Shadrunova IV1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Corresponding Member of Russian Academy of Natural Sciences, Head of Department, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Orekhova NN, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: n_orehova @ mail.ru, Magnitogorsk State Technical University named after GI Nosov, 455000, Magnitogorsk, Russia, Gromov ME1, Leading Engineer, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Stefunko MS1, Leading Engineer, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., 1 Institute of Problems of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences, 111020, Moscow, Russia.

    In the development of chalcopyrite deposits at all stages of the process waste water produced different in their chemical composition and concentration of pollutants. Man-made water are one of the most active mining waste-processing plant and contain heavy metals in high concentrations commensurate with the content of the ores .Provodimye cleaning activities do not provide environmental standards for water bodies for fishery purposes. Wastewater mining and processing enterprises is not enough cleaned and contaminate the hydrosphere region. Heavy metals occurs 1 st and 2nd classes of danger and degradation of water bodies as a living environment for living organisms. In this regard, scientific development and improvement activities cleaning industrial waste waters to the standard of quality is an important issue. To reduce the load on the hydrosphere and obtaining environmental effects of the proposed algorithm to use interactive form a package of measures to clean up industrial waste waters. This will allow optimally organize the process of wastewater treatment on existing technologies without additional capital expenditure for a particular mining and processing enterprise, taking into account all the specific processes. The algorithm is versatile and suitable for all mining and processing enterprises

    Key words: cleaning industrial waste waters, the extraction of heavy metals, purified water, an interactive selection, wastewater, process flow diagram, the component.

    REFERENCES

    1. Gosudarstvennyy doklad o sostoyanii prirodnykh resursov i okruzhayushchey sredy respubliki Bashkortostan. Ministerstvo prirodopol'zovaniya i ekologii respubliki Bashkortostan (National Report on the State of Natural Resources and Environment of the Republic of Bashkortostan. Ministry of Nature and Environment of the Republic of Bashkortostan), 2011, 2012, 2013.

    2. Smirnova T.P. Rol 'khimiko-biologicheskikh faktorov v formirovanii ekologicheskogo sostoyaniya ma-lykh rek v zone vliyaniya gorno-obogatitel'nykh kombinatov (The role of chemical and biological factors in the formation of the ecological state of small rivers in the zone of influence of mining works) , Candidate's thesis, Kazan 2009.

    3. Orekhova N.N. Ratsional'noe ispol'zovanie vodnykh resursov (Rational use of water resources), Magnitogorsk, MGTU, 2004, 105 p.

    4. Shadrunova I.V., Orekhova N.N. Izvlechenie tsvetnykh metallov iz gidromineral'nykh resursov: teoriya i praktika. Monografiya (Removing the non-ferrous metals from hydro resources: Theory and Practice. Monograph), Magnitogorsk 2009, 180 p.

    5. Belan L.N. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2006, no 4, квітень, pp. 115-120

    6. Zelinskaya E.V., Kiseleva M.A., Shevtsov A.S., Bazyleva A.V., Bychkova G.M., Liss N.Yu. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten '. Special issue 15. 2009 pp. 237-246.

    7. Medyanik N.L. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten '. Special issue 14. 2009 pp. 210-214.


    Ключові слова: ОЧИЩЕННЯ ТЕХНОГЕННИХ ВОД /CLEANING INDUSTRIAL WASTE WATERS /ВИТЯГ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ /THE EXTRACTION OF HEAVY METALS /очищеної води /PURIFIED WATER /ІНТЕРАКТИВНИЙ ВИБІР /AN INTERACTIVE SELECTION /СТІЧНІ ВОДИ /WASTEWATER /ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА /КОМПОНЕНТ /COMPONENT /PROCESS FLOW DIAGRAM

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити