Пречистване на кисели руднични води чрез пасивни системи


Категория на документа: Екология


14. Пречистване на кисели дренажни води чрез пасивни системи - алкализиращи дренажи, изкуствени мочурища, пропускливи бариери, активни in situ зони, скални филтри
I Въведение: Един от най-тежките екологични проблеми е генерирането на кисели дренажни води, изтичащи от различни находища, насипища на рудна маса и отпадъкохранилища. Поради високата си киселинност (изключително ниско pH) генерирането на тези води довежда до изчезване на цялата флора и фауна във водоприемниците, в които се заустват.
II Пасивни системи: Пасивните системи за пречистване на замърсени води са много разнообразни. Характерното за тях е, че се базират на естествени процеси, осъществяващи такива трансформации на замърсителите, при които последните се превръщат в неразтворими форми. Повечето от трансформациите са резултат от биологични процеси, катализирани от различни микроорганизми. Ролята на човека се състои в създаването на подходящ тип пасивна система на строго определено място, съобразена с конкретните условия на обекта и най-вече с дебита и състава на предвидените за пречистване замърсени води.
Установено е,че преминаването на кисели руднични води през мочурища и др водни системи води до повишаване качеството на водите-неутрализиране на pH и намаляване концентрацията на тежките метали и сулфатите.
Характерно за пасивните системи е, че те могат да се използват за пречистване на води с най-разнообразен състав, като при подходящ избор на пасивна система или на комбинация от пасивни системи от различен тип се постига ефикасно комплексно отстраняване на всички замърсители. В някои случаи пасивните системи могат да се комбинират с различни активни системи.
Пасивните системи са изключително изгодни от икономическа гледна точка, т.к след пускането на системата в експлоатация, разходите за поддържането й са минимални. Свеждат се най-вече до периодичен контрол на качеството на водите.
Пасивните системи функционират при разнообразни климатични условия. В страните с умерен и по-студен климат, през най-студените месеци може да се стигне до частично забавяне на скоростта на пречистване. Основното предимство е, че при работата на пасивните системи не се отделят вредни продукти в околната среда. Утаените замърсители могат да бъдат депонирани по начин, съобразен с изискванията за този вид дейност. Освен това, пасивните системи са базирани на природни биогеохимични процеси, без да се внася допълнителна външна енергия. В ПС протичат бавни биохимични пр-си,водещи до утаяването на замърсителите под формата на окиси,хидроокиси,карбонати и сулфиди при промяна на рН и Еh на средата.
Разработени са 2 фундаментални метода за третиране на водите-аеробни и анаеробни.
Аеробни с-ми-изкуствени мочурища и скални филтри.Техните хар-ки са-1-в тях протичат окислителни пр-си;-2-зам-те се отстраняват като окиси и хидроокиси;-3-водите се третират предимно по повърхността на съор-та;-4-биогеохимичните пр-си водят до намаляване на рН на третираните води;-5- отстраняват се следните зам-ли-Fe,Mn,Se,As, цианиди; -6-недостатък-могат да замръзнат през зимата.
Анаеробни с-ми-анаеробна камера и реактини бариери.Хар-ки-1-в тях протичат редукционни пр-си;-2-зам-те се отстраняват като сулфиди и карбонати;-3-водите се третират преминавайки през обема на камерата;-4-биогеохимичните пр-си водят до увеличаването на рН на средата;-5-отстраняват се Fe,цветни метали,U;-6-през зимата тяхното действие продължава.
Ако водите са с висока киселинност задължително се прави предтретиране,целящо неутрализацията им.Съор-я за неутрализация са анаеробен варовиков дренаж, аноксичен алкален генератор, варовиково езеро,открити варовикови канали.Осн. алкализиращ реагент в тези съор-я е варовика,който реагира с КРВ и продуцира алкалност по следните ур-я:
CaCO3+2H+=Ca2+ + H2CO3
CaCO3+H2CO3=Ca2+ + 2HCO3.
III Алкализиращи дренажи: При конвенционалните методи за третиране на кисели дренажни води, замърсените води се третират с високо алкални съединения - NaOH, Ca(OH)2, CaO, Na2CO3 и др. Тези реагенти спомагат за корекция на pH до неутралната област, но са скъпи и опасни и когато се приложат неправилно, могат да доведат до опасно повишаване на pH на водите. Много перспективна алтернатива на третирането с алкализиращи химически реагенти са варовиковите дренажи. При пасивните системи варовиковия дренаж е подходящ за третиране на кисели дренажни води при условие, че в тях се съдържат Al3+ и Fe3+ под 2 mg/l и чиста алкалност по-ниска от 300 mg CaCO3/l. Наличието на Fe3+ във водите води до образуване на Fe(OH)3, който блокира активната повърхност на варовика и възпрепятства неговоро по-нататъшно разтваряне. От друга страна Al(OH)3, който се образува при наличие на Al3+, запушва пътищата на потока през варовика, намалявайки пропускливостта на варовиковото легло.
Дренажът представлява канал, запълнен с натрошен варовик, през който протичат киселите дренажни води в безкислородна среда. Водите контактуват директно с варовика, който разтваря и продуцира калций и бикарбонатна алкалност.
Варовиковият дренаж може да се използва като пред- и пост- третираща система в технологичната схема.
IV Изкуствени мочурища: Киселите дренажни води могат да се пречистват и в природни мочурища. Доказано е, обаче, че ефективността на работа на изкуствените мочурища е значително по-добра от тази на естествените.
Разработени са следните видове изкуствени мочурища за третиране на отпадъчни води:
* Конструирани мочурища с повърхностен ход на водата;
* Конструирани мочурища с обемен ход на водата.
За мочурищата с повърхностен ход на водата е характерен повърхностен ход на водния поток. В този тип пасивна система повърхността на системата е изложена на директен контакт с атмосферата. Леглото съдържа плуваща растителност, слой почва служещ като основа за корените на растителността и изолация за предпазване на подпочвените води, както и подходяща колекторна система. Дълбочината на водата варира от няколко до 80 см. Нормалната работна височина е 15-30 см.

За мочурищата с обемен ход на водата е характерно, че основата на системата е запълнена с порест материал (обикновено чакъл). Новото на водата се поддържа под чакъла. Използват се същите типове растителност като при мочурищата с повърхностен ход, но различното е, че растителността се развива в горната част на чакъления слой. Изолзва се изолация за предпазване от просмукване на замърсители в подпочвените води. Дълбочината на запълващия материал е 30-60 см.

В изкуствените мочурища след поставяне на комбинация от различни органични материали (почва, оборски тор, сено, отработен гъбен компост, слама), пчсък, дребен чакъл, варовик и изолационни материали се засаждат типични водни растения - папур, тръстика, камъш. Развиват се също и водорасли, водна детелина. Задължително се изгражда и подходяща захранваща и колекторна система за отвеждане на водите.
V Пропускливи бариери: Пропускливите бариери представляват покрита камера, вкопана в терена и заълнена с биоразградима твърда органична материя, състояща се от оборски тор, растителен или отработен гъбен компост, сено, слама, активна утайка и др. в точно определени обемни съотношения. Основния механизъм, чрез който се отстраняват замърсителите в реактивните бариери, е микробната дисимилативна сулфатредукция. Този процес се осъществява от сулфатредуциращи бактерии, които използват разтворими органични съединения като източник на въглерод и енергия /т.е. като донори на електрони/, а сулфатните йони - като акцетори на тези електрони. В резултат на този процес сулфатите се редуцират до сяроводород. Той от своя страна преципитира разтворените тежки метали под формата на съответните неразтворими сулфиди. При микробната сулфатредукция се образуват и хидрокарбонатни йони, които спомагат за повишаване на pH на третираните води и го стабилизира около неутралния пункт.
Важна технологична особеност е добавянето към органичния материал на желязо от нулева валентност. То играе роля на силен химичен редуктор в средата, освен това способства и за отстраняване на излишъка от продуцирания при дисимилативната сулфатредукция H2S.
В бариерата, наред със сектора, запълнен с органика и Fe, може да се конструира и сектор, запълнен с Fe, като преминаването на замърсените води се осъществява в един от двата сектора в зависимост от концентрацията на сулфати.
За постигане на необходимите филтрационни свойства в пропускливата бариера към органичния материал се добавят дървени стърготини и филц в точно определено съотношение. Предвижда се и каскадно - касетъчно подреждане на материала в камерата. Касетъчното подреждане на материала е фактор, улесняващ подмяната на реактивната смес на всеки 3-4 години. Необходимо е да се предвиди и дублиране камерата на реактивната бариера с резервен обем, който ще работи при периодичната смяна на реактивната смес.
Конструкцията на камерата на бариерата трябва да позволява обемен ход на водния поток през слоя биоразградима органика. Дъното й трябва да има наклон 2-3% в посока към колектора на съоръжението. Отвеждането на третираните води трябва да се осъществява посредством подходяща колекторна система.
VI Скални фиилтри: Скалните филтри могат да се използват като крайна фаза на една пасивна система за третиране на кисели дренажни води. Тази система се състои от аеробни камери, запълнени с натрошена инертна маса - гранит, чакъл, варовик; за осигуряване на голяма повърхност, върху която се развиват прикрепени водорасли. Скалните филтри са съоръжения за пасивно третиране на кисели дренажни води, които обикновено са разположени след зоните на изкуствените мочурища и са крайната фаза на такава пасивна система. Тези звена от пасивните системи се използват за третиране на води, които най-често се разполагат по протежение на водния поток, следвайки естствения наклон на терена. За оптимално използване на площта на филтъра е най-добре неговото ситуиране в зоната на каскадни прагове.
VII Заключение: С оглед опасността, която представляват киселите дренажни води за целия воден живот във водоприемниците, тяхното пречистване е изключително важна задача. Съществуват редица конвенционални методи за повишаване pH на водите, но пасивните системи се явяват една доста добра алтернатива. Безспорни са предимствата им от икономическа гледна точка, както и минималното участие на човека по време на тяхното действие. Те са икономически мн по-изгодни от конвенционалните методи за третиране на води, свързани с изграждане на съор-я-смесители,утаители;добавяне на скъпи реагенти; необходимост от ел.Е и др.




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Пречистване на кисели руднични води чрез пасивни системи 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.