авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Геологическое обоснование использования аллювиально-техногенных отложений для очистки поверхностных вод от взвешенных веществ (на примере бассейна р. вишера)

-- [ Страница 2 ] --

Широко распространенная технология отработки россыпных месторождений алмазов дражным способом является экологически опасной, приводящей к существенным негативным последствиям для окружающей среды.

В третьей главе рассматриваются свойства аллювиально-техногенных отложений участка исследований и геологические условия их использования для очистки воды от взвешенных веществ.

Представлены теоретические положения гранулометрической дифференциации аллювия и результаты практических исследований по долинам рек Пермского Приуралья (Лунев, 1967), которые отражают общие закономерности формирования аллювия, в том числе его различных фракций, что позволяет решать теоретические и практические задачи по использованию аллювиально-техногенных отложений для очистки сточных вод от взвешенных веществ.

После отработки участка месторождения аллювиальные отложения оказались перемешанными с делювиальными, частично входящими в продуктивный слой. Произошло осреднение вещества и принудительная стратификация по размеру. Образовались аллювиально-техногенные отложения отвально-намывной техногенной фации, свойства которых отличаются от свойств аллювиальных отложений в естественном залегании (Наумов, 1994). Свойства аллювиально-техногенных отложений позволяют использовать их в природоохранных целях.

1-е защищаемое положение. Песчаные аллювиально-техногенные отложения обладают свойствами фильтрующей загрузки промышленных фильтров и могут использоваться для очистки поверхностных вод от взвешенных веществ.

В процессе проведения исследований автором впервые определен комплекс свойств песчаных аллювиально-техногенных отложений, определяющих их фильтрационные характеристики, качество и количество очищаемой воды. К ним относятся: гранулометрический и минеральный состав, плотность, пористость и водопроницаемость. Проведен сравнительный анализ свойств аллювиально-техногенных отложений и свойств фильтрующей загрузки промышленных зернистых фильтров. В качестве загрузки однослойных и многослойных фильтров используются преимущественно песчаные фракции 2,0-0,1 мм. Свойства песка, определяющие его водопроницаемость, подробно рассмотрены рядом исследователей (Куприна, 1968; Охотин, 1937; Клячко, 1948; Сергеев, 1959).

Установлено, что все показатели песчаных аллювиально-техногенных отложений аналогичны соответствующим характеристикам фильтрующих загрузок промышленных фильтров. Степень очистки и расход очищаемых вод при использовании аллювиально-техногенных отложений существенно выше, чем в промышленных фильтрах.

Автором обоснована возможность использования аллювиально-техногенных песков в качестве фильтра для очистки поверхностных вод от взвешенных веществ. Осаждение взвешенных веществ в поровом пространстве песчаных отложений происходит за счет адсорбции мелких глинистых частиц на поверхности песчаных зерен и за счет механического задержания более крупных частиц и агрегатов в поровом пространстве (Куприна, 1968). Анализ теоретических основ адсорбции в зернистых средах позволяет сделать вывод, что взвешенные вещества гидрослюдистого состава, образующиеся при разработке месторождения, обладают наибольшей способностью к поверхностному взаимодействию и, соответственно, активно задерживаются при фильтрации через песчаные отложения. Участок исследований представлен кварцевыми песками средней крупности, которые обладают наиболее оптимальными характеристиками фильтрующей загрузки – для них свойственно и механическое, и адсорбционное поглощение глинистых частиц, что позволяет наиболее эффективно очищать воду от взвешенных веществ.

Сравнение свойств аллювиально-техногенных отложений и загрузки промышленных фильтров приведено в табл. 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика свойств аллювиально-техногенных отложений

и фильтрующей загрузки промышленных песчаных фильтров

Свойства аллювиально-техногенных отложений Свойства фильтрующей загрузки фильтров Соответствие свойств отложений и фильтрующей загрузки
Гранулометрический состав песков
2,0-0,05 мм > 90 % 2,0-0,1 мм – 100 % (СНиП 2.04.02-84) Соответствует
Коэффициент фильтрации, м/сут
7,5 - 22,1 8,9 – 388 Соответствует
Действительная скорость фильтрации, м/ч
19-22 7-20 10 (СНиП 2.04.02-84) Соответствует
Минеральный состав песков
Кварц Кварц Соответствует
Форма зерен песка
Окатанная Окатанная Соответствует
Пористость, %
49-59 36-53 Соответствует
Очищаемый расход, производительность промышленных фильтров, м3/сут
32 000 100-800 (СНиП 2.04.02-84) Выше в аллювиально-техногенных отложениях
Степень очистки от взвешенных веществ, %
89,9-99,3 38-70 (СНиП 2.04.03-85) Выше в аллювиально-техногенных отложениях

2-е защищаемое положение. Геологические условия участка для сооружения системы очистки от взвешенных веществ определяются преобладанием аллювиальных песчано-гравийных отложений, содержанием в продуктивной толще фракций 0,5-2,0 мм не менее 25 % и наличием терригенных коренных пород.

Анализ строения и состава аллювия террас, его мощности, площади развития в долине реки, состава подстилающих коренных пород позволяет выбрать участок для сооружения системы очистки до начала разработки месторождения. Автором предложены критерии выбора геологических условий, которые позволяют обеспечить очистку максимально возможного расхода воды до требуемой концентрации взвешенных веществ.

Основные требования заключаются в очистке всего расхода воды, сбрасываемого из дражного водоема, до нормируемых концентраций.

Выбор участка для сооружения системы очистки производится на стадии проектирования до начала разработки месторождения с учетом следующих критериев: 1) преобладание в разрезе аллювиальных песчано-гравийных отложений; 2) в пределах контура продуктивных отложений содержание песчаных фракций 0,5-2,0 мм должно составлять не менее 25 %; 3) плотик представлен терригенными породами.

1. Механическая очистка воды при фильтрации через песчаные загрузки относится к наиболее простым и эффективным способам. Аллювиально-техногенные пески долины реки по своим свойствам наиболее соответствуют фильтрующей загрузке промышленных песчаных фильтров. Для эффективного использования этих свойств в долине реки необходимо выбрать участки с преобладанием песчано-гравийных отложений. Первым этапом выбора перспективного участка является анализ материалов разведочных работ. Выбираются геологические разрезы, на которых в пределах продуктивной толщи песчано-гравийные отложения составляют более 50 % по мощности. Такое соотношение обеспечивает высокие фильтрационные свойства аллювиально-техногенных отложений, образующихся после дражной разработки участка.

2. На втором этапе по всем выбранным разрезам производится анализ содержания фракций 0,5-2,0 мм в отложениях продуктивной толщи. В пределах контура подсчета запасов рассчитываются средние содержания этих фракций, которые сравниваются между собой. Из них выбираются максимальные значения, которые для разных участков долины р. Б. Колчим составляют 25-32 %. За критерий выбора можно принять содержание фракций 0,5-2,0 мм в продуктивной толще не менее 25 %.

В качестве перспективного выбирается участок в районе разведочной линии, где среднее содержание песчаных фракций 0,5-2,0 мм составляет не менее 25 %. Такое количество песчаных фракций, как основного элемента фильтрационного поля, определяет эффективность очистки воды от взвешенных веществ и позволяет достигать нормативных концентраций взвешенных веществ в очищаемых водах. В действительности содержание песка выше, так как на стадии разведки определялась только фракция 0,5-2,0 мм. Доказано (Лунев, 1967), что существует тесная сопряженность содержания мелких фракций (0,1-0,5 мм) от фракций более 5 мм. В соответствии с этой закономерностью, не определяемая на стадии разведки фракция песка 0,5-0,1 мм изменяется в среднем от 16 до 31 % по массе. Таким образом, общее содержание песка фракций 0,1-2,0 мм в продуктивной толще может составлять от 41 до 56 %. Используя популяционную модель структуры аллювиальных песков, также можно определить содержание недостающей фракции 0,5-0,05 мм. Эта размерность соответствует популяции А, содержание которой в подавляющей массе песчаных осадков редко снижается до 50 % (Осовецкий, 1993). Следовательно, не определяемая на стадии разведки месторождения фракция 0,5-0,05 мм составляет не менее 50 %.

Таким образом, содержание фракций 0,5-2,0 мм в количестве не менее 25 % является минимально необходимым для выбора участка. Это положение подтверждено успешно проведенными опытно-промышленными испытаниями системы очистки.

3. Плотик представлен такими терригенными породами, которые при разрушении являются источником поступления в аллювий песков различной крупности, что подтверждается результатами гранулометрического анализа, проведенного на стадии разведки месторождения. При разработке месторождения драгой производится «задирка» плотика, что приводит к обогащению аллювиально-техногенных отложений песками и, как следствие, повышению эффективности работы системы очистки.

По результатам анализа геологической информации в долине реки выбираются участки, соответствующие всем трем критериям. В долине р. Б. Колчим были выбраны три участка, потенциально пригодные для создания системы очистки поверхностных вод от взвешенных веществ. Участки расположены в нижнем и среднем течении реки в районе разведочных линий: 155, 46 и 57. Средний гранулометрический состав продуктивных отложений участков представлен в табл. 2.

Таблица 2

Гранулометрический состав продуктивных отложений, %

Разведочная линия Фракции, мм
16,0-8,0 8,0-4,0 4,0-2,0 2,0-0,5 < 0,5
155 26,5 14,5 17,7 32,0 9,3
46 18,7 16,3 15,9 31,5 17,6
57 9,7 12,7 16,0 27,3 34,3

На участках преобладает песчано-гравийный тип разреза в соответствии с первым критерием. Отложения представлены песками с гравием и галькой. Содержание песчаных фракций 0,5-2,0 мм в продуктивной толще отложений составляет от 27,3 до 32,0 %, что соответствует второму критерию. На всех трех участках подстилающие породы представлены песчаниками. Геологический разрез по разведочной линии 57 представлен на рис. 1.

Достоверность предложенных критериев подтверждена проведенными опытно-промышленными испытаниями на отработанном драгой участке месторождения в районе разведочной линии 57. Выбранные геологические условия участка являются оптимальными для сооружения системы очистки воды. Степень очистки воды при фильтрации через песчаные аллювиально-техногенные отложения достигла 99,3 %, что позволяет соблюдать допустимые концентрации взвешенных веществ в поверхностных водах. Расход очищаемых вод (0,32-0,36 м3/с) превысил необходимый расход технологической воды (0,2 м3/с), что обеспечивает очистку всей воды, отводимой из дражного водоема.

Рис. 1. Геологический разрез по линии 57

Таким образом, геологическое обоснование выбора участка на стадии подготовки проекта позволяет определить конкретное месторасположение системы очистки воды, предусмотреть оптимальную технологическую схему разработки месторождения.

В четвертой главе предлагаются принципиально новые решения по охране водных ресурсов при недропользовании. Представлены структура и технология сооружения системы очистки сточных вод от взвешенных веществ, методика проведения очистки воды и результаты опытно-промышленных испытаний системы очистки в аллювиально-техногенных отложениях участка, выбранного в соответствии с предлагаемыми критериями. Геологическое обоснование использования аллювиально-техногенных отложений для очистки воды и выбора участка позволяет разработать систему очистки, обеспечивающую качество воды в соответствии с требованиями природоохранного законодательства Российской Федерации.

3-е защищаемое положение. Система очистки сточных вод, состоящая из параллельно расположенных напорных и отводящих водоемов, разделенных фильтрационными полями из песчаных аллювиально-техногенных отложений, позволяет получать допустимую концентрацию взвешенных веществ в поверхностных водах.

Система очистки, представляющая собой участок долины р. Б. Колчим, состоит из системы параллельных расположенных каскадом напорных и отводящих водоемов, разделенных фильтрационными полями – переработанными драгой аллювиальными отложениями. Длина участка составляет 310 м, ширина 50-70 м (рис. 2).

Для организации системы очистки вода из дражного водоема направляется в пазуху, проходящую вдоль всего участка работ по левому борту долины реки. Сток загрязненных вод оказывается на более высоких абсолютных отметках по сравнению с существующим руслом, расположенным по правому борту долины.

 Схема системы очистки воды в фильтрационных полях Создание напора-2

Рис. 2. Схема системы очистки воды в фильтрационных полях

Создание напора обеспечивается подпорными фильтрующими перемычками в русле пазухи. В результате создаются условия для фильтрации воды через песчаные отложения перпендикулярно долине в сторону существующего русла реки на более низкие отметки (рис. 3). Напорная фильтрация осуществляется фронтально по всей длине фильтрационных полей. Для отведения профильтровавшейся очищенной воды используются оставшиеся после дражной разработки понижения – отводящие водоемы. Отвод воды из понижений производится по каналам в сторону русла реки.

 Профиль фильтрационного поля Напор подаваемых на очистку загрязненных вод-3

Рис. 3. Профиль фильтрационного поля

Напор подаваемых на очистку загрязненных вод регулируется изменением высоты слива из напорных водоемов. В результате исследований выбраны напоры, обеспечивающие осаждение взвешенных веществ в поровом пространстве песков и очистку максимально возможного расхода воды. Оптимальное соотношение этих условий является критерием эффективности предлагаемой системы очистки.

В условиях эксплуатационного режима работы достигнута концентрация взвешенных веществ в очищенных водах ниже допустимых значений (рис. 4). Эксплуатационный режим работы системы очистки предусматривает соблюдение рекомендованных уровней воды в напорных водоемах, которые обеспечивают допустимую концентрацию взвешенных веществ в 46,41 мг/дм3.

 Изменение концентраций взвешенных веществ в очищенной воде отводящих водоемов-4

Рис. 4. Изменение концентраций взвешенных веществ в очищенной воде отводящих водоемов и на сливе из дражного водоема

Расход очищаемой в фильтрационных полях воды составляет 0,368 м3/с, что превышает объем технологического водоснабжения 250-литровой драги, равный 0,2 м3/с. Таким образом, система очистки воды от взвешенных веществ в аллювиально-техногенных отложениях обеспечивает нормируемую концентрацию взвешенных веществ в поверхностных водах и очистку необходимого расхода технологической воды. Характеристика системы очистки в условиях эксплуатационного режима приведена в табл. 3.

Таблица 3

Характеристика системы очистки при эксплуатационном режиме работы

Участок системы очистки Длина пути фильтрации, м Напорный градиент Действительная скорость фильтрации, м/час Концентрация взвешенных веществ после очистки, мг/дм3
НВ 2 – ОВ 2 29 0,045-0,047 19 8-30
НВ 3 – ОВ 3 27 0,040-0,043 20 7-54
НВ 4 – ОВ 4 39 0,043-0,044 22 15-46
В целом по системе очистки 27-39 0,040-0,047 19-22 7-54


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.