Таблица 6.3
Значения водопритоков по источникам их формирования
| Виды прогнозныхводопритоков | Количество притоков в карьер «Восточный»,м3/сут (м3/час) | Количество притоков на участок «Западный», м3/сут (м3/час) | Суммарное значение притоков,м3/сут (м3/час) |
| Притоки за счет подземных вод(нормальный водоприток) | 8048 (335) | 1464 (61) | 9512 (396) |
| Притоки за счет ливневых осадков | 9998 (417) | 3979 (166) | 13977 (583) |
| Максимальный водоприток,м3/сут (м3/час) | 18046 (752) | 5443 (227) | 23489 (979) |
Водопритоки за счет снеготаяния с коэффициентом 0,5 (вывоз снега с породой):
в карьер «Восточный»: Q снег. = 0,471/240*0,6*0,5*2347000 = 1382 м3/сут (58 м3/час);
на участок «Западный»: Q снег. = 0,471/240*0,6*0,5*934040 = 550 м3/сут (23 м3/час).
Суммарные значения водопритоков за счет жидких атмосферных осадков и снеготаяния будут равны:
в карьер «Восточный»: 4330 + 1382 = 5712 м3/сут (238 м3/час);
на участок «Западный»: 1723 + 550 = 2273 м3/сут (95 м3/час).
Водоприток карьерного водоотлива формируется за счет водопритоков подземных и поверхностных вод, образующихся при выпадении осадков и таяния снегового покрова. Водопритоки подземных вод отличаются относительной стабильностью во времени и составляют так называемый нормальный приток. Водопритоки поверхностных вод, напротив, отличаются значительной изменчивостью, как по времени их образования, так и по объему, и в совокупности с нормальным водопритоком образуют максимальный водоприток.
Главная передвижная насосная станция устанавливается по мере развития горных работ на дне карьера с устройством двух зумпфов емкостью не менее 3-х часового нормального притока.
Для определения более рационального и экономичного выбора насосного оборудования мной рассмотрены два варианта:
- совершенствование и развитие существующей схемы водоотлива;
-предложения по созданию новой схемы открытого карьерного водоотлива.
Назначение главной передвижной насосной станции (ГПНС) – организация передвижного карьерного водоотлива при ведении горных работ в карьере.
Насосные установки подключаются через распределительный коллектор с задвижками к двум напорным магистральным трубопроводам.
Режим работы насосной станции непрерывный круглосуточный. Вид управления - автоматический с включением и выключением рабочего насоса от уровня воды в водосборнике при постоянно открытых оперативных задвижках, что предотвратит возникновение кавитации. При этом в работе предусматривается непрерывно иметь одну насосную установку с подключением к ней второй установки при достижении в зумпфе верхнего уровня воды.
Для перекачивания вод карьерного водоотлива в карьере «Восточный» используются стальные напорные трубопроводы (в две нитки) условным диаметром 300 мм, на участке «Западный» - 200 мм.
В холодный и переходный периоды года все наружные трубопроводы необходимо теплоизолировать прошивными минераловатными матами с толщиной слоя изоляции 100 мм с последующим покрытием лакостеклотканью и обвязкой проволокой.
Трубопровод системы осушения карьера представляет собой самотечный коллектор из стальных труб, в который подается вода от водопонизительных скважин. Трубопроводы от водопонизительных скважин прокладываются с достаточным уклоном для быстрого их опорожнения в холодный период времени года при остановке работы погружного электронасосного агрегата.
Насосная станция технической воды предназначена для подачи воды карьерного водоотлива расходом 4922 м3/сут по двум водоводам условным диаметром 200 мм каждый на ЗИФ. Насосная станция оборудована насосами марки ЦНС 180-212.
В связи с пуском ЗИФ-3 потребление технической воды увеличится еще на 5960 м3/сут и соответственно составит 10882 м3/сут (453,4 м3/час), вследствие чего возникает необходимость проверки насосного оборудования и водоводов на пропуск этого расхода.
Расчетный напор насосной станции определяется по формулам 6.5 и 6.6 и составит:
Hг = 4-0,07-1,04/2х9,8-0,43 = 3,39м (6.5)
Учитывая разницу в отметках между площадкой ЗИФ и приемным резервуаром насосной станции технической воды, расчетный напор составит:
Hр = 125+8,5+0,85+4 = 138,4 м (6.6)
Совмещая рабочие характеристики насосов и напорных трубопроводов, определяем, что при одновременной работе трех насосов марки ЦНС 180-212 на два напорных трубопровода условным диаметром 200 мм каждый, при ожидаемом напоре 223 м подача составит 483 м3/час и обеспечит расчетный расход технической воды на ЗИФ-3.
Пруд-отстойник карьерного водоотлива предназначен для физико-механической очистки вод, поступающих от водоотливной установки.
Начальные концентрации для расчета очистных сооружений составляют:
- по взвешенным веществам - 178 мг/л;
- по нефтепродуктам - 0,329 мг/л.
Технологическая схема очистки и доочистки сточных вод
Очистке подвергаются все воды, поступающие из водоотлива участка «Восточный» и участка «Западный», в том числе и ливневые. В связи с этим расчет очистных сооружений произведен исходя из максимального водопритока, составляющего Qр = 979 м3/час.
Для строительства пруда-отстойника понадобится значительная площадь (F = 4764 м2), принимается строительство двух прудов-отстойников, разделенных каждый на две параллельные секции дамбой. Каждая секция оборудована отсеками из полупогружных щитов для задержания плавающих нефтепродуктов, и фильтрами доочистки.
Вследствие этого расчет выполнен исходя из половинного максимального водопритока Qр = 979/2 = 490 м3/час.
Предусматривается возможность самостоятельной работы каждой секции за счет устройств по переключению подачи загрязненного расхода в одну из них. Подача стоков в отстойник (каждую секцию) производится рассеянным придонным выпуском. В отстойнике происходит осаждение взвешенных веществ и всплытие нефтепродуктов.
Дальнейшая очистка отстоенных стоков осуществляется в отсеке доочистки.
Отсек доочистки представляет собой комплект безнапорных съемных осветлительных фильтров с загрузкой из дробленого керамзита крупностью 10-15 мм.
Движение воды через фильтрующую загрузку осуществляется по направлению снизу вверх, для чего предусмотрены специальные отверстия.
На осветлительных фильтрах происходит дополнительная очистка воды от эмульгированных нефтепродуктов.
Время прохождения (отстаивания) стоков в отстойнике составляет 12 часов, а общая длина отсека для задерживания нефтепродуктов 75,3 м. Учитывая принятые конструктивные изменения размеров отстойника, производим уточнение расчета.
Эксплуатационные данные и результаты опытов показывают, что в основу степени очистки сточных вод от нефтепродуктов должна быть положена скорость всплытия нефтяных капель диаметром 100 мк и более.
Скорость всплытия частиц нефтепродуктов определяется по уравнению Стокса:
Umin = 981/18*d2*(γ1-γ2) /μ см/сек (6.7)
где d – крупность всплывающих частиц нефтепродуктов -100 мк = 0,01 см;
γ1 – объемный вес воды – 1,0 г/см3;
γ2 – объемный вес нефти – 0,87 г/см3;
μ – вязкость сточных вод – 0,01 г/см·с.
Umin = 981/18х0,012х(1-0,87)/0,01 = 0,071 см/сек
Продолжительность всплытия частиц нефтепродуктов составит:
tнп = hпр*100/ Umin , час (6.8)
tнп = 2,5х100/0,071 = 0,98 час
Так как время пребывания сточных вод в отстойнике T = 12 час гораздо более времени всплытия tнп = 0,98 час, гарантируется полное задержание нефтяных частиц крупностью 100 мк и более, вследствие чего длина отсека для задерживания нефтепродуктов принимается Lнп = 60 м. Отсек отгораживается полупогружными щитами.
Сбор всплывших в отстойнике нефтепродуктов осуществляется сборным лотком. Удаление нефтепродуктов из лотка производится по самотечному трубопроводу в приемник, установленный в сборном колодце. Нефтешлам вывозится на дожигание в котельную ГОКа. Осадок вывозится автотранспортом на полигон отходов по согласованию с СЭС.
Эффект отстаивания (степень очистки) составляет 80%.
Концентрация взвешенных веществ в отстойнике составит:
Cex = Cen(1-Э) = 178 (1-0,8) = 35,6 мг/л; (6.9)
где Cen - начальная концентрация взвешенных веществ в очищаемой воде –178 мг/л.
Концентрация нефтепродуктов в отстоенных стоках составит:
Pex = Pen(1-Э) = 0,329 (1-0,8) = 0,066 мг/л, (6.10)
где Pen - начальная концентрация нефтепродуктов - 0,329 мг/л.
Осветлительные фильтры
Количество фильтров в каждой секции отстойника n = 18 шт. Размеры фильтра 1500х1000х500 (h) мм. Общая площадь фильтрования составит:
Fф = 1,5х1,0х18= 27,0 м2
Суммарный объем загрузки:
Wф = Fф *h = 27,0х0,5 = 13,5 м3(6.11)
Соответственно на две секции:
Wф = 13,5х2 = 27 м3(6.12)
Скорость фильтрования составит:
Vф = Qр/Fф = 490/27 = 18 м/час (6.13)
В качестве загрузки принят дробленый керамзит с крупностью зерен 10-15 мм. Согласно справочным данным, эффективность очистки от взвешенных веществ и нефтепродуктов на фильтрах с керамзитовой загрузкой составляет 60%. Таким образом, концентрация загрязнений в очищенных стоках после фильтров составит:
- по взвешенным веществам:
Cex = Cex(1-Э) = 35,6(1-0,6) = 14,24 мг/л;м
- по нефтепродуктам:
Pex = Pex(1-Э) = 0,066 (1-0,6) = 0,026 мг/л.
Расчетная удельная грязеемкость фильтрующей загрузки составляет 40 кг/м3. Полная расчетная грязеемкость фильтров двух секций составит:
Pф = 40* Wф = 40х27 = 1080 кг (6.14)