Процессы техногенной метаморфизации состава вод и пород

осуществить строительство очистных сооружений дождевых стоков

ликвидировать сброс производственных стоков от мойки  автотранспорта с  заключением их в оборотную сеть.

Технологическая схема очистки

Сточные воды делят на:

Шахтный водоотлив 4018,60 т.м³ / год

Хозяйственно  бытовые сточные воды передают на биологическую очистку на о/с  п. Северного.

Исходная  вода от шахтного водоотлива поступает  в приемный резервуар емкостью 1200 м³, расположенный в здании блока очистки шахтных вод. Для предотвращения осаждения взвеси, в приемный резервуар подается воздух в количестве 12,5 м³/мин с давлением на выходе из отверстий дырчатой трубы 18 м.  Из приемного резервуара, очищаемая вода насосами 6ПС-10 (2 рабочих, 1 резервный) подается в бак разрыва струи. Туда же, насосами ХМ 2/25 (2 рабочих, 1 резервный) подается 5% раствор сернокислого алюминия. Доза коагулянта – 160 г/м³ очищаемой воды (по очистному продукту). Из бака разрыва струи вода подается 0,05 % раствор полиакриламида. Доза полиакриламида – 12 м³ очищаемой воды (по чистому продукту). От смесителей вода по лоткам подается в распределительную камеру камер хлопьеобразования (4 штуки). Из хлопьеобразования вода поступает на осветлители со взвешенным слоем осадка (2 рабочих, 1 резервный), где происходит осветление воды. Далее вода поступает на скорые фильтры (5 штук), где происходит водоочистка воды от взвешенных веществ,  5/15 мг/л по самотечному трубопроводу подается в резервуар чистой воды, где происходит ее обеззараживание с помощью хлорной воды, подаваемой из отдельно стоящей хлораторной. Смешение очищенной воды с хлорной, происходит в ершовом смесителе, который конструктивно вписан в резервуар чистой воды.

Сброс загрязняющих веществ разрешается  при соблюдении следующих условий:

а)  категория водопользования коммунально-бытового значения

б)  утвержденный расход сточных вод  для установления лимитов и пдс, не более 342,4 м³/час   3000 т.м³/год

в)   утвержденный лимит и норматив загрязняющих веществ и состав сточных вод (сброс веществ, не указанных ниже запрещен).

г) утвержденные свойства вод: плавающие  примеси не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров.

 

4. Природные и техногенные ландшафты

Ландшафт - основная единица физико-географического  районирования - единая генетически  территория с однотипным рельефом, геологическим строением, климатом, общим характером поверхностных  и подземных вод, закономерным сочетанием почв, растительных и животных сообществ. Верхняя граница ландшафта находится  в тропосфере, нижняя - в подошве  горизонта грунтовых вод.

Ландшафт - это система, подчиняющаяся  принципу саморегулирования Ле-Шателье, который гласит, что любая система  подвижного равновесия стремится измениться так, чтобы свести к минимуму эффект внешнего воздействия. Воздействие  лишь на один из компонентов ландшафта  ведет к преобразованию не только в нем, но и в остальных компонентах  ландшафта.

В зависимости от вида миграции ландшафты  подразделяются - на абиогенные ландшафты, для которых характерны только механическая и физико-химические виды миграции элементов, биогенные с ведущим  значением биогенной миграции и  подчиненным механической и физикохимической и культурные (техногенные, антропогенные), где преобладает техногенная миграция.

Элементарный ландшафт - это определенный элемент рельефа, сложенный одной породой или наносом, на протяжении которого сохраняется определенный тип почвы, и покрытый в каждый отдельный момент своего существования определенным растительным сообществом.

Площадью выявления элементарного  ландшафта является наименьшая

площадь, на которой размещаются все части  элементарного ландшафта.

Критерием для определения площади  элементарного ландшафта

служит  однородность почвы.

В строении элементарного ландшафта  принимают участие четыре яруса (сверху вниз): надземная часть ландшафта; почва; кора выветривания и грунтовые  воды.

Природные и техногенные ландшафты  шахты «Северная» представлены породными  отвалами-9, шламоотстойниками-3 и шламохранилищами-2.

 

 

5. Техногенные ореолы и потоки загрязнения окружающей среды

Гидрогеохuмическuми ореолами загрязнения являются области  распространения подземных и  поверхностных вод с многократно  повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов, формирующиеся в результате сбросов  в поверхностные и подземные  воды сточных и карьерных вод, а также образующиеся за счет растворения  и выноса химических элементов и  соединений из минеральных отходов  добычи и переработки полезных ископаемых.

Гидрогеохuмическими  потоками загрязнения являются участки  линейной формы с многократно  повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями микро- и макроэлементов в подземных и поверхностных  водах.

Литохимическими ореолами загрязнения называются области  распространения в рыхлых покровных  отложениях с многократно повышенными  по сравнению с фоновыми содержаниями минералов и элементов, образующиеся в результате попадания на поверхность  твердых отходов добычи и переработки  минерального сырья.

Литохимическими потоками загрязнения называются участки  линейной формы с многократно  повышенными по сравнению с фоновыми концентрациями минералов и химических элементов, образующиеся в донных отложениях временных и постоянных водных потоков, выносящих их из очагов загрязнения (отвалов, хранилищ отходов).

            Положение литохимических ореолов  загрязнения на карте выделяется  контуром. Как правило, контур  литохимического ореола загрязнения   совпадает с контуром хранилища  твердых отходов либо с контуром  рекультивированных после отработки  полезного ископаемого земель. Положение  гидрогеохимических ореолов, как  правило, не ограничивается контуром  отстойников или накопителей.

        Вследствие  плохой изоляции дна и стенок  хранилищ жидких отходов происходит  инфильтрация сточных вод и  миграция загрязненных вод за  пределы хранилища. Аналогичная  картина наблюдается и при  распространении загрязнения в  подземных водах вследствие выщелачивания  и растворения твердых отходов  атмосферными осадками и их  инфильтрации в подземные воды. В рассмотренных случаях контуром  гидрогеохимических ореолов загрязнения  служит изолиния со значением  коэффициента суммарного загрязнения,  равным единице. Потоки загрязнения  совпадают с контуром реки  в местах ее загрязнения.

Для построения карты техногенных ореолов  и потоков в первую очередь  рассчитывают коэффициенты контрастности  и суммарного загрязнения.

Коэффициенты  контрастности гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения  определяют для каждого загрязняющего  компонента относительно значения предельно  допустимых концентраций ПДК (К^ПДК - коэффициент контрастности относительно ПДК) и фоновых значений К^Ф коэффициент контрастности относительно фона):

    

     

где  С_А - концентрация компонента А в загрязненных водах, мг/л; мг-экв./л;

ПДКА - предельно допустимая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л;

С^Ф_А - фоновая концентрация компонента А, мг/л, мг-экв./л.

Оценка  степени загрязнения подземных  и поверхностных вод производится по суммарному коэффициенту загрязнения  вод

   

 

Для определения степени инородности  техногенных пород для природного естественного ландшафта применяют  коэффициент контрастности техногенных  литохимических ореолов 

     

где   С_А - концентрация компонента (соединения, минерала) А в техногенных отложениях, г/кг, %;

С^Ф_А - фоновое содержание компонента А, г/кг, %.

 

 

 

 

 

 

 

Данные  для расчета коэффициентов контрастности  и суммарного загрязнения гидрохимических  ореолов и потоков загрязнения  приведены в таблице 1.1.

Коэффициент контрастности относительно ПДК:

1. Железо: Кпдк=0,28/0,1=2,8;
2. Нефтепродукты: Кпдк=0,20/0,05=4,0;
3. Взвешенные вещества: Кпдк=4,56/0,05=91,0;
4. Сухой остаток: Кпдк=1667,81/1000=1,67;
5. Сульфаты: Кпдк=176,49/100=1,74;
6. Хлориды: Кпдк=88,46/300=0,30;
7. Азот аммонийный: Кпдк=0,167/0,39=0,42;
8. Азот нитратный:  Кпдк=2,96 /9,1=0,33;
9. Азот нитритный: Кпдк=0,017 /0,02=0,85;
10. Магний: Кпдк=18,72/40=0,47;
11. Кальций: Кпдк=19,61/180=0,109;

Негативное  суммарное влияние  ионов кальция  и магния определяется общей жесткостью. Общая жесткость рассчитывается по формуле:

 ОЖ= 0,11/20+0,47/12=0,045;

12. Фенолы: Кпдк=0,0006/0,001=0,6;
13. Цинк: Кпдк=0,0054/0,01=0,54;
14. Медь: Кпдк=0,0007/0,001=0,7;

Кз= 2,8+4,0+91,0+1,67+1,77+0,30+0,42+0,85+0,47+0,109+0,6+0,54+0,33+0,7=105,56

 

Коэффициент контрастности относительно фона:

1. Железо: Кф=0,28/0,3=0,93;

2. Взвешенные вещества: Кф=4,56/5,7=0,80;

3. Сухой остаток: Кф=1667,81/345=4,83;

4. Сульфаты: Кф=176,49/45,5=3,88;

5. Хлориды: Кф=88,49/19,7=4,49;

6. Азот аммонийный: Кф=0,167/0,2=0,84;

7. Азот нитратный: Кф=2,96 /3,6=0,82;

8. Азот нитритный: Кф=0,017 /0,037=0,46;

9. Магний: Кф=18,72/13,4=1,40;

10. Кальций: Кф=19,61/56,0=0,35;

11. Фенолы: Кф=0,0006/0,1=0,006.

Результаты  вычислений сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Загрязняющие вещества	Концентрация вещества,мг/л	ПДК, мг/л	Фоновые значения, мл/л	Коэффициент контрастности  относительно ПДК	Коэффициент контрастности  относительно фона
Железо	0,28	0,1	0,3	2,8	0,93
Нефтепродукты	0,20	+0,25 к водоему	-	4,0	-
Взвешенные вещества	4,56	0,05	5,7	91,0	0,80
Сухой остаток	1667,81	1000	345,0	1,67	4,83
Сульфаты	176,49	100	45,5	1,77	3,88
Хлориды	88,46	300	19,7	0,30	4,49
Азот аммонийный	0,167	0,39	0,2	0,42	0,84
Азот нитритный	0,017	0,02	0,037	0,85	0,46
Азот нитратный	2,96	9,1	3,6	0,33	0,82
Магний	18,72	0,1	13,4	0,47	1,40
Кальций	19,61	180	56,0	0,109	0,35
СПАВ	0,026	0,2	-	-	-
Медь	<0,0007	0,001	-	0,70	-
Фенолы	<0,0006	0,001	0,1	0,60	0,006
Цинк	<0,0054	0,01	-	0,54	-

 

 

 

 

6. Процессы техногенной  метаморфизации состава вод и  пород

Расчет насыщенности вод труднорастворимыми соединениями:

 

1. Определение молярной концентрации  основных компонентов, содержащихся  в воде: М_i = (C_i / m_i)*10^-3

CaSO₄ →Ca ²⁺ + SO₄^2-

Ca ²⁺: mi (Ca ²⁺)=40 мг/моль

Ci (Ca ²⁺) =19,61 мг/л

Mi (Ca ²⁺) = (19,61 40) *10^-3 =0,00049 моль/л

 

SO₄^2-: mi(SO₄²)=32+4*16=96 мг/моль

Ci (SO₄^2-) =176,49 мг/л

Mi (SO₄^2-) = (176,49 96)* 10^-3 =0,00184 моль /л

 

2. Ионная сила раствора: I =

I_Ca = 1/2 [Ca²⁺]*2² =1/2 *0,00049*4 = 0,00098

I_SO4 = 1/2 [SO ₄^2-]*2² =1/2 *0,00184*4 = 0,00368

Коэффициент активности lgf = - 0.5*z²

Ca ²⁺ lg f= -0,5*2² = 0,063, f = 9,94;

SO₄ ^2-: lg f = -0,5*2² = 0, 121,  f=9,76.

 

3. Активность: a = C*f

а(Ca) = 0, 00049 * 9,94 = 0, 0049

а(SO₄ ^2-) = 0, 00184 * 9,76 = 0, 018

Концентрация: CaSO₄

[Ca ²⁺]* [SO₄ ^2-] = 0,0049 * 0,018 = 8,82* 10^-5

Предельная концентрация CaSO₄ = 1, 8 *10^-10, т.к. 8,82* 10^-5 > 1, 8 *10^-10, CaSO₄ выпадает в осадок.

 

 

 

Интенсивность водной миграции характеризуется коэффициентом  водной миграции:

К_x = ,

где M_x – содержание элементов в воде, г /л;

n_x – содержание элемента в водовмещающих породах или кларковое содержание в земной коре, %;

а – степень минерализации воды, г /л .

К_xСа=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В данной курсовой работе приводятся данные по загрязнению предприятием горной промышленности водных, земельных  и воздушных ресурсов. Расчеты  произведены на примере шахты  «Северная». Для очистки сточных  вод на данном предприятие применяются  физико-химические методы очистки, а  для очистки воздушного бассейна применяются аспирационные системы  – пылеуловители. Техногенные ландшафты  представлены породными отвалами и  шламоотстойниками.

В работе представлены расчеты коэффициентов  контрастности гидрогеохимических ореолов и потоков загрязнения  относительно ПДК, коэффициентов контрастности  относительно фона, выполнен расчет насыщенности вод труднорастворимыми соединениями и интенсивность водной миграции.