Оценка эффективности очистки кислых шахтных вод (на примере медноколчеданных рудников Среднего Урала)
Об авторах
Аннотация
По результатам антирейтинга регионов с экстремальным загрязнением водотоков в Свердловской обл. в последние годы фиксируется самое большое число загрязненных рек – более четверти всех высоких и экстремально высоких загрязнений. Одним из источников загрязнения природных водных объектов на Среднем Урале являются закрытые и затопленные медноколчеданные рудники, на которых продолжают формироваться и разгружаться на поверхность кислые шахтные воды. На нескольких из них организован сбор и двухступенчатая система очистки кислых вод, включающая нейтрализацию известковым молоком и отстаивание в пруде-осветлителе. Несмотря на идентичные схемы, при сбросе в водные объекты фиксируются разные показатели загрязняющих веществ. Цель работы – оценка эффективности применяемой системы очистки кислых шахтных вод и выявление параметров, влияющих на качество очищенных шахтных вод. Лабораторные исследования выполнялись с использованием методов пламенно-эмиссионной спектрометрии, пламенной атомно-абсорбционной, атомно-абсорбционной спектрометрии, масс-спектрометрии с ионизацией в индуктивно связанной плазме, потенциометрический и др. Установлено, что на Дегтярском руднике существующая система очистки шахтных вод позволяет значительно снизить концентрации большинства токсичных компонентов шахтных вод практически до нормативных показателей. На Левихинском руднике кратность превышения предельно допустимых концентраций достигает сотни и тысячи раз. Для достижения более высокой степени очистки необходимо, чтобы продолжительность пассивной очистки была достаточной для взаимодействия реагента с кислыми водами. Однако для обеспечения этой возможности потребуется создание каскада прудов площадью несколько тысяч гектаров. Если для Дегтярского рудника действующая двухступенчатая система является достаточно эффективной, то для Левихинского необходим переход на использование более современных систем, включающих три этапа очистки.
Ключевые слова:
кислые шахтные воды
гидросфера
активные и пассивные методы очистки
медноколчеданные рудники
пруд-осветлитель
реагенты
Литература
- Алексеев В.А. Причины образования кислых дренажных вод в отвалах сульфидсодержащих пород // Геохимия. 2022. Т. 67. № 1. С. 69-83. DOI: 10.31857/S0016752522010022
- Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Закономерности формирования качества подземных вод на отработанных медноколчеданных рудниках Левихинского рудного поля (Средний Урал, Россия) // Геохимия. 2019. Т. 64. № 3. C. 282-299. DOI: 10.31857/S0016-7525643282-299
- Mugova E., Molaba L., Wolkersdorfer C. Understanding the Mechanisms and Implications of the First Flush in Mine Pools: Insights from Field Studies in Europe’s Deepest Metal Mine and Analogue Modelling // Mine Water and the Environment. 2024. Vol. 43. Iss. 1. P. 73-86. DOI: 10.1007/s10230-024-00969-3
- Пшеничный И.А. Модели и методы геохимической оценки риска взаимодействия породных отвалов с факторами внешней среды // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28. № 3. С. 21-27. DOI: 10.21209/2227924520222832127
- Пашкевич М.А., Алексеенко А.В., Нуреев Р.Р. Формирование экологического ущерба при складировании сульфидсодержащих отходов обогащения полезных ископаемых // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 155-167. DOI: 10.31897/PMI.2023.32
- Kharko P.A., Matveeva V.A. Bottom Sediments in a River under Acid and Alkaline Wastewater Discharge // Ecological Engineering & Environmental Technology. 2021. Vol. 22. Iss. 3. P. 35-41. DOI: 10.12912/27197050/134870
- Карагодин С.С., Карагодин В.С., Морозов Ю.П., Заузолков И.В. К вопросу о перспективах (второй жизни) заброшенных медноколчеданных рудников Урала // Известия Уральского государственного горного университета. 2018. Вып. 4 (52). С. 114-121 (in English). DOI: 10.21440/2307-2091-2018-4-114-121
- Muravyov M., Radchenko D., Tsupkina M. et al. Old Sulfidic Ore Tailing Dump: Ground Features, Mineralogy, Biodiversity – A Case Study from Sibay, Russia // Minerals. 2024. Vol. 14. Iss. 1. № 23. DOI: 10.3390/min14010023
- Sengupta M. Environmental Impacts of Mining. Monitoring, Restoration, and Control. Boca Raton: CRC Press, 2021. 374 р. DOI: 10.1201/9781003164012
- Рыбникова Л.С., Рыбников П.А., Наволокина В.Ю. Снижение негативного влияния законсервированного медноколчеданного рудника Урала на состояние гидросферы // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2022. № 3. С. 194-201. DOI: 10.15372/FTPRPI20220318
- Барабанова Е.А. Водохранилища водосбора арктических морей России // Водные ресурсы. 2019. Т. 46. № 2. C. 123-131. DOI: 10.31857/S0321-0596462123-131
- Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Оценка факторов формирования гидросферы природно-технических систем (на примере верховьев бассейна реки Тагил, Свердловская область) // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 5-2. С. 257-272. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_52_0_257
- Давыдов В.А. Изучение техногенеза Дегтярского рудника с помощью аудиомагнитотеллурических экспресс-зондирований // Записки Горного института. 2020. Т. 243. С. 379-387. DOI: 10.31897/PMI.2020.3.379
- Гуман О.М., Макаров А.Б., Антонова И.А., Хасанова Г.Г. Эколого-гидрохимические особенности современных техногенных водоемов (на примере Уральского региона) // Вестник ВГУ. Серия: Геология. 2018. № 1. С. 148-154. DOI: 10.17308/geology.2018.1/1469
- Макаров А.Б., Антонова И.А., Хасанова Г.Г. Тяжелые металлы в компонентах техногенных водоемов Уральского региона // Вестник Уральского отделения Российского минералогического общества. 2017. № 14. С. 81-86.
- Федорова О.И. Геоэлектрический мониторинг Ельчевской грунтовой плотины методом частотной дисперсии электрического сопротивления // Уральский геофизический вестник. 2020. № 2 (40). С. 37-44. DOI: 10.25698/UGV.2020.2.4.37
- Федорова О.И., Давыдов В.А. Диагностика грунтовых гидротехнических сооружений электрическими и сейсмическими методами на примере Ельчевской плотины // Водное хозяйство России. 2014. № 6. C. 44-55.
- Попов А.Н., Павлюк Т.Е., Мухутдинов В.Ф. и др. Исследование состояния водоема для выбора приоритетных действий по экологической реабилитации (на примере Волчихинского водохранилища) // Водное хозяйство России. 2019. № 4. С. 170-195. DOI: 10.35567/1999-4508-2019-4-8
- Kruse Daniels N., LaBar J.A., McDonald L.M. Acid Mine Drainage in Appalachia: Sources, Legacy, and Treatment / Appalachia’s Coal-Mined Landscapes. Cham: Springer, 2021. P. 193-216. DOI: 10.1007/978-3-030-57780-3_8
- Acharya B.S., Kharel G. Acid mine drainage from coal mining in the United States – An overview // Journal of Hydrology. 2020. Vol. 588. № 125061. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.125061
- Максимович Н.Г., Пьянков С.В. Кизеловский угольный бассейн: экологические проблемы и пути решения. Пермь: Раритет-Пермь, 2018. 288 с.
- Wolkersdorfer С. Mine Water Treatment – Active and Passive Methods. Springer, 2022. 328 p. DOI: 10.1007/978-3-662-65770-6
- Yongwei Song, Zehao Guo, Rui Wang et al. A novel approach for treating acid mine drainage by forming schwertmannite driven by a combination of biooxidation and electroreduction before lime neutralization // Water Research. 2022. Vol. 221. № 118748. DOI: 10.1016/j.watres.2022.118748
- Yanan Jiao, Chunhui Zhang, Peidong Su et al. A review of acid mine drainage: Formation mechanism, treatment technology, typical engineering cases and resource utilization // Process Safety and Environmental Protection. 2023. Vol. 170. P. 1240-1260. DOI: 10.1016/j.psep.2022.12.083
- Zendelska A., Trajanova A., Golomeova M. et al. Comparison of Efficiencies of Neutralizing Agents for Heavy Metal Removal from Acid Mine Drainage // Journal of Mining and Environment. 2022. Vol. 13. № 3. P. 679-691. DOI: 10.22044/jme.2022.12090.2205
- Saha S., Sinha A. Review on Treatment of Acid Mine Drainage with Waste Materials: A Novel Approach // Global NEST Journal. 2018. Vol. 20. № 3. P. 512-528. DOI: 10.30955/gnj.002610
- Skousen J.G., Ziemkiewicz P.F., McDonald L.M. Acid mine drainage formation, control and treatment: Approaches and strategies // The Extractive Industries and Society. 2019. Vol. 6. Iss. 1. P. 241-249. DOI: 10.1016/j.exis.2018.09.008
- Skousen J. Chapter 29 – Overview of Acid Mine Drainage Treatment with Chemicals / Acid Mine Drainage, Rock Drainage, and Acid Sulfate Soils: Causes, Assessment, Prediction, Prevention, and Remediation. Wiley, 2014. P. 325-337. DOI: 10.1002/9781118749197.ch29
- Kleinmann B., Skousen J., Wildeman T. et al. The Early Development of Passive Treatment Systems for Mining-Influenced Water: A North American Perspective // Mine Water and the Environment. 2021. Vol. 40. Iss. 4. P. 818-830. DOI: 10.1007/s10230-021-00817-8
- Kleinmann R., Sobolewski A., Skousen J. The Evolving Nature of Semi-passive Mine Water Treatment // Mine Water and the Environment. 2023. Vol. 42. Iss. 1. P. 170-177. DOI: 10.1007/s10230-023-00922-w
- Skousen J., Zipper C.E., Rose A. et al. Review of Passive Systems for Acid Mine Drainage Treatment // Mine Water and the Environment. 2017. Vol. 36. Iss. 1. P. 133-153. DOI: 10.1007/s10230-016-0417-1
- Turingan C.O.A., Cordero K.S., Santos A.L. et al. Acid Mine Drainage Treatment Using a Process Train with Laterite Mine Waste, Concrete Waste, and Limestone as Treatment Media // Water. 2022. Vol. 14. Iss. 7. № 1070. DOI: 10.3390/w14071070
- Rambabu K., Banat F., Pham Q.M. et al. Biological remediation of acid mine drainage: Review of past trends and current outlook // Environmental Science and Ecotechnology. 2020. Vol. 2. № 100024. DOI: 10.1016/j.ese.2020.100024
- Фетисова Н.Ф. Кислотность и щелочность шахтных вод как ключевые показатели для планирования систем очистки // Горное эхо. 2022. № 2. С. 32-38. DOI: 10.7242/echo.2022.2.5
- Рыбникова Л.С., Рыбников П.А., Наволокина В.Ю. Реабилитация техногенных объектов отработанных медноколчеданных месторождений на примере Левихинского рудника (Средний Урал) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 8. С. 137-150. DOI: 10.18799/24131830/2023/8/4089
Похожие статьи
Комплексная утилизация осадков городских сточных вод с получением техногенного почвогрунта
2024 М. В. Быкова, Д. М. Малюхин, Д. О. Нагорнов, А. А. Дука
Получение смешанного коагулянта из отходов обогащения железной руды
2024 В. А. Матвеева, М. А. Чукаева, А. И. Семёнова
Выявление аномалий в технологическом процессе очистки сточных вод для оценки рисков киберустойчивости
2024 Е. С. Новикова, Е. В. Федорченко, М. А. Бухтияров, И. Б. Саенко
Очистка кислотных шахтных сточных вод нейтрализацией с использованием адсорбента
2024 П. Эспиноза Тумиалан, Н. Тантавилка Мартинес, К. Баррето Хиностроза, Д.П.Р. Арана Руэдас