Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 12
1.1 Влияние предприятий горнорудной отрасли на объекты окружающей среды 12
1.2 Проблемы малых рек в зоне влияния предприятий горнорудной отрасли 15
1.3 Условия образования и состав сточных вод горных предприятий... 18
1.3.1 Влияние хвостохранилищ на объекты гидросферы 19
1.3.2 Условия и процессы при формировании подотвальных вод 20
1.3.3 Условия и процессы при формировании шахтных вод 22
1.4 Применение различных технологий для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий 23
1.5 Анализ патентной литературы по очистке кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов 30
1.6 Опыт применения биоплато для очистки сточных вод от тяжелых металлов 33
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 36
2.1 Объекты исследования 36
2.2 Характеристика и географическое положение Учалинского района и площадок размещения основных объектов предприятия 36
2.3 Краткое описание гидрографической сети района расположения предприятия 37
2.4 Обоснование схемы отбора проб технологических и природных сред 40
2.5 Методы и методики исследования 41
2.5.1 Методика отбора проб воды 41
2.5.2 Методика отбора проб растительных образцов 42
2.5.3 Методы анализа основных гидрохимических показателей 42
2.5.4 Методы анализа неорганических анионов в воде 43
2.5.5 Методы анализа тяжелых металлов и других элементов в воде... 44
2.5.5.1 Определение тяжелых металлов атомно-абсорбционным методом 44
2.5.5.2 Определение алюминия 45
2.5.6 Определение тяжелых металлов в растительных образцах 45
2.5.7 Определение сульфатов в растительных образцах 45
ГЛАВА 3. Аналитический контроль микропримесей в целевых продуктах и отходах горнорудного предприятия 47
3.1 Содержание микропримесей в технологических пробах горнорудного предприятия 47
3.2 Адаптация методики пробоподготовки для определения ртути в шламах станции нейтрализации 48
3.3 Отработка методики пробоподготовки твердых образцов для определения мышьяка фотометрическим методом 48
3.3.1 Исследование различных видов пробоподготовки 49
3.3.2 Исследование мешающих влияний при определении концентрации мышьяка фотометрическим методом 57
ГЛАВА 4. Оценка влияния горнодобывающего предприятия на состояние объектов окружающей среды 63
4.1 Оценка влияния горнодобывающего предприятия на гидрохимическое и экологическое состояние р.Буйды 63
4.1.1 Гидрохимическое состояние р.Буйды и его влияние на р.Кидыш 63
4.1.2 Оценка качества воды р.Буйды и р.Кидыш с использованием различных методик 68
4.1.3 Расчет степени антропогенной измененности гидрохимического состояния малых водотоков с помощью функции желательности 69
4.1.4 Оценка биоценотического разнообразия р.Буйды 72
4.2 Оценка влияния горнодобывающего предприятия методом дендро-индикации 77
4.3 Характеристика сточных вод горно-обогатительного комбината 83
4.3.1 Многолетняя и внутригодовая динамика состава шахтных вод 84
4.3.2 Многолетняя и внутригодовая динамика состава подотвальных вод 86
4.3.4 Органические вещества, входящие в состав шахтных и подотвальных вод 96
ГЛАВА 5. Методы снижения антропогенной нагрузки на малые реки 99
5.1 Принципиальные различия состава сточных вод горнодобывающего предприятия от гальванических стоков 99
5.2 Оценка эффективности применения метода нейтрализации для очистки подотвальных и шахтных вод горнодобывающего предприятия 100
5.2.1 Описание станции нейтрализации горнодобывающего предприятия 100
5.2.2 Оценка качества очистки сточных вод горнодобывающего предприятия 104
5.2.2.1 Очистка шахтных и подотвальных вод от основных компонентов 104
5.2.2.2 Очистка шахтных и подотвальных вод от микропримесей 105
5.2.2.3 Оценка опасности шлама, образующегося на станции нейтрализации
5.3 Исследование процесса нейтрализации шахтных и подотвальных вод в лабораторных условиях 110
5.3.1 Исследование процесса нейтрализации шахтных и подотвальных вод 110
5.3.1.1 Расчет диапазона рН осаждения гидроксидов с учетом состава шахтных и подотвальных вод 112
5.3.1.2 Экспериментальное исследование нейтрализации кислых сточных вод методом потенциометрического титрования 114
5.3.1.3 Поддержание рН при дозировании известкового молока 117
5.3.1.4 Оценка эффективности флокулянта «Праестол» 118
5.3.1.5 Расчет насыщенности шахтных и подотвальных вод сульфатом кальция 120
5.4. Методы доочистки сточных вод после станции нейтрализации 124
5.4.1 Изучение способности микроорганизмов к извлечению тяжелых металлов 124
5.4.2 Мониторинг бассейна р.Буйды с целью выявления естественных аналогов биоплато 126
5.4.3 Определение концентрирующей способности растений, произрастающих в зоне влияния горнорудного предприятия 129
5.5 Рекомендации по совершенствованию очистки шахтных и подотвальных вод на станции нейтрализации горнорудного предприятия 130
5.6 Определение параметров биоплато 132
5.7 Расчет эколого-экономического эффекта от внедрения технических решений 133
Выводы 137
Список литературы 139
Приложения
- Применение различных технологий для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий
- Исследование мешающих влияний при определении концентрации мышьяка фотометрическим методом
- Расчет степени антропогенной измененности гидрохимического состояния малых водотоков с помощью функции желательности
- Расчет насыщенности шахтных и подотвальных вод сульфатом кальция
Введение к работе
Актуальность. Одним из основных районов интенсивного развития горнорудной промышленности Российской Федерации является Уральский регион. Его сырьевой базой служат полиметаллические месторождения, расположенные на территории Республики Башкортостан (РБ), Челябинской, Свердловской, Оренбургской областей. В юго-восточных районах РБ имеются крупные месторождения медно-цинковых руд, расположенные в бассейнах малых рек. Характерными особенностями таких рек являются сравнительно небольшие объемы стока, более уязвимый, по сравнению с крупными водотоками, механизм самоочищения, существенная зависимость от состояния водосборной территории. В связи с этим, экосистемы малых рек характеризуются повышенной чувствительностью к антропогенному влиянию и превышение пределов экологически допустимого воздействия ведет к снижению или утрате ими природных функций.
В процессе добычи, обогащения и переработки руд на горнообогатительных комбинатах (ГОК) образуется значительное количество шахтных и подотвальных вод, загрязненных тяжелыми металлами и сульфатами, оказывающими негативное влияние на природные воды. Традиционные инженерно-технические средства, направленные на снижение антропогенной нагрузки на объекты гидросферы, как правило, не решают проблему поддержаїшя и восстановления качества воды малых рек-реципиентов. В связи с этим изучение состояния малых рек и разработка способов снижения техногенного воздействия на них весьма актуальны.
Целью исследования является разработка комплексного подхода к очистке шахтных и подотвальных вод горно-обогатительного комбината для снижения потоков рассеяния тяжёлых металлов и сульфатов в малых реках.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
на основании массива многолетних данных по составу воды р.Буйды оценить степень антропогенной изменённости водотока по гидрохимическим показателям;
провести сезонное обследование состава шахтных и подотвальных вод, поступающих на очистные сооружения;
усовершенствовать методики определения токсичных элементов (Hg, As) в технологических средах основного производства и очистных сооружений;
оценить качество очистки шахтных и подотвальных вод от основных загрязняющих веществ (тяжелых металлов и сульфатов) и микропримесей (мышьяка, ртути);
по результатам исследования выявить проблемные узлы в существующей технологической схеме и представить техническое решение для их устранения;
разработать метод доочистки сточных вод, выходящих со станции нейтрализации, до нормативных показателей.
Научная новизна.
На основе массива данных по составу воды р.Буйды оценена степень антропогенной изменённое водотока с использованием трех методик: по индексу загрязнения воды; по методу комплексной оценки; по функции желательности. Показана целесообразность применения функции желательности как наиболее обоснованного интегрального критерия антропогенной изменённости гидрохимического состава воды малой реки относительно её природного состояния с учетом геохимических особенностей исследуемого региона.
На основе данных мониторинга получены зависимости между среднемесячными количествами атмосферных выпадений, значением рН и содержанием в подотвальных водах сульфатов, позволяющие прогнозировать их качество. Установлено, что для шахтных вод такая зависимость отсутствует.
Разработана методика определения мышьяка в целевых продуктах и отходах горно-обогатительного комбината и станции очистки шахтных и подотвальных вод.
По результатам мониторинга сточных вод после действующих очистных сооружений установлено, что при обработке шахтных и подотвальных вод известковым молоком происходит эффективная очистка от токсичных примесных элементов, в частности, отмечено снижение концентрации мышьяка от 0,74 до 0,006 мг/дм3, ртути от 0,00018 мг/дм3 до <0,00001 мг/дм3.
Осуществлен поиск и подбор аборигенных видов высшей водной растительности (Carex caespitosa, Phragmites australis, Typha angustifolid}, способных аккумулировать тяжелые металлы (Fe, Mn, Си, Zn, Cd), с целью их дальнейшего использования при устройстве биоплато. Установлена высокая накопительная способность Carex caespitosa по отношению к исследуемым элементам.
Практическая значимость.
С использованием функции желательности проведено ранжирование участков русла р.Буйды по гидрохимическим показателям и установлена взаимосвязь степени антропогенной изменённости с критериями биоценотического разнообразия реки. Выявлены участки с наиболее измененным гидрохимическим состоянием и угнетенным биоценозом, требующие проведения природоохранных мероприятий.
Расширена методическая база аналитического контроля целевых продуктов и отходов горно-обогатительного комбината и станции очистки шахтных и подотвальных вод.
Модернизирована технология очистки шахтных и подотвальных вод путем введения двух этапов обработки смеси шахтных и подотвальных вод (на первой стадии до рН=5 и на второй - до рН=8,5-9) с возвратом части образовавшегося на первой стадии осадка во входящий поток в качестве реагента, интенсифицирующего выпадение гипса, и стадии фильтрования, позволяющих улучшить условия выпадения осадка, снизить количество взвешенных веществ на выходе станции нейтрализации, тем самым уменьшив антропогенную па-грузку на реку-приемник.
На основании результатов обследования природно-техногенных переувлажненных участков в зоне влияния ГОК даны рекомендации по обустройству биоплато в нижнем бьефе технологического пруда с целью доочистки до нормативных требований сточных вод, прошедших обработку на очистных сооружениях.
Достоверность результатов исследовании обеспечена:
использованием современных высокотехнологичных приборов и единой методической базы при исследовании природных и техногенных сред;
применением аттестованных методик в процессе аналитических исследований, проводимых в аккредитованной лаборатории;
метрологической оценкой полученных результатов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных, российских и региональных научных конференциях и семинарах. Материалы диссертации были доложены на II Всероссийской конференции по аналитической химии, «Аналитика России 2007» (Краснодар, 2007 г.); Межрегиональной научно - практической конференции «Чистая вода Башкортостана - 200S» (Уфа, 2008 г. ); II Международном Форуме «Аналитика и Аналитики» (Воронеж, 2008 г.); XXI Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии Реактив-2008» (Уфа, 2008 г.), V Международной научно-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Экология-2008 г.), (Уфа, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных рабог, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена па 150 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения, библио-
графического списка литературы из 137 наименований, включает 35 таблиц, 12 рисунков.
Применение различных технологий для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий
В связи с высоким содержанием тяжелых металлов, сульфидов, хлоридов и иных химических соединений сточные воды предприятий горнопромышленного комплекса являются источником повышенной экологической опасности и перед повторным использованием или выпуском в природные водные объекты должны подвергаться обработке. Способ и степень очистки зависят от характера загрязнения сточных вод, их объемов, вида их последующего использования, условий выпуска и других факторов [51]. Природная вода является сложной коллоидной системой, содержащей органические и неорганические вещества, а также тонкодиспергированные компоненты. Кроме того, качество природных вод может меняться в зависимости от времени года, химического и дисперсионного состава [52]. Поэтому одной их основных задач технологии водоочистки является выбор оптимальных методов и подбор оптимальных условий для эффективного проведения процесса.
Учитывая, что основными загрязняющими веществами, характерными для горнорудной промышленности являются тяжелые металлы, рассмотрим методы, позволяющие снизить их концентрацию в сточных водах.
Очистка воды обычно представляет собой комбинацию нескольких процессов. В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили химические, физико-химические и биологические технологии очистки.
Основным химическим методом удаления тяжелых металлов является реагеитнмй метод, основанный па осаждении ионов тяжелых металлов разнообразными реагентами в виде малорастворимых в воде соединений. Очевидно, что главная задача реагеитных методов заключается в подборе реагента, способного образовывать нерастворимое соединение с металлом, большое значение при этом имеет произведение растворимости образующихся соединений [53].
На территории России и стран СНГ наиболее распространенным способом обработки сточных вод, содержащих свободную кислоту и соли тяжелых металлов является их нейтрализация с последующим отстаиванием в прудах-шламохранилищах [54]. Для нейтрализации кислых вод могут быть использованы: гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат натрия, карбонат кальция, карбонат магния, доломит (CaC03 MgC03), цемент. Наиболее доступным реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Са(ОН)2 5-10%. При этом ионы тяжелых металлов и магний частично выпадают в осадок в виде гидроксидов, а сульфат-ионы связываются кальцием и выпадают в виде двухводного гипса CaS04 2H20 [55]. Нейтрализацию можно проводить различными путями: смешением кислых и щелочных стоков, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы и т.д.
В том случае, когда требуется более глубокая степень удаления, тяжелые металлы рекомендуется выделять в виде сульфидов [56]. Это связано с тем, что растворимость сульфидов тяжелых металлов значительно меньше растворимости любых других труднорастворимых соединений. Осаждение сульфидов происходит при более низком значении рН, чем гидроксидов и карбонатов. Обычно в виде сульфидов выделяют медь, кобальт, никель, железо, цинк, кадмий, свинец. В качестве осадителя в основном используют сульфид натрия, реже - сульфид аммония [57].
В Японии запатентован способ удаления двухвалентных ионов тяжелых металлов и сульфат-ионов из рудничных вод, который заключается в обработке вод сульфидом бария [31]. Барий связывает сульфат-ионы, а ионы металлов выпадают в виде сульфидов. Избыток ионов бария выводится из воды путем ионной флотации с жирной кислотой в присутствии вспенивате-ля. Выход очищенной воды составляет 90% от исходного раствора. Этот способ нейтрализации эффективен, но трудоемок, кроме того, при его осуществлении выделяется токсичный сероводород. Поскольку сульфиды тяжелых металлов склонны к образованию частиц коллоидной степени дисперсности, часть тяжелых металлов «проскакивает» через очистные сооружения и попадает в окружающую среду. Преимуществами реагентных методов являются: 1) надежность при сложном составе сточных вод, 2) возможность их применения при больших объемах образующихся сточных вод с высокими концентрациями тяжелых металлов, 3) незначительная чувствительность к примесям органического характера. Однако реагентные методы имеют существенные недостатки: 1) обязательное соблюдение интервала рН среды (в противном случае не достигается требуемая степень удаления металлов); 2) невысокая эффективность (об этом свидетельствует многократное превышение предельно допустимых концентраций по ионам тяжелых металлов в сточных водах, подвергнутых реагентной обработке); 3) образование больших объемов шламов; 4) повышенное солесодержание очищенной воды; 5) быстрое зарастание реактора-смесителя и выходной магистрали нерастворимыми и малорастворимыми отложениями [58]. Ионный обмен применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды [59].
Исследование мешающих влияний при определении концентрации мышьяка фотометрическим методом
Блок состоит из перистальтического насоса, штатива с четырьмя рабочими емкостями и четырех микроколонок с сорбентом или насадок с сорбци-онными фильтрами. Перистальтический насос имеет 4 рабочих канала и служит для перекачивания концентрируемых или очищаемых растворов из рабочих емкостей через микроколонки с сорбентом или сорбционные фильтры, а также для перекачивания элюента через микроколонки для отделения сконцентрированных ионов металла.
С целью извлечения металлов при высоких скоростях пропускания раствора для достижения максимальных коэффициентов концентрирования, а также из растворов сложного состава, в присутствии высоких концентраций органических и неорганических макрокомпонентов используют ДЭТАТА-сорбент, который представляет собой полимер с конформационно подвижными аминокарбоксильными группировками на основе сшитого полистирола с диаметром гранул 40-80 мкм. В устройстве БПИ-2 используется микроколонка с сорбентами, представляющая собой стеклянные или пластиковые трубки цилиндрической формы с внутренним диаметром 2-3,5 мм. Колонка заполнена сорбентом (высота слоя 10-20 мм), который удерживается с двух сторон при помощи стекловаты и двух пробок-прокладок с отверстиями, Объем сорбента в колонке 0,03-0,30 см3. Для снижения самоуплотнения сорбента объем колонки обычно разделен на две секции перемычкой с внутренним отверстием 1-1,5 мм.
Для получения насыщенного металлом раствора модельный раствор объемом 50 см3 с рН 4,0-7,0 помещался в пластиковые бутыли блока «БПИ-02», и весь объем анализируемого раствора пропускался через колонки со скоростью 10 см3/мин. Десорбция металлов проводилась в противоположном сорбции направлении, пропуская 10 см 2,2М азотной кислоты со скоростью 2-4 см3/мин. После десорбции колонка регенерировалась, путем пропускания через колонку 5 см буферного раствора со скоростью 2-4 см /мин. В результате эксперимента получалось 2 раствора: 1) раствор, прошедший через колонку с сорбентом - слив; 2) раствор, полученный при обработке сорбента слабым раствором азотной кислоты - десорбат. Для устранения мешающего влияния тяжелых металлов в хвостах обогащения и в концентратах (медный, цинковый) и осадке станции нейтрализации использовались их минерализаты, полученные УЗ-обработкой в среде HNO3 и НС1 = 1:3 в течение 20 мин, которые пропускались через колонки блока «БПИ-02». Результаты анализа представлены в таблице 8. Поскольку мышьяк чаще всего присутствует в окружающей среде в виде арсенитов или арсенатов предполагалось, что он не будет сорбироваться катионо-активным сорбентом. При исследовании установлено, что мышьяк полностью уходит в «слив», а тяжелые металлы удерживаются сорбентом. После первой твердофазной сорбции тяжелые металлы частично сорбируются, частично переходят в слив. Несмотря на то, что их концентрации в сливе существенно ниже исходных, необходимая степень очистки (Си 3 мг/дм , Zn 10 мг/дм , Fe 16 мг/дм ) не достигнута. Повторная процедура, выполненная со «сливом», обеспечила снижение концентрации меди в мине-рализате отходов до безопасной, в минерализате цинкового концентрата практически до приемлемой, для минерализата медного концентрата необходимая степень очистки не была достигнута. Содержание железа после повторной процедуры твердофазной сорбции осталось высоким. При этом содержание мышьяка увеличилось, что свидетельствовало о снижении мешающих влияний тяжелых металлов. Таким образом, в качестве оптимальной пробоподготовки выбрано 20-минутное УЗ воздействие в царской водке с последующим устранением от мешающего влияния Си, Zn и Fe с помощью твердофазной сорбции этих металлов, что позволило существенно сократить продолжительность пробоподготовки и расход кислот. Концентрации мышьяка в анализируемых объектах, полученные по предложенной методике составили: в хвостах переработки - 2325 мг/кг в цинковом концентрате - 925 мг/кг в медном концентрате - 2480 мг/кг в осадке станции нейтрализации - 135 мг/кг. Результаты анализа определения мышьяка в хвостах обогащения и медно-цинковых концентратах, полученных с использованием отработанной методики, сопоставлены с результатами определения этого элемента спектральными методами. Выявлено, что фотометрический метод характеризуется высокой чувствительностью. Предложенная методика позволяет проводить определение мышьяка в отходах и товарных продуктах горно-обогатительного производства в диапазоне концентраций 0,1-1500 мг/кг с погрешностью 18-35%.
Расчет степени антропогенной измененности гидрохимического состояния малых водотоков с помощью функции желательности
Как было показано выше, применение гидроксидного метода очистки шахтных и подотвальных вод, не позволяет достигнуть содержания тяжелых металлов, на уровне нормативных требований, предъявляемых к качеству вод для сброса в поверхностные водные объекты. В связи с этим необходимо подобрать метод доочистки сточных вод, с целью уменьшения вреда, наносимого водным объектам в результате хозяйственной деятельности горнорудного предприятия.
В качестве доочистки рассмотрены биологические методы, основанные на способности микроорганизмов и растений концентрировать тяжелые металлы из растворов.
Известно, что применение сульфатвосстановливающих бактерий позволяет эффективно извлекать тяжелые металлы из сточных вод. Однако, использование таких микроорганизмов на горнорудном предприятии может привести к неконтролируемым негативным процессам (см.п. 1.4), поэтому проведено исследование микроорганизмов, способных сорбировать тяжелые металлы клеточной стенкой и продуктами жизнедеятельности без выделения побочных вредных веществ.
Проведено микробиологическое исследование хемотрофной активности бактерий рода Klebsiella terrigena IBRB-36D на основании изменения концентраций тяжелых металлов (Си, Zn) в сточных водах до и после культивирования в них микроорганизмов.
Клебсиеллы (Klebsiella) - род палочковидных капсульных неподвижных ас-порогенных грамотрицательных хемоорганотрофных факультативно-анаэробных бактерий из сем. Enterobacteriaceae. Штамм получен методом накопительных культур из образцов почвы промзоны завода "Дубитель" г. Уфы, что обуславливает его высокую адаптогенность к повышенному уровню загрязнения различного характера.
Для эксперимента клетки нарастили при 27С в питательной среде (мя-сопептонном бульоне) в колбах объемом 250 мл в условиях аэрации в течение 4-6 часов. Суспензию с клетками разделили на 16 частей объемом 10 мл каждая. В пробирки №1-4 с суспензией добавили раствор соли ZnSO, с концентрациями: 0,040 мг/дм ; 0,020 мг/дм ; 0,010 мг/дм ; 0,007 мг/дм ; в пробирки № 5-8 внесли раствор CuS04 с концентрациями 0,070 мг/дм3; 0,050 мг/дм ; 0,010 мг/дм ; 0,003 мг/дм . Остальные пробирки (№ 9-16), содержащие только суспензию микроорганизмов поставили в холодильник. Пробирки №1-8 поставили в термостат. Время экспозиции 12 часов при температуре 30С. По истечении 12 часов все шестнадцать пробирок центрифугировали в течение 20 мин. при 4С при 6 000 об/мин. В надосадочную жидкость из пробирок 9-16 добавили растворы солей меди и цинка (контрольные пробы). Опыт проводился в пяти повторностях.
В пробирках, где проводилось культивирование микроорганизмов в воде, содержащей тяжелые металлы, отмечено увеличение числа клеток. Измерение оптической плотности клеточной суспензии ОД590 с использованием фотоколориметра КФК-2 при длине волны 590 нм и чувствительности равной 2 показало прирост биомассы в среднем на 34,3%. Это является косвенным свидетельством активной жизнедеятельности бактерий и их хемотрофной способности по отношению к тяжелым металлам. Количественные подтверждения этого факта получены при анализе проб, содержащих максимальные и минимальные концентрации солей металлов. Измерение концентраций проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Полученные концентраций металлов в исследуемых пробах воды представлены в таблице 32. Анализ полученных результатов показал, что концентрация меди снизилась в среднем на 30%, цинка - на 40%. Таким образом, штамм Klebsiella terrigena IBRB-36D имеет принципиальную возможность использования её для доочистки сточных вод от пониженных концентраций тяжелых металлов. Для обоснования применения технологии биоплато для снижения антропогенной нагрузки на малые реки проведено обследование территории размещения горно-обогатительного комбината с целью выявления природных аналогов биоплато и оценки эффективности их функционирования. Обследование проводилось в конце вегетационного периода и заключалось в натурных исследованиях изучаемой территории и отборе проб воды и растительных образцов. В результате обследования в качестве аналогов рассмотрены следующие участки: 1) нижний бьеф технологического пруда, где сформировался заболоченный участок с характерной болотной растительностью; 2) Буранцкое болото; 3) сбросной канал с высшей водной растительностью; 4) устье р.Буйды. В качестве фоновой территории рассматривалось Нияльское болото (описание см.п.2.3). Основными аборигенными видами высшей водной растительности, характерными для рассмотренных участков, являются тростник обыкновенный {Phragmites australls), рогоз узколистный (Typha angustifolia), осока дернистая (Carex caespitosa), также встречаются травы рода полевица (Agrostis sp.). Результаты анализа проб воды, отобранные на этих участках, позволяют выявить природно-техногенные ландшафты, которые обладают хорошей самоочищающей способностью с учетом роли высшей водной растительности. Данные по результатам мониторинга водных объектов приведены в таблице 33.
Расчет насыщенности шахтных и подотвальных вод сульфатом кальция
Параметры биоплато для доочистки сточных вод, прошедших станцию нейтрализации, определялись в соответствии со СНиП 2.04.03-85 [134], пособием к ВНТП 01-98[135] и руководящим нормативным документом по сооружениям для очистки вод с использованием фитотехпологий [136].
Биоплато рекомендуется устраивать на сформировавшемся заболоченном участке, расположенном в нижнем бьефе технологического пруда на р.Буйды.
Биоплато должно содержать 2 параллельные секций с 4 последовательными блоками в каждой, с возможностью отключения любой секции без нарушения работы остальных. Отдельные блоки биоплато располагаются на местности каскадом; уклон дна биоплато должен составлять от 0,05%. Для лучшего перемешивания воды при ее движении и исключения процессов застаивания и гниения необходимо предусмотреть искусственную аэрацию в первой (входной) и четвертой (выходной) секциях. В соответствии с [136] для очистки сточных вод объемом 3000 м /сут рекомендуется устраивать биоплато с площадью -20 га; продолжительность пребывания сточных вод на биоплато не менее 10 суток. Глубина воды в биоплато поддерживается на уровне от 0,5 до 0,8 м для обеспечения благоприятных условий для развития высшей водной растительности. Скорость течения потока должна быть 0,1-0,3 м/с. Рекомендуемая плотность посадки с учетом развития и размножения видов в течение вегетационного периода составляет до 10 экз/м".
Количество тяжелых металлов, которое потенциально может быть извлечено на биоплато при использовании изученных видов представлено в таблице 35.
Оценка эколого-экономического эффекта от внедрения предлагаемых природоохранных мероприятий проведена на основании расчета по снижению платы за сброс загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты и величины предотвращенного экологического ущерба. Расчет платы за сброс произведен на основе Инструктивно-методических указаний по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды (Письмо Минприроды России от 26.01.93 N 01-15/65-265 (с изм. от 13.11.2007)). Плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превьшающих установленные предельно допустимые нормативы сбросов, определяется по формуле: где і - вид загрязняющего вещества (і = 1, 2...п); Пн вод - плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы сбросов (руб.); СНІ ВОД - ставка платы за сброс 1 тонны i-ro загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов сбросов (руб.); М І ВОд - фактический сброс i-ro загрязняющего вещества (т); Мнорм І вод - предельно допустимый сброс i-ro загрязняющего вещества (т). где Нбн І под - базовый норматив платы за сброс 1 тонны i-ro загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы сбросов (руб.); Кэ вод - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта (для бассейна реки Урал ЬС,П0Д =1,14). Плата за сбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов определяется по формуле: где і - вид загрязняющего вещества (і = 1, 2...п); П л иод - плата за сбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов (руб.); Сл І вод - ставка платы за сброс 1 тонны i-ro загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (руб.); МІ вод - фактический сброс i-ro загрязняющего вещества (т); МИОрм І вод - предельно допустимый сброс i-ro загрязняющего вещества (т); Мл І вол - сброс i-ro загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (т). где Нблі ВОд - базовый норматив платы за сброс 1 тонны і-го загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (руб.). Общая плата за загрязнение поверхностных водных объектов определяется путем суммирования платы за сбросы в размерах, не превышающих установленные предельно допустимые нормативы, за сбросы в пределах установленных лимитов и за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ за отчетный период. Расчет предотвращенного экологического ущерба от загрязнения водной среды произведен в соответствии с Временной методикой определения предотвращенного экологического ущерба (утверждена государственным комитетом РФ по охране окружающей среды 9.03.1999 г.). Оценка величины предотвращенного ущерба от загрязнения водной среды проводится на основе региональных показателей удельного ущерба, представляющих собой удельные стоимостные оценки ущерба на единицу (1 условную тонну) приведенной массы загрязняющих веществ. Величина предотвращенного экологического ущерба определяется по формулам: эколого-экономическая оценка величины предотвращенного ущерба водным ресурсам в рассматриваемом r-том регионе, тыс. руб./год; УуДгВ " показатель удельного ущерба (цены загрязнения) водным ресурсам, наносимого единицей (условная тонна) приведенной массы загрязняющих веществ на конец расчетного периода для j-ro водного объекта в рассматриваемом r-том регионе, руб./усл. тонну (для бассейна реки Урал в Республике Башкортостан 6818,2 руб./усл. т.); МіВ, ІУЬ - приведенная масса сброса загрязняющих веществ в водные объекты рассматриваемого региона, соответственно, на начало и конец расчетного периода, тыс. усл. тонн; А Мгв - приведенная масса загрязняющих веществ, снимаемых (ликвидируемых) в результате природоохранной деятельности и осуществления соответствующих водоохранных мероприятий в r-том регионе в течение расчетного периода, тыс.усл.тонн/год.
