Очистка стоков в хвостохранилищах

Основными методами очистки стоков хвостохранилищ являются:

• механические;
• физико-химические;
• биологические.

Естественная очистка

В хвостохранилищах в теплые периоды года происходит самоочищение от токсичных веществ в течение одной - двух недель. Под действием температуры, кис­лорода воздуха, солнечных ультрафиолетовых излучений и других физико-химических и биологических факто­ров реагенты разлагаются и состав раствора стоков меняется. Очищение от грубодисперсных примесей осуществляется под действием силы тяжести в течении времени, достаточного для прохождения пульпы от места ее сброса до водосборного колодца (табл.2.).

При взаимодействии сточных вод хвостохранилища с углекислым газом, содержащимся в воздухе, происходит снижение величины рН. Углекислый газ окисляет сульфиды, особенно пириты, до сернистой и серной кислот, которые выщелачивают некоторые элементы. В результате биохимического окисления и снижения величины рН снижается концентрация цианидов путем выдувания их в виде синильной кислоты.

В зимний период самоочистка стоков замедляется, а затем и вовсе приостанавливается. Хвостохранилище становится накопительным резервуаром для сточных вод.

Для получения высокой степени очистки или в случае, когда процесс естественного самоочищения идет недостаточно эффективно, применяют другие методы очистки.

Механические методы

Наиболее простым и эффективным методом механической очистки является отстаивание в хвостохранилищах. При отстаивании осаждается до 96% грубодисперсных примесей.

На скорость осаждения влияют несколько факторов:

• дисперсность частиц;
• рН среды;
• состав жидкой фазы.

При размере частиц свыше 5 мкм осаждение происходит в нормальном режиме, но если частицы имеют размер менее 5 мкм, то осаждение затруднено. В этом случае применяют флотацию для укрупнения частиц. В качестве флокулянтов используют известь, железный купорос, сернокислый алюминий, полиакриламид. Флотационную установку устанавливают перед пульпопроводом, что способствует лучшему перемешиванию частиц и последующему интенсивному осаждению.

Наиболее полное и скорое осаждение частиц наблюдается в сильнощелочной среде. При рН близкой к нейтральной или кислой сточные воды не способны полностью осветлиться, поэтому в хвостохранилища добавляют гашеную известь, шлак и проч.

Физико - химические методы

Физико-химические методы включают в себя очистку стоков при участии реагентов-окислителей, ионообменных смол, электрохимических методов и нейтрализации.

Реагентный способ заключается во введении в стоки хвостохранилищ реагентов с целью образования нерастворимых соединений, впоследствии выпадающих в осадок, а также нейтрализации примесей.

С помощью реагентов, таких как хлорная известь, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия, жидкий хлор, сточные воды хвостохранилищ очищают от фенолов, ксантогенатов, дитиофосфатов и цианидов. Также осаждаются ионы тяжелых металлов в виде труднорастворимых соединений. При воздействии хлорной извести фенол, растворенный в стоках, образует нетоксичные карбоновые кислоты, а сера полностью окисляется до сульфатов.

Еще одним способом осаждения ионов меди, никеля и свинца в виде гидроокисей является добавление в стоки известкового молока, приготовленного из гашеной извести третьего сорта.

Ионообменный метод основан на использовании синтетических ионообменных смол - ионитов. Преимущество такого метода заключается в полном извлечении катионов металлов без образования больших объемов осадков.

Сущность ионного обмена заключается в диффузии ионов металлов из раствора в ионит, двойного обмена ионов в ионите и обратной диффузией ионов из ионита в раствор. После замещения в ионообменных смолах ионов катионами металлов ионит отправляется на регенерацию.

Для нейтрализации щелочных сточных вод используют кислые дымовые газы, содержащие окислы углеро­да, азота, серы. Реакцию нейтрализации проводят при интенсивном перемешивании. Также щелочные стоки нейтрализуют кислыми шахтными водами путем подачи их в пульпопровод с последующим перемешиванием. В дальнейшем пульпа поступает в хвостохранилище, где происходит отстаивание сточных вод и выпадение осадка.

Биологические методы

Биологический метод очистки сточных вод хвостохранилищ основан на способности микроорганизмов использовать в процессе жизнедеятельности растворенные органические и минеральные соединения.

Сливы хвостохранилищ не всегда имеют достаточную степень очистки для сброса в водоем. Если в технологической схеме очистки не предусмотрен возврат сточных вод на обогатительную фабрику, то применяют биологический метод как финишную доочистку.

Процесс очистки идет в две стадии:

• Адсорбция загрязняющих веществ поверхностью тела микроорганизмов.
• Разложение адсорбированных веществ в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.

Кроме химических соединений, которые микроорганизмы усваивают из загрязненных вод, в раствор искусственно добавляют азот, фосфор и калий как необходимые элементы для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов.

Окончательная биологическая очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах при участии почвенной микрофлоры, солнечной радиации и высших водных растений.

Оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение подразумевает частичное или полное возвращение сточных вод в технологический процесс. Такой процесс решает две задачи:

• Снижение расхода реагентов в технологическом процессе.
• Снижение или полное прекращение использования свежей воды, что особенно важно в засушливых районах.

При оборотном водоснабжении слив хвостохранилища после естественной или дополнительной очистки возвращается на обогатительную фабрику. Свежая вода только компенсирует естественные потери при испарении и просачивании через ложе хвостохранилища.

Технологической схемой оборотного водоснабжения служит:

• поступление хвостовой пульпы в хвостохранилище;
• отстаивание и осветление сточных вод;
• соответствующая данному производству очистка или естественная очистка;
• подача воды на обогатительную фабрику.

При внедрении системы оборотного водоснабжения необходимо:

• определить требования к воде для существующих технологических процессов обогащения;
• выбрать методы и технологические схемы очистки сточных вод;
• подобрать оптимальную схему оборотного водоснабжения исходя из технических и экономических возможностей.