Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ и обобщение литературных источников 10
1.1. Сброс загрязненных сточных вод при открытой разработке месторождений полезных ископаемых в Кузбассе 10
1.2. Очистка карьерных сточных вод на угледобывающих предприятиях Кузбасса 16
1.3. Современные теории переноса дисперсных систем в зернистых средах 22
1.4. Цель и задачи исследования 36
2. Исследование фильтрационных свойств отвальных массивов 39
2.1. Методика исследования фильтрационных свойств отвальных массивов 39
2.2. Лабораторные исследования фильтрационных свойств отвальных массивов 56
2.3. Исследования фильтрационных свойств отвальных массивов на разрезах Кузбасса 62
2.4. Расчет фильтрации воды в породных массивах 71
3. Исследование массопереноса дисперсных Систем в отвалах 80
3.1, Исследования массопереноса дисперсных систем в техногенных породных массивах на разрезах Кузбасса 80
3.2. Разработка модели для расчета переноса взвешенных частиц в крупнокусковых массивах 84
4. Рекомендации по повышению эффективности очистки карьерных сточных вод 98
4.1. Конструкция фильтров для очистки карьерных сточных вод 98
4.2. Снижение скорости фильтрации в фильтрующих массивах из крупнокусковых вскрышных пород 100
Заключение 106
Список использованной литературы 108
Приложения 119
- Очистка карьерных сточных вод на угледобывающих предприятиях Кузбасса
- Лабораторные исследования фильтрационных свойств отвальных массивов
- Разработка модели для расчета переноса взвешенных частиц в крупнокусковых массивах
- Снижение скорости фильтрации в фильтрующих массивах из крупнокусковых вскрышных пород
Введение к работе
Актуальность работы. Существенное влияние на окружающую водную среду оказывает добыча полезных ископаемых открытым способом. Интенсивное загрязнение водных объектов, истощение подземных водоносных горизонтов, нарушение гидрографической сети - этим далеко не ограничивается характер воздействия открытых горных разработок на водные ресурсы. Забор воды на горных предприятиях намного превышает потребности в ней самих предприятий. Ежедневно угледобывающие предприятия Кузбасса сбрасывают в водоемы около полумиллиона кубометров сточных вод. Таким образом, в связи с неизбежностью сброса воды, одной из сторон проблемы охраны водных ресурсов при разработке месторождений является ее очистка.
Решение вопроса очистки сточных вод при открытой разработке месторождений полезных ископаемых связано с большими трудностями. Значительные сезонные колебания объемов сброса и загрязненности карьерных вод, наличие на разрезах, как правило, нескольких удаленных друг от друга водосбросов, к тому же часто изменяющих свое местоположение по мере развития горных работ, затрудняют использование технологических схем очистки воды в сооружениях отстойного типа. Отстойники и пруды-осветлители занимают большие площади земли и не всегда обеспечивают необходимое качество воды после очистки.
В то же время при открытой разработке месторождений образуются большие объемы таких твердых отходов добычи полезных ископаемых, как вскрышные породы. Отвалы вскрышных пород, в свою очередь, наносят значительный вред окружающей природной среде.
С учетом того, что вскрышные породы разрезов Кузбасса более чем наполовину представлены песчаниками - прочными неразмокаемыми нетоксичными породами, в КузГТУ совместно с работниками производства был разработан способ очистки карьерных сточных вод путем фильтрования через искусственные фильтрующие массивы из отходов горного производства, широко используемый в настоящее время при открытой разработке угольных месторождений Кузбасса, Дальнего Востока и Сахалина.
Цель работы - выявление закономерностей массолереноса дисперсных систем в техногенных породных массивах и разработка мероприятий по повышению эффективности фильтрационной очистки карьерных сточных вод на угольных разрезах Кузбасса.
Идея работы заключается в учете фильтрационной неоднородности техногенных породных массивов при использовании их в качестве фильтров для очистки карьерных сточных вод от взвешенных веществ.
Задачи исследований:
установить пространственно-временные изменения фильтрационных свойств отвальных массивов из коренных вскрышных пород;
установить закономерности фильтрационного
массопереноса дисперсных систем в насыпных отвальных массивах;
разработать мероприятия по повышению эффективности очистки сточных карьерных вод от взвешенных веществ в фильтрующих массивах из вскрышных пород.
Методы исследований. При решении задачи применены такие методы, как анализ и обобщение литературных источников, экспериментальные исследования фильтрационных и фильтрующих свойств массивов из отходов горного производства, кольматации и
переноса взвешенных веществ, обработка экспериментального материала средствами математической статистики, численные расчеты на ЭВМ.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
пространственно-временные изменения фильтрационных свойств отвальных массивов из коренных вскрышных пород, обусловленные технологией их возведения и последующим воздействием на них техногенных и природных факторов, приводят к образованию в отвалах зон с различной водопроницаемостью и характером основного закона фильтрации, причем нижние слои характеризуются высокой водопроницаемостью и квадратичной зависимостью скорости фильтрации от гидравлического градиента, верхние - низкой водопроницаемостью и линейной зависимостью скорости фильтрации от гидравлического градиента;
массоперенос дисперсных систем в насыпных техногенных породных массивах сопровождается элиминированием дисперсных частиц в порах массива, причем показатель фильтрования, характеризующий интенсивность элиминирования, имеет обратную степенную зависимость от размеров кусков фильтрующего массива и экспоненциальную зависимость по высоте фильтрующего массива;
повышение эффективности очистки сточных вод фильтрованием через фильтрующие массивы из крупнокусковых пород вскрыши достигается путем отсыпки в их основании водоупорных перемычек из глинистых пород высотой, равной 1/3 высоты фильтрующего массива.
Научная новизна работы заключается:
в установлении закономерностей изменения
фильтрационных свойств породных массивов по высоте;
в установлении закономерностей массопереноса дисперсных систем в техногенных породных массивах;
в разработке конструкции и обосновании параметров водоупорных перемычек, отсыпаемых при возведении искусственных фильтрующих массивов с целью повышения степени очистки воды, загрязненной взвешенными веществами.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением апробированных методов математической статистики, достаточным по статистическим критериям объемов выборок, определяющих фильтрационные и фильтрующие свойства техногенных породных массивов (более двухсот наблюдений).
Личный вклад автора заключается:
в систематизации и научном обобщении методов исследования массопереноса дисперсных систем в техногенных породных массивах;
в проведении экспериментальных исследований отвалов вскрышных пород на разрезах Кузбасса;
*
в получении закономерностей массопереноса дисперсных систем в техногенных породных массивах;
в разработке мероприятий по повышению эффективности очистки карьерных сточных вод.
Научное значение работы. Получены закономерности
массопереноса дисперсных систем в техногенных породных массивах,
позволяющие определять показатель фильтрования,
характеризующий интенсивность элиминирования дисперсных частиц, по известным структурным характеристикам массива.
Практическая ценность работы. Разработана конструкция искусственных фильтрующих массивов из отходов горного
производства с водоупорными перемычками, позволяющая повысить степень очистки сточных карьерных вод, загрязненных взвешенными веществами.
Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы ОАО "Разрез Кедровский" при проектировании фильтрующего массива для очистки карьерных сточных вод, поступающих с горных участков.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 1V-VI Международных научно-практических конференциях «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (КузГТУ, 2000-2002 г.), Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование методов поиска и разведки, технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск, 2000), VI Международном научном симпозиуме "Проблемы экологии и освоения недр" (Томск, 1-5 апреля, 2002 г.); XXXXVI-XXXXVIH научно-практических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава КузГТУ (1999-2003), семинарах кафедры геологии КузГТУ (2001-2003), техническом совете ОАО «Разрез Кедровский» (2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 121 странице, содержит 32 иллюстрации, 6 таблиц и список использованной литературы из 116 наименований российских и зарубежных авторов. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору, д.т.н. Лесину Ю.В. за ценные советы и
содействие в работе; профессору, д.т.н. Гоголину В.А., с.н.с, к.т.н. Игнатову Е.В. за критические замечания при написании диссертации, а также инженерно-техническим работникам ОАО «Разрез Кедровский» -к.т.н. Данильченко В.Н., Вегнеру В.Р., Козубенко А.И., Подтяжкину А.В. за оказанную помощь при проведении экспериментальных исследований в натурных условиях и содействие при внедрении результатов работы в производство.
Очистка карьерных сточных вод на угледобывающих предприятиях Кузбасса
В связи с тем, что карьерные воды загрязнены в основном взвешенными твердыми частицами, их очищают механическими и физико-химическими методами [1-4]. Другие методы применяются весьма ограниченно. Классификация очистки шахтных и карьерных вод приводится в работе [5]. Подробное описание негативного влияния угольной промышленности, экологических последствий добычи и переработки угля содержится в работе [6], там же приведены разработки мероприятий по защите окружающей среды от загрязнений сточными водами угольных предприятий. Влияние притока воды к горным выработкам на их устойчивость рассмотрено в работах [7,8]. Охране природы при разработке месторождений полезных ископаемых посвящены работы [9,10]. Также необходимо отметить работы [11-14], в которых находятся рекомендации по использованию отходов угольного производства для различных целей.
Наиболее широкое применение при очистке карьерных вод нашло осветление в гравитационном поле, то есть отстаивание.
Отстаивание воды производится в прудах-осветлителях и отстойниках - горизонтальных, наклонных, радиальных, вертикальных и других. Наиболее широкое распространение получили пруды-осветлители и горизонтальные отстойники. Использование их в качестве самостоятельных очистных сооружений в большинстве случаев не обеспечивает получение нормативно очищенной воды. Эффект очистки для горизонтальных отстойников составляет 9-88%, а для прудов-отстойников - 16-92%. Пруды-отстойники с 6-10 суточным сроком отстаивания обеспечивают нормативную очистку воды. Горизонтальные отстойники имеют продолжительность отстаивания 2-4 часа. Такого срока недостаточно для очистки шахтной воды от высокодисперсной взвеси (частицы крупностью менее 50 мкм составляют 60-90%).
В Кузбассе для очистки карьерных вод в основном применяется отстаивание (рис. 1.2.1). Технологические схемы с фильтрованием через слои зернистой загрузки не получили распространения. Это вызвано необходимостью подготовки фильтрующего материала, а также значительными сезонными колебаниями величины сброса воды и концентрации взвесей в ней.
Осветление карьерных вод осуществляется путем многоступенчатого отстаивания в очистных сооружениях, в качестве которых на первой ступени применяются зумпфы горных участков, а далее - отстойники и пруды-осветлители.
Участковые зумпфы предназначены для сбора и откачки воды, поступающей в горные выработки.
Хотя зумпфы и не относятся к очистным сооружениям, тем не менее в них все же производится предварительная очистка воды от крупных взвешенных частиц.
После первой ступени очистки карьерная вода водоотливными установками подается в отстойники. На откачке воды из зумпфов используются различные насосы производительностью до 2000 м3/час. Как правило, насосы работают периодически по мере накопления воды в зумпфах. Часто водоотлив не работает вследствие низкого притока воды, например, в зимнее время.
Количество и емкость отстойников по каждому водосбросу принимаются в зависимости от объемов поступающей воды и ее загрязненности.
Но не на всех водосбросах разрезов существуют условия для эффективного осветления воды отстаиванием. Это обусловлено следующими основными причинами:1) В ряде случаев на разрезах нет возможности создания очистных сооружений достаточных размеров из-за отсутствия свободной площади. А, например, на разрезах Южного Кузбасса недостаток свободных площадей обусловлен гористым рельефом местности.2) Очистные сооружения часто работают с перегрузками в связи со значительными колебаниями объема сброса карьерных вод и их загрязненности, вследствие чего резко снижается эффективность очистки воды.3) Из-за развития и подвигания фронта горных работ количество и месторасположение водосбросов постоянно меняются. Как правило, водосбросы находятся на большом расстоянии друг от друга.4) Строительство и обслуживание очистных сооружений требуют больших капитальных затрат.
Помимо отстаивания, на разрезах Кузбасса применяется такой метод очистки сточных вод, как фильтрование в искусственных
Лабораторные исследования фильтрационных свойств отвальных массивов
Водопроницаемость разнозернистых породных массивов, к которым относятся отвалы вскрышных пород, в первую очередь зависит от содержания наиболее мелких частиц и характера распределения их в массиве. Гранулометрический состав массивов учитывается при расчете движения воды через них. Но также необходимо принимать во внимание и кольматацию этих массивов, которая возникает при фильтрации через них сточных вод, загрязненных взвешенными веществами.
С этой целью были проведены лабораторные исследования кольматации крупнозернистых сред. Кольматация песчаных грунтов подробно рассматривается в работе [104].
Исследования проводились на серийном приборе-универсальной трубке КФ-ООМ СПЕЦГЕО, а также на фильтрометре ФПВ-1. Целью экспериментов было определение процентного содержания глинистых частиц, при котором движение воды в порах массива прекращается.
Серии опытов проводились следующим образом: порода сначала сортировалась путем рассева на ситах, далее определялся коэффициент фильтрации каждой фракции в чистом виде, то есть без примеси глинистых частиц. После этого в породу добавлялась измельченная до порошкообразного состояния глина, после чего порода перемешивалась. Добавление глины происходило фиксированными порциями с шагом 2-3%.
Методика проведения экспериментов по определению коэффициента фильтрации на трубке СПЕЦГЕО подробно описана в работе [96]. Порядок определения коэффициента фильтрации на приборе
ФПВ-1 состоял в следующем. В колонку фильтрометра на сетчатое дно помещалась порция породы. Объем испытываемой пробы определялся из условия заполнения колонки прибора породой до отверстия верхней водомерной трубки и составлял 4,5 л, что соответствовало 7,2 кг при среднем объемном весе породы 1,6 г/см3. Проба породы загружалась в колонку. Для того, чтобы не допустить фракционирования породы по крупности, загрузка ее в колонку производилась специальным контейнером. Вертикальность установки прибора контролировалась уровнем. После подготовки прибора к опыту через патрубок в колонку подавалась вода. Вода насыщала пробу материала и проходила в кожух на водослив. Над слоем исследуемого материала создавался столб воды, высота которого определялась по водомерной трубке на колонке. После того, как положение менисков в обеих водомерных трубках стабилизировалось, по шкалам прибора одновременно брались отсчеты по шкалам водомерных трубок и определялся расход воды через водослив. Опыт повторялся последовательно до максимально возможного расхода воды. Число расчетов по опытам составляло 10. Для получения более точных результатов опыты повторялись несколько раз с загрузкой новой порции породы одного и того же гранулометрического состава. Результаты опытов представлены в таблице 2.2.1.
Также была проведена серия экспериментов по определению набухания глины. Эти исследования проводились по стандартной методике. В результате было установлено, что набухаемость глины, используемой для всех опытов, составляет в среднем 35%.
Результаты опытов представлены на графиках. Из графиков видно, что при увеличении содержания глинистых частиц происходит постепенное снижение коэффициента фильтрации до определенного предела, после которого коэффициент фильтрации резко снижается. Для каждой фракции установлено его значение. Погрешность не превышает 2% по объему глины. Также необходимо отметить, что для более крупных фракций этот предел ниже, чем для более мелких. По-видимому, это обусловлено особенностью поведения глинистых частиц в поровом пространстве массива. Мы полагаем, что в мелких порах глинистые частицы распределяются равномерно по массиву, не образуя водоупорного слоя, а в более крупных порах они под действием воды образуют скопления, которые в совокупности создают водоупорный экран.
Также были проведены эксперименты по определению пористости для пород различной крупности. Установлено, что для однородных сыпучих пород рыхлого сложения пористость примерно одинакова и составляет 45-50%. Так, по данным опытов, пористость составляла 47% для частиц крупностью 3-2 мм и 48% для частиц крупностью 10-7 мм.
Как указывалось в п. 2.1, при отсыпке отвалов скальных и полускальных пород наблюдается фракционирование пород по высоте отвала. В нижней части отвала скапливаются преимущественно крупные куски породы, а в верхних слоях преобладают мелкокусковые фракции. Естественно, что наряду со структурными характеристиками по высоте изменяются и фильтрационные свойства отвального массива. Водопроницаемость нижних слоев отвала, сложенных из крупных кусков, значительно выше, чем верхних, мелкокусковых. Фильтрационные свойства верхних слоев отвалов можно исследовать как в полевых условиях, так и, благодаря малым размерам частиц породы, в лабораторных. Водопроницаемость нижних крупнокусковых слоев можно исследовать только в полевых условиях.
Полевые исследования водопроницаемости верхних слоев с помощью фильтрационного зонда были проведены на отвалах разреза "Кедровский". Высота напора при экспериментах составляла 1,0 м, радиус зонда r0 = 0,01 м, площадь поперечного сечения напорного резервуара S = 0,0908 м2, глубина внедрения зонда 0,5-0,7 м. Коэффициент фильтрации определялся по формуле для линейного закона фильтрации:
Разработка модели для расчета переноса взвешенных частиц в крупнокусковых массивах
В существующих работах по фильтрованию суспензий в качестве фильтрующей среды рассматриваются мелкозернистые материалы: кварцевый песок, доменные шлаки, дробленые антрациты, керамзит и другие, имеющие диаметр зерна 0,5-5 мм. Перенос взвесей в крупнокусковых массивах, к которым относятся породные отвалы разрезов, имеет свои особенности [108]. Во-первых, глубина проникновения взвешенных частиц в песках и других мелкозернистых средах ограничивается десятками сантиметров. Толщина фильтрующего слоя фильтров с такого рода загрузкой находится в пределах до 300 см. Отвалы вскрышных пород имеют размер зерна в сотни раз больше, нежели у мелкозернистых материалов. Поэтому взвесь переносится в крупнокусковых массивах на несравнимо большие расстояния. Во-вторых, мелкозернистые фильтры, как правило, быстро заиливаются, грязеемкость их составляет 0,5-5 кг/м3. Осаждение взвесей в крупнокусковых массивах из-за больших размеров поровых каналов не приводит к столь резкому снижению водопроницаемости и, следовательно, скорости фильтрования. Как показали исследования, увеличение содержания в породе крупностью 60-0 мм частиц класса -0,25 мм снижает водопроницаемость породы менее чем в два раза. В-третьих, фильтрация воды в крупнокусковых массивах вскрыши в рассматриваемых случаях является безнапорной со свободной дисперсионной поверхностью, и изменение водопроницаемости массива приводит к перемещению зоны Эти основные особенности позволяют принять для расчета переноса взвешенных частиц в крупнокусковых массивах вскрышных пород следующую модель. Фильтрацию суспензии в зернистой среде можно представить как поток взвешенных частиц между сечениями с единичной площадью и координатами х и х+Дх (х - расстояние от точки поступления суспензии в фильтрующий массив), рис. 3.2.1. Плотность потока qT вследствие осаждения частиц в порах зависит от пройденного пути х и продолжительности фильтрования t. Вероятность осаждения частиц на отрезке Дх за единицу времени при достаточно большом значении qT равна
С другой стороны вероятность Р можно представить как оДх/п, где ст - часть площади сечения, в которой происходит захват взвешенных частиц, п - объем пор в единичном объеме массива. Площадь захвата частиц а представляет собой сумму площадей сечения пор размером меньше диаметра частиц Пі, и части сечения пор с большим размером, в которой действуют силы молекулярного притяжения Ван-дер-Ваальса, вызывающие прилипание частиц по периметру поровых каналов, п2, рис. 3.2.2. Величина площади п2 зависит от удельной поверхности фильтрующего массива. Таким образом, связь между интенсивностью осаждения взвешенных частиц и структурными характеристиками пористой среды можно описать зависимостью вида где т - приращение плотности фильтрующей среды (плотность осадка); V - скорость фильтрации. Уравнения (3.2.4) и (3.2.5) являются достаточными в рамках принятой модели для описания процесса переноса взвешенных частиц в зернистой среде. Учитывая ранее названные особенности фильтрования в крупнокусковых массивах, можно допустить неизменность фильтрационных свойств при кольматации. В этом случае уравнения (3.2.4) и (3.2.5) связаны в систему и легко интегрируются. Решением уравнения (3.2.4) при граничном условии q(0)=qTO является зависимость Используя решение (3.2.6) из уравнения (3.2.5) при начальном условии т (х,0)=0 находится приращение плотности фильтрующего массива за счет осаждения Из уравнений (3.2.6) и (3.2.7) видно, что на интенсивность осаждения взвесей и приращение плотности массива большое влияние оказывают дисперсность взвешенных частиц и гранулометрический состав пород массива. При увеличении крупности взвешенных частиц резко возрастает площадь захвата а=Пі+п2. Даже при высоких скоростях фильтрации воды часть дисперсных частиц будет улавливаться вследствие непрерывной гранулометрии пород и, соответственно, наличия площади захвата гн. Представляя плотность потока взвешенных частиц как содержание твердого в единице объема фильтрующейся воды С, а отношение а/п как показатель интенсивного осаждения взвеси ц, можно увидеть, что уравнение (3.2.6) записывается следующим образом:
Отсюда размерность показателя г находится как Улавливание взвешенных частиц в пористой среде происходит в результате застревания частиц в узких порах (площадь захвата п и прилипания к стенкам широких поровых каналов (площадь захвата п2) [97]. Показатель фильтрования ті, характеризующий интенсивность задержания і-ой фракции дисперсных частиц в массиве, можно выразить в виде суммыгде Т]3 - показатель, характеризующий интенсивность улавливания частиц в узких поровых каналах;Чп - показатель, учитывающий прилипание частичек к кускам массива.
Показатели ч3 и Лп определяются на основании установленных структурных характеристик фильтрующего массива и взвешенных частиц и гидродинамических факторов. При малой и средней концентрации взвесей вязкость воды изменяется незначительно, поэтому дисперсную фазу можно рассматривать как среду из невзаимодействующих между собой частиц.
Для нахождения показателя 7Э выделим класс частиц одного размера d и будем считать, что они распределены равномерно в поровом пространстве. Продвижение взвешенных частиц в фильтрующем массиве можно рассматривать как преодоление некоторых «барьеров» (узких для данной частицы мест), которые распределены через расстояние Ах, с малой вероятностью застревания в них Pi. В этом случае вероятность прохождения частицей пути х=лАх находится как
Снижение скорости фильтрации в фильтрующих массивах из крупнокусковых вскрышных пород
Возведение искусственных фильтрующих массивов происходит, как правило, по технологии, аналогичной периферийному способу отвалообразования. Поэтому вследствие естественной сегрегации пород по высоте массива его нижняя часть заполняется наиболее крупнокусковым материалом. Очищаемая вода движется с большей скоростью по нижней части фильтра, из-за чего снижается степень ее очистки.
Для решения этой проблемы предлагается возводить на днище фильтра водоупорные перемычки из слабоводопроницаемых пород для искусственного снижения скорости фильтрации воды, а также подъема уровня очищаемой воды в более мелкокусковые слои. Устойчивость подобных сооружений подробно рассмотрена в работе [116].
Фильтрующий слой делится по высоте на 2 неравные части: мелкокусковую и крупнокусковую согласно [107]. Высота водоупорных перемычек принимается равной 1/3 высоты фильтрующего слоя, а расстояние между ними рассчитывается по формуле:
Высота перемычек принимается равной 1/3 высоты всего фильтрующего массива по следующим причинам:- по данным экспериментальных исследований, исходя из величины коэффициента фильтрации, массив вскрышных пород можно разделить по высоте на 2 части, причем высота верхней части принимается за 2/3 общей высоты массива, а нижней-за 1/3;- скорость фильтрации необходимо замедлять в нижней части фильтрующего массива, так как очищаемая вода движется именно по ней;- возведение более высоких водоупорных перемычек представляется нам нетехнологичным и нецелесообразным;- водоупорные перемычки меньшей высоты не обеспечивают снижение скорости фильтрации очищаемой воды.загрязненной воды; 7 - трубопровод для отведения очищенной воды; 8 - водоудерживающая дамба.
С учетом того, что высота фильтрующего массива изменяется, увеличиваясь на протяжении от водоприемника к водосборнику, необходимо отметить, что будет изменяться и высота водоупорных перемычек.
Очищаемая вода поступает в водоприемник и начинает двигаться по нижней части фильтра, заполненной крупнокусковыми породами. При таком движении скорость фильтрации воды велика, а степень очистки снижена по сравнению со степенью очистки в более мелкокусковом слое. Вода достигает первой водоупорной перемычки и начинает скапливаться перед ней, образуя прудок, до тех пор, пока уровень воды не превысит высоту перемычки. При небольшом расходе воды образовавшийся прудок также выполняет роль отстойника, в котором оседают наиболее крупные частицы взвеси, имеющие высокую скорость седиментации. После этого вода перетекает гребень водоупорной перемычки, фильтруясь таким образом, во-первых, с более низкой скоростью, и во-вторых, через более мелкокусковой слой. Далее цикл повторяется. Таким образом вода проходит по всей длине фильтрующего массива, скапливаясь в водосборнике очищенной воды, откуда ее можно откачивать.
Строительство такого фильтра осуществляется следующим образом:Выбирают место для сооружения фильтра и выравнивают площадку под днище. В случае, если днище сложено водопроницаемыми породами, отсыпают слой водонепроницаемых пород. Если площадка под днище горизонтальная, то создают уклон в сторону водосборника очищенной воды. Затем в нижней части получившейся площадки отсыпают поперечную дамбу и проводятбульдозерные работы по ее планировке. Дамбу можно отсыпать как путем непосредственной доставки породы к месту разгрузки, так и разгрузкой автосамосвалов с верхней бровки выемки. Затем оставляют участок для водосборника загрязненной воды и производят отсыпку первой водоупорной перемычки. Транспортировать глину можно как до места разгрузки при пути следования по днищу выемки, так и разгрузкой с верхней бровки выемки с соблюдением необходимых правил безопасности. Потом проводят бульдозерные работы и начинают отсыпку следующей перемычки. После того, как все перемычки отсыпаны, начинают сыпать фильтрующий слой по технологии, аналогичной технологии периферийного отвалообразования. Отсыпка начинается от верхней части выемки. Пока вся выемка не заполнится фильтрующим слоем, воду подавать нельзя. Отсыпка может вестись двумя потоками: по ширине выемки и с ее верхних боковых бровок. После того, как выемка заполнена фильтрующим слоем, подводят трубопровод для подачи неочищенной воды.
Ограничивающая дамба в нижней части фильтра отсыпается только в том случае, когда есть необходимость забирать очищенную воду на производственные или иные нужды предприятия. В противном случае дамба не отсыпается, и вода самотеком уходит далее, инфильтруясь под землю.1. Предлагаемый способ очистки карьерных сточных вод фильтрованием через массивы из крупнокусковых коренных пород вскрыши с применением водоупорных перемычек, отсыпаемых на днище фильтра при его возведении, позволяет повысить степень очистки воды.2. Данная методика возведения фильтрующего массива принята к использованию на разрезе "Кедровскии".
