Во многих городах на северо-востоке Донбасса (Донецкая и Луганская области) жители уже давно испытывают дефицит питьевой воды. Помочь им могла бы технология, по которой всего одна шахта способна обеспечить водой целый город. Специалисты разработали не только методику опреснения шахтных вод, но и проект возведения первой в Украине пилотной установки их деминерализации.
К сожалению, строительство такой установки откладывается еще с 2004 года. И это при том, что ученые просчитали все до мелочей и гарантируют подачу воды, отчищенной до стандарта питьевой, из шахт прямо в водопроводные краны горожан.
Беспрецедентный проект
Эта инициатива принадлежит Кабинету Министров. Постановлением № 31 от 12 января 1999 г. он поручил Минпромполитики с привлечением Национальной академии наук подготовить предложения по решению проблемы опреснения шахтных вод.
В итоге ученые институтов «ДонУГИ», «Донгипрошахт» и «УкрНИИпроект», взяв на вооружение соответствующие разработки Всероссийского научно-исследовательского института атомного машиностроения (Москва), написали Программу мер по разработке и внедрению на угледобывающих предприятиях эффективных технологий и технических средств деминерализации шахтных вод.
На основе этой программы в 2000 году в Минтопэнерго было принято решение о разработке проекта строительства пилотной установки деминерализации вод закрывающихся шахт «Центральная» и «№ 7-7 бис» для питьевого водоснабжения стотысячного Антрацита Луганской области (в этом городе подают 15 тыс. куб. м воды в сутки при потребности свыше 33 тыс. куб. м). А в 2004 году институт «Донгипрошахт» разработал соответствующий проект установки, утвержденный Центральной службой экспертизы Госстроя Украины.
Технико-экономические показатели по проекту (в ценах 2004 г.): сметная стоимость строительства установки — более 92 млн. грн.; ее производительность — 825 куб м./час питьевой воды; затраты на 1 куб. м пресной воды — 1,3 грн.
В разработку проекта государство инвестировало около миллиона гривен.
Как нам стало известно, в результате очистки шахтных вод образующийся концентрированный солевой раствор (примерно 20% общего объема перерабатываемых вод) предполагают сбрасывать в приток реки Каменка. Чтобы не загрязнять окружающую природную среду, ученые «ДонУГИ» предлагают дополнительно построить цех по переработке побочной рапы по видам солей. «Построенная установка позволит при долевом распределении обеспечить питьевой водой не только Антрацит, но и Красный Луч, — говорят специалисты. — Нормализуется работа городских систем водоснабжения и канализации, в том числе очистных сооружений бытовых сточных вод». Вот только когда? О строительстве жизненно важной установки все забыли. Между тем она претендует стать отправной точкой для обводнения всех донбасских городов, испытывающих дефицит питьевой воды.
В три этапа
Прежде всего шахтную воду нужно отчистить от взвешенных частиц угля, породы, нефтепродуктов, умягчить и обеззаразить.
Например, ученые госпредприятия «Донецкий научно-исследовательский угольный институт» («ДонУГИ») разработали установку, которая отфильтровывает и одновременно дезинфицирует 120 куб. м/час шахтной воды. Ее эксплуатировали с 1975 г. на шахте им. Газеты «Правда». Очищенную воду пускали на пылеподавление — распыляли на фрезу рубящего уголь комбайна с целью профилактики подземных взрывов метаноугольной смеси. Использовали установку еще на трех соседних угледобывающих предприятиях.
После ликвидации этой шахты установку перенесли на шахту «Социалистический Донбасс». И сейчас уникальное оборудование, окупившее себя еще в 1980 г., выполняет свои функции.
«Воду подают на наклонные отстойники с концентрацией взвешенных веществ 500—800 мг/л. Оттуда она выходит уже с показателем 30—50 мг/л, — рассказывает старший научный сотрудник института «ДонУГИ» Дмитрий Родин. — Затем двухсекционные фильтры приводят содержание взвешенных веществ в соответствие с ГОСТом для питьевой воды 1—1,5 мг/л. Здесь же шахтную воду обеззараживает ультрафиолетовое излучение кварцевых ламп».
Цена данной установки — 3 млн. грн. Вода, пропущенная через нее, стоит 30 коп./куб. м. Ее можно использовать не только в забоях (для пылеподавления), но и в шахтерских банях и столовых.
В прошлом году для этих целей шахты Донетчины закупили 7 млн. куб. м питьевой воды примерно по 3,70 грн. за кубометр. По нашим данным, экономически выгодная установка по очистке подземных вод на шахте «Социалистический Донбасс» — единственная в регионе. Выходит, экономия энергоресурсов, возведенная в ранг национальной политики, у нас не более чем декларация?
«У шахт нет стимула экономить донцовую воду, — комментирует Дмитрий Родин. — Если очищенную шахтой подземную воду используют не для пылеподавления, а, к примеру, для купания горняков в банях, то отчисляют налог государству».
Одна из последних разработок конструкторского бюро института «ДонУГИ» — установка электрохимического умягчения и обеззараживания воды.
«Электролизер (система сосудов, наполненных электролитом с размещенными в них электродами, соединенными с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока. — Авт.) разделен специальными диафрагмами на катодные и анодные камеры, — рассказывает Дмитрий Родин. — В первых камерах вода подщелачивается: кальций, магний и другие соли жесткости выпадают в осадок, образуя хлопья. Во вторых содержащиеся в шахтных водах хлор-ионы превращаются в активный хлор-газ (дизентификант), убивающий бактерии».
По словам Родина, после фильтрования получается вода с нейтральной реакцией, пригодная для систем охлаждения оборудования. Хлорирование шахтных вод по старинке отходит на задний план.
«Расход электроэнергии для обеззараживания одного кубического метра вод, например, с шахты им. А. Ф. Засядько, стоит 30 коп., — рассказывает Дмитрий Родин. — Этот метод еще можно удешевить за счет добавления воды с высоким содержанием хлоридов, которая образуется после промывания фильтров, смягчающих питьевую воду для шахтных котельных».
Себестоимость воды, пропущенной через такую установку, — 1,5 грн. за один куб. м (для сравнения: шахты покупают питьевую воду примерно по 3,7 грн. за куб. м).
Кстати, питьевую воду, которую нынче используют в шахтных теплообменниках, приходится смягчать за счет дорогостоящих добавок. В противном случае трубы зарастают солями жесткости и выходят из строя.
На сегодняшний день в Украине работает лишь одна подобная установка, сделанная по немецким проектам, на шахте «Нововолынская № 10» госпредприятия «Волыньуголь».
Вторая стадия комплексной переработки шахтных вод — опреснение. Например, в Арабских Эмиратах морскую воду выпаривают. Но из-за солнечного дефицита в Донбассе ведь не станешь сжигать поднятый на-гора уголь для опреснения шахтных вод.
Поэтому научный центр технической экологии Минприроды (Донецк) разработал мембранные методы деминерализации и кондиционирования шахтных вод до стандарта питьевой воды.
Установка по опреснению и кондиционированию этих вод производит тысячу кубометров питьевой воды в час. «Она разделена катион- и аниодактивными мембранами. Под давлением одни мембраны пропускают положительно заряженные ионы в одну сторону, другие, отрицательно заряженные, — в противоположную. А молекулы воды идут прямо», — пояснил Дмитрий Родин.
И третья стадия — упаривание концентрата солей, побочно образующегося при двух предыдущих этапах переработки шахтных вод. Для этого разработаны специальные цеха по производству солепродуктов.
Вместо эпилога
В лаборатории Донецкого института угля стоит наполненный шахтной водой огромный аквариум. Плавающие стайки гуппи и огненных барбусов — пожалуй, лучший показатель эффективности вышеозначенных научных разработок.
Но пока «Стирол» (Горловка) — единственный на Донетчине завод, опресняющий шахтную воду для промышленных целей. И нет ни одной организации по деминерализации подземных вод для хозяйственно-питьевых нужд.
На вопрос, что нужно для внедрения на максимальное количество шахт региона систем отчистки подземных вод, Дмитрий Родин ответил: «Воля региона и поддержка центра».
Ныне из шахтерских городов жители уезжают по разным причинам, в том числе и из-за отсутствия элементарных благ цивилизации — той же воды из крана. Решение этого вопроса — важный шаг на пути к возрождению депрессивных городов.
Справка «2000». В Донецкой области свыше 100 угледобывающих предприятий, в недрах которых ежегодно накапливается около 500 миллионов кубометров прозрачной как слеза шахтной воды.
Пройдя через слои песчаника и разломы в горных породах, мягкая дождевая вода в шахтных недрах становится соленой (содержание в ней солей — от 1 до 15 г/л).
Под влиянием внешних факторов (под землей работают как люди, так и механизмы) прибывающая вода загрязняется отработанным маслом, угольной пылью, бактериями.
