Альтернативная очистка шахтных вод: практическая замена обратному осмосу

На выставке «Рудник-2025» в Екатеринбурге состоялась конференция инженеров, механиков и технологов, где обсуждались практические решения для водоочистки на горнодобывающих предприятиях. Среди представленных работ — доклад Евгении Петуховой, ведущего технолога компании «Кайрос Инжиниринг» (г. Пермь), посвящённый альтернативным методам очистки шахтных и карьерных вод.

Почему привычные методы не работают

Карьерные и шахтные воды относятся к наиболее сложным по составу сточным водам. Они содержат повышенные концентрации сульфатов, азотных соединений и тяжёлых металлов, которые формируются в результате выщелачивания рудных пород и контакта воды с горными массами.

Классические методы — обратный осмос, ионообмен, реагентная очистка — действительно обеспечивают высокий уровень очистки, однако сопровождаются большими затратами, сложным обслуживанием и образованием концентратов, требующих утилизации.

«Мы видим, что обратный осмос технически эффективен, но экономически неустойчив для большинства горных предприятий. Наша задача — сделать процесс очистки проще, дешевле и при этом экологичнее», — пояснила Евгения Петухова.

Как устроена альтернативная схема

Предложенная технология реализует многоступенчатый принцип, где каждая стадия нацелена на удаление определённой группы загрязнений.

1. Буферный водоём — гидроизолированный накопитель, выравнивающий качество поступающей воды.

2. Реактор с комбинированной загрузкой: отсев активного угля (БАУ), кварцевый песок и карбонат бария (BaCO₃) в соотношении 0,5 : 2 : 1. На этом этапе происходит удаление сульфатов с образованием нерастворимого барита.

3. Проницаемые реактивные барьеры (ПРБ) или гальванокоагуляторы, заполненные железным скрапом. Здесь за счёт гальванических пар протекают восстановительные реакции ^[1], снижающие концентрации нитратов и осаждающие ионы металлов.

4. Финальная стадия — доочистка от аммония и нитритов на торфяных или цеолитовых фильтрах, выполняющих роль биогеохимических барьеров.

Такая схема сочетает физико-химические и биогеохимические процессы, что обеспечивает высокий уровень очистки при минимальных эксплуатационных издержках.

Что показали испытания

Опытно-промышленные испытания, проведённые в период с мая 2023 по сентябрь 2024 года, подтвердили эффективность предложенной технологии.

Результаты:

• нитраты снижены с 98 до 9,6 мг/дм³;

• сульфаты — с 612 до 243 мг/дм³;

• никель — с 0,22 до 0,026 мг/дм³.

Все показатели соответствуют нормативам допустимого сброса. При этом система показала стабильность при сезонных колебаниях температуры и расхода воды, что особенно важно для северных регионов и объектов с переменным водопритоком.

Все показатели соответствуют нормативам допустимого сброса в водные объекты.

Экономия без компромиссов по качеству

При сравнении с классической схемой на основе обратного осмоса новая технология демонстрирует существенные преимущества:

Такое соотношение показателей делает технологию перспективным направлением для предприятий с ограниченным энергетическим или водным балансом, где себестоимость обработки воды критична.

Перспективы внедрения

На данный момент ключевым ограничением остаётся отсутствие технологии в справочниках наилучших доступных технологий (НДТ). Для её включения в перечень требуется проведение дополнительных пилотных испытаний на двух и более промышленных площадках с различным составом сточных вод.

Разработка выполнялась компанией «Кайрос Инжиниринг» совместно с Пермским государственным национальным исследовательским университетом (ПГНИУ) и Пермским национальным исследовательским политехническим университетом (ПНИПУ). Метод уже прошёл апробацию на одном из действующих предприятий и показал устойчивую эффективность при длительной эксплуатации.

Предложенная схема демонстрирует, что альтернатива обратному осмосу возможна — при грамотном инженерном подходе и сочетании простых физико-химических процессов. Такой подход открывает путь к рациональной и более экологичной водоочистке в горнодобывающей промышленности, где экономическая эффективность должна идти рука об руку с ответственным отношением к природным ресурсам.

Подробную презентацию с анализом технологии разместили в ТГ-канале (ссылка на пост ^[2]).