Górnictwo to jeden z wielu sektorów przemysłowych dążących do optymalizacji procesów i zasobów. W związku z tym spółka z sektora wydobywczego, realizując strategię redukcji kosztów operacyjnych i wdrażając założenia polityki proekologicznej, zdecydowała się na odzyskiwanie wody technologicznej z własnych zasobów. W tym celu, obiekty socjalno-bytowe firmy zasilono wodą pochodzącą z rząpia kopalnianego – wewnętrznego źródła stanowiącego część systemu odwodnienia kopalni, do którego trafiają zarówno wody opadowe, jak i kopalniane.

Do tej pory, woda użytkowa do budynku administracyjno-socjalnego (biura, toalety, sale spotkań) była dostarczana z zewnętrznych źródeł w ramach kosztownych dostaw. W związku z tym, uniezależnienie od dostaw zewnętrznych stało się priorytet spółki.

Cel projektu uzdatniania wody dla sektora górniczego

Celem projektu było zatem zaprojektowanie i wdrożenie stacji uzdatniania wody (SUW), która umożliwi wykorzystanie wody z rząpia (zbiornika wody kopalnianej i opadowej) do celów socjalno-bytowych (mycie rąk, sprzątanie, spłuczki sanitarne). Należy zaznaczyć, że uzdatniona woda nie jest przeznaczona do spożycia.

Górnictwo – wyzwanie technologiczne i charakterystyka wody surowej

Woda surowa, stanowiąca dane wejściowe dla stacji uzdatniania, wykazywała szereg zanieczyszczeń fizycznych, chemicznych i mikrobiologicznych, typowych dla środowiska kopalnianego.
Wśród nich dominowały:

• podwyższona mętność wody,
• obecność cząstek stałych,
• wysokie stężenie jonu amonowego,
• przekroczenia bakterii z grupy coli.

Jednak największym wyzwaniem okazało się regularne przedostawanie się wody technologicznej do rząpia. W procesach technologicznych kopalni wykorzystywane są różnego rodzaju koagulanty i flokulanty które wraz z wodą technologiczną przedostają się do rząpia. W konsekwencji, obecność tych substancji w wodzie użytkowej mogła powodować problemy z drożnością instalacji oraz tworzenie się śliskich osadów. Dlatego też, konieczna była zatem również eliminacji tych związków.
Wyniki badań wody surowej zamieszczone w Tabeli 1 potwierdzają skalę zanieczyszczenia.

Oznaczany parametr	Jednostka	Wynik badań
Liczba bakterii grupy coli	jtk/100 ml	110
Ogólna liczba mikroorganizmów w 22°C	jtk/1 ml	139
Mętność	NTU	8,5 ± 1,2
Odczyn pH	–	7,8 ± 0,1
Jon amonowy	mg/l	2,89 ± 0,38
Żelazo ogólne	mg/l	67 ± 14
Mangan	mg/l	<10

Zastosowanie rozwiązanie technologiczne

Zaprojektowana stacja uzdatnia wody składa się z 5 etapów, począwszy od poboru wody, przez filtrację i usuwanie zanieczyszczeń fizykochemicznych, aż po dezynfekcję UV eliminującą mikroorganizmy.

Etap 1: Pobór wody z rząpia

Woda jest pobierana z rząpia za pomocą istniejącego rurociągu, który zasila również inne procesy technologiczne (np. płukanie kruszywa). W ramach projektu wykonano odgałęzienie tego rurociągu do podziemnego zbiornika retencyjnego zlokalizowanego przy obiekcie administracyjno-socjalnym (tzw. sztygarce). Pojemność zbiornika wynosząca 10 m3 w pełni zabezpiecza potrzeby obiektu. Prognozowane zapotrzebowanie na wodę użytkową wynosi poniżej 1,0 m3/dobę. Woda ze zbiornika magazynowego jest następnie pobierana i kierowana na stację uzdatniania wody (SUW).

Etap 2: Filtracja wstępna

Zastosowanie filtra narurowego EuroClean EC Filter 32-100 o dokładności filtracji 100 µm pozwala na skuteczne usunięcie największych zawiesin i cząstek stałych. Element ten pełni ponadto funkcję zabezpieczającą wobec kolejnych urządzeń stacji uzdatniania wody (SUW), chroniąc je przed uszkodzeniami wywołanymi zanieczyszczeniami mechanicznymi. Stanowi to podstawę prawidłowo zaprojektowanej technologii uzdatniania wody.

Etap 3: Filtracja na złożu AFM

Filtracja na złożu AFM jest głównym elementem zastosowanej technologii uzdatniania wody i najważniejszym etapem w kontekście usuwania zanieczyszczeń chemicznych, w tym polimerów i flokulantów.
AFM (Activated Filter Media) to aktywowane złoże szklane, charakteryzuje się bardzo dużą powierzchnią filtracyjną i ujemnym ładunkiem elektrostatycznym. Dzięki temu, złoże jest wysoce efektywne w procesie filtracji, wiążąc drobne cząstki i substancje organiczne, a co najważniejsze w tej realizacji, redukuje stężenie polimerów przemysłowych. Ponadto, filtracja na złożu AFM znacząco obniża mętność wody. Kolumna filtracyjna została wypełniona 45 litrami złoża AFM i wyposażona w głowicę sterującą Clack WS1 TC.

Etap 4: Filtracja zabezpieczająca

Jest to ostatni stopień filtracji mechanicznej, którego celem jest uzyskanie optymalnej mętności niezbędnej dla procesu dezynfekcji UV. Niski poziom mętności jest niezbędny, ponieważ wszelkie zawiesiny mechaniczne mogą stanowić osłonę dla mikroorganizmów, osłabiając penetrację i skuteczność promieniowania UV.
Dodatkowo, filtracja ta stanowi również element chroniący promiennik UV przed zanieczyszczeniem powierzchniowym. Jest to także element zabezpieczający złoże filtracyjne z poprzedniego etapu (AFM) przed migracją w przypadku wystąpienia awarii. W tym etapie zastosowano ponownie filtr narurowy o identycznej konstrukcji jak w poprzednim etapie, lecz wyposażono go we wkład o większej dokładności filtracyjnej, wynoszącej 25 um.

Dezynfekcja promieniowaniem UV

Ostatnim elementem systemu jest dezynfekcja promieniowaniem UV. Wysoka dawka promieniowania UV zapewnia pełną inaktywację wszystkich mikroorganizmów, w tym bakterii z grupy coli. Zastosowanie tej metody ma jednocześnie dodatkowo znaczenie ekologiczne – proces dezynfekcji zachodzi bez konieczności wykorzystania środków chemicznych. Zastosowany model to EuroClean EC D8 o nominalnym przepływie wynoszącym 2,1 m3/h.

Efekty i osiągnięte korzyści

Wdrożony system SUW, bazujący na filtracji i dezynfekcji, w pełni rozwiązał problemy Klienta, zapewniając wodę o jakości niezbędnej do celów socjalno-bytowych.

• Przejście na własny system uzdatniania przede wszystkim eliminuje koszty i niedogodności logistyczne związane z transportem wody cysternami/beczkowozami, co przekłada się na natychmiastowy zwrot z inwestycji oraz efektywną realizację celów zrównoważonej gospodarki wodnej w górnictwie.
• Analiza jakości wody uzdatnionej potwierdziła pełną eliminację mikroorganizmów.
• Dzięki zastosowaniu złoża AFM, znacząco zredukowano stężenie związków organicznych, flokulantów, koloidów i innych związków chemicznych.
  Osiągnięty rezultat gwarantuje, że w instalacjach sanitarnych nie wystąpią problemy z drożnością rur i tworzeniem się osadów.

Podsumowanie

Projekt stacji uzdatniania wody w sektorze górnictwa stanowi wzorcowy przykład realizacji, w której standardowe wyzwania mikrobiologiczne i fizykochemiczne zostały skrzyżowane ze specyficznym problemem zanieczyszczenia polimerami przemysłowymi. Wybór technologii, zwłaszcza zastosowanie złoża AFM, okazał się trafną odpowiedzią na to wyzwanie.
Stację uzdatniania wody zaprojektowano z myślą o możliwości przyszłej rozbudowy np. o dodatkowe etapy filtracji mechanicznej lub filtracji na węglu aktywnym, w przypadku pogorszenia się jakości wody. Co więcej, Klient planuje rozbudowę systemu o moduł odwróconej osmozy (RO) w celu zasilania biura w wodę pitną – co stanowi ostateczny dowód zaufania do skuteczności i niezawodności technologii uzdatniania wody.