Pasywna metoda neutralizacji kwaśnych wód spływu powierzchniowego pochodzących z obiektu unieszkodliwiania odpadów wydobywczych ZG „Janina” w Libiążu

• Autorzy: Bauerek A. , Waligóra A. , Frączek R. , Paw K.

Warianty tytułu

EN

The passive method of neutralization of acidic water runoff coming from mining spoil tip of „Janina” Mine in Libiąż

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji opisano działania podjęte dla rozpoznania oraz ograniczenia oddziaływania na środowisko kwaśnych, zanieczyszczonych wód spływu powierzchniowego, powstających na terenie obiektu unieszkodliwiania odpadów wydobywczych (OUOW) ZG „Janina” w Libiążu. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że wody te reprezentują klasyczny przykład kwaśnych wód kopalnianych (ang. acid mine drainage – AMD) i charakteryzują się odczynem pH < 3, dużą kwasowością oraz znacznymi stężeniami metali (Fe, Al, Ni, Zn). Stwierdzono, że skład chemiczny wód jest czynnikiem decydującym o wyborze właściwej metody ich podczyszczania. Jednak nieuwzględnienie warunków lokalnych (dostępności wody, ukształtowania terenu) może prowadzić do przedwczesnego uszkodzenia/zniszczenia systemu. Do wdrożenia przyjęto system alkalizujący, pracujący okresowo (ang. periodically acting alkalinity producing system – PAAPS), dedykowany podczyszczaniu mniej zanieczyszczonych, krótko stagnujących kwaśnych wód. Głównymi elementami tego wielostopniowego systemu są: rów opaskowy, osadnik dwukomorowy, dren reaktywny i staw sedymentacyjny. System wyposażono również w zastawkę umożliwiającą regulację czasu retencji wody w drenie oraz oprzyrządowanie pozwalające na odprowadzanie osadów żelazistych. Badania przeprowadzone na etapie wdrożenia systemu wykazały skuteczność zastosowanych rozwiązań w zakresie alkalizacji wód oraz redukcji stężeń metali. Zidentyfikowano również zjawiska mogące wpływać na pracę systemu. W podsumowaniu stwierdzono, że system PAAPS wdrożony w sąsiedztwie OUOW ZG „Janina”, może być rekomendowany jako jedno z możliwych do zastosowania rozwiązań ograniczających oddziaływanie na środowisko wodne miejsc depozycji odpadów z górnictwa węgla kamiennego.

EN

This paper presents actions which were taken to identify and reduce the environmental impact of acidic, contaminated runoff waters accumulated in the waste dump of „Janina” colliery in Libiąż. The results showed that these waters represent a classic example of acid mine drainage (AMD) and are characterized by a pH value of <3, high acidity and significant concentrations of metals (Fe, Al, Ni, Zn). It was found that the chemical composition of water is a main factor in choosing the proper methods of pretreatment. However, the failure to take account of local conditions (water availability, topography) can lead to premature failure / destruction of the system. Periodically operating a alkanity producing system (PAAPS), dedicated for pretreatment of less polluted, stagnant acidic water, was chosen to be implemented. Main elements of a multi-stage system are: settlement ditch, two-chambered settling tank, limestone drain and settlement lagoon. The system has also a culvert that allows to adjust the retention time of water in the drain and instrumentation to discharge ferruginous sediments. Research carried out at the stage of implementation of the system has shown the effectiveness of the solutions for water alkalization and concentration of metals reduction. Phenomena that could affect the operation of the system were identified as well. As a result the PAAPS system implemented in the vicinity of „Janina” colliery can be recommended as one of the possible solutions to reduce the impact of mining waste deposition within the aquatic environment.

Słowa kluczowe

PL

odpady powęglowe; kwaśny drenaż górniczy; pasywna neutralizacja; siarczany; metale ciężkie

EN

mining waste; acid mine drainage; passive neutralization; sulfates; heavy metals

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 1
• Strony: 59--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bauerek A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice

autor

Waligóra A.

• Tauron Wydobycie S.A.

autor

Frączek R.

• Tauron Wydobycie S.A.

autor

Paw K.

• Tauron Wydobycie S.A.

Bibliografia

• [1] BAUEREK A., BEBEK M., FRĄCZEK R., PAW K., KASPERKIEWICZ W. (w druku) - Zmienność składu chemicznego kwaśnych wód spływu powierzchniowego z czynnej hałdy odpadów górniczych reprezentujących osady krakowskiej serii piaskowcowej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. „Przegląd Geologiczny”.
• [2] BAYLESS E.R., OLYPHANT G.A. 1993 - Acid-generating salts and their relationship to the chemistry of groundwater and storm runoff at an abandoned mine site in southwestern Indiana USA. Journal of Contaminant Hydrology 12: 313-328.
• [3] CRAVOTTA C.A. 1994 - Secondary iron-sulfate minerals as source of sulfate and acidity: Geochemical evolution of acidic ground water at a reclaimed surface coal mine in Pennsylvania. In Environmental geochemistry and sulfide oxidation. C. N. Alpers, D. W. Blowes. Washington, American Chemical Society: 345-364.
• [4] CRAVOTTA C.A., BRADY K.B.C. 2015 - Priority pollutants and associated constituents in untreated and treated discharges from coal mining or processing facilities in Pennsylvania, USA. Applied Geochemistry 62: 108-130.
• [5] CRAVOTTA, C.A. TRAHAN M.K. 1999 - Limestone drains to increase pH and remove dissolved metals from acidic mine drainage. Applied Geochemistry. Vol. 14, p. 581-606.
• [6] HEDIN R., NAIRN R., AND KLEINMANN R. 1994 - Passive Treatment of Coal Mine Drainage. IC 9389.
• [7] LATTERMOSER B.G. 2010 - Mine Wastes. Characterization, treatment and environmental impacts. Berlin, Springer-Verlag.
• [8] MOLENDA T. 2014 - Physical-Chemical Properties of Coal Mine Waters of Old Adits and Spring Waters. Pol. J. Environ. Stud. 23 No. 2: 393-399.
• [9] MOLENDA T. 2011 - Naturalne i antropogeniczne uwarunkowania zmian właściwości fizyczno-chemicznych wód w pogórniczych środowiskach akwatycznych. Na przykładzie regionu górnośląskiego i obszarów ościennych. Wyd. GNOME. Uniwersytet Śląski. Katowice.
• [10] PARKHURST D. L., APPELO C.A.J. 1999 - Guide to PHREEQC (version 2)-A computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport, and inverse geochemical calculations. Water-Resources Investigations Report 99-4259, US Geological Survey.
• [11] Piramid Consortium. 2003 - Engineering guidelines for the passive remediation of acidic and/or metalliferous mine drainage and similar wastewaters. European Commission 5th Framework RTD Project no.
• [12] EVK1-CT-1999-000021 „Passive in-situ remediation of acidic mine / industrial drainage” (PIRAMID). University of Newcastle Upon Tyne, Newcastle Upon Tyne UK. 166pp.
• [13] PLUTA I. 2004 - Kwaśne wody w kopalniach południowo-zachodniego obszaru Górnośląskiego Zagłebia Węglowego. „Przegląd Górniczy” nr 2, s. 20-23.
• [14] PLUTA I. 2009 - Powstawanie i neutralizacja kwaśnych wód w kopalni Niwka-Modrzejów na Górnym Śląsku. 2009. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 436, s. 361-366.
• [15] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. 2014 poz. 1800).
• [16] SZCZEPAŃSKA-PLEWA J., STEFANIAK S., TWARDOWSKA I. 2010 - Coal mining waste management and its impact on the grondwater chemical status exemplified in the Upper Silesia Coal Basin (Poland). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 441, s. 157-166.
• [17] WATZLAF G.R., SCHROEDER K.T., KLEINMANN R.L.P., KAIRIES C.L. AND NAIRN, R.W. 2004 -The Passive Treatment of Coal Mine Drainage. DOE/NETL-2004/1202.
• [18] YOUNGER P.L. 1995 - Hydrogeochemistry of minewaters flowing from abandoned coal workings in County Durham. Journal of Engineering Geology and Hydrogeology 28: 101-113.
• [19] ZIEMKIEWICZ P., SKOUSEN J., SIMMONS J. 2003 - Long-term performance of passive acid mine drainage treatment systems. Mine Water and the Environment November, Vol. 22, No. 3, p 118-129.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).