Карьерные сточные воды угольных разрезов характеризуются сложным и нестабильным химическим составом, что связано с особенностями горнотехнических процессов, геологией разрабатываемого месторождения и значительными объемами поверхностного стока. Вода, формирующаяся на участках открытых горных работ, содержит широкий спектр загрязнений: взвешенные вещества различной дисперсности, соединения железа и марганца, нефтепродукты, органические вещества, а также растворенные минеральные компоненты — сульфаты, хлориды, нитраты, нитриты и аммоний-ионы. Для большинства этих примесей характерна высокая устойчивость в водной среде, что существенно осложняет достижение нормативов допустимого сброса.
Преобладание мелкодисперсных и коллоидных частиц является ключевой причиной того, что традиционные методы очистки, основанные на отстаивании воды в прудах-отстойниках и последующей фильтрации через дамбы, демонстрируют недостаточную эффективность. Такие сооружения не обеспечивают необходимую степень удаления мелкодисперсных взвешенных веществ, органических соединений, нефтепродуктов и, тем более, растворенных форм загрязнений — нитратов, сульфатов, хлоридов и ионов металлов. Ограниченная способность прудов-отстойников выполнять процессы коагуляции, флокуляции и адсорбции приводит к стойкому сохранению загрязняющих веществ в водной фазе даже при длительном времени выдержки.
Совокупность этих факторов обусловливает необходимость модернизации существующих систем очистки карьерных вод, основанной на внедрении реагентных процессов и комбинированных методов разделения фаз. Включение коагуляции, флокуляции, флотации и последующей сорбционной доочистки позволяет существенно повысить эффективность удаления как взвешенных, так и растворенных форм загрязнений, обеспечить стабильное достижение нормативов по ПДК и снизить экологическую нагрузку на водные объекты в районах угледобычи.
Действующие на угледобывающих предприятиях схемы очистки карьерных сточных вод преимущественно основаны на использовании прудов-отстойников и фильтрующих дамб, формируемых из вскрышных пород с прослойками цеолита или других минералов с ограниченными сорбционными свойствами. Такая конфигурация исторически считалась достаточной для снижения концентрации наиболее грубых взвешенных веществ, однако современные характеристики стока, а также ужесточение требований к качеству сброса выявили ряд принципиальных ограничений подобных систем.