Очистка сточных вод

        Рисунок 5 −  Схема очистки

 

 3.2 Грануляция доменного шлака

 

      К сточным водам доменного цеха относятся и те, которые образуются при грануляции доменного шлака и от машин разливки чугуна. Процесс грануляции состоит в быстром охлаждении расплавленного шлака водой и переходе его из жидкого в твердое раздробленное состояние. Расход воды составляет примерно 1 куб. м на 1 т гранулированного шлака. Так как образующиеся при этом сточные воды характеризуются в основном наличием взвешенных веществ, то осветление их производится в горизонтальных отстойниках, где основная масса взвешенных веществ осаждается в течение 10 – 15 минут. Очищенная вода не должна сбрасываться в водоем, а идти для повторного использования, в основном для транспортировки шлака. Осадок из отстойника, выгружаемый уборочным механизмом грейферным краном, используют для планировочных целей или удаляют на сухой отвал. В последние годы все чаще грануляцию шлака производят не в бессточном бассейне, а на специальном барабане (полусухой способ), где сточных вод практически не получается.

 

       Рисунок 6 − Схема очистки

      Из емкости Е1 погружным насосом Н1 вода подается на тонкослойный отстойник. Предварительно в поток воды дозировочным насосом НД1 из емкости Е2 подаются коагулянт и флокулянт, способствующие укрупнению и уплотнению железистого осадка. В тонкослойном отстойнике основная масса коллоидного железа оседает в шламосборник (нижняя часть отстойника). Осветленная вода поступает в емкость Е3 и далее насосом Н2 подается на фильтр механической очистки с рейтингом фильтрации 5 мкм. Очищенная вода идет в производство.

       3.3 Машины разливки чугуна

 

       Осветление сточных вод разливочных машин, содержащих обломки чугуна, окалину, известь, графит и другие нерастворенные примеси, обычно производится в горизонтальных отстойниках показанных на рисунке 7, состоящих из 1 – 3-х секций. При среднем содержании взвеси 1,5 г/л остаточная концентрация ее после отстойника не превышает 0,15 – 0,2 г/л, причем 90% общего количества взвешенных частиц осаждается в течение 15 - 20 минут. Для улавливания обломков чугуна и окалины, а также находящегося в извести песка перед отстойником следует устраивать песколовку. Отстойник от осадка очищают краном, оборудованным грейфером, и вывозят на согласованные с органами санитарного надзора участки. С целью интенсификации процесса очистки в отстойниках целесообразно применять синтетические высокомолекулярные вещества – флокулянты. Наиболее приемлемый из них полиакриламид, который способен ускорить процесс осаждения взвеси в стоках разливочных машин (так же, как и сточных вод газоочистки и прокатных цехов) в 5,5 – 6 раз.

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      

 

 

Рисунок 7−Отстойник для очистки сточных вод от разливочной машины из двух лент: 1 − водоподводящий и  водораспределительный лоток; 2− водораспределительные окна; 3 − проточная и осадочная камеры; 4 − шламовый приямок; 5 − водопереливная кромка из доски 25×100 мм; 6 − водосборный и водоотводящий лоток; 7 − козловый кран грузоподъемностью 5 т; 8 − грейфер; 9 − железнодорожный вагон – думпкар; 10 − забетонированные рельсы; 11 − защитный швеллер.

 

 

      Учитывая, что стоки разливочных машин содержат не только взвешенные вещества, но и растворенную известь, необходима дополнительная очистка, т.к. выпуск щелочных вод в водоемы приводит к повышению pH и мутности воды, а повторное использование воды вызывает интенсивное зарастание разводящих сетей солями жесткости. Поэтому для полного использования сточных вод разливочных машин в оборотном цикле рекомендуется добавка 10% свежей воды в отстойники с временем пребывания 40 – 60 минут. Может быть также использован метод рекарбонизации отработавшей воды углекислотой дымовых газов доменных печей в соответствии с рисунком 8.

     Рисунок 8 − Схема очистки

     Осветленная вода с из емкости Е4 через фильтр тонкой очистки Ф1 насосом Н3 подается на первую ступень обратноосмотической мембранной установки ООМ1, укомплектованной рулонными мембранными элементами. В процессе разделения исходный поток делится на два: фильтрат - очищенная и обессоленная до требуемых показателей вода и концентрат, содержащий сконцентрированные извлекаемые примеси. Очищенная вода собирается в емкости Е5 и насосом Н6 подается на повторное использование на операции промывки. Концентрат первой ступени подвергается дополнительному доконцентрированию на второй ступени мембранной установки ООМ2. Для чего концентрат высоконапорным насосом Н4 подается на мембранные аппараты второй ступени, где происходит разделение потока на две части: фильтрат отводится в емкость Е4, где смешивается с исходным потоком, и концентрат, который направляется в емкость Е6, откуда далее насосом Н5 подается на выпарной аппарат ВА. Соли с влажностью до 50% подвергаются утилизации.

 

  3.4 Сточные воды от очистки доменного газа

 

Во всех случаях сточные  воды газоочисток подлежат освобождению от большого количества нерастворимых (взвешенных) веществ, что осуществляется на сооружениях, предназначенных для осветления воды.

Для небольших по объему сточных вод доменной газоочистки, как правило, устраивают систему  оборотного водоснабжения с очисткой отработавшей воды в радиальных отстойниках  и охлаждением на вентиляторных  градирнях с брызгальным оросителем или реже в брызгальных бассейнах, где температура снижается до 30 – 35°.

Очистка стоков в радиальных отстойниках позволяет снизить  концентрацию взвешенных веществ до 100 – 150 мг/л, т.е. эффективность их работы достигает 90 – 95%, что дает возможность использовать стоки повторно на производстве.

Для хорошей работы отстойников  необходимо обеспечить равномерное  поступление воды и распределение  ее по всей площади отстойника, равномерный  отвод воды из него, своевременное  удаление осадка, а также соблюдение нагрузок согласно проекту.

В тех случаях, когда  сточные воды газоочистки хотя бы частично попадают в водоем, должны быть предъявлены более строгие  меры к их очистке с тем, чтобы  не было нарушений санитарных условий  водопользования. Это следует иметь в виду, особенно при выплавке ферромарганца, когда взвешенные вещества в стоках более мелкие и после отстойников концентрация их довольно высокая – 300 – 600 мг/л. Поэтому иногда требуется доочистка на песчаных напорных фильтрах (фильтрование через кварцевый песок крупностью 0,5 – 1 мм) или коагулирование хлорным железом дозой примерно 150 мг/л, железным купоросом – 20 мг/л, известью – 10 мг/л, полиакриламидом – 0,2 мг/л. Эффективное осветление воды происходит также в результате длительного пребывания в прудах-отстойниках. При этом происходит также доочистка от небольших концентраций токсических веществ, которые находятся в стоках газоочистки доменного газа при выплавке передельного чугуна. От высоких концентраций цианидов, находящихся в стоках газоочистки доменных печей, выплавляющих ферромарганцевый чугун, освобождаются применением железного купороса и последующим подщелачиванием для поддержания pH воды в пределах 9 – 10.

     Токсические цианиды  переводятся  в относительно малотоксичные ферро- и феррицианиды. При этом эффективность очистки достигает 90 - 98% (остаточное содержание  цианидов  1  –  6  мг/л). Для обезвреживания цианидов применяют также  хлорную известь, гипохлорит, жидкий хлор, при котором они окисляются до цианатов, т.е. группа CN^-  полностью разрушается.

Осадок из отстойников  сточных вод от газоочистки содержит компоненты, полезные для выплавки чугуна, поэтому его целесообразно  использовать на агломерационной фабрике  в качестве сырья для спекания с шихтой или, в случае отсутствия фабрики, брикетировать подсушенный шлам перед загрузкой его в доменные печи. Для обезвоживания шлама, его влажность 93 – 95%, лучше всего применять фильтрацию на вакуум-фильтрах. На важность утилизации шлама указывает также и то, что на одну тонну выплавляемого чугуна приходится до 100 кг шлама (по сухому веществу).

Рисунок 9 − Схема нейтрализации щелочных регенерационных вод дымовыми газами:

1 - Н-катионитный фильтр; 2 - анионитный фильтр; 3 - приямок сбора регенерационныхвод; 4 - перекачивающий насос; 5 - бак нейтрализации; 6 - распределительная труба; 7 - насос перемешивания и сброса; 8 - эжектор; 9 - дымовые газы, очищенные от золы; 10 - охлаждающая вода после конденсаторов турбин

 

 

  3.5 Альтернативная схема очистки

        Принципиальная технологическия схема может быть внедрена на любых предприятиях, где нужно чистить оборотные воды в соответствии с рисунком 10.

 

  

   Рисунок 10 − Схема очистки

     Исходная вода через распределительную ёмкость поступает в отстойник (поз.2). Распределительная ёмкость выполняет функции гашения напора, смешения стоков с реагентом и равномерной подачи стоков в осадительные камеры отстойника. Отстойник состоит из двух осадительных камер, в которых установлены тонкослойные модули. Перед второй камерой отстойника находится ершовый смеситель для смешения осветляемой воды и реагента. Используемые реагенты - флокулянты анионного или катионного типа. Реагент представляет собой сухой белый порошок, 100% по основному веществу. Для приготовления 0,1-%-го раствора требуется специальная емкость из расчета работы на 1-2 смены. Дозировка реагента осуществляется насосом-дозатором. После второй осадительной камеры очищенные стоки самотёком поступает в накопительную камеру и насосы (поз.5) подают очищенную воду для следующего использования. Нижние части осадительных камер выполнены в виде конусов, выполняющих функцию накопителей осадка. Осадок через патрубки шламопровода отводится посредством шламового насоса (поз.8) в сгуститель.

      Подпиточная вода поступает в ёмкость накопительной камеры. Сгуститель (поз.3) состоит из двух секций, которые заполняются попеременно, и общей камеры декантированной воды. Объём каждой камеры рассчитан на приём шламовой пульпы с возможностью разделения шлама на осадок и воду. В сгустителе происходит дальнейшее обезвоживание осадка, так как шлам из отстойника может транспортироваться при влажности 90%, а в сгустителе влажность шлама может достигать 65-70%.

      Отслоенная (декантированная) вода переливается в камеру сбора декантированной воды и самотёком поступает в отстойник. Осадок скапливается в конусной части секции сгустителя, и как только объём секции заполнится осадком, происходит переключение подающего шламопровода на следующую секцию, а заполненная секция включается на опорожнение. Осадок обезвоживается под действием гидростатического давления в процессе накопления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       4 Техническое решение поставленной задачи.

 

4.1 Характеристика и  принцип работы отстойника

 

  Для машин разливки чугуна устраивают систему оборотного водоснабжения с осветлением отработанной воды в отстойниках; иногда часть воды подают на гидрозолоудаление или пополнение циклов оборотного водоснабжения других цехов. Имевшие место затруднения при использовании воды в оборотном цикле водоснабжения разливочных машин, связанные с интенсивным отложением карбоната кальция (СаШ3) в трубопроводах и насосах, в настоящее время можно считать преодоленными за счет подвода добавочной воды в поток сточной воды перед отстойником и обработкой воды дымовыми газами (рекарбонизация).

         Прямоточное водоснабжение разливочных машин может еще встретиться на заводах, где имеется пруд-осветлитель сточных вод. В этом случае образующийся кристаллический осадок осаждается в пруде и вода перед выпуском в водоем хорошо осветляется.

         Сточные воды от разливочных машин очищают от содержащихся в них обломков чугуна, от окалины, извести, графита и других нерастворимых примесей.

 

 

 

 

 

      Рисунок 11 − кинетика процесса выпадения взвеси из сточных вод разливочных машин

 

    Как видно на рисунке 11 процесс осаждения взвешенных веществ в сточных водах от машин разливки чугуна протекает довольно быстро, до 90% общего количества частиц осаждается в течении 15-20 мин.  При этом скорость выпадения осадка и=0,3 мм/с. Кривая на рисунке 7 характеризует процесс выпадения осадка из сточных вод. По данным практики заводов, содержание взвеси в сточной воде может колебаться в широких пределах — от 0,42 до 5 г/л; для расчета отстойника принимают обычно среднее содержание взвеси, равное 1,5 г/л.

        При задержании взвеси в отстойнике на 90% концентрация ее в очищенной воде составляет 0,15—0,2 г/л при скорости осаждения частиц (по графику рис. 37), равной 0,3 мм/сек. При этом горизонтальная скорость движения воды в отстойнике должна быть не более 5—б мм/сек и продолжительность пребывания воды в отстойнике около 1 ч.

    Расход воды на одну разливочную машину составляет 350 мг/ч, из которых 20% испаряется в процессе охлаждения чугуна; приток воды к очистным сооружениям принимается равномерным в количестве 280 м3/ч от одной разливочной машины из двух лент.

На рисунке 12 показан новый типовой горизонтальный железобетонный отстойник Гипростали из трех секций для очистки сточных вод от разливочных машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12−Отстойник для очистки сточных вод от разливочной машины из двух лент: 1 − водоподводящий и  водораспределительный лоток; 2− водораспределительные окна; 3 − проточная и осадочная камеры; 4 − шламовый приямок; 5 − водопереливная кромка из доски 25×100 мм; 6 − водосборный и водоотводящий лоток; 7 − козловый кран грузоподъемностью 5 т; 8 − грейфер; 9 − железнодорожный вагон – думпкар; 10 − забетонированные рельсы; 11 − защитный швеллер.