Очистка сточных вод

 

          Осветляемая вода поступает по лоткам с одной стороны и выходит из отстойника с другой. Один отстойник рассчитан на одну разливочную машину из двух лент. Размеры каждой секции следующие: ширина 5,2 м9 длина 18 м, глубина общая 4,45 м9 в том числе осадочной части 2 м, проточной 1 м и шламового приямка 1 л. Уклон дна к приямку 0,05.

     Отстойник очищают от осадка козловым краном грузоподъемностью 5 т с пролетом 16 ж, оборудованным грейфером емкостью 0,75 ж3. Выгрузка осадка из отстойника предусмотрена либо в железнодорожные вагоны (коробки), либо в автосамосвалы. Отстойники прежней конструкции (по типовому проекту Гипромеза) очищают также грейфером емкостью 0,5 мв, передвигающимся при помощи злектротельфера по монорельсу, подвешенному к железобетонной эстакаде. На некоторых заводах сохранились еще старые разливочные машины с отстойниками сточных вод простейшей конструкции, очистка которых от осадка производится автокраном с грейфером. На время очистки одну секцию отстойника выключают из работы, а воду из нее насосной станцией или передвижным насосом перекачивают через канал сточной воды в другие работающие секции.

     Для промывки лотков к отстойнику подведен водопровод с напорной водой. Погрузочная площадка для осадка замощена и покрыта асфальтом; уклон площадки 0,01 в сторону отстойника для стока обратно в отстойник воды и грязи, стекающих из железнодорожного вагона (коробки).

    Как показывают анализы, осадок из отстойника содержит железа (обломки чугуна и окалину) 5%, графита 7,5%, известкового шлама 42%, органических веществ до 30% и прочих до 15,5%. Поэтому перед отстойником желательно устраивать песколовку для улавливания песка, содержащегося в извести, обломков чугуна и окалины.

    Для защиты конструкций отстойника от разрушения грейфером, касающимся стенок и днища железобетона при очистке отстойника от осадка, в бетон втоплены старогодние рельсы узкой колеи.

       4.2 Расчет оборудования для очистки сточных вод от одной разливочной          

машины

 

      Приток сточной воды от одной разливочной машины составляет q= 280 м³ /ч с концентрацией в ней взвешенных веществ С ₁  = 1,5 г/л.

Требуется запроектировать горизонтальный отстойник для выделения из воды взвешенных веществ. Остаточной взвеси в осветленной воде должно быть не более С ₂= 0,15 г/л.

Требуемый эффект очистки воды от взвешенных веществ

 

 

                            

 

Соответствующая этому эффекту скорость выпадения взвеси и = 0,3 мм/сек (по графику рисунка 7) с продолжительностью пребывания воды в отстойнике I = 1 ч.

         Необходимая глубина проточной части отстойника определится по формуле :

 

 

                                      

 

 

Приняв величину горизонтальной скорости протекания воды в отстойнике, а=5 мм/сек, находим ширину:

 

 

 

Принимаем три секции шириной b = В : 3 = 5,2 м каждая. Расчетную длину отстойника определяем по формуле:

                                  

 

где α= 1,1 —коэффициент,  учитывающий несовершенство распределения воды по сечению отстойника. Принимаем, по конструктивным соображениям, глубину осадочной части отстойника H_осад = 1 ж и запас над водой до верха разделительной стенки отстойника H_зап = 1,2 м. Общая конструктивная глубина                            

 

 

Также по конструктивным соображениям принимаем глубину иловой камеры (илового приямка) H_кам = 1,2 м и длину ее l_кам = 3,75 м.

Учитывая заглубление в грунт водоподводящих лотков, общую строительную глубину отстойника принимаем H_стр = 4,35 м, а иловой камеры H_{стр кам} = 5,55 м.

Объем осадочной части двух секций отстойника

 

 

Количество выпадающего осадка составит

 

 

Объем выпадающего осадка при влажности его р = 90% и плотности р = 2 т/м% составит

 

                             

 

 

Время, через которое необходимо очищать каждую секцию отстойника:

 

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Характеристика очистного оборудования

 

В типовом проекте Гипростали предусмотрена возможность раздельной работы отстойника сточных вод от душирующих установок и сточных вод собственно от разливочных машин по схеме, приведенной на рисунке 8.

Схема оборотного водоснабжения разливочных машин показана на рисунке 13. Сточная вода от разливочных машин 1 и душирующей установки 2 собирается по каналам 3 и подводитдя к отстойникам 4. Осветленная вода из отстойников по трубопроводам 5 стекает в водозаборную камеру 6 у насосной станции оборотной воды 7, откуда насосами по трубопроводам 8 подается снова на разливочные машины и душирующую установку.

Добавочная вода подается по трубопроводу 9 в начало каждого отстойника с целью ее умягчения (ввиду наличия в оборотной воде СаО, смываемой с мульд разливочной машины) и уменьшения карбонатных отложений в трубопроводах 8. Вместе с тем перед отстойником может быть организована обработка воды дымовыми газами.

 

    Рисунок 13−Схема оборотного водоснабжения чугуноразливочных машин

 

Очистка отстойников предусмотрена козловым краном 10, оборудованном грейфером. На период очистки вода из соответствующей секции отстойника забирается по трубам 11 и насосной станцией 12 по трубопроводу 13 перекачивается в другие работающие секции отстойников.

По такой схеме осуществлено и работает оборотное водоснабжение разливочных машин Челябинского, Макеевского и ряда других металлургических заводов.

Слитки (чушки) чугуна с разливочных машин при погрузке их непосредственно в железнодорожные вагоны проходят через души рующие установки, вследствие чего возможно повреждение тормозной арматуры вагонов, что может повлечь аварию во время движения поезда. Во избежание этого на Кузнецком металлургическом комбинате в зимнее время слитки чугуна в вагоны грузят после дополнительного (после разливочной машины) охлаждения их с 800—850 до 200—250° С на специальной установке. Установка состоит из металлических пластинчатых транспортеров, проходящих со слитками чугуна через охлажденную ванну с водой; система водоснабжения установки оборотная. При производительности установки 200 т/ч разлитого чугуна общий расход оборотной воды, включая и разливочную машину, составляет 600 м3/ч, или 3 ж3 на 1т разлитого чугуна. Как видно, расход воды в этом случае больше, чем по типовому проекту разливочной машины, разработанному Гипросталью.

Отработавшая вода от дополнительного охлаждения слитков чугуна на указанной установке, так же как и вода собственно разливочной машины, отводится системой для очистки в отстойниках. Учитывая, что в этой воде содержится много взвешенных веществ и крошек чугуна, целесообразно сооружение для каждой разливочной машины индивидуального трехсекционного отстойника. В среднюю секцию отстойника принимается сток из ванны установки дополнительного охлаждения чугуна во время ее очистки гидросмывом, а в крайние секции принимаются стоки отработавшей воды от ванны и машины. Отсветленную в отстойнике воду затем подают на те же цели.

Сточные воды разливочных машин, кроме механических примесей (крошки чугуна, песок, графит, остатки извести и т. п.), содержат еще растворенную известь Са(ОН)2, концентрация которой колеблется от 10 до 30 мг-экв/л. В отстойниках вода очищается только от взвешенных веществ без изменения концентрации растворенной извести. При поступлении такой сточной воды в водоем происходит загрязнение его вследствие реакции извести с солями, содержащимися в природной воде, с образованием практически нерастворимых осадков карбоната кальция и гидроокиси магния:

 

                Са (ОН)2 + Са (НС03)2 → 2СаС03 + 2Н20;

                  Са (ОН), + Мg504 -> Мg (ОН)2 4- Са504.                                                                                 

 

При недостаточных расходах воды в водоеме, кроме образования осадка, повышается активная реакция более допустимой нормы (рН = 8,4). При этом известно, что 1 кг извести образует 3,6 кг карбонатной взвеси в водоеме. Для соблюдения нормы качества воды в водоеме путем разбавления сточных вод от разливочных машин требуются большие количества^ воды. Поэтому выпуск сточных вод от разливочных машин в водоем недопустим.

Наличие в осветленной сточной воде свободной (растворенной) извести затрудняет использование ее в оборотном цикле водоснабжения чугуноразливочных машин вследствие интенсивного отложения образующегося карбоната кальция СаСОэ в насосах, арматуре и трубопроводах разводящей сети ввиду того, что углекислота С02 поступает в оборотную воду из атмосферы.

Как указывалось, добавляемая в систему оборотного водоснабжения природная вода из источника умягчается избыточной известью, присутствующей в оборотной воде, и также дает отложения. Таким образом, освежение оборотной воды путем замены ее свежей водой из источника наносит только вред системе водоснабжения и тем больший, чем большее количество воды добавляется из источника. Поэтому воду нужно добавлять только в таком количестве, которое необходимо дл# пополнения безвозвратных потерь, без какого-либо сброса оборотной воды из системы. Заметим, что при прямоточном водоснабжении умягчается вся используемая вода (вследствие попадания в нее извести, смываемой с мульд). Это, собственно, увеличивает преимущество оборотного водоснабжения.

Проведенные лабораторные и производственные опыты показали, что обработка оборотной воды фосфатами (Р205) не предотвращает образования карбонатных отложений в системе водоснабжения разливочных машин.

Можно было бы избежать карбонатных отложений подачей в систему предварительно умягченной добавочной воды или подкисле-нием ее соляной кислотой до рН = 7. Однако каждый из этих методов довольно дорогой.

Практически избежать выпуска сточных вод от разливочных Машин в водоемы можно только использованием этих вод в замкнутом цикле водоснабжения с очисткой и рекарбонизацией отработавшей воды углекислотой дымовых газов, чтобы предотвратить образование отложений карбоната кальция в насосах, арматуре и трубопроводах разводящей сети.

Дымовые газы доменных печей (после их сжигания в воздухонагревателях или под котлами) в зависимости от вида топлива могут содержать от 10 до 20% С02.

При изложении процесса рекарбонизации оборотной воды в системе водоснабжения доменной газоочистки (в этой системе рекарбонизацию применяют наиболее часто). Специфическая же особенность рекарбонизации оборотной воды в системе водоснабжения разливочных машин заключается в том, что в этой воде содержится значительное количество растворенной извести, попадающей в воду в результате смыва ее с мульд разливочных машин. Поэтому в данном случае при пропускании доменных газов прежде всего происходит реакция нейтрализации воды

СО2+Сa(OH)2→CaCO3+H2O

с образованием в осадок кристаллического карбоната кальция, вслед ствие чего щелочность воды понижается до 0,3—0,8 мг-экв/л и рН

с 10—11 до 8,4. Затем происходит собственно рекарбонизация, т. е. частичное растворение СаС03 в присутствии свободной углекислоты С02:

 

С02 + СаСО₃  + Н₂ 0 -> Са (НС0₃)₂ 

 

 

с образованием растворимого бикарбоната кальция Са(НС03)2; при этом в условиях цикла оборотного водоснабжения разливочных машин при температуре воды 40—60° С растворимость карбоната кальция составляет 3—6 мг-экв/л.

 

 

 

 

Рисунок 14 − Графики  для расчета нейтрализации саободной  извести в воде

 

Специальными опытами, установлено, что длительность процесса нейтрализации в зависимости от щелочности исходной воды при температуре воды 40—60° С находится в пределах 1,75—3,6 мин (рисунок 14, а), расход газов соответственно составляет 1,5—3,1 м³ на1 м³ воды (рисунок 14, б). На этих же графиках для сравнения приведены условия протекания нейтрализации при температуре воды 16° С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4.4 Расчет установки по нейтрализации свободной извести (щелочности) в воде рекарбонизацией

 

  Расход сточной воды в цикле разливочной машины составляет q = 350 м^в/ч, щелочность воды по Са (ОН)₂ Щ = 20 мг-экв/л температура воды t= 60° С.

Для рекарбонизации используют доменный газ (после сжигания под котлами); концентрация С0₂ 15%. Требуется рассчитать установку по нейтрализации свободной извести (щелочности) в воде рекарбонизацией.

Пользуясь графиками рисунка 14, определим основные размеры необходимой камеры нейтрализации и потребный расход дымовых газов.

По графику рисунка 14, а находим продолжительность нейтрализации в камере при щелочности воды Щ = 20 ме-экв/л и ее температуре 60° С.

Эта величина равна Т = 2,6 мин.

При расходе воды, равном q = 350 м³ /ч, емкость камеры

 

 

Принимаем глубину слоя воды в камере Н= 1,7 м. Тогда площадь камеры составит

 

 

Принимаем размеры камеры в плане 4,5*2 м.

     Расход газов на рекарбонизацию при щелочности воды Щ = 20 мг-экв/л определяем по графику рисунка 10, б. В данном случае расход газов должен быть Q₁ = 2,3 м³ на 1 м³ воды. Общий расход газов в 1 ч составит.

 

 

Перемешивание дымовых газов с водой в камере нейтрализации можно осуществлять, пропуская их через дырчатые трубы из кислотостойких материалов, уложенных на дно камеры. Скорость газа в трубах принимают равной 10—15 м/сек, скорость выхода газа из отверстий 20—30 м!сек, диаметр отверстий 3—4 мм. Отверстия должны быть направлены вниз. Для подачи газов в воду можно использовать газодувку типа РГН-3000 производительностью 1500 м³/ч, давлением 400 кн/м² (3000 мм вод. ст.) с электродвигателем мощностью 28 кет.