Производство стали

     Для интенсификации работы очистных сооружений используют добавки флокулянтов, наибольшее применение нашел полиакриламид.

     Концентрация  твердых взвешенных веществ в  шламовой пульпе от открытых гидроциклонов 100-150 г/дм³; от отстойников и флокуляторов – 300-400 г/дм³.

     Шламовая  пульпа направляется на обезвоживание  с последующей утилизацией шлама, а сливы после сгустителей и фильтрат обезвоживающих установок возвращаются на очистные сооружения для обработки их коагулянтами.

     После очистки сточные воды охлаждаются  на вентиляторных градирнях до температуры  30-35°С

     При наличии в оборотной воде гидратной щелочности осуществляется стабильная обработка воды жидким стеклом дозой 10-15 мг/дм³. При кислой реакции сточных вод после газоочистки рекомендуется производить нейтрализацию воды известью (до рН=8-8.4). Доза извести уточняется в процессе пуско-наладочных работ.

     При стабильной обработке оборотной  воды конвертерных газоочисток системы  могут работать в полностью замкнутом (бессточном) режиме без сброса воды в водоемы.

     При мокрой очистке газов электросталеплавильных дуговых печей образуются сточные воды в количестве 2-4 м³ на 1000 м³ очищаемого газа или 3-6 м³ на 1 т выплавляемой стали. Они характеризуются содержанием мелкодисперсных взвешенных веществ 1000-10000 мг/дм³, наличием окислов железа, сульфатов, хлоридов, фторидов и др.

     Сточные воды от взвешенных веществ могут  очищаться как в радиальных отстойниках, так и в открытых гидроциклонах  с обязательной реагентной обработкой, например полиакриламидом. 

Прокатное производство. В прокатных цехах сточные воды образуются от ряда производственных процессов, таких как охлаждение нагревательных печей, подшипников и валков прокатных станов; смыв и гидротранспорт окалины.      

Цехи  горячей прокатки. Чистые сточные воды поступают от масло- и воздухоохладителей, а также от нагревательных устройств. В зависимости от типа прокатного стана количество сточной воды составляет 5-10 м³ на 1 т прокатываемого металла. Вода нагревается всего на 3-5°С.

     Сточные воды, поступающие от охлаждения подшипников  и валов, а также образующиеся после гидросбива и гидросмыва окалины, загрязнены окалиной и маслом. Удельные количества загрязненных сточных вод колеблются в широких пределах. Их значения для различных станов приведены в табл.1. 

     Таблица 1.

Количество  и характеристика сточных вод  прокатного производства

     *блюминг–  заготовка квадратная в разрезе;  слябинг – плита.

     Загрязненные  сточные воды содержат масло, смываемое с оборудования, в количестве 30-50 мг/дм³. Для возможности повторного использования сточные воды необходимо очищать до остаточного содержания окалины 40-60 мг/дм³, масла - 15-20 мг/дм³. Поскольку 70-90% окалины относится к разряду крупной (более 5 мм), то первичные отстойники располагают возможно ближе к прокатным станам. Продолжительность отставания в них 1-3 мин. Очистка осуществляется обычно в две ступени. В качестве первой ступени очистки применяют первичные отстойники (горизонтальные, радиальные). Жидкость, выходящая из этих отстойников содержит мелкую окалину и масло (10-200 мг/дм³), перекачивается во вторичные отстойники с продолжительностью отстаивания 1-2 ч. Допустимая концентрация взвесей в обработанной воде составляет 50-80 мг/дм³, в зависимости от вида проката, а масла - 10-50 мг/дм³ в зависимости от типа подшипников. Вместо вторичных отстойников возможно применение напорных гидроциклонов, которые имеют более высокий эффект очистки. Так, если радиальные отстойники очищают сточные воды от взвесей на 30-40%, то гидроциклоны - на 50-70% выше.

     Третья  ступень очистки требуется для  подачи оборотной воды, возникающей при наличии потребителей, которым необходимо подавать воду с малым содержанием взвешенных веществ (5-10 мг/дм³) и от которых она отходит загрязненной окалиной.

     Кроме сетчатых фильтров для третьей ступени  очистки применяют электромагнитные фильтры и сверхскоростные гравийные  или песчаные фильтры.

     Сетчатые  фильтры представляют собой две  барабанные сетки: одну - поддерживающую (нержавеющая сталь с размером отверстий 8x8 мм) и одну - рабочую (нержавеющая  сталь, латунь, капрон с размером отверстий 0.3x0.5 мм).

     Во  внутрь этого вращающегося барабана подается сточная вода, взвешенные вещества удерживаются сетками, а вода проходит сквозь них. Растворенные в воде загрязнения ими не задерживаются.

     Электромагнитные  фильтры имеют различные конструкции, одна из которых предлагается на рис.6. Вода, проходя через намагниченную фильтрующую загрузку, очищается от взвешенных веществ и отводится через другой патрубок. Фильтр промывается при снятом магнитном поле в направлении фильтрации неочищенной воды или в обратном направлении осветленной водой. Эффект очистки от ферромагнитных загрязнений - 95-98%; то же, от немагнитных загрязнений, включая масло — 30-50%. Растворенные в воде загрязнения на электрофильтре не задерживается. 
 

Рис.6. Электромагнитный фильтр: 1 – патрубок для подачи воды; 2 – катушка индуктивности; 3 – корпус; 4 – ограничительная решетка; 5 – зернистая фильтрующая электромагнитная загрузка; 6 – поддерживающая решетка; 7 – патрубок для отвода воды; 8 – ферромагнитный сердечник. 

     Сверхскоростные гравийные или песчаные фильтры  имеют различную конструкцию. Наиболее эффективными являются каркасно-засыпные фильтры. Загрузку такого фильтра выполняют из гравия или щебня крупностью 40-60 мм, в поровом пространстве которых располагается кварцевый песок крупностью 0.6-1 мм. Гравий или щебень выполняет роль каркаса, препятствующего поперечному движению загрузочного материала при промывке. Кроме того, трение зерен песка о неподвижный каркас способствует лучшей их очистке при промывке. Промывка лучше водовоздушная.

     Для скорых фильтров используются открытые (самотечные) или закрытые (напорные) аппараты с восходящим или нисходящим направлениями движения фильтрационного потока. Однако в настоящее время для очистки сточных вод предпочтение отдают фильтрам с нисходящим потоком, в которых дренажная система защищена от воздействия загрязнений, содержащихся в сточных водах, и поэтому работает более надежно. Скорые фильтры рассчитываются на рабочий и форсированный режимы при выключении отдельных секций на промывку и ремонт. Число секций фильтров должно быть не менее четырех из расчета один в резерве, один на промывке и два рабочих.

     Такие фильтры очищают сточные воды с содержанием взвешенных твердых  частиц не более 100 мг/дм³ до остаточного содержания их 5-8 мг/дм³.

     Эффект  очистки по взвешенным веществам  достигает не более 50-70%, при этом очистка от растворенных веществ в фильтрах такого типа не происходит. Если в этом есть необходимость, например, очистка от соединений фосфора, то добавляют в сточные воды перед фильтрами реагенты (коагулянты, флокулянты). В этом случае эффект очистки по взвешенным веществам достигает 75-80%, по фосфатам - 50-55%, по нефтепродуктам - 85-90%.

Цехи  холодной прокатки. При холодной прокатке металла сточные воды, образующиеся от охлаждения оборудования, нагревательных агрегатов, масло- и воздухоохладителей, не загрязняются, а только нагреваются на 5-8°. Количество их составляет 25-30 м³ на 1 т прокатываемого металла.

     Загрязненные  сточные воды поступают от системы  технологической смазки валков и  прокатываемого металла.

     В качестве технологических смазок применяют эмульсии или водяные растворы, называемые смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ). В их состав входят различные растительные или минеральные масла. Удельные расходы СОЖ зависят от выпускаемой продукции и составляют, м³/т:

4-6 - для  углеродистой стали;

8.5 - для жести;

15 - для  трансформаторной стали.

     СОЖ необходимо использовать многократно  в замкнутой циркуляционной системе. В процессе прокатки СОЖ загрязняются мельчайшими механическими примесями, а также солями и кислотами, остающимися после травления. Кроме того, СОЖ нагревается на 10-15%. Основное количество механических примесей (83-97%) имеет размер частиц не более 2-4 мкм. Общее количество содержащихся в СОЖ частиц 200-650 мг/дм³.

      В эмульсиях содержание неэмульгированных масел допускается не более 200 мг/дм³, общая жесткость воды не должна превышать 2 мг-экв/дм³, предельная концентрация хлоридов - 25 мг/ дм³, сульфатов - 60 мг/дм³.

     Циркулирующая эмульсия после использования предварительно отстаивается в течении 15-20 мин, затем очищается методом напорной флотации. Напорные флотационные установки осуществляют подачу сточных вод во флотационную камеру насосом, с помощью которого производят насыщение жидкости воздухом. Концентрация механических примесей в очищенной эмульсии снижается до 100 мг/дм³, неэмульгированных масел - до 150 мг/дм³.

     Маслоэмульсионные стоки очищают методом импеллерной флотации при продолжительности процесса 6-10 мин и удельной нагрузке на 1 м³ полезного объема флотационной машины 7-12 м³/ч. В качестве флотационного реагента применяется отработавший сернокислый травильный раствор (20-50 дм³/м³), концентрированная серная кислота (4-6 дм³/м³), известковое молоко (3-5 кг СаО/м³) или хлорное железо (0,7-1.5 кг/м³). После флотации очищенные стоки нейтрализуются до рН - 7-7.5. Импеллерная флотация (рис.7) основана на механическом диспергировании (дроблении) воздуха в очищаемой воде с помощью вращающегося импеллера - турбинки с воздушной трубой в центре. При быстром вращении турбинки за ее лопастями создается разрежение, вследствие чего из атмосферы по воздушной трубе засасывается воздух, который в виде мелких пузырьков диспергируется в воде. Применение импеллерных установок целесообразно при очистке сточных вод с высокой концентрацией нерастворенных загрязнений (более 2-3 г/дм³) и содержащих нефть, нефтепродукты, жиры. Недостатком импеллерных флотаторов является относительно высокая обводненность пены, т.к. большой объем воды в пене заставляет создавать дополнительные установки для ее обработки. По своим технологическим показателям импеллерные флотаторы примерно равны показателям напорной флотации, они хорошо очищают стоки от масел, нефтепродуктов; на 40-50% очищают от солей тяжелых металлов и на 80% от растворенных некоторых органических веществ (ПАВ, моющих средств и др.).

Рис.7. Схема однокамерной импеллерной установки: 1 – импеллер; 2 – отбойники; 3 – флотационная камера; 4 – воздушная трубка; 5 – приемная камера; 6 – пеносниматель; 7 – отверстия в стартере для внутренней циркуляции воды; 8 – выпускная камера для очищенной воды; 9 – пенный слой.