Очистка сточных вод прокатного и трубопрокатного производства

Лекция № 12

Очистка сточных вод прокатного и трубопрокатного производства

Содержание

1. Сточные воды прокатных и трубопрокатных цехов……………… 3
2. Прокатные и трубопрокатные цехи…………………………………5
3. Первичные отстойники………………………………………………7
4. Вторичные отстойники……………………………………………...10
5. Применение гидроциклонов для очистки

сточных вод от прокатных и трубопрокатных станов…………….21

1. Дополнительное осветление воды фильтрованием……………….23
2. Охлаждение оборотной воды……………………………………….24
3. Очистка трубопроводов оборотной воды от

отложений …………………………………………………………...28

Список рекомендуемой литературы                                                            29

Сточные воды прокатных и трубопрокатных цехов

  В прокатных цехах стальные слитки превращаются в изделия самого разнообразного профиля, являющиеся полуфабрикатом или окончательной продукцией металлургического завода (блюмы, слябы, балки, рельсы, сортовая сталь, листовая сталь, трубы, про­волока, лента и др.). Технологический процесс разделяется на два основных цикла: предварительный нагрев слитков в печах или колод­цах и прокатка нагретых слитков.

Рекомендуемые материалы

  Загрязненные сточные воды в прокатных цехах получаются от охлаждения валков, шеек валков и подшипников, от смыва и транс­портирования окалины, а также от охлаждения вспомогательных механизмов — пил, ножниц и др. В трубопрокатных цехах загрязненные сточные воды могут быть еще от гидравлического испытания труб.

  Количество загрязненных сточных вод от прокатных станов на, единицу продукции колеблется в широких пределах, в зависимости от типа установленного стана и вспомогательного оборудования, а также от сорта проката. Можно считать, что на 1 т прокатанного металла получается следующее количество загрязненных сточных вод, м³:

На заготовку и крупный сорт  …………………………………….2—6 

-   средний сорт …………………………………………………….3—7

-   листопрокат ……………………………………………………..4—6

-   мелкий сортопрокат …………………………………………….8—15

-   проволоку………………………………………………………Около 10

-   катаные трубы …………………………………………………. 9—16 и более

-   трубы, полученные холодным волочением ………………….. 6—8

 Температура сточных вод превышает температуру воды, пода­ваемой на прокатные станы, примерно на 5 град. Характерным загряз­нением вод являются окалина и масло.

  При прокатке предварительно нагретого металла на его поверх­ности образуется окалина, которая осыпается в сточные каналы, расположенные под станами, и уносится водой, стекающей с валков и подшипников; если этой воды недостаточно, то специально для смыва окалины подают воду под напором. Смазочное масло поступает главным образом от вспомогательных механизмов.

  Образующуюся окалину делят на крупную, оставшуюся под ста­ном в яме (крупностью выше 10 мм); среднюю, вымываемую из ямы под станом и уносимую водой по дну канала (крупностью 10 мм и менее), и мелкую (крупностью менее 2 мм),  находящуюся в воде во взвешенном состоянии. В среднем количество всей окалины (в процен­тах по массе прокатываемого металла) составляет для станов:

Заготовительных.....3            Мелкосортных ......4

Крупносортных  .....2            Проволочных  .......4

Среднесортных   .....3

  Количество мелкой и средней окалины (по отношению к общему количеству окалины), %, составляет для станов:

Заготовительных и крупносортных………….. 10

Среднесортных и трубопрокатных……………20

Мелкосортных …………………………………30

     Абсолютное количество средней и мелкой окалины, уносимой водой из-под станов, колеблется в зависимости от типа их и прокаты­ваемого сорта металла: от крупносортных в пределах 0,6—2,5 г/л; от среднесортных 0,6—1,5 г/л; от мелкосортных 0,2—0,65 г/л; от листо­прокатных и трубопрокатных — до 0,3 г/л. Крупная окалина, как правило, улавливается в первичных отстойниках, расположенных в прокатных цехах. В среднем можно считать содержание окалины в воде, поступающей во вторичные отстойники; до 0,6 г/л, от средне­сортных и листопрокатных 0,3—0,35 г/л, от мелкосортных и трубо­прокатных 0,06—0,18 г/л. Нужно иметь в виду, что на некоторых за­водах в одну и ту же канализацию поступает вода как от прокатных станов, так и от охлаждения нагревательных печей; при этом проис­ходит разбавление воды от прокатных станов сточными водами от охлаждения печей примерно вдвое.

  На трубных заводах первичных отстойников для улавливания окалины непосредственно в цехах может и не быть, а воду очищают в одном отстойнике, расположенном вне цеха. В цехах прокатки тонкого листа и жести, сточная вода от которых содержит от 0,01 до 0,24 г/л окалины, первичные отстойники не устраивают.

  Химический состав окалины не одинаков и, по данным заводских лабораторий, в ней содержится: 33,5—65,5% FeO; 62,8—26,9% Fe₂0₃ и 0,5—7,6% нерастворимых в соляной кислоте веществ (угля, песка и т. п.). Кроме окалины, сточные воды прокатных цехов содержат некоторое количество масел: при установке на станах бронзовых подшипников в среднем 30—40 мг/л, текстолитовых до 10—30 мг/л,  а периодически, при остановках станов на ремонт, и более.

  В сточных водах от цехов прокатки тонкого листа и жести кон­центрация масла составляет около 10 мг/л.

  В сточных водах от трубопрокатных цехов содержание масла значительно больше — от 38 до 170 мг/л; на Синарском трубном заводе содержание масла и нефтепродуктов в воде от одного из станов до­стигает 160—170 мг/л.

  Водоснабжение прокатных станов устраивают только оборотным; воду от нагревательных печей и колодцев нецелесообразно смешивать со сточной водой от станов, чтобы не разбавлять ее. При этом для сортопрокатных станов, как правило, устраивают в цехах первичные отстойники для улавливания крупной окалины; во вторичных от­стойниках происходит улавливание остаточной окалины и масла. Исследования показали, что содержание масла в оборотной воде в количестве 10—50 мг/л никаких осложнений в работе системы водоснабжения и в работе самих станов не вызывает; наблюдается только отложение мелкой окалины и масла на внутренней поверх­ности водопроводных труб. Поэтому в воде, подаваемой на станы, содержание масла должно быть возможно меньше, в противном случае эти трубы необходимо чаще промывать водой с воздухом.

  Для охлаждения очищенной оборотной воды применяют брызгальные бассейны или градирни с брызгальным оросителем.

  При прокатке жести может применяться пальмовое масло или эмульсия (смесь из эмульсола, соды и воды) для смазки поверхности прокатываемых листов металла. Количество сточных вод от такого стана составляет 500—600 м³/ч.

  При работе прокатного стана на пальмовом масле сточные воды загрязнены в основном маслом, концентрация которого в воде дости­гает 200—300 мг/л, и частично механической взвесью (окалиной). Учитывая сложность выделения пальмового масла из сточных вод, для них устраивают специальный цикл оборотного водоснабжения с горизонтальным отстойником, при этом воду не смешивают с водой от других прокатных станов, не использующих пальмового масла. После отстойников в воде остается пальмового масла 50—100 мг/л. При возрастании этой концентрации производят освежение оборот­ной воды (продувку системы); сбрасываемую из системы воду допол­нительно очищают от масла. Температура плавления пальмового масла низкая (25—30° С), поэтому улавливание его из воды затруд­нено.

  При работе прокатного стана на эмульсии отработавшую загряз­ненную эмульсию в замкнутом цикле оборотного цикла очищают также в отстойнике и сбрасывают из системы периодически (один раз в 3—5 дней) в количестве, определяемом емкостью системы, составля­ющей 100 – 200 м³. При обеднении эмульсии в цикле ее заменяют свежей эмульсией. Отработавшую эмульсию очищают путем разделе­ния ее добавляемой кислотой, в результате чего тяжелые частицы эмульсии выпадают в осадок. Воду, освобожденную от эмульсии, нейтрализуют  известью.

  В общий сток от прокатных цехов могут поступать загрязненные сточные воды от машин огневой зачистки металла. Количество этих сточных вод может быть значительным. Состав их еще недостаточно изучен.

Прокатные и трубопрокатные цехи

  От прокатных и трубопрокатных цехов, а также на метизных заводах отходят сточные воды двух видов: 1) незагрязненные воды от охлаждения нагревательных печей и ко­лодцев, воздухо- и маслоохладителей, охлаждения электрического оборудования; 2) воды, загрязненные окалиной и маслом, от прокат­ных станов (от охлаждения подшипников и валков и от гидравличе­ского смыва окалины). Загрязненные воды, содержащие окалины более 300 мг/л, поступают сначала в цеховые первичные отстойники (ямы для окалины) для осаждения крупной окалины, затем перека­чиваются (или поступают самотеком) на вторичные отстойники, расположенные вне цеха и предназначенные для выделения из воды мелкой окалины и масла. В трубопрокатных и других цехах, сточные воды которых содержат окалины менее 300 мг/л, первичных цеховых отстойников не делают, вода поступает непосредственно во внецеховые   отстойники.

  В сточные воды от прокатных станов могут поступать стоки от машин огневой зачистки металла. Количество их может быть зна­чительным, но состав их и кинетика осаждения еще недостаточно изучены. По-видимому, целесообразно будет очищать эти стоки на самостоятельных сооружениях или совместно со стоками от венти­ляционных установок.

Рис. 1. Схема оборотного водоснабжения прокатного цеха:

1 – ножницы; 2 – прокатные клети; 3 – первичный  отстойник  (яма для

окалины);  4 – обжимная клеть; 5 – маслоохладитель; 6,7 – нагревательные

печи; 8 – вторичный отстойник; 9 – насосная станция оборотной воды;

10 – охладитель оборотной воды.

  Во всех новых и реконструированных прокатных и трубопрокат­ных цехах устраивают отдельные системы оборотного водоснабжения для охлаждения оборудования нагревательных колодцев и печей и для прокатных станов (рис. 1). При этом незагрязненные воды подвергают только охлаждению, а воды, загрязненные окалиной и маслом, — отстаиванию и затем охлаждению. В некоторых случаях часть воды дополнительно осветляется фильтрованием.

  Устройство прямоточных систем водоснабжения прокатных це­хов не допускается.

  При испарительном охлаждении нагревательных печей целе­сообразно иметь один общий замкнутый цикл водоснабжения.

  С заменой бронзовых подшипников валков прокатных станов с масляной смазкой текстолитовыми подшипниками с водяной смаз­кой количество масла в сточных водах уменьшилось, однако не исключено поступление его от смазки рольгангов и другого обору­дования.

  Наличие в воде окалины вызывает механический износ шеек валков и текстолитовых вкладышей подшипников и, следовательно, более частые остановки станов для замены вкладышей, перевалки валков и проточки их шеек. Наличие в воде масла допустимо лишь в определенных пределах ввиду того, что в нем всегда содержатся частицы металла, различные волокна, которые забивают отверстия в оросительных трубках прокатных станов; масло и волокна, про­шедшие через трубки, сгорают на раскаленном металле.

Кинетика выпадения осадка из сточных вод от прокатных и тру­бопрокатных станов зависит от количества и характера взвешенных веществ (окалины), содержащихся в воде; количество окалины в свою очередь находится в зависимости от величины нагреваемого слитка, типа стана, вида и режима прокатываемой продукции. Кинетика всплывания масла также зависит от его концентрации в воде.

Первичные отстойники

  Необходимость очистки сточных вод от прокатных цехов в две ступени и выделения крупной окалины в первичных отстойниках наглядно видна из табл. 1. Исследования степени очистки сточных вод прокатных станов (крупносортного, среднесортного и мелкосорт­ного) на Донецком и Макеевском металлургических заводах показы­вают, что при довольно высокой степени выделения из воды взвешен­ных веществ (в основном окалины) на первичных отстойниках (до 95—85%) в воде после этих отстойников содержится взвеси все же до 120 мг/л. В то же время при наличии двухступенчатой очистки, т.е. первичных и вторичных отстойников, например на Челябинском металлургическом заводе и Магнитогорском металлургическом ком­бинате; для одинаковых прокатных станов при задержании в первич­ном отстойнике взвеси в количестве 68—75% содержание ее в воде после вторичных отстойников не превышает 55—65 мг/л. На трубных заводах и при прокатке жести необходимость в первичном отстойнике отсутствует, что видно на примере Северского и Первоуральского Новотрубного   заводов.

  Первичный отстойник сточных вод от прокатных станов пред­ставляет собой железобетонный резервуар длиной 16 м и более, шири­ной 4 м, заглубленный в грунт до 10 м и более; располагается он в скрапном пролете цеха. Очистку отстойника от окалины и погрузку ее на вагоны можно производить грейфером, подвешиваемым к мосто­вому крану на время очистки отстойника.

    Основной, частью первичного отстойника по новому типовому проекту Гипромеза (рис. 2) является осадочная камера 1, в которую сточная вода от прокатных станов поступает по тоннелю 2. Осветлен­ная в отстойнике вода по лотку 3 перетекает в водораспределитель­ную камеру 4, из которой насосами 5, расположенными в машинном зале 6, перекачивается на вторичные отстойники. Осадок из камеры 1 периодически перемещается в бункер 7 для обезвоживания окалины; вода от обезвоживания сливается через окна 8 в осадочную камеру 1; обезвоженная окалина из бункера 7 погружается в вагоны и отво­зится на агломерационную фабрику или непосредственно на рудный двор для использования в шихте доменных печей.

Рис. 2. Первичный отстойник окалиносодержащих сточных вод

с удалением осадка грейфером

Размеры отстойника определяют исходя из объема, необходимого для пребывания сточной воды в отстойнике в течение 1 – 1,5 мин, и скорости движения воды 0,10 – 0,15 м/сек.

  Объем осадочной части отстойника должен быть равным объему выделяемой из сточной воды окалины в продолжение не менее одних суток.

  Количество окалины, уносимой с водой в отстойник, принимают около 2% от массы проката; в первичном отстойнике из воды выпа­дает примерно 90% окалины, или g = 18 кг на 1 т прокатываемого металла. Объемная масса окалины около 3 т/м³.

  Вода поступает в отстойник по всей его ширине через щель (под уровень воды). Скорость воды в щели около 0,3 м/сек, а на водослив­ной стенке на выходе около 0,15 м/сек.

  Окалину выгружают из отстойника сначала в бункер емкостью, соответствующей двух- трехдневному количеству окалины, а затем, после обезвоживания, окалину грузят на железнодорожные плат­формы и отвозят для использования, в шихте доменного цеха или агломерационной   фабрики.

  Среди некоторых проектировщиков обсуждается вопрос о при­менении для улавливания крупной окалины гидроциклонов вместо первичных отстойников с использованием затем воды на смыв ока­лины из-под станков. Однако такая схема очистки воды может оказаться более сложной, чем применяемая в настоящее время.

  Угол естественного откоса окалины, задержанной в первичном отстойнике, около 52°. Средняя влажность окалины после трехднев­ного нахождения ее в бункере 6—7%.

В первичных отстойниках задерживается от 74 до 90% окалины при условии своевременной очистки их от осадка.

Вторичные отстойники

  Концентрацию С₁ взвешенных веществ в сточной воде от раз­личных прокатных станов при поступлении ее на вторичные от­стойники можно считать, г/л:

От заготовочных и крупносортных …………………………       0,4

-   среднесортных и трубопрокатных ………………………..0,25 – 0,3

-   мелкосортных и тонколистовых ………………………… 0,15 – 0,18

Общий сток от заготовочных и сортопрокатных станов            0,3

Концентрация масла М1 в сточной воде, г/л:

От всех типов прокатных станов:

с бронзовыми подшипниками………………………………. 0,03—0,04

- текстолитовыми …………………………………………….0,01—0,03

От трубопрокатных станов:

с бронзовыми подшипниками………………………………..0,06—0,18

- текстолитовыми …………………………………………….0,03—1,1

  Количество взвеси p, которую необходимо выделить при очистке сточных вод, зависит как от ее концентрации С₁ в исходной сточной воде, так и от содержания взвеси С₂, допустимой в очищенной воде, подаваемой  потребителям:

%

  Можно принимать для расчета вторичных отстойников концен­трацию взвеси С₂ в очищенной воде, подаваемой на заготовочные к крупносортные станы, равной 0,08 г/л; на среднесортные и тонколистовые станы 0,05 г/л; при общей подаче воды на заготовочные и сортопрокатные станы 0,06 г/л. Концентрация масла в очищенной и подаваемой потребителям воде должна быть для всех прокатных станов с бронзовыми подшипниками равной 0,01—0,015 г/л и с тек­столитовыми подшипниками 0,02—0,03 г/л; трубопрокатных станов с бронзовыми и текстолитовыми подшипниками 0,03—0,05 г/л..

Рис. 3. Кинетика процесса выпадения взвеси из сточных вод

(после первичных отстойников) от станов:

1 – блюминга 1000; 2 – среднесортных; 3 – трубопрокатного 400; 4 – трубопрокат­ного 140 (трубы мелких диаметров); 5 – листопрокатного; 6 – крупносортных

  Количество выделяемой взвеси (окалины) из сточных вод раз­личных станов должно быть, %:

От заготовочных и крупносортных ………………….. 85

- среднесортных и трубопрокатных ………………..75—80

- мелкосортных и тонколистовых  ………………….70—75

              При совместной очистке смеси сточных вод от заготовочных и различных сортопрокатных станов количество выделяемой взвеси, можно  принимать  равным  80%.

            Как видно из кривых рис. 3, кинетика процесса выпадения осадка из сточных вод от различных прокатных станов после" первичных отстойников далеко не одинаковая. Однако основная масса взвешен­ных веществ (окалины) выпадает в течение 30—40 мин и около 10— 15% общего количества их остается в воде в течение нескольких часов. Наличие этих весьма мелких частиц, а также масла обуслов­ливает окраску воды, но не оказывает отрицательного влияния на работу прокатных станов. Наименьшая скорость выпадения осадка из сточных вод различных прокатных станов во вторичных отстойниках Umin, обеспечивающая требуемую степень очистки воды, может быть принята по кривым рис. 3, мм/сек:

            Для заготовочных и крупносортных……………………0,5—0,3

- среднесортных и трубопрокатных  ………………….. 0,3—0,2

- мелкосортных и тонколистовых……………………….0,2—0,1

              При общей совместной очистке сточных вод от заготовочных и раз­личных сортопрокатных станов наименьшая скорость выпадения осадка  равна  0,3—0,2  мм/сек.

  В общий сток прокатных цехов могут поступать загрязненные сточные воды от машин огневой за­чистки металла; в этом случае они очищаются совместно. В после­дующем может оказаться целесообразной очистка сточных вод от машин огневой зачистки металла в самостоятельных сооружениях или совместно со стоками от вентиляционных установок.

  Масло из сточных вод выделяется при отстаивании, причем боль­шая часть его довольно быстро всплывает на поверхность воды, а некоторая часть, находящаяся в мелкодисперсном состоянии, ос­тается в воде и почти не отделяется. Значительная часть масла осе­дает в отстойнике вместе с окалиной.

  Осадок из вторичных отстойников, содержащий до 82% железа (окалину), используют в шихте агломерационных фабрик. Задер­жанное масло регенерируют (в основном обезвоживанием) и исполь­зуют как смазочное в смеси со свежим маслом или в качестве топлива в мартеновских или других печах. Масштабы этих отходов велики; только на Челябинском металлургическом заводе за 1965 г задер­жано в отстойниках окалины 12 тыс. т и масла 165 т.

  Вторичный отстойник конструкции Гипромеза для очистки сточных вод прокатного цеха на малую производительность пред­ставляет собой железобетонный резервуар, обычно заглубленный в грунт до верха стенок. Осадок из отстойника удаляют окрепером при помощи лебедок, расположенных на передвижных платформах по обеим торцовым сторонам отстойника, или окалиноуборочной машиной (рис. 4).

  Выгрузка осадка из секций отстойника поочередно передвижной канатоблочной скреперной лебедкой, применяемая на некоторых заводах, оказалась малопроизводительной и трудоемкой, так как ковш скрепера скользит по поверхности хорошо уплотненного и вяз­кого осадка (окалины с маслом) и захватывает лишь тонкий верх­ний слой.

  Окалиноуборочная машина передвигается по железнодорожному пути воль торца секций отстойника. Осадок из отстойника выгру­жают также скрепером с подъемом его по наклонному мосту, опер­тому на тележку, в приемный бункер, а из последнего подают в кузов автосамосвала или на железнодорожные платформы. Тяга скре­пера — тросовая, действующая через двухбарабанную лебедку, установленную в тележке и приводимую в действие электродвига­телем.

Рис. 4. Отстойники малой производительности (до 500 м³/ч) для

             очистки сточных вод прокатного цеха с окалиноуборочной

машиной

1 – скрепер; 2 – трос тяговый; 3 – бункер

 

  Отстойник состоит не менее чем из трех секций; одна из них находится в работе, во второй обезво­живается осадок, а из третьей идет выгрузка осадка. Глубина проточ­ной части Н_прот = 1 м, осадочной части Н_ос = 1 м и запас над уровнем воды Н_зап = 0,25 м.

  Результаты проведен­ного за последнее время изучения гранулометри­ческого состава окалины, выпавшей во вторичных отстойниках, приведены на рис. 5. Наиболее крупной (и неоднородной) ока­залась окалина от сорто­прокатных станов (кри­вая 1), наиболее мелкой (и неоднородной) — ока­лина от листопрокатных и трубопрокатных станов (кривые 2, 3).

  Исследования показывают также, что основное количество взвеси из сточ­ных вод прокатных цехов выпадает в начале вторич­ного отстойника, на рас­стоянии 3—5 м от входа воды. Это привело к раз­работке конструкции от­стойников с приямками, в которых накапливается наибольшее количество окалины, удаляемое пери­одически, примерно два раза в год. Осадок из приямка отстойника уда­ляют грейфером автомо­бильного, железнодорож­ного, портального ил козлового крана.

Рис. 5. Гранулометрический состав окалины, выпавшей во

    вторичных отстойниках сточных вод от станов:

1 – сортопрокатных; 2 – листопрокатных; 3 - трубопрокатных

  Для   того   чтобы   ока­лина не осаждалась в лотках, подводящих сточную воду в отстойники, скорость движения воды в них принимают в зависимости от крупности окалины сле­дующей, м/сек:

От крупносортных станов……………………………………………. 2,5

- среднесортных  …………………………………………………….1,5—1,7

- мелкосортных, листопрокатных и трубо­прокатных станов ………1,2

  В то же время во избежание истирания стенок скорость в бетонных и кирпичных каналах следует принимать не более 2,5 м/сек.

  Из рис. 6 видно, что осадок   в   отстойнике со­стоит  из   частиц  различ­ной крупности.   Как   по­казали   исследования   от­стойника на одном метал­лургическом заводе, отло­жившиеся частицы на про­тяжении первых 9 м длины отстойника   в   количестве, до 90%  имеют крупность свыше   0,16   мм,   от   се­редины и до конца отстой­ника осадок состоит   пре­имущественно (до 80%) из мелких    частиц    крупно­стью от 0,01 до 0,05 мм. Из рис. 6 следует, что для   осаждения    тяжелой взвеси  из сточных вод от прокатных и трубопрокат­ных цехов, предваритель­но прошедших первичные отстойники, длина вторич­ных   отстойников должна быть порядка 17—18 м.

Рис. 6. Гранулометрический состав окалины, отлагающейся по длине

            отстойника, а также изменение содержания влаги и масла в этой

            окалине:

I – V – соответственно  частицы размером: меньше 0,01; 0,05 – 0,01; 0,16 – 0,05; 0,3 – 0,16

и больше 0,3 мм

  На рис. 7 показан типовой вторичный отстой­ник конструкции Гипромеза большой производи­тельности. Сточная вода лотками 1 подводится в во­дораспределительный ло­ток 2 отстойника, а из него через щель 3 поступает в отстой­ник. На пути движения воды у поверхности установлен полупогру­женный щит 4 с отверстиями, способствующий более равномер­ному распределению потока воды. В конце отстойника располо­жен также полупогруженный щит 6 для задержания всплывшего на поверхность воды масла. Осветленная вода из отстойника переливается через водосливную кромку 7 и собирается в лотке 8, далее вода отводится по лоткам 9 к насосной станции оборотной воды.

  Всплывшее на поверхность воды масло удаляется из отстойника через щелевую поворотную трубу 13.

  Осадок со дна опорожненного отстойника струей воды из бранд­спойта 5 под напором, создаваемым насосом 10, сбивается в прия­мок 14, откуда грейфером 17 автомобильного (или железнодорож­ного) крана 16 удаляется на автосамосвалы или железнодорожные платформы. Вода при опорожнении отстойника перекачивается насосом в соседнюю секцию, а оставшаяся выпускается в колодцы 12 и 15, а из них в канализацию. Насосная установка перемещается вдоль торцовой стороны отстойника на тележке (автокаре) 11. Вода для сбива осадка в приямок забирается насосом через гибкий шланг 18 из рядом расположенной, работающей секции отстойника.

Рис. 7. Вторичный отстойник производительностью до 2000 м³/ч

для очистки сточных вод прокатных цехов

  Для очистки еще больших количеств сточных вод от прокатных цехов предусматривается устройство отстойников такого же типа (см. рис. 7). Однако в этом случае для удаления осадка из отстой­ника можно применять вместо автомобильного или парового путе­вого грейферного крана портальный грейферный кран (рис. 8). Портальный кран работает от электропривода, он более производи­телен, но требует более сложных и дорогих сооружений.

Рис. 8. Общий вид вторичного отстойника сточных вод прокатных

            цехов с удалением осадка портальным краном с грейфером

  Устройство вторичного отстойника сточных вод от прокатных цехов в условиях северного района показано на рис. 9, он отли­чается от обычных отстойников увеличенной камерой для накапли­вания осадка в продолжение длительной зимы с удалением осадка грейфером портального крана. Наиболее удобным в практике эксплуатации считается отстойник с козловым краном (рис. 10); в этом отстойнике наилучшим способом решается задача сбива осадка в приямок водой, циркулирующей в той же камере, с по­мощью насоса на рабочей тележке, а также сбора масла и отвод его из отстойника.

Рис. 9. Вторичный отстойник производительностью более 2000 м³/ч

с удалением осадка портальным краном с грейфером:

1 – водораспределительный лоток; 2 – водорегулирующий затвор; 3 – водопроводящий лоток; 4 – шибер; 5 – маслоприёмный лоток; 6 – маслоотводная труба; 7 – водоотводящий лоток; 8 – трубопровод напорной воды; 9 – гибкий шланг с полугайкой Рота; 10 – рельсы, защищающие бетон; 11 – грейфер; 12 – железнодорожный вагон

Рис. 10. Вторичный отстойник сточных вод прокатных цехов с

удалением осадка козловым краном с грейфером:

1 – водоподводящий канал; 2 – железнодорожный путь; 3 – козловой кран; 4 – труба для перепуска масла; 5 – грейфер; 6 – канал для отвода масла; 7 – старые узкоколейные рельсы; 8 – канал отвода осветлённой воды

  При устройстве вторичного отстойника, состоящего из многих секций, важное значение имеет подвод и распределение воды по секциям горизонтального отстойника: в первых секциях по потоку воды выпадает осадка очень много, в более дальних секциях — очень мало. Во избежание этого поступающую воду распределяют сначала по группам секций отстойников, а затем по отдельным секциям каж­дой группы. При этом деление потока воды должно быть под тупым (а не прямым) углом и в водоподводящих лотках не должно быть порогов.

  В отстойнике конструкции Ленинградского отделения Союзводо- каналпроекта,   примененном   на   Новолипецком металлургическом заводе, распределение сточной воды по секциям осуществлено трубами   (рис.  11).  Водоподводящая труба расположена в проходном тоннеле.   От нее на   каж­дую секцию устроен отвод с задвижкой, расположен­ной на вертикальном участке во избежание за­сорения   пазов окалиной. В кармане  отстойника от­вод разделяется двумя ко­ленами   с   тремя или че­тырьмя   выпусками   воды (рис. 12). Из кармана вода в секцию   проходит через щель в стенке и равномер­но распределяется по всему сечению  потока  от входа до  противоположной сто­роны отстойника.

Рис. 11. Распределение воды в отстойнике с помощью трубы отвода

              и выпусков

 

Рис. 12. Устройство трубчатого               Рис. 13. Сальниковое уплотнение

впуска воды в секцию отстойника,          стыков маслосборных труб

рекомендуемого Харьковским                 1 – щелевая поворотная труба d = 200мм;

Водоканалниипроектом                            2 – маслоотводная труба; 3 – приварной  

                                                                     раструб; 4 – грундбукса; 5 – сальниковая

                                                                                 набивка из промоленного пенькового

                                                                                 каната

  Основным устройством маслоулавливающей     си­стемы   является   масло-задерживающий щит и щеле­вая поворотная труба, расположенные у выхода воды из секции отстойника. Для уборки собравшегося масла трубу поворачивают (спе­циальной штангой  с винтовой нарезкой) до погру­жения щели под слой масла. Собравшееся в щелевой трубе масло перепускается в маслоотводящий лоток и по нему поступает в резервуар или в специально оборудованные маслосборные секции.

  Сальниковое уплотнение, позволяющее легко поворачивать маслосборную трубу и  обеспечивающее достаточную  герметичность, показано на рис. 13; сальниковой набивкой служит промасленная пенька. Для обогрева масла в щелевой трубе, лотке и маслоприёмной секции расположен паропровод.

  В некоторых действующих отстойниках вместо поворотной щеле­вой трубы устроен плавучий маслосборник – лоток.

  Обычно вторичные отстойники рассчитывают на улавливание из воды тонущего осадка (окалины) и производят поверочный расчет размеров отстойника, которые обеспечивали бы также улавливание всплывающих примесей – масла и нефтепродуктов.

  В выгружаемом из вторичных отстойников сухом осадке содер­жится не менее 70% железа. Поэтому и этот осадок, так же как оса­док из первичных отстойников, отправляют на агломерационные фабрики.

            Плотность сухого осадка в начале отстойника Макеевского за­вода (при отсутствии первичного отстойника), прокатывающего крупный, мелкий и средний сорт, составляет более 5 т/м³ и в конце отстойника снижается до 4 т/м³ и менее. В других случаях (при на­личии первичного отстойника сточных вод) плотность осадка меньше и может быть принята (сухого/влажного), т/м³:

Для крупносортных станов……………………………………….2,8/3,5

- среднесортных …………………………………………………..2/2,5

- мелкосортных,   тонколистовых,

  проволоч­ных и трубопрокатных станов ……………………….1,8/2,3

             При использовании осадка из вторичных отстойников сточных вод от прокатных и трубопрокатных цехов на аглофабрике или в шихте доменных и сталеплавильных печей влажность его должна быть не более 12%. Влажность же удаляемого из вторичных отстой­ников осадка колеблется от 18 до 30% (см. рис. 6), т. е. превышает допустимую. Поэтому во избежание удаления такого осадка на от­валы необходимо устройство вблизи отстойников специальных обез­воживающих площадок. На ряде заводов применяют предваритель­ную перевалку окалины из одной секции отстойника в другую с целью снижения влажности осадка.

  При производстве тонкой жести холодной прокаткой листа на некоторых заводах применяют пальмовое масло. Концентрация его в сточных водах, по данным двух заводов, составляет 200—270 мг/л при общей концентрации тяжелых (осаждающихся) взвешенных веществ от 60 до 240 мг/л. Температура сточной воды (летом) 40— 50° С, рН колеблется от 6,4 до 7,4.

  Для очистки сточных вод от таких жестекатальных станов, со­стоящих из пяти клетей, использующих пальмовое масло, приме­няют удлиненные до 60 м горизонтальные отстойники, состоящие из двух-трех секций с наземным зданием. Продолжительность пре­бывания воды в таком отстойнике до 2 ч. Всплывшее на поверхность масло сгоняется к маслосборному лотку специальным механизмом в виде движущейся ленты с планками. Осадок со дна отстойника сгребается к приямку стационарным скребковым механизмом, а из приямка удаляется периодически насосом.

Надежных данных по эксплуатации таких отстойников еще нет. Пальмовое масло улавливается в отстойниках в среднем на 40%, тяжелой взвеси осаждается 75%. При этом предъявляется довольно строгое требование, чтобы крупность взвешенных частиц, остаю­щихся в очищенной оборотной воде, подаваемой на четвертую и пя­тую клети, была не более 0,5 мм, а общая концентрация их не пре­вышала 20 мг/л. К содержанию пальмового масла в оборотной воде строгих требований не предъявляется, однако оно не должно теряться со сбросной (продувочной) водой, количество которой при­нимается равным 5% от расхода оборотной воды.

  Более глубокая очистка предварительно отстоенной воды от пальмового масла возможна коагулированием этой воды и после­дующим фильтрованием через зернистую загрузку слоем 0,8—1 м, состоящую из битого стекла с размером частиц 0,5—3 мм. Скорость фильтрования 5—6 м³/ч. Фильтр можно промывать очищенной водой со сбросом ее в начало отстойника. Однако эти рекомендации нуж­даются в производственной проверке.

  В связи со стремлением облегчить уборку осадка из отстойников возникает вопрос о возможности применения вместо горизонтальных прямоугольных отстойников радиальных отстойников, которые при­меняют для очистки сточных вод от доменной газоочистки.

  В зарубежной практике (в Бельгии, Германии, Японии) широко при­меняют горизонтальные отстойники с шириной секции 12—20 м в которых имеется тележка с подъемным скребком для перемеще­ния по дну осадка к приямку при ходе тележки вперед и для сгона масла в лоток при ходе тележки в обратном направлении.

  Тележка передвигается по рельсам, уложенным на стенках сек­ции отстойника, с помощью электродвигателя, питаемого энергией по гибкому кабелю на барабане; изменение направления движения тележки регулируется риверсом автоматически от концевого пере­ключателя. Скребок также автоматически опускается на дно для перемещения осадка и поднимается кверху для сгона масла.

  Осадок из приямка отстойника забирается из-под воды порталь­ным краном с грейфером и перемещается сначала в бункер для обезвоживания, а из него затем погружается в вагоны.

Применение гидроциклонов

для очистки сточных вод от прокатных

и трубопрокатных станов

  Серьезные недостатки отстойников, применяемых для очистки сточных вод от прокатных и трубопрокатных цехов (занимаемая большая площадь, сложность удаления осадка и др.), привели к мысли о замене осаждения тяжелых частиц в воде выделением их из воды сепарацией с помощью гидроциклонов. На основании исследований, проведенных ВНИИ Водгео, выделение окалины из сточных вод от прокатных цехов рекомендуется произ­водить с помощью напорных гидроциклонов диаметром от 75 до 250 мм с компоновкой их в блоки по 50—100 аппаратов. Наиболее рентабельными признаны аппараты диаметром 75  мм.

  Первичные отстойники сточных вод прокатных станов, по-видимому, с успехом могут быть заменены открытыми гидроциклонами обычной конструкции с отводом воды через периферийный водослив. При этом, по данным испытаний ВНИИ Водгео, в таких гидроцик­лонах при очистке сточной воды от проката крупносортного металла можно задерживать окалину с гидравлической крупностью 1 мм/сек при нагрузке 3 м³/ч на 1 м² площади гидроциклона; при очистке сточной воды от проката среднего и мелкого сортов можно задерживать окалину с гидравлической крупностью и = 0,4 мм/сек при нагрузке 1,5 м³/ч на 1 м² площади аппарата, а при очистке сточ­ной воды от проката среднего и тонкого листа с гидравлической крупностью и = 0,6 мм/сек при нагрузке 2 м³/ч на 1 м² площади аппарата. Приведенные рекомендации основываются также на прак­тике заводов Германии.

  Предложенная ВНИИ Водгео конструкция многоярусного низ­конапорного гидроциклона позволяет повысить гидравлическую нагрузку на сооружение до 50—100 м³/ч на 1 м² аппарата. Однако расчетные параметры для проектирования таких гидроциклонов могут быть установлены только после получения результатов дли­тельной эксплуатации опытно-промышленных установок.

Дополнительное осветление воды фильтрованием

  В некоторых случаях требуется чистая вода, содержащая тяже­лых взвешенных веществ не более 5—10 мг/л. Например, чистая вода необходима на гидросбив окалины при изготовлении тонкого листа или белой жести во избежание образования вмятин и царапин на поверхности, для испытания и калибровки труб, поскольку вода подается здесь плунжерными насосами.

  Потребность в такой воде небольшая и она может быть обеспе­чена дополнительной очисткой оборотной воды, прошедшей отстой­ники. Для этой цели нашли применение скорые напорные фильтры, работающие со средней скоростью фильтрования 5—6 м³/ч (попытка применения фильтрования через слой песчаной загрузки со ско­ростью 40—50 м³/ч пока не удалась). При этом крупность зерен за­грузки должна быть в пределах 0,5—2 мм с коэффициентом неодно­родности не более 2; слой загрузки 1 м.Такие фильтры промывают холодной водой с интенсивностью 12—16 л/сек на 1 м² и воздухом с интенсивностью 6—8 л/сек на 1 м³. Фильтрами может быть задер­жано от 50 до 70% взвеси, содержащейся в исходной воде в концен­трации не более 50—60 мг/л.

  На Челябинском трубопрокатном заводе в одном из цехов осу­ществлена двухступенчатая схема очистки сточной воды от трубо­прокатного стана: вода проходит очистку сначала в напорных гидро­циклонах, затем фильтруется через слой песка в 0,8 м с крупностью зерен от 0,5 до 2 мм. Содержание взвеси в воде снижается в гидро­циклоне с 250—300 до 30—50 мг/л и в фильтре — до 10—20 мг/л.

  От промывки фильтров вода сбрасывается в начальный участок отстойника сточных вод прокатного стана, а очищенная на фильтрах вода подается снова тем же потребителям.

Охлаждение оборотной воды

  В процессе использования на прокатных станах вода, соприка­саясь с валками и металлом, нагревается примерно на 5 град. При очистке отработавшей воды в отстойниках температура ее снижается, но только на 0,5 град или несколько больше. Поэтому очищенную сточную воду перед повторным использованием на те же цели охлаж­дают. В качестве охладителя воды с остаточными загрязнениями в ней в виде легкой окалины и масла применяют брызгальные бассейны или градирни. В последнее время применяют преимущественно вентиляторные градирни с капельным или брызгальным оросителем по типовым проектам Союзводоканалпроекта.

  Брызгальный бассейн представляет собой открытый железобетонный или бетонный резервуар из двух и более секций, над которым через сопла разбрызгивается охлаждаемая вода. При падении капель вода охлаждается за счёт испарения и соприкосновения с воздухом. Сопла устанавливают одиночно или группами на распределительных трубах, к которым по магистралям подводят охлаждаемую воду. При работе брызгал капли воды образуют “факелы”, между которыми протекает воздух; один факел не должен перекрывать другой, а между распределительными линиями должны быть образованы коридоры для подвода воздуха к поверхности воды.

  Теплоотдача охлаждаемой воды в брызгальном бассейне главным образом зависит от скорости движения капель и от площади поверхности воды. Для охлаждения недостаточно чистой воды применяют тангенциальные сопла.

 

  Градирня представляет собой охладитель воды закрытого типа с противоточным движением капель (или тонкой плёнки) воды и воздуха в пространстве, ограниченном со всех сторон стенками. Здесь теплоотдача зависит от скорости движения капель или плёнки и главным образом от скорости воздуха. Движение воздуха создаётся вследствие тяги в башне или вентилятором.

1 – башня, 2 – водораспределительные желоба, 3 – ороситель, 4 – водосборный резервуар.

  Башенные брызгальные градирни представляют собой, как правило, сооружения переоборудованные из капельных градирен.

  Вентиляторные градирни бывают с вытяжным и нагнетательным вентиляторами. Последние применялись только на коксохимических заводах, и не нашли широкого применения. Ороситель вентиляторной градирни может быть капельный или брызгальный (плёночные применяют только при охлаждении чистой воды). При охлаждении недостаточно чистой воды ороситель устраивают из водораспределительных трубопроводов и брызгалок.

 

Люди также интересуются этой лекцией: 23 Аналоговые ключи.

  При проектировании системы оборотного водоснабжения ра­бота проектировщика заключается в расчете и подборе типового, проекта градирни.

Очистка трубопроводов оборотной воды от отложений

  В прокатных и особенно в трубопрокатных цехах в трубопрово­дах оборотной воды образуются отложения, из-за чего пропускная способность трубопроводов со временем снижается. В отдельных случаях вследствие загрязнения отложениями пропускная способ­ность трубопровода уменьшалась более чем вдвое. По данным лабо­ратории водного хозяйства ВНИИ Водгео (Челябинск), отложения в трубопроводах системы оборотного водоснабжения одного трубо­прокатного цеха содержали от 37,5 до 55% Fe₂0₃, 4,6% СаО, 4,5% SiO₂, от 17,8 до 4% С0₂, от 10 до 16% минеральных нераство­римых веществ и от 8,6 до 8,9% веществ, экстрагируемых эфиром, 50₃ не было; от 10 до 16% (по массе) потери при прокаливании.

  Образование отложений в указанном трубопроводе происходит не за счет карбонатов, а преимущественно за счет прилипания омасленных частиц окалины к стенкам трубы.

  Удаление этих уже накопившихся отложений эффективно гидро­пневматической промывкой трубопровода — водой с воздухом в соот­ношении 1 : 4. Только очень вязкие или твердые отложения прихо­дится предварительно разрыхлять механическим способом — сна­рядом, состоящим из куска стальной трубы (длиной 0,5 м) меньшего диаметра, но с острыми металлическими шипами; снаряд протаски­вают по участкам трубопровода на тросе лебедкой. Затем разрыхлен­ные отложения вымывают из трубопровода водой или водой с воз­духом. Гидропневматическая промывка трубопроводов должна быть регулярной.  

Список рекомендуемой литературы

1. Шабалин А. Ф. Очистка и использование сточных вод на предприятиях черной металлургии. Металлургия, 1968. 508 с.
2. Старк С. Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. М. Металлургия. 1990.
3. Фарфоровский Б. С., Пятов Я. Н. Проектирование охладителей для систем производственного водоснабжения. Госстройиздат. 1960.
4. Диомидов Б. Б., Технология прокатного производства. М. Металлургия 1979. 488 с.