Сточные воды металлургического производства
Черная металлургия – один из крупнейших потребителей воды. Её водопотребление составляет 15-20%общего потребления воды промышленными предприятиями страны. Современное металлургическое предприятие на производство 1 т стального проката расходует180-200м3 воды.
Суточный оборот воды на отдельных предприятиях достигает 3 млн. м3 и более. Из этого количества около 48% приходится на охлаждение оборудования, 26% — на очистку газов, 12% — обработку и отделку металла, 11% — гидравлическую транспортировку и 3% — на прочие нужды. Безвозвратные потери, связанные с испарением и каплеуносом в системах оборотного водоснабжения, с приготовлением химически очищенной воды, с потерями в технологических процессах, составляют6-8%.Остальная вода в виде стоков возвращается в водоемы. Около60-70%сточных вод относятся к«условно-чистым»стокам, т.е. имеющим только повышенную температуру. Остальные сточные воды(30-40%)загрязнены различными примесями и вредными соединениями. Расход воды по видам металлургического производства приведен в таблице 3.
Таблица 3 — Расход воды по видам металлургического производства
| Удельный расход воды, | Доля в общем | |||
| Вид производства | Продукция | м3/т продукции | удельном расходе | |
| всего | в т.ч. свежей | воды, % | ||
| Горнорудное | руда | 4,5 | 5,0 | |
| Агломерационное | агломерат | 7,5 | 0,6 | 3,1 |
| Коксохимическое | кокс | 12,5 | 1,0 | 5,2 |
| Доменное | чугун | 4,5 | 25,0 | |
| Сталеплавильное | сталь | 3,5 | 21,7 | |
| Прокатное | прокат | 5,5 | 40,0 | |
| Всего | сталь |
Вода, используемая металлургическими предприятиями, должна иметь определенные качественные характеристики: температуру, содержание взвешенных частиц, содержание масел и смол, водородный показатель рН.
Все сточные воды загрязнены взвешенными частицами, образующимися при очистке от пыли, золы и других твердых материалов. Прокатное производство, кроме того, является источником загрязнения маслами, эмульсиями и травильными растворами. Большое количество потребляемой воды металлургическими производствами требует создания на предприятиях эффективных систем водоочистки.
Несмотря на широкое использование системы оборотного водоснабжения на металлургических предприятиях, количество сточных вод велико. Они содержат механические примеси органического и минерального происхождения, в т.ч. Me(OH)2, нефтепродукты, токсические соединения. Примерный качественный состав сточных вод одинаков, а концентрация загрязняющих веществ изменяется широко в зависимости от технологического процесса.
Наибольшее количество воды требуется в прокатном, доменном и сталеплавильном производствах (таблица 4).
Взвесь сточных вод аглофабрики содержит железо, окись кальция, углерод.
На коксохимических заводах сточные воды образуются от химических цехов
(фенольные стоки) и от процесса тушения кокса. Расход свежей воды на 1 т кокса составляет
В процессе очистки коксового газа от сероводорода мышьяково-содовымметодом образуется4-6м3/час стоков, в которых содержатся фенолы, аммиак, сероводород, цианиды, бензолы, смолы.
В доменном производстве сточные воды образуются при очистке доменного газа, гидравлической уборке осевшей пыли и просыпей, от установок грануляции доменного шлака и разливочных машин. В этих стоках содержатся частицы руды, кокса, известняка, сульфаты, хлориды, осколки застывшего чугуна, окалины, графита, недогашенной извести. При выплавке ферромарганцевого чугуна стоки также содержат цианиды, радонистые соединения, аммиак.
Таблица 4 — Источники образования сточных вод металлургического предприятия
| Вид производства | Операции | |||
| Очистка доменного газа; гидравлическая сборка осевшей пыли и | ||||
| Доменное | просыпи в подбункерном помещении; грануляция доменного шлака | |||
| и разливка чугуна | ||||
| Агломерационное и | Очистка газов; сборка просыпи от обжиговых машин и пылевых | |||
| производство окатышей | мешков; мокрая уборка помещений | |||
| Коксохимическое | Углеобогащение | и пылеулавливание; химические процессы | ||
| (фенольные сточные воды); тушение кокса | ||||
| Сталеплавильное | Очистка газов; охлаждение и гидроочистка изложниц и МНЛЗ; при | |||
| обмывке котлов-утилизаторов | ||||
| Охлаждение валков, шеек валков и подшипников; смыв и | ||||
| Прокатное | транспортировка | окалины; | охлаждение | вспомогательных |
| механизмов; гидравлическое испытание труб |
Всталеплавильном производстве сточные воды образуются при очистке газов мартеновских печей, конвертеров, электропечей, охлаждении и гидроочистке изложниц, установок непрерывной разливки стали и обмывке котлов-утилизаторов.Содержание взвешенных частиц в таких стоках достигает 7000 мг/л.
Сточные воды ферросплавного производства характеризуются наличием взвешенных веществ, обладают щелочной реакцией, содержат фенолы, цианиды, роданиды, марганец, железо, хром, мышьяк, ванадий и др.
Встоках литейных цехов содержатся большие количества глины, песка, зольных остатков от выгоревшей части стержневой смеси. В зависимости от применяемого оборудования и исходных формовочных материалов концентрация всех этих веществ может достигать 5000 мг/л.
При сбросе загрязненных сточных вод металлургических заводов в водоеме повышается количество взвешенных частиц, значительная часть которых осаждается вблизи места спуска, повышается температура воды, ухудшается кислородный режим, образуется маслянистая пленка на поверхности воды. Если в поступающих стоках содержатся кислоты, то повышается и кислотность воды, нарушается ход биологических процессов. Все это может привести к гибели водных организмов и нарушению естественных процессов самоочищения водоемов.
Общий сток предприятия имеет следующие характеристики (таблица 5):
Таблица 5 — Характеристика сточных вод предприятия
| Характеристика | Вода, подаваемая от | Общий сток |
| источника | ||
| Цвет | Без цвета | Желто-бурый |
| Запах | Без запаха | Шлама и нефти |
| Взвешенные вещества, мг/л | 20-30 | 220-822 |
| рН | 7,5 | 7,6-8,5 |
| Щелочность, мг-экв/л | 2,8-3,0 | 3,0-7,6 |
| Химический состав, мг/л | ||
| Cl2 | 13-28 | 41-198 |
| SO4 | 73-78 | 108-290 |
Продолжение таблицы 5
| NO2 | 0.07-0.1 | 0.1-7.0 |
| NO3 | Следы | |
| NH4 | 1-40(16,3) | |
| Fe+ общ | 0,1-02 | 9-40(23) |
| Нефтепродукты и смола, | 0-92(32) | |
| мг/л | ||
| Окисляемость, мг/л О2 | 6,6-7,1 | 13-90(40,8) |
Экспериментально обнаружено, что поступление в организм с питьевой водой таких элементов как мышьяк, селен, цинк, радий, палладий, иттрий приводит к возникновению злокачественных опухолей у теплокровных животных. Такое же действие оказывают при поступлении в организм другими путями – хром, бериллий, свинец, ртуть, кобальт, никель, тантал, уран и ряд других элементов. Кроме того, кадмий, свинец, литий и галлий оказывают мутагенное действие.
Многие неорганические соединения даже в малых концентрациях оказывают вредное воздействие на рыб и их кормовые ресурсы.
Особенно опасно наличие неорганических соединений в питьевой воде.
Дата добавления: 2016-11-22 ; просмотров: 3863 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Сточные воды в металлургии
Склады, на которых хранятся горюче-смазочные материалы, оснащаются местными нефтеловушками, улавливающими технические масла и продукты нефтепереработки. На наиболее загрязняемых площадках предусмотрена установка локальных отстойников для предварительной очистки.
Изготовление агломерата сопряжено с образованием условно-чистых и сточных вод, имеющих значительное загрязнение. На металлургических заводах сточная вода имеет щелочную среду, pH, прошедшей осветление воды, составляет 9 – 12, концентрация в ней взвешенных веществ не превышает 15мг/л. В состав стоков входят преимущественно частицы извести и руды, их концентрация составляет 13 – 20 г/л.
Очистка стоков должна включать 2 этапа: осветление и последующую стабилизирующую обработку. Воды на очистку направляются 2-мя потоками. В первом имеются вещества более крупного размера во взвешенном состоянии. Сначала он (поток) проходит начальную очистку песколовкой, затем поступает на обработку в очистные оборудования.
Во втором течении содержится мелкодисперсная смесь, оно сразу подводится к очистному оборудованию, где воды обоих потоков смешиваются. Оптимальным способом очистки считается отстаивание. Для ускорения процесса отстаивания могут использоваться специальные реагенты, их распределение на дозы осуществляется специальными аппаратами «ЭВИ-УДР».
Образование стоков на выпускающих сталь агломерационных заводах происходит при использовании воды в процессах снижения температуры сталеплавильных печей, а также при влажном удалении примесей из газов.
В стоках содержатся твердые и растворимые вещества, временная жесткость воды значительно увеличена – превышает исходную жесткость в 2 – 2,5 раза.
Максимальное количество взвешенных веществ – 17 г/л. Обычно в отработанных водах отмечается нарушение нормального соотношения щелочных и кислотных элементов, а также повышенное содержание какой-либо группы загрязнений.
Получаемые при заливании стали в кристаллизатор стоки загрязняют масло и окалина. Среднее количество взвешенных частиц достигает 500 мг/л, технического масла – 50 мг/л. Этот вид сточных вод должен подвергаться трехэтапной очистке. На ее первом этапе используют отстаивание тонкими слоями. На следующем – флотационную обработку аппаратами «ЭВИ-УФ», допустимо добавление реагентов. Окончательная очистка выполняется фильтрами из песка и гравия.
В жидкости, получаемой при горячем прокате, находится удаляемое с поверхности приборов масло. Его содержание составляет 30 – 50 мг/л. В системах охлаждения следует применять сточную воду, очищенную двухэтапным отстаиванием: в аппарате «ЭВИ-Н», а затем – в оборудованном тонкими мембранами отстойнике. На третьем этапе сток очищается фильтрами «ЭВИ», состоящими из песка и гравия. Они задерживают окалину и снижают количество содержащихся во взвешенном состоянии веществ.
Сточные воды, получаемые при холодном прокате металла, загрязняются металлическими заготовками и системой смазки валков. Технологической смазкой служат маслосодержащие эмульсии. При прокатке происходит загрязнение эмульсий мелкими примесями, химическими веществами. Эти стоки проходят очищение в нефтеловушке, отстаиваются, затем проходят обработку аппаратами «ЭВИ-УФ». Флотация с добавлением реагентов способствует нейтрализации воды, pH на выходе составляет 7–7,5.
Используемую в системах водоснабжения жидкость дополнительно обеззараживают гипохлоритом натрия, в этих целях применяется контактный резервуар и прибор «ЭВИ-УДР», выполняющий дозирование реагента.
На металлургических производствах очищенные сточные воды задействованы в оборотном водоснабжении (сбрасывание их в водоем не производится). Качество обработки применяемой предприятиями технической воды должно соответствовать требованиям МУ 2.1.5.1183-03.
Источник
Совершенствование системы очистки промышленных и ливневых сточных вод металлургического предприятия
Научно-проектная фирма « ЭКО-ПРОЕКТ», г. Екатеринбург, Россия
Методы очистки промышленных сточных вод, обуславливаются их физико-химическими и технологическими свойствами, а также климатическими условиями районов, где расположены предприятия. В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили безреагентная и реагентная технология очистки.
Исходя из требований, предъявляемых к качеству воды, безреагентная очистка осуществляется методами отстаивания в отстойниках и прудах-осветлителях, фильтрования через слой зернистого материала, сетки и ткани.
Реагентную очистку применяют при необходимости более полного удаления из воды взвешенных веществ, нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов, ее стабилизации и т.п. Она осуществляется с помощью различных химических соединений или путем использования электрохимических процессов. Для достижения требуемой степени осветления промышленные сточные воды перед отстаиванием и фильтрованием обрабатываются коагулянтами – солями алюминия или железа. Для интенсификации процесса осветления сточных вод широко применяют высокомолекулярные органические соединения – флокулянты. Для нейтрализации кислых стоков используют вещества со щелочной реакцией. Чаще всего для этих целей используется известь.
Как в России, так и за рубежом были выполнены исследования, которые показали возможность применения бактерий для анаэробной очистки промышленных сточных вод, содержащих железо и сульфаты.
Известно, что в жидкой среде в результате деятельности сульфатредуцирующих бактерий происходит восстановление сульфатов до сероводорода, который вступает во взаимодействие с солями железа и другими тяжелыми металлами, образуя выпадающий в осадок сульфиды всех тяжелых металлов.
Однако инженерное оформление данного процесса требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат, поэтому данная технология не находит широкого распространения. В условиях Подмосковья и Кольского полуострова изучен процесс биологической очистки шахтных вод, а также смеси хозфекальных и шахтных вод с помощью высшей водной растительности. Исследования показали, что шахтные воды,(химический состав которых очень близок к химсоставу сточных вод горнорудного металлургического предприятия ),а также воды шахтных быткомбинатов рационально очищать с помощью высших водных растений (рогоз, осока, тростник и др.) в естественных заболоченностях или на специальных ботанических площадках.
Большую роль в доочистке обработанных реагентами сточных вод при использовании прудков стабилизаторов играют солнечные лучи, воздух, температура и атмосферные осадки.
В естественных заболоченностях и на специальных ботанических площадках шахтная вода полностью освобождается от механических и бактериальных примесей, что исключает необходимость ее обеззараживания перед отводом в речную сеть. Весьма распространенны установки с применением первичной реагентной обработки воды с последующим ее фильтрованием через слой загрузки, размеры частиц которой убывают в направлении движения восходящего потока воды. В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок, магнетит, гранит, керамзит, антрацит и др. Используют многослойные фильтры, а также фильтры, в которых частицы загрузки по их плотности разделяются на три группы, причем частицы с наименьшим диаметром имеют наибольшую плотность. Это способствует их оптимальной гидравлической сортировке при промывке фильтров.
Установки, которые в настоящее время наиболее часто применяют для очистки промышленных и ливневых сточных вод, имеют в своем составе смесители, камеры реакции, отстойники и фильтры. Вода после промывки фильтров возвращается в голову процесса.
Для интенсификации хлопьеобразования вода обрабатывается катионоактивными агентами, наибольшее распространение из которых получили флокулянты, производные полиакриламида. В камере хлопьеобразования обеспечиваются условия первоначальной турбулентности с последующей ламинаризацией потоков жидкости.
Осадок из сооружений направляется для сгущения и обезвоживания или на фильтры или на центрифуги. На территории России и в странах СНГ все промышленные сточные воды, содержащие свободную кислоту и соли тяжелых металлов, очищают с помощью их обработки известковым молоком с последующим осветлением полученной пульпы в прудах — шламохранилищах. В настоящее время данная технология, несмотря на свою экологическую несостоятельность, используется для очистки стоков на всех действующих и закрытых рудниках на территории Урала.
Нейтрализация кислых рудничных вод с помощью извести не обеспечивает снижение концентрации тяжелых металлов до ПДК водоемов рыбохозяйственного значения. Кроме того, пруды – шламонакопители превратились в объекты, которые в период весеннего паводка становятся потенциально опасными, т.к. могут стать причиной техногенной катастрофы, т.к. в них накопились миллионы кубов шлама и воды с высоким содержанием токсичных ингредиентов.
В начале 90-х годов прошлого века для одного из уральских месторождений был разработан проект очистных сооружений рудничных вод с использованием электрохимического метода очистки с предварительной нейтрализацией кислого стока известковым молоком.
Процесс очистки рудничных вод включал следующие технологические операции:
- восстановление меди и снижение кислотности до рН=8,5 известковым молоком в смесителе с механической мешалкой;
- осаждение продуктов нейтрализации в шламоотстойнике;
- доочистка осветленных стоков от катионов и сульфатов в гальванокоагуляторе и в электрогенераторе коагулянта;
- осаждение сульфатсодержащего осадка в осветлителе;
- глубокая очистка в отстойниках и сорбционных фильтрах;
- обезвреживание на бактерицидной установке.
Данная технология по замыслу разработчиков должна была надежно обеспечить глубокую очистку шахтной воды с доведением концентрации ионов тяжелых металлов и сульфатов до норм ПДК водоемов рыбохозяйственного значения. До настоящего времени технология очистки кислых рудничных вод с применением гальванокоагуляции и электрогенерированного гидроксида алюминия для осаждения ионов тяжелых металлов и сульфатов не реализована.
Глубокие научные исследования по осаждению сульфатов с использованием солей алюминия и кальция, проведенные как в России, так и за рубежом, показали, что данный способ позволяет добиться лишь частичного снижения концентрации сульфатов в воде, а по экономическим соображениям его практическое использование нерентабельно. Кроме того, в обработанной воде появляется высокая концентрация иона алюминия, ПДК которого составляет 0,04 мг/л.
Предложенный электрохимический метод очистки рудничных вод технико-экономически неоправдан, и поэтому в настоящее время нигде в мире не используется.
С учетом вышеизложенного, разработка проекта очистных сооружений для обезвреживания сточных вод строящегося на Урале металлургического предприятия с использованием оксихлорида алюминия и гальванокоагуляции, на наш взгляд, было бы ошибочным решением, как по технологическим, так и по экономическим соображениям.
С целью практического применения внедряемая технология очистки промышленных и ливневых сточных вод должна быть с одной стороны надежной и гарантировать снижение концентрации ингредиентов-загрязнителей до нормируемых показателей, а с другой – должна быть технико-экономически оправданной для использования хозяйствующим субъектом. Для данного горнорудного металлургического предприятия НПФ «Эко-проект» разработала технологию с использованием сульфидсодержащих реагентов, которая позволяет очистить воду до норм ПДК от таких загрязнителей как железо, медь, цинк, мышьяк, нефтепродукты и взвешенные вещества.
Кроме того, в данной технологической схеме не используются пруды-шламонакопители, которые в настоящее время на многих предприятиях цветной металлургии Урала превратились в объекты потенциальной угрозы техногенной катастрофы. Принципиальная технологическая схема очистки промышленных и ливневых вод, которая разработана на основании многолетнего опыта проектирования и эксплуатации различных типов промышленных очистных сооружений с учетом их количественных и качественных характеристик, приведена на рис.1.
Промышленные и ливневые сточные воды, характеристика которых приведена в таблице 1, подаются в ливненакопитель (Лн) для накопления, усреднения по расходу и концентрации загрязняющих веществ. Усредненный сток с помощью погружных насосов группы Н1 направляется в блок реагентной очистки, где смешивается с потоком дебалансовых вод из малосернистого хвостохранилища (МСХ).
Характеристика сточных воды металлургического предприятия.
Таблица1
| Показатель | Содержание | ПДС* | ВСС* |
| Взвешенные вещества,мг/дм3 | 120 | 106,8 | 106,8 |
| Сухой остаток,мг/дм3 | 2010 | 2158 | 2158 |
| Фосфаты (по Р),мг/дм3 | 0,1 | 0,2 | 1,14 |
| Сульфаты,мг/дм3 | 1365 | 100 | 500 |
| Железо,мг/дм3 | 8,2 | 0,82 | 0,82 |
| Цинк,мг/дм3 | 1,1 | 0,07 | 1,0 |
| Мышьяк,мг/дм3 | 0,08 | 0,05 | 0,05 |
| Фториды (по F),мг/дм3 | 1,5 | 0,75 | 1,5 |
| Медь,мг/дм3 | 0,7 | 0,03 | 1,0 |
| Нефтепродукты,мг/дм3 | 0,11 | 0,05 | 0,3 |
| Кальций,мг/дм3 | 126,6 | 127,8 | 127,8 |
| Магний,мг/дм3 | 55,1 | 62,6 | 62,6 |
| рН | 6,7 | – | – |
*ПДС- предельно допустимый сброс.
*ВСС — временно согласованный сброс.
Далее объединенный сток последовательно обрабатывается раствором железного купороса, известкового молока, флокулянтом Праестол. Обработка воды реагентами проводится в вихревом смесителе (См1), оборудованном механической мешалкой и распределительной системой для подачи воздуха (с целью окисления железа). После стадии смешения вода поступает в делитель потока (ДП1) и распределяется по трем отстойникам-флокуляторам (ОФ1.1..3), оборудованными тонкослойными полочными элементами. Осветленная вода подается на стадию доочистки от ионов тяжелых металлов. Для этого она последовательно обрабатывается растворами сульфида натрия, железного купороса и флокулянта (Праестол) в вихревом смесителе (См2), оборудованном механической мешалкой и системой воздушного барботирования для окисления железа. Вода, обработанная реагентами, из смесителя самотеком подается в делитель потока и далее на двухслойные антрацито-кварцевые фильтры. В качестве альтернативного варианта второй стадии доочистки возможно использование специального органического реагента ТМТ-15 (органосульфид) в сочетании с флокулянтом Праестол.
10 %) используется для промывки фильтров, другая отводится в пруд-стабилизатор, рассчитанный на пребывание в нем воды не менее пяти суток. В пруду-стабилизаторе за счет поглощения углекислого газа из атмосферы происходит уменьшение рН и снижение жесткости воды (выделяется карбонат кальция).
Осветленную воду из пруда-стабилизатора можно или непосредственно сбрасывать в водоем или осуществлять такой сброс через систему ботанических площадок, которые за счет развития высшей водной растительности дополнительно снижают концентрацию тяжелых цветных металлов, железа, солей жесткости, а также фосфатов и фторидов. Грязные промывные воды фильтров Ф1..4 отводятся в резервуар РР2 и направляются на очистку в смеситель См 2.
Осадок, выделяющийся в отстойниках-флокуляторах, периодически откачивается в сгустители осадка (Сг1..3), где он уплотняется в условиях непрерывного ворошения. Сгущенный осадок с помощью насосов группы Н5 перекачивается в буферную емкость (БЕ1..2), которая обеспечивает равномерную подачу осадка на обезвоживание. Из буферных емкостей(БЕ1 и2) осадок с помощью насоса Н6 подается на ленточные фильтр-прессы (ЛФП1..2) для механического обезвоживания. С целью уменьшения удельного сопротивления осадок перед подачей на фильтр-пресс обрабатывается раствором флокулянта Праестол. Обезвоженный осадок (влажностью
75 %) вывозится на утилизацию. Осветленная вода из сгустителей и фильтрат из узла механического обезвоживания отводятся в смеситель (См2) на доочистку.
В настоящее время не разработаны приемлемые по технико-экономическим параметрам методы глубокой очистки промышленных сточных вод от сульфатов и хлоридов. Поэтому для условий горнорудных металлургических предприятий использование пруда-стабилизатора и ботанических площадок будет способствовать снижению общего солесодержания за счет протекания в них биологических и сорбционных процессов.
Таким образом, промышленные и ливневые сточные воды, прошедшие очистку по предложенной технологической схеме ( рис. 1), будут иметь остаточную концентрацию ионов железа, меди цинка, мышьяка, нефтепродуктов на уровне ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения, что было подтверждено специальными тестовыми испытаниями данной технологии в промышленных условиях. (Таблица 2)
Прогноз качества очищенной воды при реализации проектной технологии.
Источник
