Условия стокообразования и водоотведения на предприятиях черной металлургии

2.1.4. Расход воды, идущей на охлаждение металлургических  агрегатов, может быть значительно  сокращен за счет расширения  объема внедрения испарительного  охлаждения доменных, мартеновских  и нагревательных печей. 

2.1.5. Использование  сухих методов очистки газов  позволяет сократить водопотребление  на 15-20 % . 

2.1.6. Одним из  основных путей сокращения расхода  свежей технической воды до  уровня неизбежных безвозвратных  потерь является комплексное  использование внутри предприятия и внедрение систем очистки и стабилизации воды, отвечающих требованиям производственной и экологической надежности. В зависимости от конкретных условий металлургического предприятия комплексное использование воды достигается следующими путями:

1) последовательная  передача избыточной или продувочной  воды от потребителей с более  высокими требованиями к качеству  воды потребителям с более  низкими требованиями;

2) переход от  локальных к централизованным  системам водоснабжения групп  цехов с идентичными требованиями к качеству воды (при этом происходит усреднение качества воды, что, как правило, способствует ее стабилизации и интенсификации процесса очистки);

3) централизованная  аккумуляция случайных сбросов,  дренажных вод, поверхностного стока и их очистка с целью дальнейшего использования . 

2.2. Системы оборотного  водоснабжения и комплексной  очистки сточных вод Создание  систем бессточного водоснабжения  требует глубокой оценки качества  воды, точного определения источников  и величины безвозвратных потерь, максимально возможного упрощения общезаводской схемы водоснабжения. Основным требованием к качеству воды, определяющим необходимость продувки систем оборотного водоснабжения, является ее стабильность: химический состав оборотной воды должен исключать образование отложений и коррозию.

Для предотвращения отложений в системах оборотного водоснабжения металлургических предприятий  целесообразно использовать реагенты на основе композиций из фосфорсодержащих и поверхностно-активных реактивов. Метод основан на непрерывной гидрофобной защите поверхностей от карбонатных отложений путем введения в оборотную воду кроме фосфатов оксигидрильных поверхностно-активных реагентов, снижающих энергию взаимодействия защищаемой поверхности и кристаллизующихся солей. Поверхностно-активные вещества прочно адсорбируются на защищаемой поверхности, и при взаимодействии солей образуются не плотные отложения, имеющие прочное сцепление с поверхностью, а рыхлые, шламистые, легко выносимые из системы потоком воды.

Наиболее эффективная гидрофобная защита достигается при использовании омыленных кубовых остатков от производства синтетических жирных кислот. Кроме того, для широкого внедрения на металлургических предприятиях рекомендуется реагент ИОМС – ингибитор отложений минеральных солей, показавший высокую эффективность в системах водоподготовки для промышленных котельных. Создание замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства металлургических предприятий предусматривает обессоливание продувочных вод на заводских деминерализационных установках с возвратом полученной чистой воды в производственный процесс. С целью снижения капитальных затрат на сооружение выпарных установок можно рекомендовать использовать дебалансовые и продувочные воды в качестве исходной воды для промышленных котельных и котлов-утилизаторов, стоящих за металлургическими печами. Пройдя обычную водоподготовку с применением механических, сорбционных и натрий-катионитовых фильтров, слабозагрязненные дебалансовые воды могут быть доведены по качеству до стандартов питательной воды для котлов среднего давления.

Использование данного приема позволяет с минимальными затратами увеличить степень  использования воды в обороте  и значительно сократить сброс  сточных вод. Одним из основных направлений  промышленной экологии является внедрение современных методов очистки промышленных сточных вод, что уменьшает степень загрязнения водоемов-приемников сбросов металлургических предприятий.

Для интенсификации механической очистки сточных вод  можно рекомендовать новые конструкции сооружений, характеризующиеся повышенной пропускной способностью и высокой эффективностью: безнапорные гидроциклоны, радиальные отстойники с камерой флокуляции, фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой, сетчатые самопромывающиеся фильтры, магнитно-дисковые аппараты и т.д. Эти сооружения требуют меньших площадей и меньших капитальных и эксплуатационных затрат. 

2.3. Очистка промышленных  сточных вод 

2.3.1. Горнорудные  предприятия

а) Для осветления сточных вод от аглофабрик рекомендуется  использовать аппараты гидроциклонного типа. Применение этих аппаратов позволяет в ряде случаев благодаря высоким по сравнению с радиальными отстойниками удельным гидравлическим нагрузкам расположить очистные сооружения в непосредственной близости от цеха, что дает значительную экономию капитальных и эксплуатационных затрат. Для интенсификации процесса осветления целесообразно применять флокулянты, в частности отечественный реагент – полиакриламид. Его оптимальная доза (0,6 мг на 1 грамм взвеси по активному продукту) значительно ускоряет процесс осаждения, увеличивая за 30 минут отстаивания количество осветленной воды с 20-25% до70% общего объема обрабатываемых сточных вод.

б) В практике обогащения руд черных металлов нашли  применение главным образом два  вида схем оборотного водоснабжения: с осветлением хвостовой хвостовой пульпы в шламохранилище и с осветлением в сгустителях с последующей подачей сгущенной пульпы в хвостохранилище. Первая схема обеспечивает естественное (безреагентное) осветление пульпы, но очень дорогая и не везде применима из-за повышенной фильтрующей способности подстилающих пород шламохранилищ. Вторую схему применяют, как правило, с подачей флокулянтов для ускорения осаждения взвеси в сгустителях; она позволяет значительно сократить расход свежей воды на технологические нужды. С целью рационального использования водных ресурсов и предотвращения загрязнения водных объектов необходимо на обогатительных фабриках проводить работы по вовлечению в систему оборотного водоснабжения всех видов рудничных и дренажных вод. 

2.3.2. Коксохимические  заводы 

В практике очистки  сточных вод на отечественных  предприятиях коксохимии используют биохимический  метод. Опыт эксплуатации установок  биологической очистки показывает, что устойчивая их работа и высокая  активность бактерий возможны при условии тщательного и достаточно полного предварительного удаления масел и смол, губительно действующих на фенолразрушающие микроорганизмы.

Для улучшения  очистки сточных вод от смол и  масел необходимо перед аэротенком, в котором осуществляется биологическая очистка, устанавливать систему флотационного отделения эмульгированных органических веществ. Быстрее и полнее сточные воды можно освободить от смол и масел, если сочетать флотацию с коагуляцией коллоидно-дисперсных частиц с помощью коагулянтов и флокулянтов. В качестве коагулянтов могут быть рекомендованы реагенты: сернокислое железо, сернокислый алюминий или отработанные травильные железосодержащие растворы. Доза реагента для улучшения очистки сточных вод от смол и масел составляет 20-50 г/м3. Особое внимание заслуживает доочистка сточных вод в биологических прудках, что является эффективным средством санитарной охраны водоемов от загрязнения сточными водами коксохимических заводов.

2.3.3. Доменное  и сталеплавильное производство 

Главная экологическая  проблема на металлургическом заводе – это свести к минимуму сброс  сточных вод после систем мокрой газоочистки.

Для интенсификации и повышения глубины очистки  сточных вод газоочистных установок  могут быть рекомендованы следующие технические приемы:

а) Использование  новых конструкций магнитно-дисковых аппаратов для осветления сточных  вод позволяет сократить площади, занимаемые очистными сооружениями в 15 раз и уменьшить потребление  электроэнергии в 20 раз.

б) С целью  ускорения процесса осаждения взвешенных веществ в радиальных отстойниках можно рекомендовать установку в распределительных лотках системы магнитной обработки. Магнитная коагуляция при очистке сточных вод газоочисток мартеновских печей экономически эффективнее обработки этих стоков полиакриламидом.

в) Замена радиальных отстойников на открытые гидроциклоны позволяет в 5-6 раз интенсифицировать  процесс очистки сточных вод  от установок очистки газов металлургических цехов. Удельные гидравлические нагрузки на аппараты гидроциклонного типа в 10 раз больше, чем в радиальных отстойниках, что позволяет создавать компактные установки и снижать капитальные затраты на их строительство. 

2.3.4. Прокатное  и трубопрокатное производство 

Технологический процесс прокатки является завершающей стадией металлургического производства. Прокатное производство характеризуется наличием станов горячей и холодной прокатки.

В процессе прокатки на каждой технологической операции вода нагревается, загрязняется окалиной и маслом и сбрасывается в подстановый тоннель и далее на очистные сооружения. Для возможности повторного использования сточные воды необходимо очищать до остаточного содержания окалины 40-60 мг/л. Очистка осуществляется обычно в две ступени. В качестве первой ступени очистки применяют первичные отстойники (ямы для окалины), в качестве второй – горизонтальные или радиальные отстойники.

Для устранения дисбаланса оборотной воды, возникающего при наличии потребителей, которым  необходимо подавать воду с малым  содержанием взвешенных веществ (5-10 мг/л) и от которых она отходит загрязненной, требуется третья ступень очистки.

Глубокая очистка  сточных вод от взвеси и нефтепродуктов осуществляется с применением фильтров, загруженных кварцевым песком или  дробленым коксом. С целью интенсификации работы действующих очистных сооружений, предназначенных для очистки маслоокалиносодержащих сточных вод, целесообразно использовать следующие технические приемы:

оборудование  отстойников тонкослойными модулями;

применение на первой ступени очистки напорной флотации вместо отстаивания;

использование флокулянтов для интенсификации скорости осаждения взвеси;

замена кварцевых  напорных фильтров на фильтры с плавающей  загрузкой.

2.3.5. Переработка  и регенерация концентрированных  химических стоков 

На металлургических заводах в качестве концентрированных химических стоков образуются отработанные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) и отработанные травильные растворы.

Отработанные  СОЖ представляют собой вид сточных  вод, очень опасный для водоемов, так как содержат большое количество устойчивых эмульгированных нефтепродуктов. Очистка маслоэмульсионных сточных вод осуществляется с использованием реагентной обработки для разрушения эмульгированных масел с последующей доочисткой с применением методов напорной флотации и фильтрации. В отработанных травильных растворах и промывных водах содержатся свободные серная, соляная, азотная, плавиковая и фосфорная кислоты и их соединения с тяжелыми металлами – соли железа, хрома, никеля, титана и др.

Для регенерации  отработанных травильных растворов применяют метод кристаллизации и термический метод. Нейтрализацию промывных кислых вод осуществляют с применением различных щелочных реагентов, но чаще всего используют известь. К перспективным методам очистки промывных кислых сточных вод травильных отделений металлургических заводов следует отнести ионообмен, электролиз и обратный осмос.

С целью сокращения расходов на обезвреживание сточных  вод можно рекомендовать переход  на совместную очистку маслоэмульсионных  и кислых сточных вод с применением методов напорной флотации и фильтрации. При такой технологии кислоты и соли, содержащиеся в кислых стоках, срабатывают как реагенты для разложения эмульсий, а масла и поверхностно-активные вещества, входящие в состав эмульсионных сточных вод, способствуют флотации гидроокисей тяжелых металлов. Таким образом, сокращается расход реагентов и резко уменьшаются затраты на строительство очистных сооружений. 

3. Основные выводы  и рекомендации 

1. Расход воды  на технологические нужды металлургических  заводов может быть сокращен за счет осуществления следующих мероприятий:

Внедрение «сухих»  методов газоочистки;

Применение каскадных  и противоточных систем промывки металла;

Использование водовоздушной промывки металла  в процессе прокатки и травления;