книги из ГПНТБ / Шабалин А.Ф. Очистка сточных вод предприятий черной металлургии учебное пособие для техникумов

тывается гранулянтом, а частично испараяется. На тех заводах, где еще применяют мокрую грануляцию шлака, пользуются обо­ ротным водоснабжением и воду из грануляционного бассейна в водоем не сбрасывают.

§ 8. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ КОНВЕРТЕРНЫХ ЦЕХОВ ПРИ КИСЛОРОДНОМ ДУТЬЕ

Сточная вода от очистки газа при конвертерном переделе чу­ гуна в сталь с применением дутья, обогащенного кислородом, со­

держит до 4000 мг]л взвеси, представляющей собой окислы же­ леза (Ре20з) до 98% и окислы кремния и марганца 2%. Расход воды на очистку ЮОО № конвертерного газа составляет 8 .и3.

Выпуск этой воды в водоем недопустим из-за загрязненности и

абразивности осадка. Поэтому вода подлежит очистке и повтор­ ному использованию в замкнутом цикле водоснабжения.

Очистка сточных вод конвертерного цеха проводится в гори­

зонтальных отстойниках типа вторичных отстойников сточных вод прокатных цехов. При такой же гидравлической нагрузке, как и для сточных вод от прокатных цехов, в очищенной воде от

конвертерных цехов содержание взвеси уменьшается до 55 мг)л.

§ 9. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ИЗЛОЖНИЦ ПОСЛЕ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Сточная вода от внедряемых за последнее время установок по гидравлической очистке изложниц после разливки стали содер­ жит окалину, нагар и лак (смолистая масса). Количество этой

воды составляет от 50 до 110 мР/час. Выпуск ее в водоем недопу­

стим из-за загрязненности. Поэтому вода подлежит очистке сов­ местно со сточными водами от прокатных станов или очищаться в самостоятельном цикле с использованием в нем отстойника и

подвергаться дополнительной очистке от взвешенных веществ

фильтрованием в напорном самопромывающемся фильтре перед подачей в форсунки.

§ 10. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ ПРОКАТНЫХ ЦЕХОВ

На поверхности прокатываемого металла образуется окалина, которая осыпается в сточные каналы, расположенные под стана­ ми, и уносится водой, стекающей с валков и подшипников; если этой воды недостаточно, то специально для смыва окалины пода­ ют воду под напором.

Образующаяся окалина делится на крупную, остающуюся под станом в яме (крупностью выше 11 мм), среднюю, вымываемую

из ямы под станом и уносимую водой по дну канала (крупностью

11 мм и менее), и мелкую, находящуюся в воде во взвешенном

дов) в процентах от веса прокатываемого металла составляет: 3% для заготовительных станов; 2% для крупносортных; 3% для

среднесортных; 4% для мелкосортных; 4% для проволочных. Количество мелкой и средней окалины (по отношению к общему количеству окалины) составляет: 10% для заготовительных и крупносортных станов, 20% для среднесортных и 30% для мелко­ сортных.

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

1,620—2,100 г/л; от среднесортных 0,570—1,500 г/л; от мелко­ сортных 0,580—0,630 г/л. Крупная окалина, как правило, улав­ ливается в первичных отстойниках,, расположенных в прокат­ ных цехах, после которых содержание окалины в воде умень­ шается. В среднем можно считать, что в воде, поступающей от крупносортных станов, содержание окалины составляет 0,320— 0,630 г/л; от среднесортных 0,115—0,300 г/л; от мелкосортных

0,058—0.063 г/л.

Содержание окалины в сточных водах от трубопрокатных ста­

нов, например на Первоуральском Новотрубном заводе, состав­ ляет 0,033—0,264 г/л; эти цифры справедливы и для других трубо­ прокатных заводов. Нужно иметь в виду, что здесь в одну и ту же

канализацию поступают воды как от прокатных станов, так и от охлаждения нагревательных печей; при этом происходит разбав­ ление состава вод от прокатных станов сточными водами от ох­

лаждения печей.

На трубных заводах для улавливания окалины непосредствен­

но в цехах не сооружают первичных отстойников сточных вод, вода очищается в одном отстойнике, расположенном вне цеха. Обычно первичные отстойники не устанавливают в цехах про­ катки тонкого листа и жести, сточная вода от которых содержит от 0,010 до 0,150 г/л окалины. По своему химическому составу окалина неодинакова и по данным анализов заводских лаборато­ рий содержит: 33,5—65,5% закисного железа, 62,8—26,9% окис­ ного железа и 0,5—7,6% нерастворимых в соляной кислоте ве­ ществ (угля, песка и т. п.) от общего веса окалины. Кроме ока­

лины, сточные воды сортопрокатных цехов содержат некоторое количество масел: -при установке на станах бронзовых подшип­

воде содержание масла в воде колеблется от 38 до 142 мг/л; на Синарском трубном заводе содержание масла и нефтепродуктов в. воде от одного из станов достигает 160—170 мг/л.

сточной водой от станов, чтобы не разбавлять ее. При этом для

сортопрокатных станов обязательно наличие первичных отстой­

ников для улавливания окалины в цехах; во вторичных отстой­ никах должно быть организовано улавливание окалины и масла. Исследования показали, что содержание масла в оборотной воде, подаваемой на прокатные станы, в количестве 10—50 мг/л ни­

каких осложнений в работе системы водоснабжения и в работе самих станов не вызывает. Однако при этом наблюдается отло­

жение мелкой окалины и масла на внутренней поверхности водо­ проводных труб, поэтому в воде, подаваемой на станы, содержа­ ние масла должно быть возможно меньше, в противном случае

эти трубы должны чаще промываться водой с воздухом.

§ 11. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ ТРАВЛЕНИЯ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

Из сточных вод заводов черной металлургии наиболее загряз­ ненными, вредными для водоема (кроме фенольных вод коксохи­ мических цехов) и агрессивно действующими на канализацион­

ные сооружения являются сточные воды травильных цехов и от­

делений. Образуются они при обработке (главным образом сер­ ной и реже соляной и азотной кислотами) поверхности металличе­

ских изделий, покрытых окалиной и ржавчиной. Процесс травле­ ния заключается в погружении изделий в ванны с растворами кис­ лоты с последующей промывкой этих изделий водой. При этом об­ разуются два вида сточных вод — от собственно травления (от­ работавшие растворы ванн) и от промывки протравленных ме­

таллических изделий. Первые являются наиболее концентриро­

ванными.

Сточные воды от травильных ванн содержат в на­ чале работы ванны до 10—20% серной кислоты, но в процессе травления концентрация раствора постепенно уменьшается за счет образования сернокислой закиси железа (железного купо­ роса), вместе с тем падает и скорость процесса травления. По­ терявший способность быстрого и эффективного травления и тре­ бующий удаления раствор имеет температуру до 80° и содержит обычно 30—70 г!л серной кислоты и 1.50—300 г/л сернокислой закиси железа. В среднем получается 0,5 лг3 концентрированных

сточных водна 1 т готовой продукции (металла); выпускаются они периодически, при сливе ванны.

Состав загрязнений сточных вод от травления черных метал­

лов, по данным одного завода, приведен в табл. 8. Воды содержат около 0,25% кислоты и 0,3—0,5% сульфата и хлорида железа,

преимущественно в закисной форме.

При применении других кислот для травления металла состав;

сточных вод из отработавших ванн будет соответственно иной.

делий. Примерный состав загрязнений сточных вод от промыв­ ки изделий приведен в той же табл. 8. Количество сточных вод со­ ставляет в среднем 3 м3 на 1 т готового металла. В оборотном

цикле водоснабжения эти воды не используют, поэтому они непре­

рывно, но не вполне равномерно поступают в канализацию. Ме­ ханические примеси в сточных водах представляют собой окалину и ржавчину в сравнительно небольших количествах.

Общий сток вод от травильных цехов колеблется в зависи­ мости от вида обрабатываемых металлоизделий в довольно боль­ ших пределах. Так, при отделке листовой стали он составляет

2,5—8,5 м3 на 1 т изделий и от 2 до 30 м3 на 1 т труб в трубных

цехах; 20—50 м3 при отделке оцинкованных труб, около 0,4 м3

при прокатке прутьев; не одинаков и состав этих вод.

Сточные воды от травления металла сбрасывать в общую ка­ нализацию недопустимо во избежание разрушения труб.

При расходе кислоты более одной тонны в сутки стоки обяза­ тельно разделяют на концентрированные воды—от ванн — для регенерации и повторного использования кислоты с извлечением железного купороса и воды от промывки (моечные), слабо кон­ центрированные. При меньшем расходе кислоты стоки от ванн

и от промывки металла могут поступать на нейтрализацию по одной общей системе канализации.

§12. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОГНЕУПОРНЫХ ЗАВОДОВ

ИДОЛОМИТОВЫХ КОМБИНАТОВ

На огнеупорных заводах вследствие небольшого по­ требления воды (1—2 м3 на 1 т изделий), применения повторно­ го использования воды и замкнутых циклов водоснабжения об­

34 Состав производственных сточных вод

Сточные воды от охлаждения подшипников вращающихся пе­

чей гидропрессов, механических мастерских и др. считаются условно чистыми, как и на заводах огнеупоров.

§ 13. СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ ЦЕХОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

В цехах механической обработки металлов образуются сточ­

ные воды двух видов: а) от охлаждения термических печей и стан­

ков посредством циркуляции воды в закрытых устройствах и б)

от охлаждения открытых частей станков, инструментов, обраба­ тываемых деталей, а также от мытья станков.

Сточные воды первого вида мало загрязнены, так как они проходят через закрытые холодильники (рубашки и змеевики). Количество воды второго вида составляет 1—5% от общего ко­

личества сточных вод цехов механической обработки металлов или 0,01—0,05 м3 на 1 т обрабатываемого металла. Эти сточные воды содержат загрязнения — окалину, масла и пр.

Обычно все сточные воды от этих цехов смешиваются, по­ этому содержание окалины в общем стоке составляет несколько

граммов в 1 м3 воды, а содержание масел не превышает долей

грамма в 1 я3. При больших цехах сооружают отстойники —

маслоуловители, после которых вода выпускается в хозяйствен­

но-бытовую канализацию; а от малых цехов сточные воды вы­ пускают в канализацию без очистки.

§ 14. СТОЧНЫЕ ВОДЫ СТАНЦИЙ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ ДЛЯ КОТЛОВ (ХИМВОДООЧИСТОК)

Сточные воды станций и установок умягчения воды для паро­ вых котлов спускают периодически, в среднем один раз в смену. Сточные воды образуются при выпуске осадка из отстойников, от промывки затворных и растворных баков коагулянта, аппаратов для гашения извести, от регенерации катионитовых фильтров и др. Во всех случаях основным загрязнителем являются механиче­ ские примеси, не растворившиеся при приготовлении растворов коагулянта и извести, продукты реакции извести с бикарбоната­

ми кальция и магния, песок, глина и др. Содержание взвешенных веществ в сточной воде составляет 3—25 г!м3.

В сточных водах станций умягчения воды реагентным и ка-

тионитовым способами, кроме механических загрязнений, содер­ жатся растворенные соли кальция, магния, железа, хлориды и др., а также органические вещества. В практике водоснабжения и канализации заводов до сих пор решалась лишь задача очищения этих вод от взвешенных веществ. Осветление этих сточных вод достигается довольно длительным отстаиванием.

36 Механическая очистка производственных сточных вод заводов

где V — объем оседающей или всплывающей частицы;

цы, вязкости сточной воды и скорости движения частицы:

ного движения) сечения частицы; и —средняя скорость движения (осаждения или всплыва­

ния) частицы в воде; п—показатель, зависящий от скорости движения частицы.

Скорость осаждения или всплывания каждой отдельной час­ тицы можно считать постоянной во все время ее осаждения или всплывания (если частица при этом не изменяет своих разме­ ров), так как ускорение силы тяжести уравновешивается сопро­

тивлением среды.

Величину скорости осаждения или всплывания частиц в во­ де, находящейся в покое определяют из условий равенства дей­ ствующих на частицу сил:

а) при осаждении частицы

ЛТч — Тв) g = №п,

откуда

менее 100ц (0,1 мм), сопротивление движению их в воде пропор ционально первой степени скорости осаждения или всплывания

и равно Рс =3лщщ/; V(y4 —ув )=3лцщ/. Заменив У= — , где

d — диаметр частиц взвеси, получим известную формулу Стокса:

г/см ■ сек (пуаз), по рис. 1. Остальные обозначения прежние.

Практически из сточных вод предприятий черной металлур­ гии приходится выделять как тяжелые, так и легкие частицы

крупностью более 100 у, для которых формула Стокса дает нес­ колько заниженные значения скоростей осаждения и всплывания

этих частиц. Поэтому представляется целесообразным показа­

тель степени у диаметра (d) частицы в формуле Стокса прини­ мать равным 1,5, что соответствует примерно частицам круп­ нее 200 у.

Как известно, содержащаяся в сточной воде взвесь состоит

всегда из смеси различных частиц, значительно отличающихся

друг от друга по весу и крупности, осаждающихся или всплыва­ ющих с различной скоростью. Если этот процесс изобразить графически, то получится так называемая кривая выпадения взвеси в исследуемой сточной воде.

Такую кривую можно получить для данной воды следующим образом. В несколько цилиндрических сосудов одновременно на­

ливают исследуемую воду, в которой предварительно определе­ но содержание взвешенных веществ (в мг/л). Через некоторое

время t\ от начала опыта из первого цилиндра осторожно отби­ рают сифоном верхний слой воды на глубину h и определяют в этой воде содержание оставшихся взвешенных веществ. По ис­ течении времени t2 от начала опыта такую же операцию прово­ дят с водой второго цилиндра, через t3 — с водой третьего ци­ линдра и т. д. Глубина отбора h должна быть во всех случаях одинакова (рис. 2).

Разница в содержании взвешенных веществ в исходной воде

ив воде, взятой из цилиндров через промежутки времени ti, t2, t3

ит. д., выраженная в процентах от содержания взвеси в исход­ ной воде, показывает, какой процент взвеси выпал в цилиндре из слоя глубиной h за время tb t2, t3 и т. д. По полученным ре­ зультатам и строят график (кривую) выпадения взвеси, откла­ дывая на оси абсцисс продолжительность отстаивания и по оси ординат — количество выпавшей взвеси в процентах от общего содержания ее в исследуемой воде (подробнее см. гл. IX, п. 7).

38 Механическая очистка производственных сточных вод заводов •

При практических расчетах лучше исходить не из продолжи­ тельности осаждения, а из скорости выпадения взвеси, которую получают путем деления выраженной в миллиметрах глубины погружения сифона h на соответствующую продолжительность

осаждения взвеси в секундах. По полученным результатам стро­ ят второй график, откладывая по оси ординат количество задер­ жанной взвеси в процентах, а по оси абсцисс — скорость выпаде­ ния взвеси «мня мм/сек, соответствующую выпадению данного

процента взвеси. Эту скорость называют условно «процентной скоростью выпадения взвеси».

Для определения кинетики всплывания грубодисперсных ве- .

ществ пользуются цилиндром Лысенко с хорошо притертой пробкой и заполняют его доверху исследуемой водой так, чтобы

последняя переливалась через край. Цилиндр закрывают проб­ кой, следя за тем, чтобы в исследуемой воде не оставалось пу­ зырьков воздуха, и, перевернув его вниз пробкой, оставляют в таком положении.

Через те же промежутки времени, как и при определении ки­ нетики выпадения (осаждения) взвешенных веществ, отмеча­ ют объем или высоту слоя всплывших на поверхность веществ. Полученные результаты представляют в виде кривой, отклады­ вая по оси абсцисс время от начала опыта, а по оси ординат от­ ношение объема или высоты слоя, занимаемого всплывшим ве­ ществом, к объему или высоте слоя взятой для исследования

сточной воды.