Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
25.23 Mб
Скачать

Осаждение взвешенных веществ в гидроциклоне

49

Крупность взвешенных частиц, уходящих из гидроциклона с

очищенной водой,

при

условии применимости для минимальных

 

зерен закона Стокса, т.

е.

меньших 100 ц,

может быть

прибли­

 

женно определена по уравнению,

данному А. И.

Поваровым:

 

 

 

 

 

 

d2

 

/------------------

 

 

 

 

(П-25)

 

 

8 = 0,75—!— 1/ ------ -----------

 

см.

 

 

 

 

 

 

 

 

V

Qh(p — ро)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где di

диаметр водоподводящего (питающего)

отверстия, см-,

 

Н — абсолютная вязкость очищаемой воды, пуаз;

 

 

 

 

 

h—высота центрального потока,

равная приближенно пол­

 

 

ной высоте гидроциклона

за вычетом 7з

высоты

 

его

 

 

конической части, см;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q — производительность гидроциклона, см3/сек.;

 

 

 

во­

 

р — плотность твердой и

р0

жидкой

фаз

очищаемой

 

 

 

ды, г/сл13;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

опреде­

 

<рЛ—коэффициент изменения окружной скорости;

 

 

ляется отношением скорости

 

движения воды на

рас­

 

 

стоянии от оси гидроциклона,

равном радиусу

водо­

 

 

отводящего отверстия к скорости движения очищаемой

 

 

воды в плоскости ее подвода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для гидроциклона конструкции, приведенной на рис. 5, коэф­

 

фициент связан зависимостью (рис.

9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тх

= — = const,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где cf0 — диаметр центральной трубы или водоотводящего

пат­

 

 

рубка;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D — диаметр гидроциклона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящее время на ряде металлургических заводов прово­

 

дятся исследования очистки сточных вод от содержащейся в них

 

окалины с помощью гидроциклонов, результаты которых будут

 

использованы для разработки типовых проектов. Схемы испы­

 

туемых гидроциклонов приведены на рис. 5 и запроектированы

 

по следующим ориентировочным данным:

 

доходят

до

D =-

 

1)

диаметры испытанных

гидроциклонов

 

= 0,35 м, а производительность от 90 до

130 м3 воды в час.

Это

 

соответствует гидравлической нагрузке

Q' = 1000 м3)час на

1

м2

 

общей площади гидроциклона в горизонтальном сечении цилин­

 

дрической части;

 

 

 

 

 

 

 

» 1,7

D и

конической

 

2)

высота цилиндрической части Нц

 

расти Нк ~ ЗЯЦ ;

центральной

трубы

dQ = -от

0,2

D

 

 

0,3

D;

3)

диаметр

 

 

4)

диаметр водоподводящей трубы d\ = от 0,2

D до

0,4

D;

5)

диаметр водоотводящей

трубы d2 — от 0,25

D до

0,5

О;

 

6) размер сопла на подводящей трубе подбирается, исходя

из скорости течения в «ем воды ог — 6 -г 8 м[сек.

4 Заказ 1855

Рис. 8. Номограмма для определения производительности

гидроциклонов

Рис. 9. Определение коэффициента <рх в зависи­

Црте

.

мости от относительной величины

; “о диа"

метр центральной трубы или водоотводящего па­ трубка; D— диаметр цилиндрической части гид­ роциклона

Очистка сточных

вод от разливочных машин чугуна

51

Первые испытания

опытных гидроциклонов

дали

удов­

летворительные результаты — степень осветления

воды от

ока­

лины была от 77 до 87%, т. е. близкой к результатам, получае­ мым во вторичных горизонтальных отстойниках. Следует обра­ тить внимание на то, что для очистки воды в отстойниках тре­ буется площадь сооружения в плане 1 м2 на 1 м3]час, а в опыт­ ных гидроциклонах она составляла 950 м3]час на 1 м2. Это объясняется тем, что в отстойниках очищаемая вода движется самотеком, а в гидроциклонах под напором, затрачиваемым на создание вращения потока.

§4. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ РАЗЛИВОЧНЫХ МАШИН ЧУГУНА

Уразливочных машин для чугуна устраивают в большинстве случаев прямоточную систему водоснабжения с осветлением от­

работавшей воды в отстойниках и последующим использовани­ ем для других целей (гидрозолоудаление или пополнение обо­ ротных циклов водоснабжения других цехов).

Внастоящее время проводят опыты по применению замкну­ того цикла водоснабжения разливочных машин на Челябин­

ском и Криворожском металлургических заводах.

Сточные воды от разливочных машин очищают от содержа­

щихся в них обломков чугуна, окалины, извести, графита и дру­ гих нерастворимых органических примесей.

Как видно на рис. 10, процесс осаждения взвешенных ве­ ществ в сточных водах от машин разливки чугуна протекает до­ вольно быстро: до 90% от общего количества частиц осаждает­

ся в течение 15—20 мин. При этом процентная скорость выпа­ дения осадка Wmhh 0,3 мм/сек. Кривая на рис. 10 характери­ зует процесс выпадения осадка из концентрированных сточных вод. Практически содержание взвеси в сточной воде может ко­

лебаться в широких пределах — 420—5000 мг/л\ для расчета от­ стойника принимается обычно среднее содержание взвеси

С\— 1500—1800 лгг/л. Расход воды на одну разливочную маши­ ну составляет 125 м3]час, из которых 30% испаряется в процес­

се охлаждения чугуна. При этом приток воды к сооружениям

неравномерный, коэффициент К которого колеблется в преде­ лах 1,2—1,6.

Если задержание взвеси в отстойнике составляет 90%, то со­ держание в воде взвеси С2 составляет 150 мг)л. Этому соответ­ ствует процентная скорость осаждения частиц (по графику рис. 10) и = 0,3 мм)сек, при горизонтальной скорости движения воды в отстойнике не более v = 5—6 мм/сек. Время пребывания воды в отстойнике порядка одного часа.

На рис. 11 показан типовой горизонтальный отстойник Гипромеза для очистки сточных вод от разливочных машин. Он

4*

52

Механическая очистка производственных сточных вод заводов

состоит

из двух секций,

выполненных из

железобетона. Освет­

ляемая

вода поступает

по одному или двум лоткам с одной сто­

роны и выходит из отстойника

с другой.

Один отстойник рас­

считывается на одну машину;

можно также и для двух машин

устраивать трехсекционный отстойник приведенных размеров.

Пример. Расход воды на разливочную машину из двух лент составляет 125 м3!час, из которых теряется в производстве около 30%, т. е. 37,5 м?)час\

fyodo/ыштельностъ

Процентная скорость выпадения

Отстаивания t, пин

взвеси и, мм/сен

 

Рис. 10. Кинетика выпадения осадка из сточных вод от разли­

вочных машин чугуна (по весу)

 

Требуется запроектировать горизонтальный отстойник для выделения из

воды взвешенных веществ. Остаточной взвеси в осветленной

воде должно

быть не более С2 = 150 мг/л, при

начальном содержании ее

С1 — 1500 мг/л.

Требуемый эффект очистки воды от взвешенных веществ:

100(Сх-Сг) 100(1500150)

°Cl 1500

соответствующая этому эффекту скорость выпадения взвеси имт= 0,3 мм/сек

(по графику рис. 10).

Принимаем по конструктивным соображениям глубину отстойника: про­

точной

части ЯприТ = 1>15 м,

осадочной

части

Яосад = 0,85 м и запас над

водой

верха стенки отстойника= 0,30 м.

Общая

строительная глубина

Н = Япрот + Яосад 4- Язап = 1.15 + 0,85 + 0,30 = 2,30

я.

Также по конструктивным соображениям принимаем глубину иловой ка­

меры

Якам *= 1,20 я и длину ее /кам = 2,75 я.

 

воды в отстойнике

Расчетная продолжительность пребывания сточной

 

t _ ^прот

1 1 50 _

сек ,

или J ,07 часа

 

имин

 

 

 

 

54 Механическая очистка производственных сточных вод заводов

Задаемся величиной горизонтальной скорости протекания воды в от­ стойнике о = 3 мм/сек или 0,003 м/сек и находим расчетную длину отстойни­ ка по уравнению (П-96):

£расч = а с!.

Приняв а = 1,37 и подставив значения v = 0,003 м/сек и t = 3840 сек., получим:

£расч = 1,37 • 0,003 • 3840 = 15,75 м.

Ширина отстойника:

q0,025

В=----- ------ =------------------ 7,3 м. v Дпрот 0,003 -1,15

Для удобства эксплуатации принимаем отстойник из двух секций, ширина каждой из них по конструктивным соображениям b = 4,75 м.

Тогда теоретическая скорость движения воды в отстойнике будет равна: а) при работе двух секций

 

о = ■

q

0,025

~ = 0,023 м/сек, или 2,3 мм/сек-,

 

„------= ~-

 

 

26Дпр0Г

2-4,75-

 

1,15

 

б)

при работе одной секции

(во время очистки

от осадка второй секции)

 

fl = •

q

0,025

= 0,0046м/сек, или 4,6 мм/сек,

 

------ = —---------

*

 

 

b *«прот

4>75 • 1

15

 

что не превосходит максимальной

допустимой скорости

(5—6 мм/сек).

Объем осадочной части двух секций отстойника:

Косад — ^-Расч ■ 26 • Досад + ^кам ‘ 26 • ДКам —

= 15,75 • 2 • 4,75 • 0,85 + 2,75 • 2 • 4,75 • 1,20 = 159 м*.

Количество выпадающего осадка составит

(1500— 150) • 87,5

g = (C1-C2)Q =

1000 •

= 0,12 т/час.

 

 

1000

 

Объем выпадающего осадка при влажности его

Р = 9О°/о и удельном

весе у = 2 составит:

 

 

 

 

g

100

0,12

—----------

5^0,6 м*/час.

^осад- т •

(100_р)-

2

 

 

 

(100 — 90)

 

Время, по истечении которого каждую секцию отстойника надо очищать,

будет:

 

 

 

 

 

Кесад

 

159

.

Т =--------ссад__

. --------------- = j j

 

U+сад • 24

0,6 • 24

 

Подвод воды в отстойник предусмотрен через затопленный

водослив в лотке с

наклонным дном, а отвод осветленной во­

ды— через незатопленный водослив с тонкой стенкой в лоток и

далее по трубе.

Уклон днища отстойника к приямку около 0,05.

Очистка сточных вод от грануляции доменного шлака

55

Осадск из отстойника удаляют грейфером, передвигающим­ ся при помощи электротельфера по монорельсу, подвешенному к эстакаде. Извлекаемый из отстойника осадок нагружают в железнодорожные коробки и вывозят на свалку. Осадок можно выгружать железнодорожным или автомобильным краном с грей­ фером. В этом случае осадок перемещают по дну отстойника к приямку вручную движками. На время очистки одну секцию от­ стойника выключают из работы, а воду из нее выпускают через трубу с приемной воронкой на конце гибкого шланга.

Для промывки лотков к отстойнику должен быть подведен водопровод с напорной водой. Погрузочную площадку для шла­ ма, замощенную и покрытую асфальтом, следует выполнять в сторону отстойника с уклоном 0,01 для стока обратно в отстой­ ник воды и грязи, стекающей из железнодорожного вагона (коробки).

Как показывают анализы, осадок из отстойника содержит железа (обломки чугуна и окалину) 5%, графита 7,5%, извест­ кового шлама 42%, органических веществ до 30% и прочих до 15,5%. Поэтому перед отстойником желательно устраивать пес­ коловку для улавливания песка, содержащегося в извести, об­ ломков чугуна и окалины.

§ 5. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ГРАНУЛЯЦИИ ДОМЕННОГО ШЛАКА

При выплавке чугуна получается 60—80% шлака (по весу от выплавленного чугуна).

Чтобы подготовить шлак для использования в строительном деле (изготовление шлакового цемента, кирпича и др.), его

нужно предварительно гранулировать. Грануляция доменного

шлака заключается в быстром охлаждении, вследствие чего он дробится на мелкие частицы. Грануляция может быть мокрая или полусухая (механическая).

В настоящее время установки для мокрой грануляции не строят, но на некоторых заводах эксплуатируют еще ранее построенные. Они представляют собой железобетонные прямоугольные бассейны, наполненные водой, в кото­ рые сливают расплавленный шлак, подвезенный в ковшах от доменной печи. При этом на собственно грануляцию (испарение воды) расходуется 1 м3 во­ ды на 1 т шлака. Гранулированный шлак, накапливающийся на дне бассей­ на, выгружается грейфером в вагоны. Иногда шлак, выпускаемый из печи, направляют в желоб, по которому он вместе с подаваемой туда же водой поступает самотеком в грануляционный бассейн. Воду из грануляционного бассейна подают насосами обратно к доменной печи для грануляции и транс­ портирования шлака. При указанных способах грануляции воду при оборот­ ном использовании осветляют в горизонтальных отстойниках с иловой каме­ рой и предусматривают механическую уборку осадка.

Наименьшая скорость выпадения до 70—75°/о осадка составляет икин=

= 0,5 мм/сек.

скорость v протока воды в отстойнике

принимают

5—

Расчетную

10 мм)сек, глубину проточной части h = 1,5—2,5 м, глубину

иловой

части

йил = 0,5-—1,5

м.

 

 

56 Механическая очистка производственных сточных вод заводов

Примеси, содержащиеся в сточной воде от грануляции, осаждаются в течение 2 час., после чего вода практически оказывается достаточно освет­ ленной. Влажность осадка в отстойниках равна от 20 до 60%, и осадон после выгрузки его обычно легко подсушивается на иловых площадках.

В последнее время устраивают установки только для полусу­

хой грануляции, причем количество подаваемой на грануляцию воды регулируют с таким расчетом, чтобы она использовалась по возможности полностью (частично испарялась, а частично впи­ тывалась шлаком). Регулирование влажности шлака преду­ преждает смерзание его зимой.

§ 6. ОЧИСТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД ПРОКАТНЫХ ЦЕХОВ В ЗАМКНУТОМ ЦИКЛЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

От прокатных и трубопрокатных цехов отходят сточные воды двух видов: 1) условно чистые воды от охлаждения нагреватель­

ных печей и колодцев, воздухе- и маслоотделителей, охлажде­ ния электрического оборудования и 2) воды, загрязненные ока­ линой и маслом, от прокатных станов (от охлаждения подшипни­ ков и валков и гидравлического смыва окалины). Загрязненные воды поступают сначала в цеховые первичные отстойники для осаждения крупной окалины, затем перекачиваются (или по­ ступают самотеком) на вторичные отстойники, расположенные

вне цеха и предназначенные для выделения из воды мелкой ока­

лины и масла. Во всех новых и реконструированных прокатных и трубопрокатных цехах устраивают отдельные оборотные систе­ мы водоснабжения для охлаждения оборудования нагреватель­ ных колодцев и печей и для прокатных станов (рис. 12). При

этом условно чистые воды подвергаются только охлаждению, а воды, загрязненные окалиной и маслом, — отстаиванию и после­ дующему охлаждению.

Устройство прямоточных систем водоснабжения прокатных цехов недопустимо.

При переводе на испарительное охлаждение нагревательных печей будет целесообразно иметь один общий замкнутый цикл водоснабжения.

За последние годы бронзовые подшипники валков прокатных

станов с масляной смазкой почти всюду заменены текстолито­ выми подшипниками с водяной смазкой, в результате чего в

сточных водах количество масла уменьшилось, однако поступ­

ление ею от смазки рольгангов и другого оборудования не иск­

лючено.

Наличие в воде окалины вызывает механический износ шеек валков и текстолитовых вкладышей подшипников и, следова­ тельно, более частые остановки станов для замены вкладышей,

перевалки валков и проточки их шеек. Наличие в воде масла не­

Очистка и использование сточных вод прокатных цехов

57

допустимо ввиду того, что в нем всегда содержатся различные волокна, которые забивают отверстия в оросительных трубках прокатных станов; масло и волокна, прошедшие через трубки,

сгорают на раскаленном металле.

Первичный отстойник

Первичный отстойник сточных вод от прокатных станов

представляет собой железобетонную коробку длиной 7—10 м, за-

Рис. 12. Схема оборотного водоснабжения прокатного цеха:

/ — ножницы: 2 — прокатные клети;

3 — первичный

отстойник

(яма для

окалины);

4 — обжимная клеть; 5 — маслоохладитель; 6 — нагревательная печь № 1;

7 — нагре-

вательная печь №2; 8 — вторичный

отстойник;

9 — насосная

станция

оборотной

воды; 10 —охладители оборотной воды

глубленную в грунт (рис. 13) применительно к месту ее располо­ жения в скрапном пролете цеха. При этом очистка отстойника от окалины и погрузка ее на вагоны может выполняться с по­ мощью грейфера, подвешиваемого к мостовому крану на время очистки отстойника.

58 Механическая очистка производственных сточных вод заводов

Размеры отстойника определяются конструктивно, исходя из ■объема, необходимого для теоретического времени / = 1—1,5 ми­ нуты пребывания сточной воды в отстойнике и скорости движе­ ния воды v = 0,10—0,15 м!сек.

Рис. 13. Первичный отстойник сточных вод от прокатных станов:

I — бункер для окалины; 2 — насос; 3 — приямок 300 X 500 мм; 4 — скобы ходовые; 3 — съемный настил; 6 — дренажный насос

Задаваясь шириной отстойника

(из

условий

очистки его

грейфером), равной В — 3,5

м, и принимая глубину проточной

части Апрот = 1,5 м, находят длину отстойника

 

г

Qt

м.

 

 

L = -—-----

 

 

 

60• Впрот

 

 

 

Объем осадочной части

отстойника

должен

быть равным

■объему, вмещающему выделяемую из сточной воды окалину в

продолжение не менее одних суток.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ