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 Нпрот = 1 м, осадочной части Нос = 1 м и запас над уровнем воды Нзап = 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.