Водоотводящая система металлопрокатного завода

Сточные  воды  станов  горячего  проката  содержат  различные  масла  и  нефтепродукты,  попадающие  через  неплотности  в  системах  смазки.  Индустриальные  масла  и  солидолы,  содержащиеся  в  сточных  водах,  имеют  плотность 0,879  и  0,923 г/см3  соответственно. 

 

 

 Описание  последовательно-оборотной   схемы  водоснабжения  широкополосного  стана 2000.

 

 

На  основании  исследований,  проведенных  ВНИПИ  ЧерметЭнергоОчисткой,  разработана  схема  последовательно-оборотного  водоснабжения  широкополосных  станов  горячей  прокатки.  Сущность  схемы  заключается  в  том,  что  малозагрязненная  вода  от  охлаждения  полосы  и  моталок  после  очистки  гидроциклона  направляется  на  повторное использование – охлаждение  валиков рольгангов,  валиков черновой  группы  клетей  и полосы ( снизу ). После использования на  этих  операциях  вода  отводится  в  яму  для  окалины,  а  затем  выводится  за  пределы  цеха  на  вторичную  очистку. На  охлаждение  валиков  чистовой  группы  клетей,  полосы  ( сверху ) моталок  и  гидросбив  окалины,  вода  подается  после  вторичной  очистки  в  радиальных  отстойниках  с  камерой  флокуляции.  При  этом  вода,  подаваемая  на  гидросбив  окалины,  предварительно  проходит  3  ступень  очистки  на  фильтрах  с  плавающей  загрузкой  из  гранул  вспененного  полистирола. Эта  схема  позволяет  сократить  количество  сточных  вод,  выводимых  за  пределы  цеха  на  вторичную  очистку  в  2  раза. Кроме  того,  описанная  схема  водоснабжения  имеет  ряд  преимуществ:

 

1. Система  водоснабжения   работает  в  полностью  замкнутом  (бессточном ) режиме.  Это  достигается  тем,  что  все  потребители  технической  воды,  в том  числе  и  текстолитовые  подшипники  шпинделей  главных  приводов  клетей,  сбрасывают  отработавшие  воды  в  систему  условно  чистых  вод,  а  также  тем,  что  гидросбив  окалины  работает  на  фильтрованной  воде  из  грязного  оборотного  цикла;

 

2.  Предусмотрено   охлаждение  на  градирнях   лишь  30%  от  расхода  циркулирующей   в  системе  воды.  Это   обосновано  соответствующими  теплотехническими   расчетами,  показывающими,  что в самое жаркое  время года  температура воды,  подаваемой  на  стан,  после внешних очистных  сооружений,  не  превышает 31 ^ОС,  а  во  внутреннем  оборотном  цикле  35 ^ОС.  Такие  температуры  не  оказывают  отрицательного  влияния  на  работу  оборудования  и  качества  продукции. 

 

3.  Предусмотрено   регулирование  работы  всех  основных  насосных  станций   стана  путем  объединения   их  в  единую  гидравлическую  систему  с  помощью  специальных  переливных  трубопроводов.

 

 

 

 

 

 

Технология  очистки  сточных  вод  прокатного  стана 2000.

 

Сточные  воды  прокатного  стана  2000,  в  которых  основными  загрязняющими  компонентами  являются  окалина  и  различные  масла,  подвергаются  3-х  ступенчатой  очистки:  гидроциклон,  вторичное отстаивание – в радиальных  отстойниках с камерой флокуляции,  третья  ступень – фильтрование  на  фильтрах  с плавающей загрузкой.

Очистка  сточных  вод  отстаиванием  в  яме  для  окалины(гидроциклон).  На  схеме    установлен  в 2-х местах:

1.    Для  сточных   вод  от  участка  охлаждения  полосы  и  моталок.  Т.к.  концентрация  окалины  после  этих  участков ( 1562 мг/л ),  то  тут установлен  для  окалины гидроциклон. Напорные гидроциклоны   серийно выпускаются Дзержинским опытно-экспериментальным заводом НИИХИММАШ, изготовляются двух типов: конструкции НИИХИММАШ с диаметром цилиндрической части   32 , 40 , 50 , 63 , 80 , 100 , 125 , 160 , 200 , 250 , 320 , 400 , 500 мм и Проблемной лаборатории очистки природных и сточных вод (НИЛ ОПСВ) Горьковского инженерно-строительного института.  Удельная  гидравлическая  нагрузка  превышает 50 м3/м2*ч,  скорость  восходящего потока  воды  1,5 мм/с,  концентрация  окалины в сточных  водах,  поступающих  в  яму – 1562 мг/л,  в  очищенной  воде – 897 мг/л.  Окалина из  ямы удаляется шламовыми насосами,  или грейферным  краном.

2.  Гидроциклон напорного   типа  установлен  перед вторичными  радиальными отстойниками.  В гидроциклон  транспортируются  окалиносодержащие сточные воды  от  гидросбива  окалины,  охлаждение  клетей ( чистовых  и черновых ) , часть воды  от  охлаждения  полосы  и моталок. 

 

 

В  качестве  вторичной  ступени  очистки  используют  радиальные  отстойники  со  встроенной  камерой  флокуляции.  Конструктивно  периферийный  водоотводящий  лоток  разделен  сплошной  кольцевой  перегородкой,  с  помощью  которой  поддерживается  постоянный  уровень  воды  в  отстойнике.  Система  маслоулавливания  представляет  собой  радиальную  щелевую  трубу ( или  лоток ) ,  которая  имеет  наружную  наклонную  площадку.  Верхняя  кромка  трубы  расположена  выше  уровня  воды.  Всплывающие  масла  транспортируются  качающимся  скребком,  подвешенным  к  поворотному  мосту,  и  по  наклонной  площадке  сбрасываются  в  маслоотводящее  устройство.  При  нагрузке  3 м3/м2*ч  без  коагуляции  концентрация  взвеси  в  осветленной  воде  составляет  150 мг/л.  В  случае  коагуляции  нагрузка  на  эти  отстойники  может  быть  увеличена  до  5 м3/м2*ч.  Содержание  масел  находится  в  пределах  60 – 70 мг/л,  при  коагуляции 40 – 50 мг/л. 

 

 

Очистка  сточных  вод  прокатного  стана  фильтрованием.  Сточные воды  прокатного  стана содержат  значительное  количество  малодисперстных  взвешенных  веществ  с  размерами  частиц  менее  5мкм.  Для  отделения  указанных  частиц  обычные  методы  очистки,  заключающиеся  в  отстаивании  под  действием  гравитационных  сил,  малоэффективны  и  требуют  длительного  времени.  Актуальность  глубокой  очистки  сточных  вод  методом  фильтрования  обуславливается  повышением  требований  к  качеству  воды,  используемой  при  некоторых  операциях  прокатки.  Глубокая  очистка  сточных  вод  от  твердых механических  примесей,  масел  и  нефтепродуктов  производится  фильтрованием через зернистую минеральную загрузку.

В  схеме  стана 2000  установлен  фильтр  с  плавающей  загрузкой  из  гранул  вспененного  полистирола (ФПЗ-3).  Фильтр  разработан размером 3,4 м.  на  базе  корпусов  катионитовых  фильтров.  Исходная  вода  подается  в  фильтр  на  очистку  в  направлении  снизу  вверх,  а  промывка – сверху  вниз. Высота  загрузки  2 м,  размер  гранул  1 – 4 мм,  допустимое  содержание  взвеси  в  исходной  воде 336-784 мг/л.(Фильтр подобран по “Справочнику канализационных мест и промышленных предприятий”)

 Параметры  работы  фильтра:

- концентрация  взвеси  в очищенной воде – 18-50 мг/л;

- продолжительность цикла  6 часов;

- скорость фильтрования 10 м/ч 

- грязеёмкость  загрузки  в конце фильтроцикла 30 – 40 кг/м3;

- интенсивность  промывки  10 – 12 л/с м2.

- продолжительность   промывки  4-3 мин

- относительное расширение  загрузки – 40 %

   Подготовка  и утилизация  железосодержащих  шламов.

Шламы  прокатных  цехов ( окалина )  представляют  собой средние и мелкие  частицы окалины,  задержанные на  очистных  сооружениях прокатных цехов.  Крупные частицы осаждаются  обычно  в ямах  для окалины и их  обезвоживание не  представляет  трудностей,  а более мелкие  частицы  улавливаются  на  сооружениях  второй  ступени  очистки.  Усредненный  химический  состав  окалины  представляет  собой  содержание  следующих  веществ:

Fe общ 70 –72%, SiO2 0,3 – 0,6%  ,  AL2O3 0,1 – 0,4%,  CaO  1 – 4%;  MgO  0,5 – 2%;  MnO 0,2 – 0,5%.

Усредненный  гранулометрический  состав окалины, %, улавливаемый  на  второй  ступени  очистки:

Крупность, мкм	>100	100 – 50	50 – 40	40 – 30
Содержание,  %	3 – 5	10 – 18	6 – 10	6 – 10
Крупность, мкм	30 – 20	20 – 10	10 – 5	<5
Содержание,  %	15 – 20	14 – 25	10 – 20	12 – 20

 

Основными  физико-механическими  свойствами  является  плотность  твердых  частиц,  гранулометрический  состав,  влажность,  пористость и  т.д. Плотность  прокатной  окалины  4,7 – 5,3 г/см3.

 

 

 Обезвреживание  маслоотходов

 

В процессе  производства  образуется  большое количество  масляных  отходов,  содержащихся  в сточной воде.  Обычно  данные  продукты  нецелесообразно регенерировать,  т.к.  они содержат  смесь различных сортов  масел с водой и твердыми  частицами  окалины.  Хорошо  очищенное  масло  возможно  использовать  в  качестве  топлива  в  котлах  ТЭЦ  или  в  автодорожном  строительстве.

Для  улавливания  масел  из  сточных  вод  применяются  маслоуловительные  устройства,  расположенные  в радиальных отстойниках с камерой флоакуляции.

 

 

  Расчет  сооружений  по  принятой  схеме   очистки  сточных  вод.

 

1. Гидроциклон  установлен  перед вторичным радиальным  отстойником.

Гидроциклон  установлен на схеме в двух местах:

- в  цехе  для  участка  охлаждения  полосы  и моталок.  Концентрация  сточных  вод  составляет по взвешенным веществам   1562  мг/л;   После 897 мг/л

 

Эффект  очистки  Э ,%,  составляет:

Э = (1562– 897 )/ 1562 * 100% = 42%;

 

 

 

 

 

Гидроциклон подобран по “Справочнику канализационных мест и промышленных предприятий”- ГНС-500 d_пат=500мм; d_сл=200мм;d_шл=60мм;α=45⁰; d_пит =160мм;Hц=1000мм Р=0,1МПа

d_пат- внутренний диаметр мм;

d_пит-вкладыш питающего патрубка мм;

d_cл – насадок сливной мм;

d_шл– насадок шламовый мм;

α- угол конусности;

Н_ц-высота цилиндрической части мм;

 

По СНиПу 2.04.03-85:

 Производительность  напорного гидроциклона Q’_hc, м³/ч, назначенных размеров следует рассчитывать по формуле

 

=9.58*1000*0.2*0.16=306,5м³/ч

     Расход  проходящий через напорный гидроциклон  10555 м³/ч

     Количество  гидроциклонов принимаем:

 

                    N=Q/Q_hc=10555/306.5=34шт.

     

 

где g — ускорение силы тяжести, м/с²;

DP — потери давления в гидроциклоне. МПа;

d_en, d_ex — диаметры питающего и сливного патрубков (, мм.

 В зависимости от требуемой эффективности очистки сточных вод и степени сгущения осадков обработка в напорных гидроциклонах может осуществляться в одну. Две или три ступени путем последовательного соединения аппаратов с разрывом и без разрыва струи.

Для сокращения потерь воды с удаляемым осад ком шламовый патрубок гидроциклона первой ступени следует герметично присоединять к шламовому резервуару.

 

 

 

 

D’hc, мм	25	40	60	80	100	125	160	200	250	320	400	500
d, мм	8–25	10–30	15–35	18–40	20–50	25–60	30–70	35–85	40–110	45–150	50–170	55–200

 

2. В  цехе  для участка охлаждения  полосы  и моталок

 Концентрация  сточных  вод  составляет по взвешенным веществам   784  мг/л;   После 210 мг/л

Эффект  очистки  Э ,%,  составляет:

Э = (784– 210 )/ 1562 * 100% = 73%;

Гидроциклон подобран по “Справочнику канализационных мест и промышленных предприятий”- ГНС-500 d_пат=500мм; d_сл=200мм;d_шл=60мм;α=45⁰; d_пит =160мм;Hц=1000мм Р=0,1МПа

 

 

 

По СНиПу 2.04.03-85:

 Производительность  напорного гидроциклона Q’_hc, м³/ч, назначенных размеров следует рассчитывать по формуле

 

=9.58*1000*0.2*0.16=306,5м³/ч

     Расход  проходящий через напорный гидроциклон  4031 м³/ч

     Количество  гидроциклонов принимаем:

 

                    N=Q/Q_hc=4031/306.5=14шт.

 

 

3. Радиальный  отстойник  со  встроенной  камерой  флокуляции.

Установлен  после  гидроциклона.  Концентрация  загрязнений по взвешенным веществам-897 мг/л, после -336 мг/л.

 

Эффект  очистки:

Э = ( 897 – 336 ) / 897 * 100% = 62 %;

 

Нагрузку  на отстойник  принимаем  равной Qуд = 3м3/м2*ч,  тогда  общая  площадь  отстойников  составит:

Fобщ = Q / Qуд = 10547 / 3 = 3515,6 м2;

 

Принимаем  к  установке  типовой  радиальный  отстойник  диаметром  30 м.  Тогда  площадь  отстойника  составит  Fотс = 706,5 м2. Количество отстойников:

Nотс = Fобщ / Fотс = 3515,6 / 706,5 = 4,2

 

Принимаем  к  установке  4  радиальных  отстойника  с  камерой  флокуляции;  диаметр  отстойника  30 м; глубина 4,58 м.

 

4. Фильтры  с  плавающей  загрузкой  из  вспененного  полистирола.

- Перед подачей  воды  на  охлаждение  полосы ( снизу ) .