Производственные сточные воды

Обращение со сточными водами
Сточные воды образуются при охлаждении прокатного оборудования, очистке технологических газов и аспирационного воздуха, обработке металла, гидротранспортировке отходов производства. Водопотребление в трубном производстве приведено на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Водопотребление в трубном производстве [3]
Для снижения водопотребления в технологических процессах современное производство труб оснащается оборотными системами с доочисткой воды до требуемых технических нормативов для повторного использования. Большая часть сточных вод образуется при бесконтактном охлаждении оборудования и относится к "условно-чистым" стокам, имеющим только повышенную температуру. Для охлаждения условно-чистых стоков используют градирни различной конструкции. Перечень загрязняющих веществ в сточных водах трубного производства и источники образования сбросов приведен в таблице 3.12.
Таблица 3.12
Перечень загрязняющих веществ в сточных водах трубного
производства и источники образования сбросов

Наименование ЗВ	Источники образования сбросов	Направление сбросов
	Нагревательные печи, охлаждение гидро- и маслостанций станов	"Чистый" оборотный цикл (ЧОЦ)
Fe общее, Mg, Mn, Zn, Ca, Al, Cr (VI), нитраты, нитриты, аммоний-ионы, сульфаты, фториды, хлориды, фосфаты, нефтепродукты, взвешенные вещества	Охлаждение оборудования станов и рабочего инструмента, гидросбив окалины, термообработка труб, охлаждение труб, трубоиспытательные прессы для гидроиспытания труб	"Грязный" оборотный цикл (ГОЦ)

Загрязненные стоки образуются при контактном охлаждении оборудования и технологического инструмента, гидросбиве окалины, в процессе термической обработки, при охлаждении и гидравлическом испытании труб и содержат различные примеси: окалину, масло, эмульсию. Для очистки загрязненных стоков в локальных оборотных циклах используются разные методы очистки, наиболее часто применяется осаждение загрязняющих веществ в отстойниках, механическая очистка, обработка коагулянтами.
Оборотные системы "чистого" типа, открытые с охлаждением на испарительных теплообменниках, предназначены для охлаждения гидро- и маслостанций горячего проката, двигателей трубопрокатного стана, тиристоров главной понизительной подстанции и охлаждения холодильной установки. Сточные воды охлаждаются в двухсекционной градирне, проходят очистку в двухсекционном самоочищающемся фильтре, после чего подаются в оборотные циклы.
Оборотные циклы "грязного" типа предназначены для подачи воды на охлаждение элементов нагревательной печи, станов линий трубопрокатных агрегатов и трубопрессовых установок прямым контактом, гидросбив окалины, в резервуар охлаждения заготовок и прочим потребителям. В состав цикла входят насосы центробежного типа и вертикальные центробежного типа различной мощности, а также трехсекционная градирня, самоочищающиеся и напорные фильтры, яма сбора окалины, маслосборные устройства и накопительные резервуары различной емкости. Вода потребителям цикла подается из резервуара насосами через сетчатые самоочищающиеся фильтры для задержки грубодисперсной взвеси.
Потребители цикла разделены на три группы: 1) охлаждение элементов нагревательной печи и станов линий трубопрокатного стана и трубопрессовых установок; 2) гидросбив окалины; 3) резервуар охлаждения. После потребителей третьей группы вода поступает в резервуар, откуда насосами совместно с водой после остальных потребителей и водой системы гидросмыва, по лоткам поступает в яму окалины, далее насосом подается в отделение водоподготовки (часть воды подается на гидросмыв окалины в лоток гидросмыва) для очистки на песчаных фильтрах, после чего под остаточным давлением подается на вентиляторную градирню для охлаждения. Охлажденная вода возвращается в приемную камеру.
Расход воды, идущей на охлаждение металлургических агрегатов, может быть значительно сокращен за счет расширения объема испарительного охлаждения нагревательных печей. Использование сухих методов очистки газов позволяет сократить водопотребление на 15% - 20%.
Основным требованием к качеству воды, определяющим необходимость продувки систем оборотного водоснабжения, является стабильность химического состава, исключающего образование отложений и коррозию. Для предотвращения отложений в системах оборотного водоснабжения металлургических предприятий используют реагенты.
Объем водопотребления и массы сбрасываемых ЗВ могут быть существенно сокращены путем внедрения бессточных технологий. В замкнутых бессточных и малоотходных системах водного хозяйства металлургических предприятий применяется 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. 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.
В российской практике есть примеры организации бессточного трубного производства, когда промышленные сточные воды всего предприятия собираются и централизованно направляются на собственные или сторонние специализированные очистные сооружения, и техническая вода после очистки снова возвращается в производство. Объем потребления "свежей" воды из водных источников для таких предприятий является незначительным до 10%.
Одним из наиболее часто встречающихся направлений является внедрение современных методов очистки промышленных сточных вод, что позволяет уменьшить степень загрязнения водоемов-приемников сбросов металлургических предприятий. Для интенсификации механической очистки сточных вод используют сооружения, 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 небольших площадей и меньших капитальных и эксплуатационных затрат.
Водовыпусков от отдельных технологий производства труб, как правило, не существует. Крупные предприятия по производству труб на одной площадке производят трубы различного назначения с использованием разных технологий, часто с собственным производством трубной заготовки, поэтому промышленные и ливневые стоки собираются в целом по предприятию и после очистки направляются в водовыпуски. Состав стоков в водовыпуске трубных предприятий зависит от используемых технологий.
В качестве примера можно привести организацию водоснабжения и водоотведения одного из трубных предприятий Урала. Забор воды на производственные нужды осуществляется из реки, на питьевые нужды - из скважин. Система производственного водоснабжения завода смешанная, включает в себя водопровод свежей технической воды и оборотные циклы. Свежая вода из реки подается на охлаждение оборудования, в травильные и гальванические отделения, на подпитку оборотных систем водоснабжения. На заводе действует общезаводская оборотная система с разделением на условно чистый и грязный циклы, а также локальные оборотные циклы в цехах.
Для отведения сточных вод на предприятии организована система промливневой канализации, в которую поступают производственные сточные воды от цехов предприятия, поверхностные воды, собираемые с территории, и дренажные воды, которые откачиваются из всех заглубленных помещений цехов (маслоподвалов, вентподвалов, насосных станций). Производственные сточные воды поступают от агрегатов и оборудования, работающих по прямоточной схеме, от продувки оборотных циклов, а также нейтрализованные сточные воды после шламонакопителя. Неорганизованные сбросы поверхностных вод с территории предприятия отсутствуют. Общезаводские сточные воды проходят очистку на локальных очистных сооружениях и дополнительную очистку на горизонтальном отстойнике с разделительной дамбой и маслоотделительной емкостью, расположенном перед выпуском, и далее по общему коллектору отводятся в реку. Для очистки промливневых сточных вод на заводе имеются следующие локальные очистные сооружения:
- резервуары-отстойники на насосной станции перекачки промстоков для механической предочистки от нефтепродуктов и взвешенных веществ;
- очистные сооружения промышленных стоков для очистки сточных вод трубопрокатных цехов и дебалансовых вод оборотных циклов от нефтепродуктов и взвешенных веществ;
- станция нейтрализации для обработки химически загрязненных сточных вод от травильных отделений волочильных цехов;
- шламонакопитель для осветления сточных вод, нейтрализованных известковым молоком.
Хозяйственно-бытовые сточные воды предприятия направляются в заводскую систему хозяйственно-бытовой канализации для дальнейшего отведения на очистные сооружения оператора ЦСВ. Учет объема сточных вод осуществляется ультразвуковыми расходометрами UFM 001, установленными на насосной станции промстоков. Перечень ЗВ веществ и удельные показатели в расчете на тонну производимой продукции в целом по предприятию даны в таблице 3.13:
Таблица 3.13
Удельные показатели сбросов, кг/т продукции

Наименование ЗВ	Масса ЗВ в сбросах до очистки	Метод очистки	Проектная эффективность очистки, %	Масса ЗВ в сбросах после очистки
АПАВ	-	Химический		17,9110
Минерализация	-	Механический		3,4640
Взвешенные вещества	-		50	0,1460
Нефтепродукты			75	0,0167
Сульфаты	2,4380
Ca	1,7570
Хлориды	1,1450
Mg	0,4610
Нитраты	0,4052
БПК	0,0454
Fe общее	0,0440
Фосфаты	0,0145
Фториды	0,0143
Нитриты	0,0124
Mn	0,0016
СПАВ	0,0009
Zn	0,0004
Cr(VI)	0,0003
Ni	0,0002
Cu	0,0002

1.4. Требования к качеству и свойствам воды в системах оборотного водоснабжения
Требования к качеству и свойствам воды, подаваемой для производственных целей, устанавливают в каждом конкретном случае в зависимости от применяемых в технологии оборудования, сырья и материалов. Общими являются следующие требования к технической воде /4/:
1. В открытых системах вода должна быть безвредной для здоровья обслуживающего персонала и не обладать отрицательными органолептическими свойствами. Поэтому содержание в I л воды кишечных палочек не должно превышать 1000.
2. Техническая вода может использоваться только для охлажде­ния машин и агрегатов или продукта через стенку по схеме, при­данной на рис. 1.2,а. Температура воды не должна быть выше допу­стимой; так, для среднеевропейской полосы она должна быть ниже 28-30°. Поэтому оборотную воду охлаждают в градирнях или других сооружениях.
3. Содержание взвешенных веществ крупностью до 0,05 мм в воде не должно превышать допустимых значений, зависящих от скорости воды в охлаждаемом оборудовании,
4. Оборотная вода, используемая для охлаждения, должна быть термостабильной, т.е. из нее не должно выделяться более 0,2 г/ (м ч) карбоната кальция CaCO2, других солей и механических при­месей (слой отложений не более 0,08 мм в месяц). В противном случае вода должка предварительно обрабатываться.
5. Вода не должна вызывать точечной и язвенной коррозии, а также равномерной коррозии металла со скоростью, превышающей 0,09 г/(м ч) (слой до 0,1 мм в год) и разрушения бетона. Допу­стима равномерная скорость коррозии углеродистой стали, не превышающая 0,45 г/(м ч), (слой до 0,5 мм в год) при отсутствии признаков точечной и язвенной коррозии. Следует выбирать стойкие материалы для оборудования, трубопроводов и сооружений, преду­сматривать их защиту покрытиями или производить соответствующую обработку воды.
6. Вода не должна способствовать развитию биологических обрастаний теплообменных аппаратов и охладителей оборотной воды со скоростью, большей 0,07 г /(м ч) (слой до 0,05 в месяц) по сухому весу в воздухе. При необходимости воду периодически обра­батывают хлором, а охладители воды - раствором медного купороса.
Вода, используемая для охлаждения оборудования и продукта в теплообменных аппаратах, относится к воде I категории. Вода П категории используется в качестве среды, поглощающей и тран­спортирующей примеси по схеме рис.1.2,б при непосредственном контакте с продуктом (обогащение полезных ископаемых, гидрозоло-удаление и др.). Она может содержать взвешенные вещества в концентрации не более допустимой и крупностью не выше установленного предела во избежании осаждения их по пути движения воды. Норма допустимой концентрации взвешенных веществ в воде, подаваемой потребителям, устанавливается отдельно для каждого производства. Перед каждым циклом использования воды в системе оборотного во­доснабжения эта вода должна быть очищена и, при необходимости, охлаждена. Вода Ш категории используется как среда, поглощающая и транспортирующая механические примеси и одновременно служащая охладителем продукта по схеме рис.1.2,в. В ней могут иметь место процессы растворения (выщелачивания) солей, органических веществ и газов. Количество и технологические свойства воды в таком слу­чае должны отвечать требованиям, указанным выше для воды I и П категории.
Следует отметить, что качество и технологические свойства (термостабильность и коррозионность) воды, используемой для ох­лаждения или обогащения продукта при непосредственном контакте с ним, формируется в основном этим продуктом, а также условиями использования воды и от качества и свойств природной воды прак­тически не зависят.
Особо чистая вода используется для приготовления технологических производственных растворов. Она не должна содержать осаждающихся взвешенных и других веществ, вредных для производства или образующих с растворяемыми веществами вредные примеси.
Примерные общие требования к качеству пресных вод, используемых для охлаждения продукта и оборудования, очистки газов и обога­щения полезных ископаемых, приведены в табл.1.3.