Целью технологических исследований является получение данных для проектирования новых объектов по очистке сточных вод или для модернизации существующих очистных сооружений.

Программа исследований составляется индивидуально для данного вида сточных вод. На основе результатов исследований разрабатывается схема очистки сточнъ1х вод, позволяющая получить требуемый эффект очистки при минимальных капиталовложениях и эксплуатационных расходах.

Рис 5.2 Схема водного баланса газогенераторной станции азотнотукового комбината

/ - скрубберы, 2 - котлы-утилизаторы, 3 - рекуператоры, 4-генераторы водяного газа, 5 - гене ратор паровоздушного газа, 6 - осветленная вода, 7 - вода для котлов, 8 - отработанная вода

Прежде всего необходимо определить количество сточных вод, их характеристику и необходимую степень очистки. Большое значение при этом имеет правильный отбор проб сточных вод. Взятые пробы должны быть репрезентативными, т. е. они должны давать однозначное представление о свойствах сточных вод и колебаниях их состава.

В общем случае разработка каждого технологического процесса включает три этапа: первый - выбор метода очистки; второй - выбор режима процесса и третий - выбор комплекса сооружений.

Для выполнения первого этапа, кроме опытных данных, необходимы представления о механизме процессов, протекающих при очистке сточных вод.

Выбор режима очистки сточных вод осуществляется на основе варьирования и сопоставления различных факторов: физико-химических, массообменных, биохимических и др.

Третий, завершающий этап разработки промышленной очистной установки- конструктивное оформление процесса - тесно связан со вторым. Для выбора сооружения требуются дополнительные сведения, связанные с кинетикой гидродинамических процессов в аппаратах очистки сточных вод. Среди многообразия конструктивных схем аппаратов необходимо суметь достаточно обоснованно выбрать наилучший, т. е. оптимальный вариант,

§ 132. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ НИХ ЦЕННЫХ ВЕЩЕСТВ

При проектировании канализации промышленных предприятий прежде всего следует решить вопрос о возможности использования сточных вод (всех или частично) для тех или иных производственных целей без сброса их в водоем, а также о возможности извлечения из них ценных веществ. Возможность такого использования определяется составом сточных вод, их количеством и местными условиями.

Наиболее часто сточные воды после соответствующей их обработки используются в системе оборотного водоснабжения предприятия. Это в первую очередь относится к воде, которая в производстве только нагревается, а не загрязняется - в необходимых случаях она должна быть охлаждена в градирнях, брызгальных бассейнах и т. д. и вновь подана в производство.

В том случае когда вода в производстве загрязняется, но не нагревается (мокрое обогащение руды, гидрозолоудаление и др.), она используется вновь в производстве только после очистки (отстаивания).

Оборотное водоснабжение может быть применено и при нагретой и загрязненной сточной воде, если она после обработки (обычно после отстаивания и охлаждения) может быть использована вновь для тех же технологических целей. Так, например, часто применяется оборотное водоснабжение цехов газоочистки на металлургических заводах.

На рис. 5.3. показана схема использования сточных вод для оборотного водоснабжения цеха газоочистки конверторного производства.

Водное хозяйство конверторных газоочисток на большинстве отечественных заводов представляет собой замкнутый цикл водоснабжения, включающий в свой состав очистные сооружения (преимущественно радиальные отстойники), водоохлаждающие устройства и сооружения по обработке шламов.

Специфика образования сточных вод состоит в том, что стоки газоочисток работающего (плавка) и неработающего (горячий резерв) конвертеров смешиваются. Вследствие этого общий сток формируется из сильно загрязненного стока (в период продувки конвертора) и «условно чистого» стока газоочисток конверторов, находящихся в горячем резерве.

Общие расходы сточных вод от газоочисток (для цехов с тремя 100-т конверторами, из которых два поочередно находятся в работе, а третий - в резерве) составляют в среднем 400-500 м/ч от одной газоочистки. Введение автоматического регулирования подачи воды на газоочистки на новых заводах приводит к значительной (до 30%) экономии воды и капитальных затрат на сооружениях по подаче воды в цех и на очистных сооружениях оборотного цикла.

Основными загрязнителями сточных вод конверторных газоочисток являются взвешенные вещества минерального происхождения.

Концентрация взвешенных веществ, по данным четырех заводов, изменялась в общем стоке газоочисток от 2,5 до 18 г/л.

По своему гранулометрическому составу взвешенные вещества состоят из очень мелких частиц - более 90% составляют частицы размером менее 50 мкм; плотность взвешенных веществ благодаря большому содержанию железа высока и изменяется от 4,5 до 5 г/см.

Основным очистным сооружением в оборотных циклах конверторных газоочисток являются радиальные отстойники. Установлена возможность интенсификации процесса осветления сточных вод в магнитном поле.

При расчете радиальных отстойников (см. гл. XVH) рекомендуется принимать значение показателя степени п равным 0,7-0,75, а гидравлическую крупность взвешенных частиц, которые необходимо осадить в

отстойнике для получения осветленной воды с содержанием взвеси 150 мг/л, принимать равной 0,25-0,3 мм/с. При расчете по удельной нагрузке последнюю следует принимать 1 -1,15 м/ч сточной воды на 1 м площади поверхности отстойника.

Для интенсификации процесса осветления сточных вод возможно использование полиакриламида с дозой 0,4-1 мг/л. Применение ПАА позволит повысить удельную нагрузку на радиальные отстойники до 3-4 мЗ/(м2.ч).

Рис. 5.3. Схема оборотного водоснабжения газоочисток конверторного производства (количество оборотной воды, %, и твердых веществ, содержащихся в оборотной воде, мг/л)

1 ~ газоочистка конверторов, 2 - трубопровод горячей воды, подаваемой на очистчу; 3 -радиальные отстойники, 4-осадок; 5-шламовая насосная станция; б - механическое обезвоживание шлама; 7 - обезвоженный шлам, направляемый на агломерационную фабрику; 8 - возврат фильтрата в отстойники; Р-ос-ьетленная вода, /О - охладители (при необходимости); - выпуск в канализацию; 12-отработанная вода; 13-подача свежей воды для восполнения потерь в системе оборотного водоснабжения; 14 - приемная камепа насосной станции; /5-насосная станция оборотной воды; /б -вода, подаваемая на газоочистку

После отстаивания сточных вод в цикле оборотного водоснабжения конверторных цехов с тремя 100-т конверторами образуется значительное количество шламов до 70-90 т/сутки. Эти шламы являются ценным сырьем для металлургической промышленности, так как содержат до 67% железа. После обезвоживания, сушки и брикегирования они должны быть использованы в конверторном производстве.

Из возможных методов обезвоживания осадков сточных вод рациональным в настоящее время является обезвоживание на барабанных вакуум-фильтрах. При этом принимают: величину вакуума 46,7- 59,9 кПа; продолжительность фильтроцикла 2,5-3,5 мин; влажность кека 26-35%. При влажности шлама, подаваемого на обезвоживание, 70-60% производительность вакуум-фильтра по сухому веществу составляет 100-200 кг/(м2-ч).

Для вакуум-фильтров рекомендуется применять капроновые фильтрационные ткани; при отсутствии капроновых возможно применять хлопчатобумажные - фильтромиткаль и фильтродиагональ.

Введение ПАА в количестве 0,01% от содержания твердой фазы в шламе позволяет в 1,5 раза увеличить производительность вакуум-фильтров при одновременном снижении влажности кека на 3-5%. а также снизить количество взвешенных частиц в фильтрате более чем в 2 раза.

Обезвоженный шлам рекомендуется направлять на агломерационную фабрику для использования его в качестве добавки к шихте; фильтрат в зависимости от требований к качеству воды направляют в систему оборотного водоснабжения или в отстойник.

Очищенные сточные воды используются в оборотном цикле на те же производственные операции, где они образовались; они могут быть использованы также и другими потребителями, которые не предъявляют особых требований к качеству воды, т. е. может быть применено так называемое последовательное использование сточных вод.

Большой экономический эффект от последовательного использования воды может быть получен, например, на нефтеперерабатывающих