4.1. Расчет ямы окалины (первичного отстойника)

Основная функция ямы для окалины - удалить самые большие частицы (≥200 мкм).

Первичный отстойник сточных вод от прокатных станов представляет собой железобетонный резервуар длиной 16 м и более, шириной 4 м, заглубленный в грунт до 10 м и более; располагается он в скрапном пролете цеха. Очистку отстойника от окалины и погрузку ее на вагоны можно производить грейфером, подвешиваемым к мостовому крану на время очистки отстойника.

Основной, частью первичного отстойника по новому типовому проекту Гипромеза (рис. 3) является осадочная камера 1, в которую сточная вода от прокатных станов поступает по тоннелю 2. Осветленная в отстойнике вода по лотку 3 перетекает в водораспределительную камеру 4, из которой насосами 5, расположенными в машинном зале 6, перекачивается на вторичные отстойники. Осадок из камеры 1 периодически перемещается в бункер 7 для обезвоживания окалины; вода от обезвоживания сливается через окна 8 в осадочную камеру 1; обезвоженная окалина из бункера 7 погружается в вагоны и отвозится на агломерационную фабрику или непосредственно на рудный двор для использования в шихте доменных печей.

Рис. 3. Первичный отстойник окалиносодержащих сточных вод

с удалением осадка грейфером

Зная Q_{ст вод} , м³/ч принимаем горизонтальную яму.

1. Длина ямы:

Размеры отстойника определяют исходя из объема, необходимого для пребывания сточной воды в отстойнике в течение 1,0 – 1,5 мин, и скорости движения воды 0,10 – 0,15 м/сек.

L=(1000*K_s*H_s*V_s)/U₀,

где K_s- коэффициент, принимаемый по табл.27 [5];

H_s – расчетная глубина ямы , м, принимаемая согласно табл. 28 [5];

V_s – скорость движения сточных вод, м/сек;

U₀- гидравлическая крупность песка, мм/с (рассчитана ранее).

2.Объем ямы:

Объем осадочной части отстойника должен быть равным объему выделяемой из сточной воды окалины в продолжение не менее одних или двух суток.

Количество окалины, уносимой с водой в отстойник, принимают около 2% от массы проката; в первичном отстойнике из воды выпадает примерно 90% окалины, или g = 18 кг на 1 т прокатываемого металла. Объемная масса окалины около 3 т/м³.

Вода поступает в отстойник по всей его ширине через щель (под уровень воды). Скорость воды в щели около 0,3 м/сек, а на водосливной стенке на выходе около 0,15 м/сек.

Окалину выгружают из отстойника сначала в бункер емкостью, соответствующей двух- трехдневному количеству окалины, а затем, после обезвоживания, окалину грузят на железнодорожные платформы и отвозят для использования, в шихте доменного цеха или агломерационной фабрики.

Принимаем время пребывания воды t мин. Зная Q_ст.вод м³/ч можно рассчитать объем:

V= t* Q_ст.вод, м³;

3. Ширина ямы для окалины:

В= V/(L∙H), м.

4.2. Расчет отстойника

При расходе менее 500 м³/час применяют отстойники малой производительности с окалиноуборочной машиной (рис. 4).

При расходе менее 1000 м³/час очистка проводится в горизонтальных отстойниках.

При расходе более 1000 м³/час для среднесортовых, крупносортовых и заготовочных станов очистка проводится в радиальных отстойниках с камерой флокуляции.

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 скрепером 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

Радиальный отстойник (рис. 5) представляет собой круглый в плане железобетонный резервуар, в который осветляемая вода подводится снизу в центр и изливается через воронку, обращенную широким концом к верху (рис.4). Вокруг воронки располагается цилиндр успокоитель с глухим дном и дырчатыми стенками. Наличие такого цилиндра способствует более равномерному распределению воды по рабочей высоте отстойника. Вода медленно движется от центра к периферии и сливается в периферийный желоб. Для удаления осадка служит медленно вращающаяся металлическая ферма с укрепленными на ней скребками, сгребающими осадок к центру отстойника, откуда он непрерывно или периодически выпускается или откачивается. Одним концом ферма опирается на опору в центре отстойника, а другим – на тележку, движущуюся по стенке отстойника.

Рис. 5. Схема радиального отстойника

1 — центральная распределительная труба; 2 — круговой жёлоб; 3 — труба; 4 — скребки; 5 — движущаяся ферма; 6 — приямок; 7 — иловая труба

Определим требуемый эффект осаждения по концентрации взвеси в обрабатываемой воде C₀ и заданной концентрации взвеси в осветленной воде C:

Э=100(C₀-C )/ C₀,%.

Р асчетное значение гидравлической крупности u₀, мм/с, необходимо определять по кривым кинетики отстаивания Э = f(t),(рис.1) получаемым экс­периментально, с приведением полученной в лабораторных условиях величины к высоте слоя, равной глубине проточной части отстойника, по формуле:

мм/с

где H_set - глубина проточной части в отстойнике, табл. 31 [5];

K_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника, табл. 31 [4];

t_set - продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h₁, (по кинетическим кривым отстаивания) ;

h₁- глубина слоя , равная 0,5 м (5);

n₂ - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения.

n₂ = (lgt₂-lgt₁)/(lgh₂-lgh₁).

Радиус радиального отстойника рассчитываем по формуле:

,

где Q – расчетный расход сточных вод, м³/ч;

К – коэффициент принимаемый для радиальных отстойников равный 0,45;

u₀ – гидравлическая крупность частиц взвеси, мм/с.

На основе полученных данных принимаем типовой радиальный отстойник:

• диаметр отстойника ,м;

• гидравлическая глубина отстойника , м;

• глубина зоны отстаивания , м;

• высота иловой зоны , м;

• диаметр трубопровода подводящего , мм;

• диаметр трубопровода отводящего , мм;

• объем зоны иловой, м³;

• объем зоны отстойной, м³.