книги из ГПНТБ / Левин, А. М. Очистка сточных вод огнеупорных заводов

а также для районов с высокими температурами возду­ ха, целесообразно применять вентиляторные градирни. Стоимость строительства этих градирен обычно ниже, чем башенных той же производительности. Но для вен­ тиляторных градирен необходим расход электроэнергии на привод вентиляторов, кроме того, эксплуатация ме­ ханического оборудования является более сложной. Ориентировочно нагрузку на 1 м2 площади капельного, пленочного и брызгального оросителя вентиляторной градирни можно принимать соответственно до 6—8, 8— 10 и 5—6 м3/ч. Требуемая площадь вентиляторных гра­ дирен на 1 м3/ч охлаждаемой воды составляет в сред­ нем 0,15—0,12; 0,12—0,10 и 0,20—0,16 м2/ч [74].

Радиаторные градирни представляют собой поверх­ ностные охладители, в которых тепло передается от во­ ды воздуху через стенки радиаторов. Их можно приме­ нять для охлаждения продуктов производства и воды, охлаждающей в свою очередь теплообменные аппараты. В этом случае возможны два замкнутых цикла охлаж­ дения: водяной — для теплообменников и воздушный — для снижения температуры охлаждающей воды. При такой схеме отсутствуют потери охлаждающей воды на испарение, унос брызг ветром и другие потери, а замк­ нутый цикл исключает возможность загрязнения воды. Применение воздушных радиаторных градирен целесо­ образно, очевидно, для районов, где отсутствует воз­ можность получения из источника необходимого коли­ чества свежей воды для пополнения потерь в оборот­ ной системе водоснабжения (несмотря на значительный перерасход металла и более высокую строительную сто­ имость по сравнению с затратами на искусственные охладители других типов). Такие охладители целесооб­ разно применять для охлаждения специальной аппара­ туры, предъявляющей особые требования к качеству охлаждающей воды. При размещении охладителей на площадке завода необходимо стремиться к меньшей протяженности циркуляционных трубопроводов, а так­ же учитывать скорость и направление господствующих ветров в зимний и летний периоды года, туманообразование в зимний период года и вынос ветром воды за пре­ делы охладителей, влияющий на обмерзание сооруже­ ний, расположенных вблизи охладителей.

Минимальные разрывы между брызгальными уст­ ройствами, градирнями и расположенными вблизи них

121

глава 3, Водоснабжение, нормы проектирования СНиП П-Г.З—62).

На рис. 43 показана схема оборотного водоснабже­ ния (вода только нагревается) вращающихся печей,

Рнс. 43. Схема оборотного водоснабжения:

/ — производственные объекты; 2 — нагретая вода; 3 — резервуар теплой воды; 4 — насосная станция нагретой и охлажденной воды; 5 — градирня; 6 — охлажденная вода; 7 — резервуар охлажден­ ной воды; 8 — подпитка свежей водой

компрессорной станции, туннельных печей и другого обо­ рудования. Если вода загрязняется в схеме оборотного водоснабжения, то ее направляют на очистку, а затем — на охлаждение. Аналогичные оборотные системы пре­ дусматривают и для компрессорных станций рудников. Потери воды в оборотном цикле слагаются из по­ терь при охлаждении и очистке воды и потерь в произ­ водственном процессе. Для определения потерь воды при охлаждении следует учитывать испарение, унос во­ ды ветром, фильтрацию. Потери на испарение и унос во­ ды ветром приведены в СНиП П-Г.З—62. Потери при очистке зависят от типа очистных сооружений. Кроме того, следует учитывать потери воды при продувке сис­ темы для стабилизации солевого режима.

Потери воды в производственном процессе могут быть весьма различны. Если вода циркулирует в закры­ тых устройствах, то потери очень малы. При обтекании охлаждаемых открытых поверхностей потери воды уве­ личиваются. Если охлаждающая вода соприкасается с продукцией, то потери ее велики. Наибольшее количе­ ство воды на огнеупорных заводах расходуется на ох­

122

лаждение вращающихся печей.и холодильников, комп­ рессоров, воздуходувок и другого оборудования. Систе­ мы охлаждений не предъявляют особых требований к температуре подаваемой воды. В зависимости от вели­ чины расхода перепад температур входящей и отходя­ щей воды может достигать 10—25° С. Желательно, что­ бы температура отработанной воды не превышала 40— 45° С, чтобы предотвратить выпадение солей временной жесткости и образование накипи на охлаждаемой по­ верхности.

При содержании в охлаждающей воде большого ко­ личества солей следует применять двухступенчатую или двухконтурную систему охлаждения. При этой системе

поверхность оборудования охлаждается химически очи­ щенной водой, циркулирующей по закрытой замкнутой сети (первый контур), снабженной поверхностным холо­ дильником. Вода оборотной системы (второго контура) используется для охлаждения поверхностного холодиль­ ника, после чего она поступает на охлаждение в водоохладитель.

Кроме оборотного водоснабжения применяют систе­ мы последовательного использования воды. Вода из ис­ точника водоснабжения при рхеме последовательного

123

использования направляется в цехи завода, а отрабо­ танная в этих цехах вода поступает в другие цехи, в од­ них случаях после соответствующей очистки, в других случаях после охлаждения. Принципиальная схема системы последовательного использования воды показа­ на на рис. 44. Подобную схему применяют в огнеупор­ ном производстве Западно-Сибирского металлургиче­ ского завода. Вода, отработанная в оборотном цикле, после охлаждения подается в сеть производственного водоснабжения огнеупорного производства.

На огнеупорном заводе 'можно применять также систему с оборотно-последовательным использованием воды. По этой системе отработанную воду направляют не в другие цехи (системы), а в оборотные циклы. При­ чем если вода нагрета, то ее предварительно охлажда­ ют, если загрязнена, то очищают. Например, сточной водой от мокрой уборки помещений после очистки можно пополнять цикл оборотного водоснабжения системы мокрой очистки воздуха. Применяется также система с оборотно-последовательным использованием воды (рис. 45). Эта система отличается от системы с последо­ вательным использованием воды тем, что отработанную воду в одном цехе направляют в оборотные циклы дру­ гих цехов. Система производственного водоснабжения, когда некоторые цехи завода снабжаются водой прямо­ током, а другие по принципу оборота, называется сме­ шанной (рис. 46).

Основные преимущества оборотной системы водо­ снабжения по сравнению с прямоточной следующие:

1 ) вода из источника водоснабжения расходуется в меньшем количестве;

2 ) значительно уменьшаются диаметры трубопрово­ дов подачи свежей воды;

3)уменьшаются размеры и стоимость головных со­ оружений водоснабжения;

4)уменьшаются расходы электроэнергии для пода­ чи воды на территорию завода;

5)значительно уменьшается требуемый дебит источ­

ника водоснабжения; 6) в случае необходимости очистки воды из источни­

ка водоснабжения требуются очистные сооружения меньшей производительности;

7) проще достигается бесперебойность и надежность водоснабжения.

124

Основные недостатки оборотной системы водоснаб­ жения:

1 ) система усложняется, так как в нее включаются дополнительно сооружения для охлаждения воды и на­ сосная станция оборотной воды;

2 ) увеличивается стоимость сооружений и их экс­ плуатация на территории завода;

3) во многих случаях необходима химическая обра­ ботка воды для предотвращения большой минерализа­ ции ее в оборотных циклах и во избежание продувки систем;

4) температура охлажденной воды выше температу­ ры воды в источнике.

В случае отсутствия источника водоснабжения до­ статочной мощности устройство оборотной системы во-. доснабжения оказывается необходимым. Оборотная система может быть экономически целесообразной и при источнике водоснабжения достаточной мощности. Выбор системы водоснабжения решается на основе санитарных требований и технико-экономического срав­ нения вариантов. Увеличивающиеся масштабы произ­ водственного водопотребления ведут к развитию обо­ ротных систем водоснабжения. Вода в системах оборот­ ного водоснабжения подвергается многократному нагреву и охлаждению. Часть воды испаряется в охла­ дителях, при этом повышается концентрация растворен­ ных в ней солей. Соли временной жесткости, в основном карбонат кальция, при нагревании выпадают, образуя слой накипи в трубках теплообменных аппаратов. С со­ лями на поверхности трубок отлагаются продукты кис­ лородной коррозии, механические взвеси, содержащиеся

в воде.

Обрастание трубопроводов приводит к снижению коэффициента теплопередачи теплообменной аппарату­ ры, ухудшению эксплуатационных показателей оборот­ ной системы водоснабжения, увеличению необходимого напора подачи требуемого количества воды. Срок служ­ бы деревянных частей градирни также зависит от ка­ чества циркулирующей в оборотной системе воды. При высоком значении pH оборотной воды нарушается структура древесины, находящиеся в воде щелочи вы­ мывают из древесины связывающие вещества (лигнин), она теряет свою прочность, быстро изнашиваются оро­ сительные устройства. Необходимо предусматривать

126

меры, предотвращающие нарушение нормальной работы оборотного водоснабжения в результате обрастания теплообменных аппаратов отложениями или частого ремонта градирен. Единого способа обработки воды для разрешения,_всех трудностей не имеется. Если кар­ бонатная жесткость воды в источнике водоснабжения значительно ниже допустимой в оборотной воде, то ра­ ционально осуществлять постоянный сброс из системы части воды и замену ее свежей водой из источников водоснабжения (продувка системы). Возможно приме­ нение специальной обработки воды.

Добавочная вода, поступающая в оборотную систе­ му, является источником загрязнений. Из условий под­ держания допустимой жесткости в циркуляционной во­ де из равенства (65) определяется количество солей, которое может находиться в добавляемой в систему све­ жей воде:

Если продувка оказывается неэкономичной, то при­ меняют химическую обработку воды. Она обеспечивает поддержание в оборотной системе солевой состав, при

127

котором предельно снижается возможность образова­ ния накипей и коррозии, сохраняется нейтральная кон­ центрация водородных ионов (рН = 6,5-=-7). Наиболее целесообразно обрабатывать добавочную воду, посту­ пающую в оборотную систему водоснабжения. Для об­ работки воды оборотных систем можно воспользоваться одним из следующих способов.

1. Введение в добавочную воду фосфатов (суперфо фата и реже тринатрийфосфата или гексаметафосфата), которые задерживают кристаллизацию карбоната каль­ ция и создают условия для содержания в оборотной во­ де значительно больших концентраций кальциевых со­ лей, при этом не выпадает осадок и не появляются от­ ложения на стенках охлаждаемых поверхностей. Кроме того, фосфаты имеют способность разрушать старую накипь, 10—1 2 %-ный раствор вводят в добавочную во­ ду. Требуемое для обработки воды количество фосфата определяют по формуле А. Ф. Шабалина:

Дозы фосфатов в зависимости от количества Р2О5, которое нужно поддерживать в циркуляционной системе

циклов применимо при карбонатной жесткости до 16°.

жесткости добавочной воды, но при условии содержания в ней сульфатов не более 1750—2000 мг/л; в случае пре-

128

вышения этого количества из воды выпадает гипс. Пре­ дельно допустимую добавку кислоты в обрабатываемую воду можно определить исходя из того, что 1 кг 100%-ной серной кислоты образует 1 кг гипса, раство­ римость гипса составляет 1,9 кг на 1 м3 воды. По дан­ ным центральной лаборатории Донбассводтреста, под­ кисление является наиболее экономичным способом об­ работки добавочной воды при ее карбонатной жесткости выше 10°. Требуемое количество кислоты для подкисле­ ния можно определить по формуле

лаждаемой аппаратуры мог образоваться незначитель­ ный слой накипи, предохраняющий металл от коррозии.

3.Известкование добавочной воды (ее умягчение) для снижения содержания кальция и щелочности.

4.Обработка на катионитовых фильтрах (глубокое умягчение воды).

5.Рекарбонизация воды оборотной системы дымовы­ ми газами для поддержания в воде необходимого коли­ чества свободной двуокиси углерода, предотвращающей образование накипи на стенках охлаждаемой аппара­ туры. При этом способе обработке подвергают всю цир­ кулирующую в системе воду. Дымовые газы после очи­ стки воздуходувкой нагнетаются в водозаборный коло­

дец. Для лучшего усвоения двуокиси углерода в водозаборном колодце устанавливают барботер. Необ­ ходимое количество двуокиси углерода в воде можно ориентировочно определить по формуле

(72)

— 1оо"(С0^доб— ~ к '

—потеря на испарение, %;

ЩАОъ— щелочность добавочной воды, %;

водой из газа в зависимости от типа барботера состав­ ляет 90—95%- Рекарбонизация оборотной воды дымо­ выми газами рекомендуется при карбонатной жесткости добавочной воды до 28°. Преимуществом этого способа обработки воды является отсутствие эксплуатационных расходов на приобретение и приготовление реагентов. Дорогостоящими в строительстве и эксплуатации и наи­ более сложными, требующими специального оборудова­ ния и квалифицированного персонала, являются уста­ новки по известкованию и катионитовому умягчению воды. Необходимость поддержания pH воды не выше 7 требует сочетать в ряде случаев эти установки с уста­ новками для частичного последующего подкисления воды. Поэтому эти способы обработки воды оборотных систем применяют сравнительно редко.

2. ОБОРОТНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ ОЧИЩЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

СИСТЕМ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ пыли

Эффективным способом является мокрая очистка воздуха от пыли, однако при этом образуются загряз­ ненные сточные воды, характеризующиеся значитель­ ным содержанием тонкодиспергированной взвеси, уда­

130