книги из ГПНТБ / Шабалин А.Ф. Очистка сточных вод предприятий черной металлургии учебное пособие для техникумов
.pdfБиохимическое обесфеноливание сточных вод |
225 |
После биохимической очистки сточная вода содержит |
1— |
5 мг/л фенолов; биохимическая потребность воды в кислоро де— около 100 мг/л.
Микроорганизмы, с помощью которых разрушаются фенолы, не болезнетворны; число их в аэрационном бассейне составля ет десятки миллиардов в 1 м3 воды.
Исследования осадка из аэрационного бассейна и вторично го отстойника показали, что он состоит в основном из смол, ма сел и частично биомассы фенолразрушающих микроорганизмов и не может служить так называемым активным илом, интен сифицирующим процессы очистки фенольных сточных вод.
Пример. Произвести расчет элементов установки биохимического обес феноливания сточных вод коксохимического завода при условии возможности выпуска их в водоем.
Количество очищаемых сточных вод Q = 65 м31час. Полная биохимическая потребность в кислороде для сличая остановки паровой обесфеноливающей установки надсмольн'ых вод (в 20-дневной пробе насыщения по опытам Укра
инского института коммунальной гигиены) |
БПК20 — 1,6 |
• БПКв = 1,6 • |
• 1,2 = 2 г/л. |
|
|
Фенольные сточные воды предварительно очищают от смолы, масла и ми |
||
неральных взвешенных веществ. |
указанной |
биохимической |
Аэрационный бассейн проектируют, исходя из |
потребности сточной воды в кислороде для полного окисления фенолов — БПКао = 2 г/л или 2 кг/м?.
Необходимое количество воздуха определится по следующему уравнению:
БПК о • Q • ЮО |
2 • 65 • |
100 |
Свозд — |
0,273 • |
= 4761 м3/час, |
0,273 • р |
10 |
где 0,273—содержание кислорода в 1 м3 воздуха, кг; р — степень использования воздуха, принимается равной 10%.
Потеря давления воздуха
Н = Н1 + /г1 + /г2 = 2 -f-0,5+ 1 =3,5 м,
где Hi — столб воды в аэрационном бассейне; Й1 — сопротивление в пористых плитах; йг — сопротивление в воздухопроводах.
Устанавливаем три турбокомпрессора марки ТК-700/5 производительно стью по 5000 м3/час с давлением 4 м вод. ст.; электродвигатели к ним по 100 кет с числом оборотов 2950 в минуту; из них один рабочий, второй и тре тий резервные (третий может быть в ремонте). При аварийном притоке сточ
ных вод в количестве до ПО м31час |
мопут |
работать |
два турбокомпрессора. |
|
Полезный объем аэрационного бассейна определится из уравнения |
||||
„ |
БКП20 • Q ■ 24 |
= |
2 ■ 65 • 24 |
= 1040 -и3> |
va . б =--------- |
~---------- |
X------- |
где е — количество кислорода, поглощаемое 1 м3 полезного объема аэрацион ного бассейна, равное 3 кг/сутки.
Принимается аэрационный бассейн из двух отделений объемом каждое по 800 м3 и состоящих из пяти коридоров, каждый длиной I = 40 м, шириной b = 2 м, глубиной воды Hi — 2 м.
15 Заказ 1855
226Очистка сточных вод обогатительных фабрик и коксохимических заводов
Ваэрационном бассейн'е по дну укладывают до 2967 пористых плит (филь тросов) размером 0,3 X 0,3 X 0,04 м.
При полезном объеме одной секции бассейна Vi = 800 м3 продолжитель
ность пребывания в нем сточных вод составит: а) при нормальной работе двух секций
2 ■ VS 2-800
Т2С = —~— - ---- —---- « 24 часа; Q 65
б) при выключении одной секции бассейна
Vi 800
7\с — —— = —— % 12 час. Q 65
Все количество.очищенной аэрацией сточной воды передается из бассей на во вторичный отстойник для выделения из нее осадка (ила).
Запасная емкость для микроорганизмов (питомник) для периодического обновления им объема бассейна в периоды чистки от ила, ремонта фильтро сов и т. п. предусматривается в резервуаре длиной 2 м и шириной 1,5 л с об щей глубиной 2,3 м.
Реагентное хозяйство располагается в одном здании. В нем приготовля ются: раствор суперфосфата для подкормки микроорганизмов в аэрационном
бассейне и раствор коагулянта — сернокислого алюминия для |
коагуляции |
|
взвешенного в воде ила. |
сточных вод принимается а = 0,2 кг, тогда |
|
Расход суперфосфата на 1 ж3 |
||
потребность в нем составит |
|
|
Gc = а • Q • 24 = 0,2 • 65 ■ 24 = 312 кг/сутки. |
|
|
Расход сернокислого алюминия (глинозема) на 1 м3 сточных вод прини |
||
мается b = 0,04 кг (считая на продажный), тогда потребность в |
нем составит |
|
Gr = Ь • Q • 24 = 0,04 • 65 • 24 = 62,4 кг/сутки. |
|
|
В здании реагентного хозяйства устанавливают 2 одинаковых растворных |
||
бака для суперфосфата. Считая на |
раствор р = 10%-ной крепости при п = 3 |
|
растворениях в сутки, получим объем растворного бака |
|
|
Gc • 100 |
0,312 ■ 100 |
|
V = —-------- - |
—’-------------= 1 м3. |
|
р • п |
10-3 |
|
Принимаем диаметр бака D = 1 м, высоту Н .= 1,4 м.
К бакам подводят воздух для растворения реагентов и пар для подогрева воды в зимнее время.
Смеситель раствора коагулянта с водой и камера реакции проектируется совмещенными на пребывание воды в ней в течение Т = 20 мин.
Принимается резервуар длиной 5 м и шириной 3 м, с глубиной воды в нем 1,5 м. В резервуаре устанавливают 3 поперечные неполные перегородки, изменяющие направление потока воды четыре раза, что способствует ее пере
мешиванию. |
принимается |
Для осветления сточных вод после аэрационного бассейна |
|
отстойник вертикального типа, круглый, с пребыванием в нем |
сточных вод |
t — 1 час. |
|
Объем отстойника должен быть W = Q = 65 м3. |
|
Принимаем рабочий слой воды Н = 2,5 м. |
|
Очистка сточных вод от пекового транспортера |
227 |
Диаметр отстойника определится из следующей формулы:
4 • 65 |
6 м. |
3,14 • 2,5 |
|
Днище коническое. Глубина опрокинутого |
конуса принимается Нк = |
= 2,25 м.
Для подвода в отстойник воды устраивают центральную трубу. Диаметр
трубы принимается, исходя из |
условия скорости |
движения воды в ней |
|
v = 0,03—0,05 м/сек: |
|
|
|
д = |
= |
______«0,8 м. |
|
у |
л-V |
У 3600 • 3,14 • |
0,03 |
Осветленная в отстойнике вода собирается кольцевым желобом, сечение которого принимается конструктивно 0,25 X 0,30 м.
Осадок из отстойника откачивается насосом на дренажные площадки. Дренажные площадки для обезвоживания и подсушивания образующегося
в аэрационном бассейне и выделяющегося в отстойнике осадка проектируют ся в виде двух карт. Размер каждой карты принимается по опытным данным 6 X 8 м, глубина 1 м. Разрез площадки с показанием ее дренирующего осно вания дан на рис. 91.
Оборудование установки (насосы с электродвигателями) подбираются в зависимости от расхода воды и количества откачиваемых осадков — смолы и масла.
Для перекачки фенольной воды из приемного резервуара в смолоотстойник устанавливают три насоса. Из них два насоса марки 4К-18а по 70 м31час, напор 18,2 м, с электродвигателями мощностью 7 кет, с числом оборотов 2900 в минуту и один насос марки 4К-12 производительностью 120 мъ!час, на пор 28 м, электродвигатель мощностью 20 кет с числом оборотов 2900 в минуту.
При нормальном режиме притока сточных вод работает один насос 4К-18а, а при аварийном притоке (см. выше) сточных вод автоматически включается второй такой же насос. Третий насос (4К-12) является резервным для перекач ки фенольных вод и основным насосом для перекачки шлама из вторичного отстойника на дренажные площадки.
Для подачи обесфеноленной воды на тушение кокса устанавливают три насоса марки 4К-18 по 80 м3/час, напор 22,8 м, с электродвигателями мощно стью по 10 кет и с числом оборотов 2900 в минуту. Из них в работе может быть один или два.
Для откачки смолы и масла устанавливают паровой насос марки ПНП-4 производительностью 2,4 + 6 м3)час, напор 40 м.
§ 10. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПЕКОВОГО ТРАНСПОРТЕРА
Пек, получающийся после технологического процесса раз гонки смолы и пекотушения с температурой 150—270°, разли вают так, чтобы получились отдельные слитки, которые после окончательного застывания укладывают в специальную тару для транспортирования. При этом разливаемый пек охлаждает
ся в ванне, заполненной проточной водой, внутри которой непре рывно движется пластинчатый транспортер. Расход воды, цир кулирующей через типовую пекоохладительную ванну, состав ляет от 25 до 50 м3/час. Вода в процессе охлаждения пека за-
15*
228 Очистка сточных вод обогатительных фабрик и коксохимических заводов
грязняется кусочками пека (от 300 до 1500 мг!л), фенолом (до 60 мг/л) и маслом (до 150 мг/л), а также нагревается до 45—
50 °C.
Водоснабжение пекового транспортера должно быть оборот ным. Для очистки оборотной воды устраивают горизонтальный отстойник с пребыванием воды в нем в течение 2 час. Конструк
ция |
отстойника аналогична известковому отстойнику |
(см. |
рис. |
72). В очищенной воде остается до 20% кусочков пека |
(счи |
тая от первоначального, указанного выше), а также прогрессив
но накапливаются масло и фенолы. Очищенная в отстойнике во да подается на охлаждение. Наилучшим типом охладителя яв
ляется вентиляторная брызгальная градирня; однако ввиду ма лого расхода воды можно применять и башенную брызгальную градирню. В том и другом случаях вода будет охлаждаться до 30°. Охлажденная вода подается снова в ванну пекового транс
портера.
При ремонте отстойника и градирни вода может быть сбро шена в сеть фенольной канализации от химических цехов. По тери воды в замкнутом цикле при испарении и с охлаждаемым пеком составляют 2,5—4% от общего количества воды, цирку лирующей в обороте.
Г ла в а V
СПОСОБЫ очистки СТОЧНЫХ вод ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ СТАНЦИЙ
§ 1. ЗАМКНУТЫЕ ЦИКЛЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ СТАНЦИЙ
Первым источником сточных вод при газификации твердо го топлива является выделяющаяся из него влага, количество которой зависит от влажности топлива (см. гл. 1). Эта вода со
держит в себе смолу и механические, а также растворенные примеси. Поскольку генераторный газ охлаждается и очищается с помощью специально подаваемой воды при непосредствен ном их контакте, то эта вода загрязняется пылью топлива, смо
лой и растворенными примесями, представляя собой второй ис точник загрязненных сточных вод.
Степень загрязнения сточных вод газогенераторных станций, в зависимости от вида газифицируемого топлива и способа очист ки генераторного газа, приведена в главе 1.
Основными загрязнениями сточных вод являются:
а) при газификации антрацита и коксика— механические при меси (взвешенные вещества). Смола и химические растворенные вещества (фенол, сероводород, цианиды и роданиды) могут быть лишь в виде следов:
б) |
при газификации |
каменных (донецких, карагандинских) |
и бурых подмосковных, |
карагандинских, челябинских, богослов |
|
ских) |
углей — механические примеси (взвешенные вещества), |
смола, фенолы и аммиак, а также в небольших количествах жир ные кислоты, цианиды и роданиды;
в) при газификации торфа и древесины — механические при меси (взвешенные вещества), смола и жирные кислоты в доволь
но большом количестве, а также аммиак и сероводород и в срав
нительно небольшом количестве — цианиды и роданиды. Водоснабжение газогенераторных станций устраивается толь
ко оборотным с очисткой сточных вод от механических прймёсей и смолы — отстаиванием и с охлаждением воды перед ее подачей для повторного использования; в качестве охладителей оборот ной воды применяют обычно градирни.
Оборотное водоснабжение газогенераторной станции состоит обычно из двух циклов (рис. 94) —горячего и холодного.
230 Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
Горячим циклом обеспечивается водоснабжение стояков пред варительного охлаждения газа, двух ступеней скрубберов очист
ки и охлаждения газа и гидрозатворов газовых коллекторов, а
также шлаковых чаш (на гидрозатворы) газогенераторов. Ис
пользованная вода от очистки и охлаждения газа стекает в смо
лоотстойник, а стоки из стояков предварительно поступают в фусоотстойник (здесь выделяются частички вынесенного с газом топлива, тяжелые и легкие смолы), затем стекают в смолоотс
тойник горячего цикла. В этот смолоотстойник поступает вода и
Рис. 94. Схема оборотного водоснабжения газогенераторной станции с двумя замкнутыми циклами — горячим и холодным:
1 — газогенератор; |
2 — стояк |
первичного охлаждения |
газа; |
3 — смолоотделитель; |
|||
4— каплеуловитель; |
5 — скруббер трехступенчатый (а и |
б — средняя и нижняя сту |
|||||
пени горячего |
цикла, |
в — верхняя ступень |
холодного |
цикла); |
6 — фусоотстойник; |
||
7 — отстойник |
сточных |
вод |
горячего цикла; |
3 — отстойник сточных вод холодного |
цикла; 9 — градирня для охлаждения оборотной воды холодного цикла; 10 — смолохранилище; 11— насосы центробежные; 12 — насос паровой для смолы
из каплеуловителя (количество этой воды небольшое). Из смоло-
отстойника вода без охлаждения подается снова в цикл на ука
занные выше цели.
Холодным циклом обеспечивается водоснабжение верхней сту пени скруббера, в которой происходит окончательная очистка и
охлаждение газа. Использованная вода стекает в смолоотстой ник холодного цикла, а из него подается в градирню на охлажде ние, после чего подается снова в цикл на указанные выше цели. Смола из фусоотстойников, смолоотделителя и смолоотстойников горячего и холодного цикла, а также из резервуаров, при их чист ке, передается в смолохранилище самотеком или с помощью пе-
Замкнутые циклы водоснабжения газогенераторных станций |
231 |
редвижного насоса. В смолохранилище тяжелая смола оседает на
дно, легкая смола и масло всплывают на поверхность, а между
этими смолами располагается фенольная вода. При удалении смолы и масла из смолохранилища фенольная (надсмольная) вода перекачивается тем же насосом в смолоотстойник.
Рис. 95. Схема сооружений оборотного водоснабжения одной газогенера торной станции:
1 — фусоотстойник; 2 — отстойник воды холодного цикла: 3 — отстойник воды горя чего цикла; 4—отстойник смолы; 5—трубопровод на градирню; 6 — лоток охлажден
ной воды; 7, |
8 — приемные камеры осветленной воды холодного и |
горячего |
циклов; |
|
9— приемная |
камера охлажденной |
воды; 10 — смолонасосная: |
11— склад |
смолы |
|
(смолохранилище); |
12—градирня; 13— скрубберы |
|
|
На рис. 95 показана схема сооружений оборотного водоснаб жения той же самой генераторной станции с горячим и холодным циклами водоснабжения, отстойниками фусов и смолы, градир ней для охлаждения оборотной воды и смолохранилищами.
232 Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
Газогенераторная станция может состоять из несколько иных сооружений и соответственно сооружаться по иной схеме смоло водяного хозяйства. Но и в других случаях водоснабжение долж но быть также оборотным, например, при газификации антрацита
икоксика будет необходимость только в одном замкнутом цикле
илишь с одним отстойником для осветления воды от взвешен ных минеральных веществ (смолы при этих видах топлива не
будет).
Баланс влаги и воды при оборотном водоснабжении может быть отрицательным или положительным в зависимости от влаж ности газифицируемого топлива, т. е. от количества приходящей и уходящей влаги.
Количество приходящей влаги (?! может быть меньше, равно или больше количества уходящей влаги Q? в соответствии с при веденной ниже формулой
Q1-Q2=±Qo. (V-0
где Qo—и есть избыток или дефецит воды в оборотном цикле
водоснабжения газогенераторной станции.
Количество влаги, приходящей в систему |
оборотного водо |
снабжения, складывается из следующего |
(смотри пример, |
табл.24): |
|
Qi — <71 + <7г + <7з + <74 + <75, |
(V-2) |
где q'\ —влага из газогенератора от топлива (берется по данным лабораторного анализа топлива или ориентировочно
по графику, рис. 96);
q'2—пирогенная влага из газогенератора (по расчету балан
са кислорода); |
от |
неразложившегося |
пара |
||
<7'з—влага из газогенератора |
|||||
дутья (по расчету); |
от конденсации |
пара, |
посту |
||
q’t — влага из газогенератора |
|||||
пающего на пароотбой |
(по замеру или |
по расчету); |
|||
q'5— конденсат из воздухопровода |
(по замеру или |
по |
ра |
счету) .
Влагу, приходящую в генератор с воздухом, затрачиваемым
на дутье, можно не учитывать ввиду небольшой ее величины.
Количество влаги, уходящей из оборотного цикла водоснаб жения, складывается из следующего:
= <71 + <7г 4~ </з + </4 + <?5 + <7б + <?7, |
(V-3) |
где <7", — влага, входящая из газогенератора с газом (устанавливается расчетом по температуре газа у потребителя 72 = 30° при его насыщении до 100%);
Замкнутые циклы водоснабжения газогенераторных станций |
233 |
q"z— влага, уносимая из скруббера с воздухом дутья (уста навливается расчетом при температуре воздуха t = 48°
при его насыщении до 100%);
q"z— вода, уносимая со шлаком из шлаковых |
чаш (уста |
навливается по влажности шлака и его |
количеству); |
q"ь— вода, испаряющаяся из шлаковых чаш в атмосферу цеха (по замеру);
qr,5 — влага, испаряющаяся внутри газогенератора (устанав ливается расчетом по разности);
Рис. 96. Зависимость количества воды, выделяющейся при газифи кации твердого топлива, от содер жания в нем влаги, %
При код влаги, л но 1m топлива
fсуммарно) |
|
q"s—вода, испаряющаяся в охладителе оборотной |
воды и |
выносимая из него ветром (устанавливается наблюде |
|
нием и расчетом); |
(уста |
q"i — вода, уносимая из системы с фусами и смолой |
навливается наблюдением и расчетом).
Когда количество уходящей влаги Q2 больше количества при
ходящей влаги Qi, рассчитанной по формуле (V-2), в систему приходится добавлять техническую воду из водопровода в коли
честве Qo. В этом случае уравнение (V-1) примет |
следующий |
|
вид: |
|
|
|
<21 — Q2 + Qo = О |
|
или |
Q2 — Qi — — Qo. |
(V-4) |
Когда количество приходящей влаги Qi больше количества |
||
уходящей влаги Q2, |
рассчитанной по формуле (V-3), |
из систе |
мы приходится выводить часть оборотной воды в количестве Qo-
В этом случае уравнение (V-1) |
будет иметь следующий |
вид: |
Qi Q2 |
Qo — 0 |
|
или |
|
|
Qi — Q2 — + Qo- |
(V-5) |
234 Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
Пример. Газогенераторная станция металлургического завода на Юж ном Урале использует, как топливо, челябинские угли с влажностью 16’/». Пользуясь проведенными на аналогичной станции замерами и выполненными расчетами для расхода натурального топлива в количестве 5,55 т/час, опреде лить баланс воды в оборотном цикле водоснабжения станции.
Результаты проведенных замеров и расчетов занесены в табл. 24.
Таблица 24
Баланс влаги и воды в оборотном цикле водоснабжения газогенераторной станции, испозьзующей в качестве тсплива челябинские угли в количестве 5,55 т/час
Приход |
|
Q, |
|
|
|
Расход |
|
|
|
|
|
||||
|
л / час |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 Вода, поступающая |
|
1. |
Влага, |
уходящая из системы с |
254 |
||||||||||
в систему |
с |
газом из |
|
газом .................................................. |
|
уносимая из скруббера |
|||||||||
газогенератора: |
|
820 |
2. |
Влага, |
669 |
||||||||||
влага топлива . . . |
с воздухом дутья |
............................... |
|
|
заливку |
||||||||||
пирогенная влага . |
300 |
3. |
Вода, |
расходуемая на |
|
||||||||||
влага |
от |
неразло- |
|
шлаковых |
чаш: |
шлаком |
|
|
|
300 |
|||||
живш егося |
па, а |
196 |
уносится со |
|
|
|
|||||||||
влага |
от |
|
дутья |
испаряется в |
цехе ................... |
|
|
|
30 |
||||||
конденса |
|
испаряется внутри газогенерато |
191 |
||||||||||||
ции пара |
на |
паро- |
300 |
4. |
ра |
........................................... |
теряемая |
из |
оборотного |
||||||
2 . Конденсат |
отбой |
Вода, |
|
||||||||||||
из воз |
93 |
цикла водоснабжения |
(испарение в |
|
|||||||||||
|
духопровода ................ |
градирне |
и |
вынос |
из |
нее |
ветром, |
2350 |
|||||||
|
|
|
|
|
уносится |
с фусами и |
смолой) |
. . . |
|||||||
Всего ... |
1709 |
|
|
|
|
|
Всего |
. . . |
3794 |
||||||
В систему необходимо добавлять |
техническую |
воду |
из |
водопровода |
|||||||||||
в количестве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qo = Qz — Qi = 3794— 1709 = 2085 л/час.
Необходимо заметить, что в замкнутом цикле .водоснабжения
газогенераторной станции первое время после ввода его в дей ствие содержание фенолов в оборотной воде будет нарастать, но
по истечении некоторого времени оно достигнет определенной по стоянной величины. При этом часть фенолов из воды будет ухо дить с газом и в топках разложится (сгорит); место потерянной части займут новые фенолы, содержание которых будет ограни чиваться пределом растворимости их в воде. Однако присутствие фенолов в воде не ухудшает степени очистки газа.