книги из ГПНТБ / Шабалин А.Ф. Очистка сточных вод предприятий черной металлургии учебное пособие для техникумов
.pdfСооружения для очистки сточных вод газогенераторных станций |
235 |
§2. сооружения для очистки сточных вод
ВЗАМКНУТЫХ ЦИКЛАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ СТАНЦИЙ
Для очистки оборотной воды в'замкнутых циклах водоснаб
жения газогенераторных станций применяют отстойники, в ко торых происходит 'Осаждение фусов и смолы.
Фусоотстойники представляют собой прямоугольные железо бетонные резервуары, через которые протекает вода со скоростью
около 2 мм!сек в течение до 1,5 часа. За это время из сточных вод выпадают (осаждаются) механические примеси в виде остатков
топлива, частичек породы и тяжелой смолы 70—80% от перво
начального их содержания.
При этих условиях длина фусоотстойников |
L должна быть |
||||
равна 12 м. |
|
фусоотстойников принимается |
|||
Глубина проточной |
части |
||||
7/прот =1,5—2 м.\ осадочной части, с |
расчетом на накапливание |
||||
осадка на период до 1—2 мес., |
ДОсад |
=2 м. |
|
|
|
Осветленная вода из |
фусоотстойника поступает в |
смолоот- |
|||
стойник горчего цикла (если он |
предусмотрен) |
или в |
общий от |
стойник сточных вод газогенераторной станции. Осевшие на дно отстойника фусы (кусочки несгоревшего угля, породы и тяжелой смолы) периодически, по мере их накопления, выгружают авто
мобильным или железнодорожным краном с грейфером и на железнодорожных вагонах или самосвалах отвозят для исполь зования в качестве топлива в котельные. Влажность выгружен
ных из отстойников фусов 70—80%, поэтому перед сжиганием
они должны быть обезвожены, что достигается при выдержива нии их на открытой бетонной или земляной площадке в течение
3—5 дней. Площадку выполняют с уклоном для стока воды об ратно в отстойники. В зимнее время выгруженные фусы смер заются и остаются на площадке до весны.
Смолоотстойники горячего и холодного циклов водоснабжения газогенераторной станции строят обычно горизонтального типа из железобетона. В них задерживается, в основном, тяжелая и легкая смолы; содержание другой взвеси (частиц несгоревшего топлива и проч.) в осадке — не более 20—35%. Кинетика осажде
ния выделившейся смолы и взвешенных веществ из сточных вод
газогенераторной станции, использующей в качестве топлива
торф, показана на рис. 97. Основное количество смолы и взвеси выделяется из воды осаждением в течение 1 —1,5 часа. Чем боль ше примесей в воде, тем больший процент их осаждается за одно
и то же время.
Расчетную скорость движения воды в отстойнике можно при
нимать о = 2 мм[сек.
236 Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
Пример. Расходы воды на газогенераторной станции составляют: в «горячем» цикле Qr = 116 м3/час и в «холодном» цикле Qx = 415 м3/час.
Вотработавшей воде содержится взвешенных веществ и смолы Ct = 1500 мг/л,
втом числе смолы Сс = 1200 мг/л.
Необходимо определить размеры горизонтальных отстойников для выделе ния из оборотной воды взвешенных веществ и смолы. При этом в осветленной воде взвеси и смолы допускается С2 = 300 мг/л.
Требуемый эффект очистки оборотной воды от |
взвешенных веществ и |
||
смолы |
|
|
|
Э =---------------------(Cj — С2) • 100 =-----------(1500—---------------300) • |
100 |
• 100 = 80%. |
|
Сх |
1500 |
|
|
Этому эффекту соответствует |
процентная |
скорость осаждения взвеси |
|
и = 0,14 мм!сек (рис. 97). |
|
|
|
Рис. 97. Кинетика выпадения взвешенных веществ и смолы из сточных вод газогенераторной станции, рабо тающей на торфе, при содержании в исходной воде:
1 — 832 |
мг л, в |
том |
|
числе |
смолы |
536 мг/л; 2 — 1363 |
мг/at |
3 — 1935 |
мг/л, |
в том |
числе |
смолы 1558 мг/Л‘, 4 — среднее |
значе- |
||
ние из |
шести |
опытов, |
проведенных |
лабораторией Харьковского |
коксохимического завода
Глубину проточной части отстойника примем Н = 1,0 м. Тогда необходи мая длина отстойника определится из следующей формулы:
|
v |
0,002 . |
|
Z-рясч ~ а----Н = 1,3--------- -— 1,0 Л 18,6 м, |
|||
расч |
и |
0,00014 |
|
где |
а= 1,3 |
—коэффициент, |
учитывающий неполноту ис |
|
|
пользования |
отстойника; |
v = 0,002 м/сек = 2 мм!сек — горизонтальная скорость движения воды в |
|||
|
и |
отстойнике (см. выше). |
|
|
—процентная скорость осаждения взвеси. |
Сооружения для очистки сточных вод газогенераторных станций |
237 |
•Принимаем ширину лотков на впуске и выпуске воды Ь\ = Ь2 = 0,55 л и толщину стенок переливных лотков 6 = 0,10 м.
Полная длина отстойника будет
Z. = £расч + (&х + 62) + 2 3 = 18,6+(0,6+ 0,6)+ 2 • 0,1 = 20 м.
Ширина отстойника определится по уравнению
Q
3600 ■ v • Т^пРот
Для осветления оборотной воды «горячего» цикла
ВГ =--------- ----------- |
=------------ |
—---------- |
= 13,43 м. |
3600 • V ■ ДпРот |
|
3600 • 0,002 • 1,2 |
|
Принимаем пг = 2 секции шириной каждая b = 6,7 м. Для осветления оборотной воды «холодного» цикла
В_ = |
Qx |
415 |
—- =48,0 л. |
3600 ■ v ■ ДпРот |
= ----------------- - |
||
х |
3600 • 0,002 • |
1,2 |
Принимаем сх = 7 секций шириной, одинаковой с секциями «горячего»
цикла, — b = 6,7 м. |
|
|
|
составит |
|
|||
Количество выпадающего осадка (при Э = 80%) |
|
|||||||
goc = (Ci - С2) • (Qr + Qx) = |
(1,5 —0,3) • (116 + 415) |
„' |
т/час. |
|||||
3------------ |
L = 0,64 |
|
|
|||||
При влажности осадка р = 70% и удельном весе |
7ос |
= 1.3 |
объем его |
|||||
определится |
по следующей формуле: |
|
|
|
|
|
||
U7____ |
100_______0,64 |
100 |
|
|
|
|||
(100 —р) |
“ 1,3 |
---------- ---- = 1,65 м3/час. |
||||||
wосад — |
7ос |
(100 — 70) |
|
|
||||
При чистке каждой секции отстойников один раз в месяц объем осадоч- |
||||||||
ной части их потребуется |
|
|
|
|
|
|
||
|
Уосад = ^осад • 24-30 = 1,65 ■ |
24 • 30 |
1200 м3. |
|
||||
При площади всех секций отстойников в |
плане |
|
|
|
||||
|
|
f = L • Ь • п = 20 • 6,7 • |
9 = 1200 м3. |
|
|
|||
глубина осадочной части отстойников должна быть |
|
|
|
|||||
|
|
Уосад |
1200 |
|
|
|
||
|
|
Носяп = --------=--------- = 1,0 М. |
|
|
||||
|
|
°сад |
F |
1200 |
|
|
|
|
Приняв запас над водой до |
верха |
отстойн'ика |
7/зап = 0,8 |
м, получим |
||||
строительную глубину отстойника |
|
|
|
|
|
|
||
Н — ДпРот + 77осад “Ь ^зон — 1»0 —Н 1,0+ 0,8 — 2,8 м. |
||||||||
Количество получаемой смолы (при Э = 80%) |
|
|
|
|||||
«7С = Сс - |
|
1,2 • |
0,8(116+415; |
|
|
|||
0,8 (Qr + Qx) =----------------------------- ~ 0,51 т/час. |
238 Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
Объем получаемой смолы при ее |
влажности Р = 70% и |
удельном весе |
||||
7с = 1.1 |
определим по следующей формуле: |
|
|
|||
1ГС = |
Ре |
100 |
0,51 |
100 |
• 24 = |
37 м3/сутки. |
Тс |
. 24 |
= |
--------------- |
|||
с — |
(ЮО-р) |
1,1 |
(100 — 70) |
|
|
Смолу из отстойников помещаем в смолохранилище, состоящее из двух закрытых железобетонных резервуаров по 200 л3 каждый. Резервуары внутри обогреваются паром, пропускаемым через змеевиковое устройство.
На рис. 98 показана схема водоснабжения газогенераторной станции Петровск-Забайкальского металлургического завода. Здесь имеются два замкнутых цикла'—«холодной» и «горячей» воды.
Оборотная вода «горячего» цикла от газогенераторов и безнасадочных скрубберов в количестве Qr = 116 м31час с темпера турой t\ — 65° подвергается осветлению в горизонтальных от стойниках и охлаждению в башенной градирне до температуры /2=40—45°. Оборотная вода «холодного» цикла от насадочных скрубберов в количестве Qx =415 м3!час с температурой t\ = 45° подвергается осветлению в вертикальных отстойниках и охлаж
дению в башенных градирнях. Общий дефицит воды в количечестве 8 м3/час компенсируется подачей чистой технической воды из производственного заводского водопровода в «холодный» цикл, а из последнего оборотная вода в количестве также 8 м31час с температурой 25—30° передается в «горячий» цикл. Предусмот
рена возможность передачи части воды |
(7 м3/час) из горячего» |
в «холодный» цикл с предварительным |
ее осветлением (если |
окажется в этом необходимость) на специальных фильтрах.
Смола из отстойников «горячего» и «холодного» циклов водо снабжения принимается в смолохранилище, затем подвергается обезвоживанию на специальной станции и используется в каче стве топлива сталеплавильных печей мартеновского цеха или от гружается на другие предприятия.
§ 3. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ СМОЛЫ И МАСЕЛ ФИЛЬТРОВАНИЕМ
После отстаивания в сточных водах газогенераторных станций
(а также в сточных водах других цехов, например термических) остается взвесь (главным образом смола) в количестве до 300 мг/л, которая мешает повторному использованию воды, а так же ее дальнейшей очистке и должна быть выделена из воды.
Очищенная на фильтрах вода используется повторно или подвергается еще обесфеноливанию биохимическим или биоло гическим методами (см. ниже).
Для выделения из воды мелкодиспергированных смол можно применять однослойные и многослойные фильтры с однородной или разнородной фильтрующей загрузкой. Иногда устанавливают
|
|
/л? кпотребителю |
// |
||
П)6м3 Ц50°2 |
t85°3 4 |
' - |
--3-» t32 |
||
|
|||||
|
|
|
Wm3
7m3
7m3
Рис. 98. Схема водоснабжения газогене
раторной |
станции |
Петровск-Забайкаль- |
|
10 |
|
|
||||
ского |
металлургического^ завода с |
горя |
|
|
|
|||||
чим и |
холодным |
замкнутыми |
циклами, |
|
|
|
|
|||
обезвоживанием и |
использованием |
смо |
|
|
|
|
||||
лы, |
улавливаемой из сточных вод: |
3— электрофильтр; 4— скруббер с насадкой; |
5 — насосная |
оборотного |
цикла; |
|||||
/ — газогенератор; 2 — скруббер |
безнасадочный; |
|||||||||
S — отстойники смолоуловителя |
горячего |
цикла; |
7 — отстойники вертикальные холодного цикла; в—градирни; 9— насосные |
|||||||
станции; |
10 — смолохранилища; |
11 — смолообезвоживающач станция; /2 — осветлительная |
установка; |
13 — склад |
готовой |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
смолы; 14 — цистерна |
|
|
|
240 Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
не один, а 'последовательно несколько фильтров без разрыва струи очищаемой сточной воды, предварительно осветленной от
стаиванием.
В однослойных фильтрах (рис. 99) однородной загрузкой яв
ляется мелочь газифицируемого топлива — торфа или бурого уг ля. Могут использоваться также и другие пористые материалы, например опилки или мелкая стружка и т. п. Фильтрация воды в однослойных торфяных или бу
'zzzzzzzzz. |
роугольных фильтрах |
осуществ |
|||||||
|
ляется |
сверху |
вниз. |
проведен |
|||||
|
Согласно |
опытам, |
|||||||
|
ным в лаборатории |
Харьковского |
|||||||
|
коксохимического |
завода, |
можно |
||||||
|
(рекомендовать следующее. При |
||||||||
|
газификации торфа фильтры сле |
||||||||
|
дует загружать торфяной крошкой |
||||||||
|
крупностью 1—25 мм слоем 0,6— |
||||||||
|
0,8 |
м. |
Расчетная |
скорость филь |
|||||
|
трации |
|
может |
быть |
принята |
||||
|
0,5—1 м)час. При этом воздушно |
||||||||
|
сухим торфом весом 1 т, занима |
||||||||
|
ющим объем загрузки в фильтрах |
||||||||
|
2,9 м?, задерживается свыше 40 кг |
||||||||
|
смолы или, наоборот, на задержа |
||||||||
|
ние 1 кг смолы расходуется около |
||||||||
|
25 |
кг |
торфяной крошки; |
в про |
|||||
|
фильтрованной воде смола остает |
||||||||
|
ся лишь в виде |
следов |
(менее |
||||||
|
5 мг]л). |
Одновременно с |
задер |
||||||
|
жанием смолы в фильтре происхо |
||||||||
Рис. 99. Однослойный фильтр- |
дит |
снижение содержания фено |
|||||||
лов |
в |
воде примерно на 30% за |
|||||||
смолоуловитель с однородной |
|||||||||
загрузкой из мелочи газифи |
счет |
адсорбции |
их |
торфяной |
|||||
цируемого топлива |
крошкой. |
Результаты очистки фе |
нольных сточных вод газогенера торной станции, использующей в качестве топлива торф, отстаи ванием и фильтрованием приведены в таблице 25 (исходная вода искусственная, составленная для опытов).
При газификации бурого угля фильтры следует загружать угольной мелочью крупностью 1—10 мм слоем до 1 м. Расчет ная скорость фильтрации может быть принята 1 м!час.
Отличительная особенность конструкции однослойного фильт ра с загрузкой мелочью газифицируемого топлива состоит в том, что отпадает операция промывки фильтрующего материала. По этому вместо дренажного устройства устанавливают лишь ре шетку, на которую загружают фильтрующий материал. Сверху
|
Очистка сточных вод от смолы и масел фильтрованием |
241 |
|||
|
|
|
|
Таблица 25 |
|
• |
Вещество |
|
Сточная вода |
Вода после |
Вода после |
|
(исходная) |
отстойника |
фильтра |
||
Смола, мг/л........................................... |
мг/л .... |
1028 |
188 |
Следы |
|
Взвешенные вещества, |
335 |
73 |
172 |
||
Фенолы, мг/л....................................... |
. . ' .... |
349 |
— |
248 |
|
Аммиак общий, мг/л . |
249 |
— |
187 |
||
Летучие жирные кислоты (в пересче- |
443 |
— |
406 |
||
те на уксусную), мг/л................... |
|||||
pH.......................................................... |
|
|
6,05 |
— |
6,22 |
Плотный остаток, мг/л |
................... |
631 |
— |
700 |
|
Окислясмость, мг/л О2 |
.................... |
1360 |
— |
1664—2400 |
|
БПК5...................................................... |
|
|
От 500 |
— |
476 |
|
|
|
до 1315 |
|
|
фильтрующего материала укладывают металлическую сетку для
предотвращения его всплывания в процессе работы (это необхо димо при загрузке фильтров торфяной крошкой). Загрязненный фильтрующий материал вместе с задержанными смолой, маслом
икусочками несгоревшего топлива выгружают из фильтра и сжигают.
Впесочных или стекольных фильтрах также могут быть за держаны мелкодиспергированные смолы и масло.
Впесочных фильтрах с крупностью зерен песка 0,2—1,0 мм
и'слоем 0,5—0,8 м при скорости фильтрования порядка 0,33 м!час из сточной воды, содержащей относительно небольшое количе ство смолы и масла, задерживается до 90% смолы и масла. Од
нако задержанные смола и масло трудно отделяются от песка,
поэтому верхние слои загрузки приходится часто удалять из филь
тра и заменять новым песком. Во избежание затруднений, кото рые возникают при регенерации песка, для фильтрования сточ ной воды, содержащей смолу и масло, согласно опытам, произ
веденным на одном заводе, можно применять в качестве фильт
рующего материала антрацитовую крошку или, что еще лучше,
битое стекло крупностью 1—5 мм.
Фильтрование через слой битого стекла толщиной 0,7—1,0 м практически допустимо с любой скоростью, даже до 50 м1час. Промывать такой фильтр можно и очищенной и неочищенной во
дой с интенсивностью порядка 15 л/сек на 1 м2. Промывная вода спускается в специальный небольшой отстойник для отделения
концентрированных смол и масел, а отстоявшаяся вода снова фильтруется. Чтобы предотвратить вынос мелких частиц антра цита или битого стекла, их сверху в фильтре накрывают метал лической сеткой с отверстиями соответствующих размеров.
Потери напора в описанных фильтрах около 2 м.
1в Заказ 1855
242Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
Вмногослойных фильтрах (рис. 100) в качестве загрузки мо жет служить смола, железная стружка и коксовая мелочь. Тол щину фильтрующих 'Слоев принимают 0,25—1,0 м. Наиболее эф фективным считается фильтр, нижний приемный конус которого
чищенная
Вода
Спуск легких смол и
заполнен грубой смолой. За конусом располагают один-
два слоя металических стру жек и два-три слоя кокса крупностью 5—15 мм. Смолоемкость коксовой загруз
ки составляет 25—30% от его
веса, смолоемкость метал
Выпуск избытка смолы
лических стружек—30—35% от объёма их загрузки.
Очищаемая сточная вода,
содержащая смолу, посту пает в нижнюю часть фильт ра, проходит через филь трующие слои снизу вверх со средней скоростью 1,5— 1,7 м!час. Задерживаемая фильтром смола накапли вается в нижнем конусе и в порах железных стружек и кокса.
Очистка фильтра от смо лы осуществляется с по мощью пара, вводимого в
фильтр снизу. При этом из верхней части фильтра пред
варительно выпускают на копившиеся легкие масла, а
из нижней — смолу с разо гревом последней также па ром до температуры 80°.
Рис. 100. |
Многослойный фильтр-смоло- |
Такую регенерацию филь |
||||
|
уловитель: |
тра выполняют |
через |
каж |
||
t — смола; |
2 — железная стружка; 3 — коксо |
дые 4—8 дней |
работы |
|||
вая мелочь |
(крупность 5—15 мм)-, 4 — деревян |
|||||
|
ная решетка |
фильтра, |
а через |
1—2 мес. |
||
|
|
меняют |
загрузку |
|
кокса; |
|
фильтрующая способность металлической стружки |
после |
про |
||||
паривания восстанавливается полностью. |
|
|
|
|
Эффект задержания такими фильтрами смолы составляет от
60 до 90%.
Расчет фильтров сводится к определению необходимой филь трующей площади и смоломаслопоглощающей способности.
Ликвидация избыточных сточных вод и фенолов |
243 |
§ 4. ЛИКВИДАЦИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ФЕНОЛОВ |
|
На газогенераторных станциях, использующих |
топлива с |
влажностью более 25% (например, торф или бурый уголь), в ба лансе замкнутого цикла водоснабжения образуется излишек во ды в сравнительно небольших количествах. На небольших газо генераторных станциях количество избыточных вод в оборотном цикле водоснабжения исчисляется десятками или сотнями литров
в час. Эта вода загрязнена фенолами и смолой, вследствие чего не может быть использована на заводе и тем более 'не может
быть выпущена в водоем. Если не представляется возможности
эту воду направлять на совместную биологическую очистку с хо зяйственно-бытовыми сточными водами, то ее можно ликвидиро вать одним из указанных ниже способов. Небольшое количество
теряемых при этом фенолов (несколько тонн в год) не имеет
существенного промышленного значения.
Ликвидация избыточных фенольных вод путем расходования их на увлажнение воздуха,
подаваемого в газогенераторы
Как известно, для увеличения теплотворной способности газа в генератор подаются воздух и пар. При этом содержащейся в топливе влажности оказывается недостаточно для нормального процесса газификации этого топлива. Для восполнения этого не достатка влаги воздух, подаваемый в генераторы, увлажняют.
На увлажнение воздуха, необходимого при газификации топ
лива, обычно используется водопроводная вода. Однако без особых препятствий может быть использована и фенольная вода.
Количество влаги, подаваемой с воздухом в газогенераторы, устанавливают практическим путем, в зависимости от характера топлива.
Испарение избыточной воды и сжигание фенолов в специальной печи
Институтом «Гипросталь» разработан проект установки для
испарения избыточных фенольных вод замкнутого цикла оборот ного водоснабжения газогенераторной станции одного метал
лургического завода в количестве 250 л/час. При этом преду смотрено испаряемую воду предварительно очищать от смолы от стаиванием и фильтрованием. Установка (рис. 101) состоит из резервуара-отстойника 1, фильтров 2, загруженных отсевами топлива, используемого на газогенераторной станции (торф или бурый уголь), резервуара очищенной воды 3. насосной станции
4 и однокамерной печи 5 с объемной топкой. Фильтрующий ма
териал хранится в складе 6. Загрязненный смолой фильтрую-
16*
244 Способы очистки сточных вод газогенераторных станций
щий материал направляется на сжигание в газогенераторах вме сте с газифицируемым топливом.
Печь для испарения фенольной воды (рис. 102) — однокамер ная с объемной топкой и газовой горелкой. Фенольная вода рас пыляется в топочном пространстве печи форсункой, расположен ной сверху печи. Распыленная струя фенольной воды, попав в рас каленное топочное пространство, испаряется, смесь перегретого пара и продуктов горения газа достигает температуры 900°, вслед ствие чего фенолы, как органическое вещество (CeHjOH) сго рают, т. е. распадаются на СО2 и Н2О.
Рис. 101. Схема установки для испарения фено льных вод в специальной печи с предварительной очисткой их от смолы
Топливом печи служит генераторный газ. Продукты горения
газа и фенолов вместе с перегретым паром удаляются в трубу. Расход тепла на испарение 1 л фенольной воды составляет
около 2000 |
ккал. |
|
Пример. |
Рассчитать испарение фенольной воды в количестве |
Й7 = |
= 250 л/час в печи, показанной на рис. 102. |
Qr — |
|
Топливом служит генераторный газ с теплотворной способностью |
= 1350 ккал/нм3.
Расход тепла на испарение 1 л воды принимаем с учетом неполноты егв использования, Q = 2000 ккал.
Количество генераторного газа на испарение заданного количества воды составит
IT-Q |
250 — 2000 |
Vr |
= 370 нм3/час. |
Qr |
1350 |