Л.И. Бондалетова
Промышленная экология
Учебное пособие / Том. политехн. ун-т. - Томск, 2002. - 168 с.

Глава 5. Черная металлургия

5.3. Характеристика сточных вод и их очистка

Черная металлургия является одним из крупных потребителей воды. Сточные воды образуются при охлаждении прокатного оборудования, доменных и мартеновских печей, конверторов (49 %); при обработке и отделке металла (12 %); очистке технологических газов и аспирационного воздуха (26 %); гидротранспортировке пыли различной пыли, золы и других материалов (11 %); при обогащении руд, грануляции шлаков и т.д. (2 %).

К условно чистым, т.е. имеющим только повышенную температуру, относятся 60-70 % сточных вод.

Рудообогатительные предприятия

Сточные воды рудообогатительных и агломерационных фабрик характеризуются содержанием хлоридов, сульфатов, ионов кальция и магния. Взвесь сточных вод содержит железо, оксиды кальция, углерод. Размеры частиц велики, взвесь быстро осаждается, но для получения достаточной степени осветления оборотной воды необходима коагуляция. В настоящее время на предприятиях внедряют замкнутую систему водоснабжения на основе повторного использования сточных вод благодаря устройству локальных систем очистки и доочистки.

Коксохимическое производство

Сточные воды образуются в химических цехах (фенольные сточные воды), в процессе тушения кокса, при охлаждении газа коксовых печей (объем воды на орошение газа составляет 5-6 м³/ 1 т шихты, эти стоки используются повторно).

В химических цехах при выделении различных соединений, например бензола из поглотительного масла используют острый пар, что приводит к образованию сточных вод. Они образуются также в процессе фракционной возгонки смолы, мойке оборудования, пола. Следует отметить, что лишь
3-5 % сточных вод коксохимических производств сбрасывают за пределы заводов. В основном они используются для мокрого тушения кокса, что позволяет сократить или предотвратить поступление вредных веществ в водоемы.

Водоотведение коксохимического производства представляет следующие потоки:

-  шламовые воды углеобогащения и пылеулавливания на объектах углеподготовительного и коксового цехов;

-  фенолсодержащие сточные воды – содержание фенолов 0,02 г/л. Кроме летучих с водяным паром одноатомных фенолов, в сточных водах содержатся нелетучие с паром двухатомные фенолы (пирокатехин, резорцин);

-  загрязненные ливневые стоки.

Наибольший объем загрязненных стоков принадлежит фенолсодержащим сточным водам. В общезаводском стоке коксохимического производства кроме фенолов содержатся аммиак, сероводород, цианиды, бензолы, смолы, являющиеся основными носителями канцерогенных веществ (бензпиренов).

В практике очистки сточных вод на отечественных предприятиях используют, как правило, паровую (эвапарационную) и «микробную» (биохимическую) очистку. Первый метод основан на отдувке из сточных вод фенолов острым паром, второй ‑ на использовании специфических культур микроорганизмов.

Паровой метод считается экономичным при исходной концентрации фенолов в воде более 1,8 г/л. К недостаткам этого метода следует отнести сравнительно небольшую степень извлечения летучих фенолов (85-90 %).

Устойчивая работа биохимической очистки на коксохимических заводах и высокая активность бактерий возможны при условии достаточно полного предварительного удаления масел и смол, губительно действующих на фенолоразрушающие культуры. Поэтому первым этапом очистки является осветление, т.е. отделение нерастворимых примесей (взвешенных веществ, смол и масел) в отстойниках. Для улучшения очистки сточных вод от смол и масел применяют коагулянты, например сульфат железа (2+). Затем на маслоотделителях проводят аэрацию воды, при этом отделяются не только эмульгированные масла, но и происходит эффективное окисление
сероводорода:

Уменьшению содержания в сточной воде масел и смол способствует обработка их окислителями (озон, КMnO₄).

Доочистка сточных вод осуществляется в биологических прудах (применяют каскад из 3-х прудов) ‑ при этом улучшаются органолептические, санитарные и другие показатели воды.

Доменное производство

Сточные воды образуются при газоочистке доменного газа, гидравлической сборке осевшей пыли в помещении, а также от установок грануляции доменного шлака и разливочных машин.

При очистке газа в скрубберах задерживается до 70 % пыли. Вода увлекает за собой механические примеси (частицы руды, кокса, известняка) и химические соединения (сульфаты, хлориды), а также газы. Стоки окрашены в красно-бурый или коричневый цвет, имеют температуру 40-45 ^оС, для них характерно высокое содержание взвешенных частиц.

Стоки остальных операций (мойка, транспортировка, грохочение и дозировка шихты) загрязнены только механическими примесями.

При грануляции доменного шлака (охлаждение его водой) образуется незначительное количество сточных вод, загрязненных взвешенными частицами и имеющих повышенную температуру до 40 ^оС.

Сточные воды разливочных машин получаются при охлаждении чугуна, разлитого в формы (мульды). Порожние мульды смачивают известковым молоком, предохраняющим от приваривания к ним чугуна при следующей заливке. Поэтому в сток наряду с осколками застывшего чугуна и окалины попадает много негашенной извести, что приводит к высокой щелочности стоков.

Систему водоснабжения доменной газоочистки осуществляют с оборотом воды, ее очисткой в радиальных отстойниках и охлаждением на градирнях или брызгальных бассейнах. Вследствие высокой концентрации свободной углекислоты в доменном газе, переходящей в воду при газоочистке, образуется соответствующее количество карбонатных (СО₃^2-) и гидрокарбонатных (НСО₃^-) ионов. Указанные ионы вступают в реакцию с уловленными из шихты ионами кальция и цинка, а также других элементов и кристаллизуются в виде карбонатных отложений СаСО₃ на всех сооружениях системы. Борьбу с отложениями ведут механически или гидропневматической очисткой трубопроводов и градирен.

На металлургических заводах действует единая система оборотного водоснабжения для гидроуборки помещений, гидротранспорта пыли от вентиляционных систем и технологических агрегатов. После очистки в отстойниках осветленная вода стекает в резервуар для последующего использования. Обезвоженный шлам, содержащий 50-60 % Fe, является ценным технологическим продуктом.

Сталеплавильное производство

Сточные воды образуются при очистке газов мартеновских печей, конверторов и электросталеплавильных печей, охлаждении и гидроочистке изложниц, установок непрерывной разливки стали и обмывке котлов - утилизаторов.

Сточные воды газоочистки содержат значительное количество взвешенных частиц, взвесь характеризуется мелкодисперсностью и плохо смачивается водой.

Для утилизации тепла отходящих газов почти за всеми мартеновскими, многими прокатными печами и конверторами устанавливают котлы-утилизаторы. В результате периодической обмывки их образуются сточные воды, загрязненные механическими и химическими примесями. Химические загрязнения представляют собой растворимые продукты шихтового уноса.

Для осветления сточных вод газоочисток необходимы отстойники, отстойники-сгустители для первичного сгущения шлама, откачиваемого из отстойников, фильтр-прессы для обезвоживания шлама и, наконец, сушильный барабан для окончательной сушки шлама. Шлам после обезвоживания и сушки вывозят на аглофабрику.