Защита естественных водоемов от загрязнения сточными водами прокатного производства
Образующиеся в прокатном производстве сточные воды составляют от 30 до 50% общего их количества, образующегося на предприятии с полным металлургическим циклом (производство кокса, агломерата, ферросплавов, чугуна, стали, проката). Сточные воды образуются при охлаждении валков, их шеек и подшипников, смыве и транспортировке окалины, а также при охлаждении пил, ножниц и других вспомогательных механизмов. В трубопрокатном производстве образование сточных вод дополнительно связано с гидравлическим испытанием труб. Сточные воды содержат окалину, масло, эмульсию, кислоты, токсичные вещества. Вода загрязняется окалиной при гидросбиве и гидросмыве.
При химической и электрохимической обработке металлов (травлении, нанесении покрытий и т.д.) образуются сточные воды, содержащие химические загрязнения. Объем сточных вод при травлении металла зависит от вида обрабатываемых изделий и в среднем составляет 3 м3/т металла, обработанного кислотой. Объем промывных вод достигает 300400 м3/ч и более. В сточных водах содержатся соединения аммония, кислоты, металлы, сероводород, кремний, сульфаты, хлор, хлориды, сульфиды и др.
Окалиносодержащие сточные воды в основном осветляются. Этот процесс идет в два этапа: вначале сточные воды проходят отстойники глубокого осветления, во вторичных отстойниках происходит более тонкая очистка. Помимо отстойников, для очистки окалиносодержащих сточных вод используют гидроциклоны.
Впрокатном производстве на станах горячей прокатки используется система оборотного водоснабжения. В настоящее время на современных предприятиях предусматривается трехступенчатая система очистки оборотной воды. Первая ступень включает яму для окалины, радиальные отстойники с камерами флокуляции (для укрупнения механических примесей) и сетчатые фильтры. В качестве второй ступени очистки в системе предусматриваются отстойники со встроенными камерами хлопьеобразования гидроциклонного типа. На третьей ступени очистки (тонкая очистка окалины и маслосодержащих сточных вод) применяются специальные фильтры:антрацито-кварцевыеили с плавающей пенополистирольной загрузкой.
Вцехах холодной прокатки используется система оборотного водоснабжения с очисткой воды от технологических смазок, эмульсий и механических примесей. Необходимая степень очистки достигается сочетанием последовательной очистки в
горизонтальных отстойниках и в установке флотации с последующей доочисткой на фильтрах.
Всплывающие масла удаляются с поверхности отстойников специальными скребковыми транспортерами.
Втрубопрокатном производстве для глубокой очистки обезжиренных сточных вод применяют фильтрацию и последующую электрофлотацию.
При травлении металлов различными кислотами образуется большое количество высокоминерализованных отработанных травильных растворов и промывных вод. Для получения товарной продукции и использования очищенных вод (после их доочистки) в системах оборотного водоснабжения применяется реагентная обработка таких стоков. Для сернокислотных отработанных травильных растворов применяются следующие виды обработки: нейтрализация аммиаком (продуктами нейтрализации являются аммиачная соль серной кислоты, т.е. сульфат аммония – (NH4)2SO4 и FеО·Fе2О3 - магнетит); вакуумкристаллическая обработка (продуктами нейтрализации являются семиводный железный купорос – FeSO4·7H2O и маточный раствор серной кислоты); известкование (реагент - известковое молоко) и комбинированный метод(вакуум-кристаллический+ известкование). Аммиачная селитра (сульфат аммония) является минеральным удобрением, а магнетит нашел широкое применение в производстве лаков и электротехнических изделий. Семиводный железный купорос применяется в различных отраслях промышленности; маточный раствор серной кислоты нейтрализуется известью.
Вкачестве реагента для нейтрализации сточных вод, содержащих кислоты, используются любые щелочи и их соли (известняк, доломит, мрамор, мел, едкий натр, едкое кали, известь, магнезит, сода и др.). Наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция. Более надежная защита водоемов от загрязнений обеспечивается при использовании технологии нейтрализации с помощью аммиака (аммиачной воды), так как в этом случае возможна нейтрализация не только простых, но и сложных по составу сернокислотных отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, никеля, кобальта, хрома, молибдена и других металлов.
Регенерация отработанных солянокислотных травильных растворов вызывает затруднения в силу того, что эти растворы содержат значительное количество солей различных металлов и других примесей. При регенерации этих растворов получают хлор, хлористый водород или соли (в зависимости от метода регенерации). Если отработанный солянокислотный травильный раствор содержит примеси лишь одного металла, то такой раствор поступает в камеру распылительной сушки, в которой соли и оксиды собираются в осадок, а соляная кислота улавливается в виде 16-18%-ногораствора.
Вслучае, когда в отработанных солянокислотных растворах содержатся соли двух различных металлов, например железа и цинка, они подвергаются обработке ионообменным фильтрованием с движущимся слоем адсорбента. На адсорбенте компоненты разделяются: соли одного металла задерживаются ионообменными смолами, соли другого вместе с раствором подаются в камеру распылительной сушки. Смола, содержащая соли одного из металлов, подается в десорбер, где последовательно обрабатывается 30%- и20%-нымраствором серной кислоты. Из этого раствора металл извлекается электролитическим способом, а восстановленная серная кислота возвращается в производственный цикл.
Разработан метод, позволяющий отработанные солянокислотные травильные растворы направлять на регенерационную установку для термического разложения солей FeCI2 с получением газообразного НСl. Проходя через электрофильтр, газы очищаются от оксида железа, и направляются на абсорбцию. Отработанные промывные воды поступают в абсорбционную колонну установки регенерации для насыщения их полученным газообразным НС1. В результате получается регенерированная соляная кислота, которая вновь возвращается в технологический цикл. Замкнутый цикл травление металлов с промывкой его каскадным методом с повторным многократным использованием промывной воды — регенерация позволяет исключить сброс промывных вод в очистные сооружения предприятия.
Промывочные кислотные сточные воды нейтрализуются известковым молоком, после чего осветляются в отстойниках. Шлам сбрасывается в шламонакопители или обезвреживается на фильтр-прессах.Осветленная вода используется в технологическом цикле.
Для обезвреживания сточных вод, образующихся при химико-термическойобработке металлов (хромировании, цианировании, силицировании и др.), применяются электрохимические методы. Для обезвреживания цианосодержащих сточных вод используются также известковое молоко, жидкий хлор, гипохлорит натрия, гипохлорит кальция, хлорная известь, марганцовокислый калий, перекись водорода и др.