Файл: Левин, А. М. Очистка сточных вод огнеупорных заводов.pdf

При таких концентрациях взвешенных веществ осветлен­ ная вода может быть повторно использована в аппаратах мокрой очистки воздуха от пыли. Полученные данные по­ зволяют сделать выводы, что сточная вода, загрязненная глиной, шамотом, магнезитом, после механо-химической очистки может быть использована в оборотном водоснаб­ жении для очистки воздуха. В качестве коагулянта мож­ но применять известь.

Для проверки данных, полученных в лабораторных ус­ ловиях, определения оптимальных режимов работы очи-

Рис. 47. Схема опытно-промышленной установки:

1 — пылеуловители разных систем; 2, 5 — баки сбора загрязненной и осветленной оборотной сточной воды; 3, 6 — насосы; 4 — горизон­ тальный отстойник; 7 — напорный гидроциклон; 8 — заводской от­ стойник; Р — бак для приготовления известковой воды; 10 — подача чистой воды; 11, 12 — сброс осадка и сточной воды

стных сооружений и допустимых концентраций взвешенных веществ в оборотной воде систем мокрой пылеочистки проведены исследования на полупромышленных установках Запорожского огнеупорного завода [75—77]. Принципиальная схема установки показана на рис. 47. Загрязненная вода поступала в приемный бак и насосом перекачивалась на горизонтальный отстойник. После от­ стаивания осветленная вода сливалась в емкость и насо­ сом перекачивалась для повторного использования. Одна из установок была смонтирована рядом с цехом вы­ сокоглиноземистых изделий, а другая — окйло сушильно­ помольного отделения цеха шамотных изделий. Первая была производительностью 8000 м3/ч по воздуху, а вто­ рая 4000 м3/ч и соответственно 5 и 2,2 м3/ч по сточной во­ де. Были установлены мокрые пылеуловители оазличных систем.

133

Первая установка была оборудована тремя типами мокрых пылеуловителей: циклоном с водяной пленкой ЦВП—ЛИОТ диаметром 793 мм; циклоном-промывате- лем КП—СИОТ №4, вентиляторным мокрым пылеуло­ вителем ВМП—ЛИОТ № 4, а вторая — пятью мокрыми пылеуловителями: пенным двуполочным пылеуловителем ПГС—ЛТИ № 5,5; циклоном-промывателем КП—СИОТ № 2, циклоном с водяной пленкой ЦВП—ЛИОТ диамет­ ром 570 мм; пылеуловителем ударно-смываемого дейст­ вия УСД—ЛИОТ № 7 1/2 вентиляторным мокрым пыле­ уловителем ВМП—ЛИОТ № 3. Каждая опытная установ­ ка была оборудована горизонтальным отстойником, баками для сбора загрязненной и осветленной воды, осад­ ка и приготовления известковой воды, насосами с элек­ тродвигателями, гидроциклонами. Эксперименты прово­ дили совместно с институтами ВНИИГС и ЛИОТ. Испы­ тания опытных пылеуловителей проводили в условиях эксплуатации аспирационных установок.

Аппараты мокрой пылеочистки первой, большей по производительности установки были подключены к вен­ тиляционной системе В-8 цеха высокоглиноземистых из­ делий. Система В-8 (установка) удаляла запыленный воздух из кожуха шаровой мельницы шамота, башмака элеватора, бункеров, грохота и башмаков течек на лен­ точном транспортере. Аппараты мокрой пылеочистки вто­ рой, меньшей по производительности установки подклю- "чали к аспирационной установке В-6 цеха шамотных из­ делий. Установка В-6 удаляла запыленный воздух от эле­ ватора, дезинтегратора, сита, бункеров и башмаков течек на ленточных транспортерах. На этом технологическом оборудовании проводили измельчение, рассев и транс­ порт глины. Концентрация пыли в воздухе, который по­ ступал в пылеуловители во время испытаний, колеба­ лась в широких пределах.

Установки подключали во время проведения испы­ таний к действующим аспирационным системам через воздуховоды. Пылеуловители по очереди подключали к соответствующей аспирационной установке. Для пере­ ключения установки с одного пылеуловителя на другой применяли задвижки и шиберы.

Мокрые пылеуловители использовали не только для очистки запыленного воздуха производственных устано­ вок, но и искусственно запыленного воздуха магнезитом и смесью хромита и магнезита. Для запыления воздуха

134

этими материалами использовали эжектор, работающий на сжатом воздухе [78, с. 15—27].

Концентрация пыли в воздухе, удаляемом от обору­ дования огнеупорных заводов, колеблется в весьма ши­ роких пределах от 0,1 до 100 г/м3. Расход воды в цикло­ не промывателя рекомендуется принимать 0,3 л на 1 м3 воздуха. Концентрация взвеси в сточной воде от циклона промывателя может составлять от 0,33 до 333 г/л [79, с. 27—38]. Из пылеуловителей разных конструкций вода, загрязненная пылью глины, шамота, магнезита, хромо­ магнезита, самотеком поступала в приемный бак ем­ костью 2 м3 и насосом перекачивалась на горизонталь­ ный отстойник. Часть воды по обводному трубопроводу диаметром 50 мм возвращалась в бак, что предупрежда­ ло оседание взвеси.

Горизонтальные отстойники, рассчитанные по методике докт. техн. наук проф. С. М. Шифрина [5,11] имели (больший) длину 5,3 м, ширину 1,46 м и рабочую высо­ ту 0,8 м и (меньший) длину 4 м, ширину 0,7 м и рабочую высоту 0,8 м. После отстаивания осветленная вода само­ теком поступала в бак емкостью 2,5 м3. Из бака центро­ бежным насосом вода возвращалась на пылеуловители. Для механо-химической очистки в баке емкостью 2 м3 приготавливали известковую воду, которую подавали в определенных дозах в приемный бак, где она перемеши­ валась со сточной водой.

На установках были уложены трубопроводы для сбро­ са сточных вод и уловленного осадка в заводскую кана­ лизацию и для подачи свежей воды на подпитку системы оборотного водоснабжения. Из системы терялось вместе с осадком около 5—10% воды. На отстойниках исследо­ вали осаждение взвешенных веществ при простом отста­ ивании и коагуляции стоков известью. Расход сточных вод, поступающих в отстойник, измеряли объемным спо­ собом. Для равномерного распределения потока сточной воды по глубине и ширине отстойника была установлена распределительная решетка на всю глубину отстойника с шириной полос 60 мм и зазорами 3 мм на расстоянии 0,3 м от начала отстойника..В начале и конце отстойника имелись полупогруженные доски. Исследования заклю­ чались в определении остаточной концентрации взвеси. Поэтому во всех опытах основным контролируемым па­ раметром служила весовая концентрация взвешенных ве­ ществ в пробах. Концентрацию взвеси определяли пипе-

135

точным методом [80]. Эффект отстаивания оценивали на основании анализов проб как поступавшей в отстойник, как и выходившей из него сточной воды. После окончания опытов осветленную воду из отстойников сливали, заме­ ряли объем осадков, определяли его влажность и уда­ ляли.

Результаты экспериментов по механической очистке оборотных сточных вод, загрязненных глиной, показали, что в горизонтальном отстойнике в осветленной воде по­ степенно нарастало количество взвеси от 0,54 до 21,6 г/л. Подобное увеличение взвеси глины в оборотной воде наблюдалось также при исследованиях в лаборатор­ ных условиях. Концентрация взвешенных веществ в сточ­ ной воде, поступающей на горизонтальный отстойник, ко­ лебалась в пределах 8,0—29,0 г/л. Расход сточных вод составлял 1 ,8—2,0 м3/ч, средняя скорость движения воды была 0,45 мм/с, охватываемая скорость 0,07 мм/с, время отстаивания 3 ч. При этом эффект очистки сточных вод колебался от 25,5 до 98,1 %.

Сухой остаток в оборотной воде нарастал незначитель­ но и составлял 240—510 мг/л. В одном эксперименте су­ хой остаток исходной сточной воды составлял 720 мг/л, а после 12-ч оборота сточных вод снизился до 130 мг/л. Это обусловлено, вероятно, выпадением солей в осадок и сорбцией их при увеличении концентрации взвеси. Опыты по динамике осаждения взвешенных веществ оборотных сточных вод, загрязненных глиной, в цилиндре при ско­ рости осаждения от 2,3 до 0,01 мм/с и 4-ч отстаивании позволили установить, что при исходной концентрации взвешенных веществ 8,0 г/л эффект осветления состав­ ляет 98%.

Результаты опытов по механической очистке в гори­ зонтальном отстойнике оборотных сточных вод, загряз­ ненных шамотом, показали, что при концентрации шамота 52,0 и 5,5 г/л, средней скорости 1,2 мм/с, охватываемой скорости 0,22 мм/с, расходе 2,4 м3/ч и времени отстаива­ ния 1 ч эффект очистки составляет 96,3 и 71,0% (в сред­ нем 84%). Количество остаточной' взвеси составляло ~5,5 и -—1,6 г/л. Эффект очистки сточных вод, загряз­ ненных шамотом выше эффекта очистки сточных вод, за­

грязненных глиной. Это объясняется тем, что при обжиге глины на шамот происходит соединение дисперсных ча­

стиц глины. Сухой остаток в оборотных сточных водах практически не нарастал, а- в некоторых случаях даже

136

снижался с 440 до 320 мг/л. Результаты осаждения взве­ си в цилиндре также подтверждают высокую эффектив­ ность осаждения взвеси в оборотной воде. Эффект очист­ ки через 1 ч отстаивания составлял 90—96%•

Результаты экспериментов по механической очистке в горизонтальном отстойнике оборотных сточных вод, за­ грязненных магнезитом, показали, что при концентрации магнезита от 20 до 67,2 г/л, средней скорости 1,2 мм/с и времени отстаивания 1—1,2 ч эффект очистки составляет 97,0—99,5% (в среднем 98%), количество остаточной взвеси 0,1-—0,9 г/л. Высокий эффект очистки можно объ­ яснить кристаллическим строением магнезита, большой его плотностью (~ 3,2 г/см3), а также большой щелочно­ стью воды (pH —9,5). Результаты весовой и объемной ди­ намики осаждения взвеси в цилиндре подтверждают вы­ сокую эффективность осаждения взвеси в оборотных во­ дах. Через 60 мин отстаивания осаждается почти вся взвесь магнезита, и эффект очистки составляет 95,5— 99,8%, сухой остаток колеблется в пределах 67—200 мг/л.

Результаты экспериментов по механической очистке в горизонтальном отстойнике оборотных сточных вод, за­ грязненных хромомагнезитом, показали, что при концент­ рации взвеси 12,5—111,0 r/л, средней скорости^ 1,2 мм/с, расходе ~ 5 м3/ч и времени отстаивания 1 ч количество остаточной взвеси в воде колеблется от 0,07 до 2,3 г/л. Эффект осаждения взвеси составлял 98,0—99,0%. Резуль­ таты весовой и объемной динамики осаждения взвеси в ци­ линдре подтверждают высокую эффективность осажде­ ния взвеси в оборотных водах. Через 1 ч отстаивания эффект осветления составлял 98,0—99,5%, а через 2 ч

99,2—100%.

Сухой остаток в оборотной воде практически не нара­ стал и составлял 67—70 мг/л. Объем осадка через 2 ч от­ стаивания составлял ~3,0% от объема воды. Цемента­ ции осадков взвеси магнезита и хромомагнезита в отстой­ нике за время проведения экспериментов по оборотному водоснабжению не наблюдалось. Быстрое осажде­ ние хромомагнезита, так же как и магнезита, обусловли­ вается кристаллической структурой. При механической очистке оборотных сточных вод, загрязненных шамотом, магнезитом, хромомагнезитом, нарастания взвеси в ос­ ветленной воде не происходило. Эффект очистки при ча­ совом отстаивании сточной воды соответственно состав­ лял 84,0; 97,0—99,5 и 98,0—99,0%. Количество остаточ­

137

ной взвеси и сухого остатка соответственно составляло

5,5—1,6 и 440—320, 0,1—0,9 и 67—200, 0,07—2,3 г/л и

67—70 мг/л. Такое количество остаточной взвеси не мо­ жет быть допущено в оборотных сточных водах для очистки воздуха, и поэтому были проведены исследова­ ния по механо-химической очистке сточных вод.

Результаты экспериментов по механо-химической очи­ стке в горизонтальном отстойнике оборотных сточных вод, загрязненных глиной, показали, что при концентра­

190 мг/л.

Опыты в цилиндре показали, что при тех же исходных концентрациях взвеси после часового отстаивания коагу­ лированной сточной воды при дозе извести 100—150 мг/л остаточное содержание взвеси составляет 130 мг/л. При механо-химической очистке оборотных сточных вод, за­ грязненных шамотом (15—23 г/л), в горизонтальном от­

10,0) количество взвеси в очищенной воде после часово­ го отстаивания колеблется от 0,24 до 0,28 г/л. Эффект ос­ ветления составляет 97—99%. Сухой' остаток изменяет­ ся в пределах 300—430 мг/л. При тех же исходных кон­ центрациях взвеси в опытах в цилиндре после часового отстаивания коагулированной СаО (100 мг/л) сточной воды остаточное содержание взвеси составляет 0,20 г/л.

Результаты экспериментов по механо-химической очист­ ке в горизонтальном отстойнике оборотных сточных вод, загрязненных магнезитом, показали, что при концентра­ ции магнезита 15—37,0 г/л, дозе извести 100 мг/л в нача­ ле оборота и 10 мг/л в дальнейшем количество взвеси в очищенной воде после часового отстаивания колеблется от 0,1 до 0,28 г/л. Эффект осветления составляет 97,0— 99,5%, сухой остаток 200 мг/л. Через 2 ч отстаивания при скорости 0,1 мм/с вся взвесь осаждается полностью. При тех же исходных концентрациях взвеси в опытах в ци­ линдре после часового отстаивания коагулированной из­ вестью (100 мг/л) сточной воды остаточное содержание взвеси составляет 0,10 г/л.

В экспериментах по механо-химической очистке обо­

138

ротных сточных вод, загрязненных хромомагнезитом кон­ центрацией 20—37 г/л, при дозе извести 150 мг/л в нача­ ле оборота и 10 мг/л в дальнейшем количество взвеси в очищенной воде после часового отстаивания колеблется от 0,15 до 0,27 г/л. Эффект осветления составляет 98— 99,6%. После 2-ч отстаивания эффект составляет 100%. Сухой остаток равен 70 мг/л. Опыты в цилиндре показа­ ли, что при исходной концентрации взвеси 50 г/л после часового отстаивания коагулированной известью (дозой 150 мг/л) сточной воды остаточное содержание взвеси составляет 0,19 г/л.

Полученные результаты полупромышленных исследо­ ваний по концентрации взвешенных веществ и сухому ос­ татку оборотной воды в основном подтверждают резуль­ таты лабораторных исследований. Сравнение концент­ раций взвеси в оборотных водах до отстойника, получен­ ных нами, с концентрациями уловленной пыли аппарата­ ми мокрой очистки воздуха, полученными ЛИОТ, в перес­ чете на сточную воду значительных расхождений не дало

Т а б л и ц а 20

Показатели очистки оборотных сточных вод

Meхано-химическая очистка

Содержание взве­ си после отстаи­ вания в течение

139

(31,0—32,0 r/л взвеси, по нашим данным, и 33,0—34,0 г/л,

по данным Л НОТ. В некоторых опытах были несколько большие расхождения). При исследовании сточных вод, загрязненных всеми вышеуказанными материалами, заку­ порки водоразбрызгивающих устройств в пылеуловите­ лях разных систем не происходило и процесс очистки воз­ духа не ухудшался и не нарушался. Сравнительные дан­ ные показателей механической и механо-химической очи­ стки оборотных сточных вод приведены в табл. 20.

ственно или после обезвожи­

на склад сырья

Проведенные лабораторные и опытно-промышлен­ ные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1.Практическая реализация проблемы водооборота при механо-химической очистке сточных вод возможна.

2.При механо-химической очистке оборотных сточных вод, загрязненных глиной, шамотом, магнезитом, хромо­

магнезитом, количество остаточной взвеси после часового отстаивания соответственно составляет 0,13—0,30; 0,24— 0,28; 0,1—0,28 и 0,15—0,27 г/л; содержание сухого остат­ ка 70—190; 300—430 и 200; 70 мг/л.

3.При использовании для очистки воздуха оборотной воды с содержанием взвеси до 300 мг/л возможно полу­ чение технологических показателей, аналогичных показа­ телям для чистой воды.

4.Дозы коагулянтов для очистки оборотных сточных вод значительно меньше, чем для очистки сточных вод при прямотоке, и составляют 100—200 мг/л СаО в начале оборота и 10—20 мг/л в дальнейшем.

5.Устройство оборотного водоснабжения обеспечит охрану поверхностных и подземных вод от загрязнения сточными водами (санитарный фактор использования очищенных вод), экономию в расходе воды и даст возмож­ ность использовать уловленный материал в производстве

140