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 300—400 м³/ч и более. В сточных водах содержатся соеди­нения аммония, кислоты, металлы, сероводород, кремний, сульфаты, хлор, хлориды, сульфиды и др.

Окалинусодержащие 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 окалинусодержащих сточных вод используют гидроциклоны.

В прокатном 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-кварцевые или с плавающей пенополистирольной загрузкой.

В цехах 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.

В трубопрокатном 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); вакуум-кристаллическая 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.

В качестве 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 %-ного раствора.

В случае, 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 %- и 20 %-ным раствором 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-термической обработке 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.