Водоотводящая система металлопрокатного завода
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное
бюджетное образовательное
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт инженерно-
Кафедра :«Водоотведение и Водная Экология»
Форма обучения: очная
Специализация: 270112.02 "Очистка природных и сточных вод"
Дисциплина: «Водоотводящие системы промышленных предприятий»
Пояснительно-расчетная записка
к курсовому проекту
«Водоотводящая система металлопрокатного завода»
Студент
курс 5 группа 1 ____________________________ И.М.Иванов
подпись
Руководитель проектирования
Проект защищен с оценкой: ______________________________
дата, подпись
Москва – 2013 г.
Содержание.
Содержание
1.Введение
2. Балансовая схема водопотребления и водоотведения промышленного предприятия
3. Расчёт эффективности проектирования очистных сооружений
4 Система водоотведения промпредприятия. Технология производства
5. Основные потребители воды и источник сточных вод
6. Описание последовательно-оборотной схемы водоснабжения широкополосного стана 2000
7. Технология очистки сточных вод прокатного стана 2000.
8. Подготовка и утилизация железосодержащих шламов.
9. Обезвреживание маслоотходов
10 Расчет сооружений по принятой схеме очистки сточных вод
11. Список используемой литературы
Перечень графического материала:
Лист 1. Балансовая схема водного хоз-ва прокатного завода.
Лист 2. Технологическая схема очистных сооружений
В составе инженерных коммуникаций каждого промышленного предприятия имеется комплекс водоотводящих сетей и сооружений, с помощью которых осуществляется отведение с территории предприятия отработавших вод (если дальнейшее использование их невозможно по техническим условиям либо нецелесообразно по технико-экономическим показателям), а также сооружений по очистке сточных вод и извлечению из них ценных веществ и примесей.
Переход на бессточные
системы или системы с
При проектировании очистных сооружений необходимо учитывать состав и свойства производственных сточных вод, нормы водоотведения на единицу продукции, условия выпуска производственных сточных вод в городскую водоотводящую сеть и водоёмы, а также необходимую степень их очистки
Балансовая
схема водопотребления и
промышленного предприятия
1. Определяем полный расход воды Q на промпредприятии по формуле:
где - удельная норма водопотребления, м3/т
М – производительность предприятия по основному продукту.
2. Безвозвратные потери Qп (м3/сут) с учётом коэффициента g
g1 - безвозвратные потери воды от суточного расхода, 0,03 %
3. Количество условно чистых вод, подлежащих обработке
- условно чистые воды от суточного расхода, 97 %.
4. Расход производственных вод
5. Концентрация основных
БПКп=40 мг/л, рН=3,0-8,4. Наличие взвешенных веществ в воде – 7000 мг/л.
6. Расход бытовых сточных
вод на промышленном
Qц=(25N1+N245)/1000=(25×240+45
где N1, N2 – количество людей работающих в холодных и горячих цехах.
7. Расход сточных вод от душевых:
где - число душевых сеток, по заданию 66.
8. Расход воды на поливку территории:
где 0,4 – расход воды на одну поливку,
W – площадь предприятия, которую надлежит поливать. W=500000 м2.
9. Расход на хозяйственно-
10. Расход сточных вод подлежащих очистке:
11. Концентрация бытовых сточных вод промышленного предприятия по БПК:
а – БПК20 приходящегося на одного человека в сутки, принимаем а=400 мг/л, при q=280 л/сут.
12. Концентрация бытовых
сточных вод промпредприятия
по величине взвешенных
где b – масса взвешенных веществ на одного работающего, b=6,37 г/сут; n – число работающих.
Рассчитываем смешанное значение взвешенных веществ Bсм
Bcм=(Qг*Вг+ Qз*Вз+ Qзх*Вг)/( Qг+ Qз+ Qзх)=0,342+52,66+0,0003/67590=
=784мг/л
По результатам выше сделанных расчётов строим балансовую схему водопотребления и водоотведения. Балансовая схема приведена на 1 листе ватмана.
Расчёт эффективности
проектирования очистных сооружений
Эффективность использования воды на промышленном предприятии оценивается тремя показателями:
1). Техническое совершенство системы водообеспечения оценивается количеством использованной оборотной воды Роб, %:
где Qоб, Qист, Qс – количество воды, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водообеспечения с сырьём.
2). Рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования :
3). Потери воды, %, определяются по формуле:
где - количество воды, используемой в производстве последовательно.
Система водоотведения промпредприятия.
Технология производства
На широкополосовом стане осуществляется горячий широко полосовой листовой прокат металла. Технологическая схема стана 2000 заключается: металл, поступающий из нагревательных печей или колодцев поступает на прокатный стан в черновые клети. В них происходит формирование форм листа для проката. Далее лист металла подается на участок гидросбива окалины. Металл, поступающий на стан из печей в процессе нагрева, очищается и покрывается слоем окалины. Задачей гидросбива является удалить с металла этот слой окалины. Далее металл подается на чистовую группу клетей, где происходит окончательное формирование прокатного листа и окончательная зачистка металла от окалины. Затем металл подается на участок охлаждения полосы, где полоса металла сверху и снизу охлаждается водой. Последней стадией технологической схемы являются моталки, где происходит формирование прокатного листа в необходимую форму для транспортирования.
Основные потребители воды и источник сточных вод.
1. Охлаждение валиков черновой группы, клетей, роликов. Эти потребители особых требований к воде не предъявляют. Обычно подается оборотная вода грязного оборотного цикла окалиносодержащих стоков, прошедшая 2-х ступенчатую очистку в отстойниках и охлажденная в градирне. Учитывая, что температурный перепад подаваемой очищенной воды и отводимых сточных вод очень небольшой и колеблется в пределах 1-4 ОС, часто на градирню подаётся только часть очищенной воды, что сокращает размеры водо-охлаждающих устройств. Отработанная вода после охлаждения валиков, роликов, сливается в лотки и используется для гидравлического транспортирования окалины.
2. Гидросбив окалины. Устройство для гидросбива окалины расположено около прокатных станов горячей прокатки. Задача гидросбива – удалить с металла слой окалины, образующейся в процессе окисления металла. Одним из решений является, сбив окалины струёй воды с давлением 100 – 200 атм. Требования к качеству воды предъявляются только по количеству содержащейся взвеси. Наиболее целесообразно подавать на гидросбив оборотную воду грязного оборотного цикла окалиносодержащих стоков, предварительно отфильтрованную на фильтрах.
3. Гидросмыв окалины. В процессе прокатки окалина выпадает под станом и под рольгангами. Схема работы гидросмывов следующая: окалина падает в лотки под рольгангами и станом. В эти же лотки стекает вода от охлаждения станов и рольгангов и самотёком транспортирует окалину по лоткам в первичный отстойник. Вода, подаваемая на смыв окалины, может быть любого качества. Она подается или из грязного оборотного цикла ( та же, что и на охлаждение валиков стана ), или сразу же после первичного отстойника без дальнейшего охлаждения и очистки. Последний вариант является предпочтительнее, так как значительно сокращаются габариты и стоимость сооружений оборотного цикла.
4. Охлаждение валиков чистовой группы клетей, полотна с верху и моталок. Подаётся вода оборотного цикла окалиносодержащих стоков, прошедшая очистку в отстойниках и охлажденная в градирне, а также отфильтрованная на фильтрах. Стоки после охлаждения полосы сверху полосы и моталок очищаются в отстойнике ( яма для окалины ) и выводится за пределы цеха вместе со стоками от охлаждения валиков чистовых клетей на вторичную очистку.
5. Охлаждение полотна с низу и роликов рольгангов. Подаётся вода после первичного отстойника ( яма для окалины ) после охлаждения полотна сверху и моталок. Стоки смешиваются с предыдущими стоками от охлаждения сверху полотна и моталок.
Характеристика загрязнений. Загрязнения воды на различных участках прокатки неодинаковы и зависят от операций. Прирост загрязнений, концентрации взвешенных веществ ( в основном окалина ) и масел в сточных водах от основных технологических операций прокатки приведены в таблицах
Увеличение концентрации взвеси в сточных водах стана 2000
Оборудование Стана 2000 |
Концентрация взвеси, мг/л |
Увеличение концентрации, мг/л | |
В исходной воде |
В сточной воде | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
Окалинометатели с гидросбивом |
40-60 |
7000 |
6940 |
Клети: - черновые - чистовые |
40-60 |
1820 1400 |
1760 1340 |
Моталки и уст-ва для охлаждения полосы |
40-60 |
784 |
724 |
Увеличение концентрации масел в сточных водах стана 2000
Оборудование Стана 2000 |
Концентрация масел, мг/л |
Увеличение концентрации, мг/л | |
В исходной воде |
В сточной воде | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
Печные рольганги: |
20 – 60 / 40 |
40 – 80 / 60 |
20 |
Окалинометатели с гидросбивом: - черновые - чистовые |
20 – 60 / 40 20 – 60 / 40 |
60 – 80 / 70 60 – 80 / 70 |
30 30 |
Клети: - черновые - чистовые |
20 – 60 / 40 20 – 60 / 40 |
60 – 80 / 70 60 – 80 / 70 |
30 30 |
Моталки |
20 – 60 / 40 |
200 – 400 / 300 |
260 |
Моталки и уст-ва для охлаждения полосы |
20 – 60 / 40 |
40 – 70 / 55 |
15 |
Сточные воды станов горячего проката содержат различные масла и нефтепродукты, попадающие через неплотности в системах смазки. Индустриальные масла и солидолы, содержащиеся в сточных водах, имеют плотность 0,879 и 0,923 г/см3 соответственно.
Описание последовательно-оборотной схемы водоснабжения широкополосного стана 2000.
На основании исследований, проведенных ВНИПИ ЧерметЭнергоОчисткой, разработана схема последовательно-оборотного водоснабжения широкополосных станов горячей прокатки. Сущность схемы заключается в том, что малозагрязненная вода от охлаждения полосы и моталок после очистки гидроциклона направляется на повторное использование – охлаждение валиков рольгангов, валиков черновой группы клетей и полосы ( снизу ). После использования на этих операциях вода отводится в яму для окалины, а затем выводится за пределы цеха на вторичную очистку. На охлаждение валиков чистовой группы клетей, полосы ( сверху ) моталок и гидросбив окалины, вода подается после вторичной очистки в радиальных отстойниках с камерой флокуляции. При этом вода, подаваемая на гидросбив окалины, предварительно проходит 3 ступень очистки на фильтрах с плавающей загрузкой из гранул вспененного полистирола. Эта схема позволяет сократить количество сточных вод, выводимых за пределы цеха на вторичную очистку в 2 раза. Кроме того, описанная схема водоснабжения имеет ряд преимуществ:
1. Система водоснабжения работает в полностью замкнутом (бессточном ) режиме. Это достигается тем, что все потребители технической воды, в том числе и текстолитовые подшипники шпинделей главных приводов клетей, сбрасывают отработавшие воды в систему условно чистых вод, а также тем, что гидросбив окалины работает на фильтрованной воде из грязного оборотного цикла;
2. Предусмотрено охлаждение на градирнях лишь 30% от расхода циркулирующей в системе воды. Это обосновано соответствующими теплотехническими расчетами, показывающими, что в самое жаркое время года температура воды, подаваемой на стан, после внешних очистных сооружений, не превышает 31 ОС, а во внутреннем оборотном цикле 35 ОС. Такие температуры не оказывают отрицательного влияния на работу оборудования и качества продукции.
3. Предусмотрено регулирование работы всех основных насосных станций стана путем объединения их в единую гидравлическую систему с помощью специальных переливных трубопроводов.
Технология очистки сточных вод прокатного стана 2000.
Сточные воды прокатного стана 2000, в которых основными загрязняющими компонентами являются окалина и различные масла, подвергаются 3-х ступенчатой очистки: гидроциклон, вторичное отстаивание – в радиальных отстойниках с камерой флокуляции, третья ступень – фильтрование на фильтрах с плавающей загрузкой.
Очистка сточных вод отстаиванием в яме для окалины(гидроциклон). На схеме установлен в 2-х местах:
1. Для сточных вод от участка охлаждения полосы и моталок. Т.к. концентрация окалины после этих участков ( 1562 мг/л ), то тут установлен для окалины гидроциклон. Напорные гидроциклоны серийно выпускаются Дзержинским опытно-экспериментальным заводом НИИХИММАШ, изготовляются двух типов: конструкции НИИХИММАШ с диаметром цилиндрической части 32 , 40 , 50 , 63 , 80 , 100 , 125 , 160 , 200 , 250 , 320 , 400 , 500 мм и Проблемной лаборатории очистки природных и сточных вод (НИЛ ОПСВ) Горьковского инженерно-строительного института. Удельная гидравлическая нагрузка превышает 50 м3/м2*ч, скорость восходящего потока воды 1,5 мм/с, концентрация окалины в сточных водах, поступающих в яму – 1562 мг/л, в очищенной воде – 897 мг/л. Окалина из ямы удаляется шламовыми насосами, или грейферным краном.
2. Гидроциклон напорного типа установлен перед вторичными радиальными отстойниками. В гидроциклон транспортируются окалиносодержащие сточные воды от гидросбива окалины, охлаждение клетей ( чистовых и черновых ) , часть воды от охлаждения полосы и моталок.
В качестве вторичной ступени очистки используют радиальные отстойники со встроенной камерой флокуляции. Конструктивно периферийный водоотводящий лоток разделен сплошной кольцевой перегородкой, с помощью которой поддерживается постоянный уровень воды в отстойнике. Система маслоулавливания представляет собой радиальную щелевую трубу ( или лоток ) , которая имеет наружную наклонную площадку. Верхняя кромка трубы расположена выше уровня воды. Всплывающие масла транспортируются качающимся скребком, подвешенным к поворотному мосту, и по наклонной площадке сбрасываются в маслоотводящее устройство. При нагрузке 3 м3/м2*ч без коагуляции концентрация взвеси в осветленной воде составляет 150 мг/л. В случае коагуляции нагрузка на эти отстойники может быть увеличена до 5 м3/м2*ч. Содержание масел находится в пределах 60 – 70 мг/л, при коагуляции 40 – 50 мг/л.
Очистка сточных вод прокатного стана фильтрованием. Сточные воды прокатного стана содержат значительное количество малодисперстных взвешенных веществ с размерами частиц менее 5мкм. Для отделения указанных частиц обычные методы очистки, заключающиеся в отстаивании под действием гравитационных сил, малоэффективны и требуют длительного времени. Актуальность глубокой очистки сточных вод методом фильтрования обуславливается повышением требований к качеству воды, используемой при некоторых операциях прокатки. Глубокая очистка сточных вод от твердых механических примесей, масел и нефтепродуктов производится фильтрованием через зернистую минеральную загрузку.
В схеме стана 2000 установлен фильтр с плавающей загрузкой из гранул вспененного полистирола (ФПЗ-3). Фильтр разработан размером 3,4 м. на базе корпусов катионитовых фильтров. Исходная вода подается в фильтр на очистку в направлении снизу вверх, а промывка – сверху вниз. Высота загрузки 2 м, размер гранул 1 – 4 мм, допустимое содержание взвеси в исходной воде 336-784 мг/л.(Фильтр подобран по “Справочнику канализационных мест и промышленных предприятий”)
Параметры работы фильтра:
- концентрация взвеси в очищенной воде – 18-50 мг/л;
- продолжительность цикла 6 часов;
- скорость фильтрования 10 м/ч
- грязеёмкость загрузки в конце фильтроцикла 30 – 40 кг/м3;
- интенсивность промывки 10 – 12 л/с м2.
- продолжительность промывки 4-3 мин
- относительное расширение загрузки – 40 %
Подготовка и утилизация железосодержащих шламов.
Шламы прокатных цехов ( окалина ) представляют собой средние и мелкие частицы окалины, задержанные на очистных сооружениях прокатных цехов. Крупные частицы осаждаются обычно в ямах для окалины и их обезвоживание не представляет трудностей, а более мелкие частицы улавливаются на сооружениях второй ступени очистки. Усредненный химический состав окалины представляет собой содержание следующих веществ:
Fe общ 70 –72%, SiO2 0,3 – 0,6% , AL2O3 0,1 – 0,4%, CaO 1 – 4%; MgO 0,5 – 2%; MnO 0,2 – 0,5%.
Усредненный гранулометрический состав окалины, %, улавливаемый на второй ступени очистки:
Крупность, мкм |
>100 |
100 – 50 |
50 – 40 |
40 – 30 |
Содержание, % |
3 – 5 |
10 – 18 |
6 – 10 |
6 – 10 |
Крупность, мкм |
30 – 20 |
20 – 10 |
10 – 5 |
<5 |
Содержание, % |
15 – 20 |
14 – 25 |
10 – 20 |
12 – 20 |
Основными физико-механическими свойствами является плотность твердых частиц, гранулометрический состав, влажность, пористость и т.д. Плотность прокатной окалины 4,7 – 5,3 г/см3.
Обезвреживание маслоотходов
В процессе производства образуется большое количество масляных отходов, содержащихся в сточной воде. Обычно данные продукты нецелесообразно регенерировать, т.к. они содержат смесь различных сортов масел с водой и твердыми частицами окалины. Хорошо очищенное масло возможно использовать в качестве топлива в котлах ТЭЦ или в автодорожном строительстве.
Для улавливания масел из сточных вод применяются маслоуловительные устройства, расположенные в радиальных отстойниках с камерой флоакуляции.
Расчет сооружений по принятой схеме очистки сточных вод.
1. Гидроциклон установлен перед вторичным радиальным отстойником.
Гидроциклон установлен на схеме в двух местах:
- в цехе для участка охлаждения полосы и моталок. Концентрация сточных вод составляет по взвешенным веществам 1562 мг/л; После 897 мг/л
Эффект очистки Э ,%, составляет:
Э = (1562– 897 )/ 1562 * 100% = 42%;
Гидроциклон подобран по “Справочнику канализационных мест и промышленных предприятий”- ГНС-500 dпат=500мм; dсл=200мм;dшл=60мм;α=450; dпит =160мм;Hц=1000мм Р=0,1МПа
dпат- внутренний диаметр мм;
dпит-вкладыш питающего патрубка мм;
dcл – насадок сливной мм;
dшл– насадок шламовый мм;
α- угол конусности;
Нц-высота цилиндрической части мм;
По СНиПу 2.04.03-85:
Производительность напорного гидроциклона Q’hc, м3/ч, назначенных размеров следует рассчитывать по формуле
=9.58*1000*0.2*0.16=306,5м3/ч
Расход
проходящий через напорный
Количество гидроциклонов принимаем:
N=Q/Qhc=10555/306.5=34шт.
где g — ускорение силы тяжести, м/с2;
DP — потери давления в гидроциклоне. МПа;
den, dex — диаметры питающего и сливного патрубков (, мм.
В зависимости от требуемой эффективности очистки сточных вод и степени сгущения осадков обработка в напорных гидроциклонах может осуществляться в одну. Две или три ступени путем последовательного соединения аппаратов с разрывом и без разрыва струи.
Для сокращения потерь воды с удаляемым осад ком шламовый патрубок гидроциклона первой ступени следует герметично присоединять к шламовому резервуару.
D’hc, мм |
25 |
40 |
60 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
320 |
400 |
500 |
d, мм |
8–25 |
10–30 |
15–35 |
18–40 |
20–50 |
25–60 |
30–70 |
35–85 |
40–110 |
45–150 |
50–170 |
55–200 |
2. В цехе для участка охлаждения полосы и моталок
Концентрация сточных вод составляет по взвешенным веществам 784 мг/л; После 210 мг/л
Эффект очистки Э ,%, составляет:
Э = (784– 210 )/ 1562 * 100% = 73%;
Гидроциклон подобран по “Справочнику канализационных мест и промышленных предприятий”- ГНС-500 dпат=500мм; dсл=200мм;dшл=60мм;α=450; dпит =160мм;Hц=1000мм Р=0,1МПа
По СНиПу 2.04.03-85:
Производительность напорного гидроциклона Q’hc, м3/ч, назначенных размеров следует рассчитывать по формуле
=9.58*1000*0.2*0.16=306,5м3/ч
Расход
проходящий через напорный
Количество гидроциклонов принимаем:
N=Q/Qhc=4031/306.5=14шт.
3. Радиальный отстойник со встроенной камерой флокуляции.
Установлен после гидроциклона. Концентрация загрязнений по взвешенным веществам-897 мг/л, после -336 мг/л.
Эффект очистки:
Э = ( 897 – 336 ) / 897 * 100% = 62 %;
Нагрузку на отстойник принимаем равной Qуд = 3м3/м2*ч, тогда общая площадь отстойников составит:
Fобщ = Q / Qуд = 10547 / 3 = 3515,6 м2;
Принимаем к установке типовой радиальный отстойник диаметром 30 м. Тогда площадь отстойника составит Fотс = 706,5 м2. Количество отстойников:
Nотс = Fобщ / Fотс = 3515,6 / 706,5 = 4,2
Принимаем к установке 4 радиальных отстойника с камерой флокуляции; диаметр отстойника 30 м; глубина 4,58 м.
4. Фильтры с плавающей загрузкой из вспененного полистирола.
- Перед подачей воды на охлаждение полосы ( снизу ) .

- Водоотводящие сети города
- Водоотводящие сети города
- Водоотводящие сети города
- Водоотводящие системы и сооружения
- Водоотливные установки
- Водоподготовка на тепловой електростанции
- Водопонижение и гидроизоляция фундаментов
- Водоотведение нефтеперерабатывающего завода
- Водоотведение промышленных предприятий
- Водоотведение промышленных предприятий. Кожевенный завод
- Водоотведения 9-ти этажного жилого дома на 72 квартиры в г. Смоленске
- Водоотведеніе
- Водоотводящая сеть города
- Водоотводящая сеть города