МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ЗАВОДОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Москва — 1977 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ЗАВОДОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Москва — 1977 г.

Влияние выпуска сточных вод металлургических заводов на санитарный режим водоемов

Влияние на водоем стачных вод металлургических заводов определяется не только качественным составом, но и количеством сбрасываемой воды, которое, по данным Института «Гипросталь» составляет 8230 м³/час, в расчете на 1 млн. тонн стали в год.

При сбросе таких огромных количеств загрязненных вод заметно ухудшается санитарное состояние водоема. Прежде всего это выражается в увеличении содержания взвешенных веществ, значительная часть которых осаждается вблизи места выпуска. Отложения осадка в водоеме могут достигать нескольких десятков сантиметров и служить источником вторичного загрязнения. Параллельно с этим отмечается уменьшение прозрачности и появление специфической бурой окраски воды, что вызывает у населения отрицательную эстетическую реакцию.

В водоеме, куда сбрасываются стоки металлургических заводом может наблюдаться также повышение температуры воды, некоторое увеличение окисляемости и ВПК, ухудшение кислородного режима. В отдельных случаях отмечается наличие маслянистой пленки на поверхности воды (за счет выноса смазочных продуктов с водой от прокатных цехов) и появление токсических веществ (в основном в результате сброса сточных вод, образующихся при выплавке ферромарганцевого чугуна и от флюсоплавильнаго производства).

При поступлении в водоем стоков содержащих кислоты изменяется активная реакция воды, которая играет важную роль в биологических процессах. Серная кислота, взаимодействуя с гидрокарбонатами, уменьшает щелочность воды, тем самым ослабляет способность воды водоема к самоочищению. При больших количествах кислоты вода приобретает кислую реакцию и нарушается нормальный ход биохимических процессов.

Говоря о возможности поступления токсических веществ, количество которых в стоках собственно металлургических заводов незначительно, надо учитывать значительные объемы сточной воды образующиеся на этих предприятиях и поэтому сброс стоков особенно в малые водоемы может оказаться не безразличным и в санитарно-токсикологическом отношении. При этом, надо учитывать, что предельно допустимая концентрация цианидов находится на уровне ОД мг/л (а для рыбохозяйственных водоемов даже 0,05 мг/л), рода-нидов — 0,1 мг/л. В этом плане должны приниматься во внимание и имеющиеся в стоках металлургических заводов невы-

10

сокие концентрации фенолов, допустимое содержание которых в воде водоемов 0,001 мг/л.

Поступление токсических веществ, наряду с наличием высоких концентраций мелкодисперсной взвеси, может привести к гибели водных организмов и нарушению естественных процессов самоочищения.

Особо неблагоприятные условия могут создаваться при сбросе сточных вод металургических заводов в водохранилище. Наблюдаемое в таких зарегулированных водоемах замедленное течение и слабое перемешивание приводит к более заметному выпаданию осадка и резкому ухудшению органолептических свойств воды вблизи возникшего сброса. В результате действия сгонно-нагонных ветров загрязнения распространяются не только вниз, но также вверх по течению и часто наблюдается взмучивание донных отложений.

Поступление в поверхностные водоемы, особенно маломощные, больших количеств загрязненных стоков металлургических заводов может заметно ухудшать санитарный режим на значительном протяжении затрагивая интересы многих водопользователей. Этим определяется важность проведения технологических и санитарно-технических мероприятий с целью исключения отрицательного влияния сброса сточных вод металлургических заводов на санитарные условия водопользования и здоровье населения.

Очистка сточных вод заводов черной металлургии

Металлургические заводы относятся к той категории производства для которых практически доказана возможность организации оборотного водоснабжения, когда всю отработанную в производстве воду подвергают той или иной подготовке (очистке, охлаждению, обработке) и снова используют в производстве без выпуска в водоемы. При этом следует исходить из того, что легче очистить воду до степени, удовлетворяющей требованиям технологических процессов, чем до санитарных требований к спуску стачных вод в водоемы. Поэтому водоснабжение заводов черной металлургии как правило должно быть оборотным для всего промышленного предприятия или с отдельными замкнутыми циклами цехов, без сброса сточных вод в водоемы.

При осуществлении замкнутых, оборотных циклов необходимо стремиться к исключению продувки, либо к максимальному ее сокращению. Продувочные воды должны подвергаться очистке и также иопользоваться в водоабороте. Уменьшение сброса загрязнений со сточными водами должно осуществляться также путем максимального извлечения из них

II

ценных отходов, которые являются потерями для (производства и вместе с тем ведут к загрязнению воды водоемов. Наконец, следует предусмотреть мероприятия по предотвращению аварийных сбросов с оборотных циклов (стабилизация воды, наличие резервного оборудования и др.).

Спуск сточных вод в коммунальную хозяйственно-бытовую канализацию нецелесообразен, в связи с их большим количеством и наличием, в основном, взвешенных веществ минерального происхождения. Возврат отработанных вод обычно осуществляется через пруды-отстойники. В этом сооружении происходит также дополнительное значительное снижение концентрации взвешенных веществ, а также некоторое уменьшение концентрации растворимых соединений.

Каждое санитарно-техническое мероприятие, имеющее своей целью уменьшить концентрацию вредных веществ в стоках, по существу направлено к снижению концентрации вредных веществ в водоемах.

Для очистки сточных вод металлургических заводов обычно применяются методы, в основе которых лежит использование физических свойств осаждения взвешенных веществ, которые являются ведущим показателем загрязнения этих вод. Одновременно находят применение такие физико-химические и химические методы очистки как коагуляция, нейтрализация и другие, что связано с некоторыми особенностями состава отдельных цеховых стоков.

Основным направлением утилизации железосодержащих шламов газоочистки металлургических печей и агрегатов является добавка их в шихту аглофабрик.

Очистка сточных вод газоочисток доменного цеха

Во всех случаях сточные воды газоочисток подлежат освобождению от большого количества нерастворимых (взвешенных) веществ, что осуществляется на сооружениях, предназначенных для осветления воды.

Для небольших по объему сточных вод доменной газоочистки как правило устраивают систему оборотного водоснабжения с очисткой отработавшей воды в радиальных отстойниках и охлаждением на вентиляторных градирнях с брызтальным оросителем или реже — в брызгальных бассейнах, где температура снижается до 30—35°.

Очистка стоков в радиальных отстойниках позволяет снизить концентрацию взвешенных веществ до 100—150 мг/л, т. е. эффективность их работы достигает 90—95%, что дает возможность использовать стоки повторно на производстве.

Для хорошей работы отстойников необходимо обеспечить равномерное поступление воды и распределение ее по всей площади отстойника, равномерный отвод воды из него, своевременное удаление осадка, а также соблюдение нагрузок согласно проекту.

В тех случаях когда сточные воды газоочистки хотя бы частично попадают в водоем, должны быть предъявлены более строгие меры к их очистке с тем, чтобы не было нарушений санитарных условий водопользования. Это следует иметь в виду особенно при выплавке ферромарганца, когда взвешенные вещества в стоках более мелкие и после отстойников концентрация их довольно высокая = 300—600 мг/л. Поэтому иногда требуется доочистка на песчаных напорных фильтрах, (фильтрование через кварцевый песок, крупностью 0,5—'1 мм) или коагулирование хлорным железом дозой примерно 150 мг/л, железным купоросом — 20 мг/л, известью — 10 мг/л, полиакриламидом — 0,2 мг/л. Эффективное осветление воды происходит также в результате длительного пребывания в прудах-отстойниках. При этом происходит также доочистка от небольших концентраций токсических веществ, которые находятся в стоках газоочистки доменного газа при выплавке передельного чугуна. От высоких концентраций цианидов, находящихся в стоках газоочистки доменных печей, выплавляющих ферромарганцевый чугун, освобождаются применением железного купороса и последующим подщелачиванием для поддержания pH воды в пределах 9—10.

Токсические цианиды переводятся в относительно малотоксичные ферро и феррицианиды. При этом эффективность очистки достигает 90—98% (остаточное содержание цианидов 1—6 мг/л). Для обезвреживания цианидов применяют также хлорную известь, гипохлорит, жидкий хлор при кото ром они окисляются до цианатов, т. е. группа CN~ полностью разрушается.

Осадок из отстойников стачных вод от газоочистки содержит компоненты, полезные для выплавки чугуна, поэтому его целесообразно использовать на агломерационной фабрике в качестве сырья для спекания с шихтой, или, в случае отсутствия фабрики — брикетировать подсушенный шлам перед загрузкой его в доменные печи. Для обезвоживания шлама, его влажность 93—95%, лучше всего применять фильтрацию на вакуум-фильтрах. На важность утилизации шлама указывает так же и то, что на одну тонну выплавляемого чугуна приходится до 100 кг шлама (по сухому веществу).

13

Очистка сточных вод от грануляции доменного шлака и разливочных машин

К сточным водам доменного цеха относятся и те, которые образуются при грануляции доменного шлака и от машин разливки чугуна. Процесс грануляции состоит в быстром охлаждении расплавленного шлака водой и переходом его из жидкого в твердое раздробленное состояние. Расход воды составляет примерно 1 м³ на 1 т гранулированного шлака. Так как образующиеся при этом сточные воды характеризуются в основном наличием взвешенных веществ, то осветление их производится в горизонтальных отстойниках, где основная масса взвешенных веществ осаждается в течение 10— 15 минут. Очищенная вода не должна сбрасываться в водоем, а идти для повторного использования, в основном для транспортировки шлака. Осадок из отстойника, выгружаемый уборочным механизмом грейферным краном, используют для планировочных целей или удаляют на сухой отвал. В последние годы все чаще грануляцию шлака производят не в бессточном бассейне, а на специальном барабане (полусухой апособ), где сточных вод практически не получается.

Осветление сточных вод разливочных машин, содержащих обломки чугуна, окалину, известь, графит и другие нераство-ренные примеси, обычно производится в горизонтальных отстойниках, состоящих из 1—3-х секций. При среднем содержании взвеси 1,5 г/л остаточная концентрация ее после отстойника не превышает 0,15—0,2 г/л, причем 90% общего количества взвешенных частиц осаждается в течение 15—20 минут. Для улавливания обломков чугуна и окалины, а также находящегося в извести песка, перед отстойником следует устраивать песколовку. Отстойник от осадка очищают краном, оборудованным грейферам, и вывозится на согласованные с органами санитарного надзора участки. С целью интенсификации процесса очистки в отстойниках целесообраз но применять синтетические высокомолекулярные вещества,— флокулянты. Наиболее приемлемый из них полиакриламид, который способен ускорить процесс осаждения взвеси в стоках разливочных машин (также как и сточных вод газоочистки и прокатных цехов)—5,5—б раз.

Учитывая, что стоки разливочных машин содержат не только взвешенные вещества, но и растворенную известь, необходима дополнительная очистка, т. к. выпуск щелочных вод в водоемы приводит к повышению pH и мутности воды, а повторное использование воды вызывает интенсивное зарастание разводящих сетей солями жесткости. Поэтому для полного использования стачных вод разливочных машин в

14

оборотном цикле рекомендуется добавка 10% свежей воды в отстойники с временем пребывания 40—60 минут. Может быть также использован метод рекарбонизации отработавшей воды углекислотой дымовых газов доменных печей.

Очистка сточных вод прокатных цехов

Единственный метод очистки стоков прокатных цехов — осаждение взвешенных веществ—окалины (содержащей кроме закисного и окисного железа такие примеси как уголь и песок), в горизонтальных многосекционных отстойниках. Обычно отстаивание происходит на 2-х ступенях — непосредственно у прокатного стана в первичных цеховых отстойниках, где вода освобождается от крупной окалины, и вне цеха, во вторичных отстойниках, служащих для осаждения мелкой окалины и улавливания масла.

В первичном отстойнике из воды выделяется до 75—95% взвешенных веществ, остаточное содержание которых достигает 120 мг/л. При наличии двухступенчатой очистки содержание взвеси в очищенной воде не превышает 55—65 мг/л.

Очистку первичного отстойника от осадка производят грейфером, подвешиваемым к мостовому крану, а из вторичного отстойника — скрепером при помощи лебедок, расположенных на передвижных платформах по обеим торцевым сторонам отстойника или окалино-уборочной машиной. В отстойнике должно производиться также удаление всплывающих масел и эмульсии при помощи повторной щелевой трубы в специальную емкость. Масло регенерирует и используют как смазочное или в качестве топлива в мартеновских или других печах, а окалину используют в шихте доменного цеха или аглофабрики.

Наряду с этим наиболее распространенным методом, для более эффективного освобождения стоков от масла, в частности, пальмового масла, применяемого при производстве шкой жести холодной прокаткой листа, может быть применено коагулирование отстоянной воды с последующим фильтрованием через зернистую загрузку из битого стекла с размером частиц 0,5—3 мм и слоем 0,8—1 м. Рекомендуют так же разложение масляно-эмульсионных стоков травильными растворами с последующим отстаиванием и др. Однако пока эти методы не нашли широкого применения и производственная проверка их недостаточна.

Для первичного улавливания крупной окалины вместо первичных отстойников могут применяться гидроциклоны, эффективность которых достигает 80%. В настоящее время для улавливания масла предлагают использование полиуре-

15

гана и других поглощающих материалов. Освобожденные ОТ взвешенных веществ и масел сточные воды прокатных цехов должны быть использованы в замкнутом цикле водоснабжения.

Очистка сточных вод сталеплавильных цехов

Для стоков, образующихся при мокром способе очистки газов мартеновских печей попользуются отстойники, после которых содержание взвеси в воде снижается до 150—200 мг/л. Осадок должен удаляться периодически в шламонако-питель или обезвоживаться на фильтрапрессах с последующим использованием в шихте агломерационных фабрик. Очищенные воды должны быть замкнуты в оборотных системах водоснабжения, т. к. в них содержатся не только взвешенные вещества, но и органические загрязнения.

В действующих конверторных цехах водоснабжение обычно осуществляется с оборотом воды. Для осветления воды чаще всего применяют радиальные отстойники, диаметр которых в связи со значительным количествам сточных вод (500 м³/час от одного 100 тонного конвертора) достигает 30—50 м. При обработке воды перед отстойниками растворам полиакриламида дозой 0,4—0,8 мг/л скорость осаждения относительно крупных частиц возрастает в 1,5—2 раза. В связи с наличием в шламе до 70% железа, необходимо требовать его утилизации с предварительным обезвоживанием и брикетированием шлама и последующим направлением в конверторы на переплавку.

Учитывая значительное пылевыделение от электросталеплавильных печей, особенно при кислородном дутье и применение, в основном мокрых газоочисток, водоснабжение элек-тросталеплавильного цеха должно осуществляться только с оборотом воды. При этом в одном цикле циркулирует вода не загрязняющаяся на производстве, в другом — вода используемая для очистки газа печей перед выбросом в атмосферу

Осветление воды производится в радиальных и реже го ризонтальных отстойниках. Хороший эффект осаждения взвеси можно достигнуть при длительном пребывании стоков в пруде-осветлителе.

В одном из проектов предусмотрена двухступенчатая очистка — сначала в горизонтальном отстойнике, а затем напорные фильтры загруженные кварцевым пескам крупностью 1 мм. К методам интенсификации процесса осветления воды относится применение таких высокопроизводительных очистных сооружений как открытые гидроциклоны, производительность которых в 5—6 раз выше чем у радиальных отстойников. С появлением сточных вод газоочистки мартеновских и

16

конверторных цехов, загрязненных трудноосаждаемой взвесью, большое значение имеет применение коагулянтов: сернокислого алюминия — A1₂(S04)3, сернокислого железа — Fe₂(S04b железного купороса FeSC>4 * 7Н₂0 или хлорного железа FeCb, а так же такого эффективного высокомолекулярного флокулянта как полиакриламида дозами 1,0—2,0 мог/л. Для достижения требуемого эффекта очистки на уровне 150—200 мг/л остаточной взвеси гидравлическая нагрузка на радиальные отстойники с коагулированием воды полиакриламидом дозой до 2 мг/л должна быть —2—2,5 м³/м²/г.

Еще большее значение приобретает метод магнитной коагуляции сточных вод, которые перед поступлением в отстойники предварительно обрабатываются в магнитном поле (учитывая ферромагнитные свойства частиц). Исследованием установлено, что при этом эффект осветления увеличивается по сточным водам доменных газоочисток с 77 до 89%, конверторных газоочисток с 75 до 97%; обмывочным водам котлов-утилизаторов матреновских печей с 85 до 97%. Таким образам способ магнитной коагуляции наиболее целесообразен для сточных вод, содержащих ферромагнитные тонко-диопероные взвешенные вещества, какими, в частности, являются сточные воды газоочистки конверторных и мартеновских цехов.

Осадок из отстойников удаляют в шламонакопитель или обезвреживают на вакуумфильтрах с использованием в шихте агломерационных фабрик.

Стачные воды от обмывки котлов-утилизаторов тепла рекомендуют предварительно очищать от механических примесей в гидроциклоне и нейтрализовать известковым молоком или путем смешивания со сточными водами от разливочных машин чугуна, содержащими окись кальция (известь). Очищенные воды целесообразно использовать повторно для обмывки котлов-утилизаторов.

Сточные воды образующиеся на установках для охлаждения и при гидроочистке изложниц освобождаются от загрязнений (окалины нагара, извести и смолы) в отстойниках и без охлаждения подают снова на те же установки. В тех случаях когда требуется более низкое содержание взвешенных веществ 50—75 мг/л), отстоенную воду дополнительно очищают фильтрованием через слой кварцевого песка. На некоторых заводах эту категорию стоков объединяют со сточными водами прокатных цехов. По аналогичному пути идут при решении вопроса очистки сточных вод от установок непрерывной разливки стали, учитывая, что гидравлическая крупность взвеси от этих установок такая же как и взвешенных веществ в сточных водах прокатных станов.

17

При ферросплавном производстве в основном имеют значение стоки газоочистки электроплавильных печей, которые образуются в количестве от 7 до 8 м³ на 1000 м³ газа, содержат до 2000 мг/л мелкодисперсной трудноосаждаемой взвеси, загрязнены растворимыми токсическими веществами и имеют повышенную температуру (40—46°). Поэтому осветление стоков требует либо длительного отстаивания, либо использования отстойников с применением коагуляции и охлаждением оборотной воды на вентиляторных градирнях с брызтальным оросителем. Для очистки сточных вод применяются радиальные и, реже, горизонтальные отстойники, а так же пруды-осветители (шламонашгштели), где происходит также охлаждение воды.

Сточные воды разливочных машин этого производства, содержащие до 800—1000 мг/л взвешенных веществ, перед повторным использованием подвергаются очистке отстаиванием. Оборотный цикл водоснабжения разливочных машин может быть и общим, охватывающим также цех электродных масс и газоочистку. Лучше всего в таких случаях осуществлять совместную очистку в пруду-осветителе, где происходит эффективное осаждение взвешенных веществ, охлаждение воды и уменьшение концентрации вредных компонентов. После такой совместной очистки вода полностью может быть использована в оборотном цикле водоснабжения.

Осадок (шламовую пульпу) из отстойников цеха очистки газов подают на фильтрсмпресс, откуда вода возвращается в отстойник для осветления, а осадок вывозят на аглофабрику или, по согласованию с органами санитарного надзора, в сухие отвалы.

В флюсоплавильном производстве загрязненные сточные воды образуются в отделении подготовки шихты, флюсоплавильном отделении и, наконец, в отделениях грануляции и сушки флюса. Учитывая разный характер образующихся стоков они нуждаются либо в одной механической очистке (из отделений (подготовки шихты), либо, кроме того, в химической обработке (нейтрализация, использование извести для обезвреживания фтора и др.). Во всех случаях очищенная вода флюсоплавильнопо производства должна использоваться в оборотной системе водоснабжения, а отходы, содержащие ценные компоненты, утилизироваться. Учитывая, что в сточных водах и шламе находятся вредные соединения при сбросе их в пруды-накопители или отвалы необходимо учитывать опасность загрязнения подземных вод. Поэтому в зависимости от конкретных условий (состава стоков, месторасположения прудов или отвалов и др.), может возникнуть не-

18

обходимость в предварительной очистке стоков или устройстве противофильтрационного экрана.

Что касается очистки сточных вод аглофабрики, то часто устраиваются пруды-осветители такие как и для горнообогатительных производств с тем, чтобы после осветления отстаиванием сточные воды можно было использовать повторно в системе оборотного водоснабжения. Осветление воды производят так же в горизонтальных отстойниках, но количество остающихся взвешенных веществ при этом еще относительно велико — 0,5—2 г/л и требуются дополнительные меры по доочистке.

Очистка сточных вод травильных отделений

Большое разнообразие этой категории стоков, вызванного травлением различных сталей и сплавов в кислотах и их смесях, затрудняет их эффективную очистку. Основные категории, подлежащие обезвреживанию, это отработанные травильные растворы; воды содержащие серную кислоту и смешанные кислоты; воды от промывных ванн. Очистка их обычно производится раздельно, так как отработанные травильные растворы из травильных ванн являются наиболее концентрированной частью сточных вод и содержат большое количество железного купороса, свободную серную кислоту, окалину. Их переработка осуществляется на кристаллизационных установках с получением в качестве товарного продукта железного купороса, а также нейтрализация известью или феррохромовым шлаком.

Отработанные растворы от травления в смешанных кислотах нейтрализуются известью. Этот же способ, а также нейтрализация щелочными растворами, используется для обезвреживания слабоконцентрированных промывных вод. Б настоящее время рекомендуется иашульзовать для нейтрализации травильных растворов аммиак с получением сульфата аммония.

Наиболее перспективным является травление не серной, а соляной кислотой, но сложным остается вопрос обезвреживания солянокислых промывных вод. Очевидно наиболее рациональным для этой цели будет использование ионно-обменных смол. Ионно-обменным методом может быть регенерирован и фосфорнокислый отработанный травильный раствор. Для специальных сталей иногда применяют травление смесью азотной и плавиковой кислот. Единственный метод обезвреживания этой категории стоков — нейтрализация известью.

Методические указания переработаны д. м. н. Я. И. Косто-вецким, сотрудником Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзе-ева.

2

В последнее время рекомендуют регенерировать серную кислоту из травильных растворов электрохимическим способом с применением электрического тока и электрохимических активных анионитовых диафрапм. При этом получается и другой ценный продукт — электролитическое (чистое) железо, превращаемое в порошок.

Целесообразна также полусухая нейтрализация травильных растворов известковым тестом или молотой известью при которой полностью устраняется жидкая фаза и объем продуктов нейтрализации сокращается в 2—3 раза. Для нейтрализации солянокислых, азотнокислых, сернокислых сточных вод, содержащих не более 5 г/л H2SO4 и не содержащих солей тяжелых металлов, можно применять непрерывно действующие фильтры загруженные щелочным материалом — кусковым мелом, известняком, доломитом, магнезитом, мраморам. При переработке отработанных травильных растворов на купоросной или другой регенерационной установке отработанные стачные воды от промывки металла должны подвергаться нейтрализации и осветлению с использованием их в замкнутом цикле без выпуска в водоемы.

По пути устройства таких циклов должно идти в будущем все металлургическое производство. Уже в настоящее время разрабатываются схемы полностью замкнутых, бессточных систем водоснабжения, где свежая вода используется только для пополнения безвозвратных потерь.

Контроль за санитарной охраной водоемов от загрязнения сточными водами предприятий черной металлургии

Контроль за санитарной охраной водоемов от загрязнения сточными водами предприятий черной металлургии осуществляется по общепринятой методике и в соответствии с постановлениями ЦК КПСС и Совета Министров СССР по вопросам рационального использования и охраны водных ресурсов, Основами водного законодательства Союза СССР союзных республик, Основами законодательства СССР и со юзных республик о здравоохранении, Положением о государственном санитарном надзоре GCCP, Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами № 1166-74, Правилами санитарной охраны прибрежных вод морей № 1210-74 и другими руководящими документами Министерства здравоохранения СССР.

Органами и учрежденйя!ми санитарно-эпидемиологической службы осуществляется государственный контроль за санитарным состоянием поверхностных водоемов в местах их использования населением для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целей и соответствием условий спуска сточных вод в водоемы гигиеническим нормативам.

20

УТВЕРЖДАЮ: Заместитель Главного Государственного санитарного врача СССР

В. Е. Ковшило № 1429-76 26 мая 1976 года

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САНИТАРНОЙ ОХРАНЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ ЗАВОДОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

Без металла нет и не может быть технического прогресса ни в одной отрасли народного хозяйства. Вот почему наша партия постоянно уделяет неослабное внимание увеличению производства стали, чугуна, проката. В 1975 году выплавка стали в нашей стране достигла 140 млн. тонн в год и заметно возрастает в X пятилетке с тем чтобы полностью покрыть растущие потребности народного хозяйства в соответствии с достигнутым к тому времени уровнем технического прогресса.

При этом существенное значение имеет то, что для современных металлургических заводов характерны потребления огромных количеств воды и соответственно значительный сброс сточных вод. Водопотребление крупного завода производительностью 10—12 млн. тонн стали в год составляет 250—300 тыс. м¹/час, причем эти расходы имеют тенденцию к росту за счет применения новой технологии, широкого использования кислородного дутья, уборки пыли в подбункерном пространстве средствами гидросмыва и др. Одна доменная печь объемом 5000 м¹ дает до 6000 м¹ стоков в час, а крупный стан 2000 на одном из заводов дает до 30 000 м¹ стоков в час.

Все это определяет большую значимость санитарной охраны водоемов от загрязнения их сточными водами предприятий металлургической промышленности. Последняя, как известно, представляет собой комплексную отрасль тяжелой промышленности в состав которой, наряду с собственно металлургическим производством, входят так же коксохимическое и железорудное.

Настоящие методические указания относятся к санитарной охране водоемов от загрязнения сточными водами только заводов черной металлургии, имеющих самостоятельное значение. Эти предприятия характерны своим технологическим режимом, образованием больших объемов сточных вод и их специфическим составом.

Условия образования и физико-химическая характеристика сточных вод металлургических заводов

Около 3/4 общего потребления воды металлургических заводов расходуется на охлаждение продукта, конструктивных элементов металлургических печей и машин. Если вода непосредственно не соприкасается с последними, то она только нагревается, в противном случае наряду с повышением температуры воды она также загрязняется.

Сточные воды современного металлургического завода формируются из отдельных цеховых стоков, которые во многом определяют расход общезаводского стока и его качественный состав. Наибольшее количество сточных вод образуется в основных цехах — доменном, прокатном и сталеплавильном.

Во время доменного процесса выплавки чугуна вьбрасы-вается газ, который уносит с собой до 20 и более грамм пыли на 1 м³ газа, что иногда соответствует 1/5 всего количества загруженной в шахту руды. Поэтому он подвергается очистке в скруберах — сухих пылеуловителях, где задерживается до 70% пыли, а также тонкой очистке в дезинтеграторах, или электрофильтрах; вода увлекает за собой механические примеси (частицы руды, кокса и известняка) и химические соединения (сульфаты, хлориды), а также газы. На 1000 м³ очищаемого газа образуется 4—6 м³ сточных вод, или около 20 м³ на 1 т чугуна. Стоки окрашены в красно-бурый, темносерый или коричневый цвет с температурой порядка 40—50°, для них характерно высокое содержание взвешенных веществ за счет частиц пыли, попадающей из газа в воду (от 1000 до 4000 мг/л).

С повышением давления воздуха (дутья) под колошником доменной печи, а также при обогащении воздуха (перед подачей его в печь) кислородом и природным газом, количество выносимой пыли и крупность ее частиц уменьшается. Большой дисперсностью отличается также пыль, образующаяся при выплавке ферромарганцевого чугуна. В отличие от сточных вод производства предельного и литейного чугуна, ферромарганцевое производство имеет еще ту особенность, что образующиеся стоки содержат высокие концентрации нерастворимых и растворимых цианидов, а также роданистые соединения и аммиак.

В доменном цехе образуются так же загрязненные воды от подбункерных помещений, грануляции доменного шкала и разливочных машин. При транспортировке, грохочении и дозировке шихты в подбункерных эстакадах выделяется пыль и просыпается некоторое количество материала на пол,

4

который убирают водой смывом ИЗ дырчатых труб и сопел. Общее количество сточных вод образующихся от смыва осыпи и пыши составляет 300—360 м³/ч на каждую доменную печь, или около 2 м³ на 1 т выплавляемого чугуна. Стоки загрязнены только механическими примесями — мелочью агломерата в виде кусочков руды, кокса и известняка, концентрация которых составляет 2 г/л, с повышением до 20 г/л.

В процессе грануляции доменного шлака — охлаждения его водой, в зависимости от применяемого способа, сточные воды или почти совсем не образуются (на специальном барабане к которому шлак подводят в ковшах) или образуются до 1—2 м³ на 1 т гранулированного шлака (при грануляции в лотках или специальных камерах вблизи доменных печей с последующим гидравлическим транспортированием на оклад).

Сточная вода имеет повышенную температуру (до 40°) и относительно невысокую концентрацию взвешенных веществ (до 1600—1700 мг/ш).

Сточные воды разливочных машин получаются от охлаждения чугуна, разлитого в мульды на машине, и от охлаждения слитков чугуна после машины на вагонах с помощью душирующих устройств. Опорожненные мульды смачиваются известковым молоком, предохраняющим их от приваривания к ним чугуна при следующей разливке. Поэтому в сток, наряду с осколками застывшего чугуна, окалины, коксовой мелочью, графитам, попадает много недогашенной извести и известнякового шлама в виде недопала, что приводит к высокой щелочности стоков (до 28 мг-экв/л — общей и 1 мг/ экв-л — гидратной). В среднем концентрация взвешенных веществ в стоках составляет 2000 мг/л, а температура отработанных вод повышается до 50°.

Количество сточных вод составляет до 3—4 м³ на 1 тонну разлитого чугуна (70—80% потребляемой воды или до 300 м³ и более на одну разливочную машину.

Наряду с доменным производством, значительными потребителями воды являются прокатные цеха, количество стоков в которых колеблется от 3 до 16 м³ на 1 т прокатного металла (в зависимости от типа стана, вспомогательного оборудования и сортов проката). Стоки образуются от охлаждения валков, шеек валков и подшипников, от смыва и транспортирования окалины, а также от охлаждения вспомогательных механизмов — пил, ножниц и др.

Исходя из особенностей использования воды в прокатных цехах, образующиеся стоки характеризуются:

а) более высокой чем поступающая вода температурой (примерно на 5°);

5

б) значительным содержанием взвешенных веществ в виде крупной, средней и мелкой окалины, количество которой в зависимости от типа станов колеблется в пределах 2—4% веса прокатного металла (до 2200 мг/л);

г) наличием некоторого количества масел: при установке на станах бронзовых подшипников в среднем 30—40 мг/л, текстолитовых — до 10—30 мг/л, а периодически, при остановках станов на ремонт и более. В станах трубопрокатных цехов содержание масел достигает от 38 до 170 мг/л.

Значительные загрязнения сбрасываются со сточными водами сталеплавильных цехов. Прежде всего это относится к стокам образующимся при мартеновском способе выплавки стали. Это связано с тем, что в настоящее время в нашей стране около 80% стали выплавляется в мартеновских печах. В связи с переходом на новую технологию, т. е. с подачей кислорода в ванну, резко возрастает содержание пыли в отходящих газах, количество которой может достигать 16—30 г/м³, причем пыль эта чрезвычайно мелкодисперсная. Удельный расход воды принимается 1,5—2 м³ на 1000 м³ газа, а концентрация взвешенных веществ в них может доходить до 20 г/л. Наряду с мартеновским еще более быстро будут развиваться другие способы выплавки стали — кислородно-конверторный, электрапечной. Типовым агрегатом для производства стали будут конверторы емкостью 300—400 тонн с продувкой чугуна кислородом.

При кислородно-конверторной выплавке стали жидкий чугун продувают воздухом, обогащенным кислородом. При этом образуется 1200—1600 м³ отходящего газа на 1 т выплавляемой стали. В нем содержится до 80 г/м³ мелкой, в основном металлической пыли.

Такая высокая концентрация пыли в газах обусловливает значительное содержание взвешенных веществ в стачной воде от очистки газа—-до 7000 мг/л от одной очистки при работе конвертора на сталь и 15000 мг/л — при работе на полупродукт. Обычно максимум содержания взвешенных веществ приходится на начало плавки и затем постепенно снижается. Среднее содержание взвешенных веществ ниже также в общем стоке от нескольких параллельно работающих конверто-ров.

Аналогичная очистка газов водой производится и от электросталеплавильных печей. Количество сточных вод от газоочистки составляет 4 м³ на 1000 м³ газа, или 4,5—6,5 м³ на 1 т выплавляемой стали. В сточных водах содержится от 200 до 500 мг/л и более взвешенных веществ, а при продувке выплавляемой стали киолородом концентрация взвеси возрас-

6

тает до 2000 мг/л и более. Взвесь характеризуется мелкодис-персностью и плохо смачивается водой.

Для утилизации тепла отходящих газов почти за всеми мартеновскими, многими нагревательными (прокатными) печами и конвертерами устанавливаются котлы-утилизаторы. В результате периодической обмывки их образуются сточные воды загрязненные механическими и химическими примесями. Концентрация механических примесей (продукты шихтового уноса, содержащие до 84% окислов железа) достигает в начале промывки котла 160—180 г/л, а затем резко снижается, составляя в среднем 20 г/л. Химические загрязнения (повышенный сухой остаток, высокая жесткость, содержание марганца до 30—40 мг/л) представляют собой растворимые продукты шихтового уноса. Количество стоков от промывки одного котла составляет в среднем 70 м³/час.

Взвешенные вещества, как основной загрязнитель стоков металлургического завода, находятся в сравнительно высоких концентрациях также в стачной воде от внедренных в современное производство установок по душирующему охлаждению и гидравлической очистке изложниц после разливки стали. Количество стоков от первых составляет 180—360 м³/час, а от гидроочистки изложниц 25—50 м³/час. Общая концентрация взвешенных веществ в воде от 750 до 2000 мг/л (окалина, шлак, известь).

В общем балансе сточных вод металлургического завода следует учитывать и те которые образуются от все шире внедряемых установок непрерывной разливки стали. На строящихся новых предприятиях, этот метод должен полностью заменить разливку стали в изложницы. В основном эта вода незагрязненная — от охлаждения, с температурой на 5° выше поступающей, количество ее от одной установки до 300 м³/ч. Одновременно поступает вода и от зоны вторичного загрязнения металла в количестве до 20 м³/час, но она содержит до 5—7 г/л взвешенных веществ, состоящих на 93% из окиси железа; масла в воде около 30 мг/л.

Самостоятельное значение имеют сточные воды ферросплавных заводов и флюсоплавильного производства. Эти предприятия обычно расположены отдельно от собственно металлургических заводов. Сточные воды образуются при очистке газов, разливке и грануляции ферросплавов и производстве электродной массы. Стоки их также характеризуются наличием высоких концентраций взвешенных веществ (несколько тысяч мг/л), но состав их имеет некоторую специфику— стоки часто щелочной реакции, с повышенным сухим остатком и содержат фенолы (стоки цеха электродных

7

масс); в стоках обышо находятся цианиды и раданиды (газоочистка электроплавильных печей при выплавке ферросплавов); наблюдается наличие высоких концентраций марганца и особенно фтора (стоки флюсоплавильного производства), в них могут содержаться и такие растворимые вредные вещества как хром, мышьяк, ванадий и другие.

Наиболее опасная в санитарном отношении категория сточных вод заводов черной металлургии образуется в процессе обработки (травления) кислотами поверхности металлических изделий, покрытых окалиной и ржавчиной. При погружении изделий в ванны с растворами кислот (главным образом серной) и последующей промывкой этих изделий водой, образуются два вида стоков — отработанные растворы и промывные воды. Количество первых составляет примерно 0,5 м³ на 1 т готовой продукции (10 м³ на 1 т расходуемой кислоты) и сбрасываются они периодически два-три раза в сутки. В этих стоках содержится 30—100 г/л свободной серной кислоты, 100—300 г/л солей железа (железного купороса), а температура их достигает 80° С. Промывные воды содержат от 0,6 до 0,8 г/л кислоты и от 1,8 до 2,5 г/л солей железа и механических загрязнений. Количество этих вод зависит от вида обрабатываемых металлоизделий и в среднем составляет 3 м³ на 1 т обработанного кислотой металла. На современных заводах количество промывных вод достигает 300—400 м³/час и более.

К сточным водам предприятий металлургической промышленности, относятся также и те, которые образуются на горнорудных производствах в частности горнообогатительных и агломерационных.

Первые характеризуются главным образом значительным количеством взвешенных примесей, а также реагентами флотации. В качестве флотареагеитов применяют окисленный уайт-спирит, окисленный керосин, кубовые остатки и др. Эта категория сточных вод, учитывая их состав и значительные объемы, обычно направляется в шламонакопители. Осветленная вода должна повторно использоваться на производстве. Сточные воды аглофабрик образуются при очистке дымовых газов, гидротранспорте и гидросмыве. Количество стоков составляет примерно 0,5—0,6 м³ на 1 т агломерата. Загрязнены стоки главным образам механическими примесями-частицами шихтовых материалов и готового агломерата. Количество при/месей составляет до 30 г/л, а концентрация свободной извести достигает насыщения — 44—46 мг/^кв/л. Много образуется и шлама. На аглофабрике в составе шести лент площадью по 75 м² количество шлама составляет 1000— 1200 т/сутки.

8

О составе общего стока металлургического комбината можно судить по приведенным А. Ф. Шабалиным (1968) данным одного из комбинатов с полным металлургическим циклом производства (включая кокс, аглофабрики, огнеупоры и ТЭЦ). Для сравнения приводится анализ воды, подаваемой на завод из источника (табл. 1).

Физико-химические свойства общего стока металлургического комбината и воды, подаваемой из источника

Таблица 1

Показатели Общий сто-к Вода, подаваемая из источника Цвет желто-бурый бесцветная Запах шлама и нефти без запаха Взвешенные вчва, мг/л 220—822 20-30 pH 7,6—8,5 7,5 Щелочность, мг-акв/л 3,0—7,6 2,8—3 Химический состав, мг/л 429—825(797)* 275—324 С1- — 41—198 13-58 so*-2 — 108—290 73—78 no2- — 0,1—7 0,07—0,1 N03“ — 0—следы 0 NH4+ — 1—40(16,3) 0 Fc общ, — 9—40(23) 0,1—0,2 Нефтепродукты и смола, мг/л 0—92(32) 0 Окисляемость, мг/л Од 13—90(40,8) 6,6—7,1

Приведенные данные общезаводского стока дают представление о характере вносимых загрязнений. Но этот состав может меняться в зависимости от того какие производства имеются на предприятии, периода отбора проб (в сезоны дождей, таяния снегов, удаления осадка из очистных сооружений концентрация загрязнений заметно возрастет).

* В скобках указано ореднее значение.

9

1