Водоотведение и очистка сточных вод завода по производству цемента

1 - сырьевой материал (карбонатные породы - известняк CaCO3, мел, мергелистный известняк, мергель CaCO3+SiO2, осадочные горные породы доломитового и глинистого состава, глинистые сланцы), 2 - щелевая дробилка, 3 - молотковая дробилка, 4 - виброгрохот для просеивания, 5 - сырьевой склад, 6 - сырьевой бункер, 7 - тарельчатые питатели, 8 - многокамерная шаровая мельница (перемол сырьевого шлама и увлажнение водой), 9 - приямок готового увлажненного шлама, 10 - вертикальные шламовые бассейны (перемешивание увлажненного шлама и доведение его до однородного состава), 11 - горизонтальный бассейн, 12 - насосы подачи корректированного шлама, 13 - ковшовый питатель, 14 - вращающаяся печь, 16 - склад охлажденного клинкера, 17 - грейферный кран, 18 - бункеры клинкера и добавок, 19 - мельница смеси клинкера и добавок, 20 - подача цемента в силосы, 21 - силосы хранения цемента, 23 - отгрузка сухого цемента (67 % СаО,

22 % SiO2, 5 % Аl2О3, 3 % Fе2O3 и 3 % других компонентов).

 

 

Рис.2. Технологическая схема производства цемента по мокрому способу

 

 

 

 

2.2. Водопотребление  технологического процесса

 

При мокром способе производства цемента  все компоненты размалываются с  применением воды и полученный шлам с влажностью 32 - 45% подается на обжиг. При сухом способе используются сухие компоненты. Вода в этом случае расходуется только на аспирацию. Аспирация (обеспыливающая вентиляция) предназначена для удаления запыленного воздуха из-под укрытий транспортно-технологического оборудования и рабочей зоны. Для устранения пылевыделений используются системы аспирации с разветвленной сетью воздуховодов и газоочистным оборудованием.

При мокром способе производства аспирационные  аппараты мокрой очистки воздуха  располагают в отделениях дробления  сырья и добавок, поэтому вода, требующаяся для очистки воздуха расходуется безвозвратно. Форсунки гидроподавления располагаем в:

- сырьевой карьер (предварительное увлажнение) - 10-20% расхода воды,

- первичное дробление - 4-5% расхода  воды,

- приемный бункер - 15-30% расхода  воды,

- дробилка с узлами перегрузки - 15-30%,

- вторичное дробление с узлами  перегрузки - 20-40%.

 

 

Табл.1. Удельное количество воды, расходуемой при применение мокрого или сухого способа подготовки сырья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее водопотребление цементного завода производительностью 500 т/сут, при мокром способе производства составляет:

- оборотной воды 300 - 400 тыс. м³/сут;

- свежей технической, безвозвратно  расходуемой 30 - 40 тыс. м³/сут.

Вода в производстве расходуется  на охлаждение оборудования (компрессоров, подшипников, вращающихся печей, мельниц  и т.д.), приготовление шлама, охлаждение клинкера в холодильнике, охлаждение отходящих газов, а так же на нужды  котельной и поливку территории.

Применяется оборотная система  водоснабжения с градирнями и  резервуарами запаса воды.

На цементном заводе используется четыре водопровода: свежей технической  воды, оборотной, последовательно используемой и хозяйственно-питьевой.

Отработавшая вода от охлаждения оборудования (не участвующая в технологическом  процессе) находится в замкнутом  цикле без сброса за пределы площадки завода. Загрязненные сточные воды от гаражного хозяйства и мойки  грузового транспорта на территории гаража подвергаются механической очистке  на локальных очистных сооружениях  с последующим использованием на технологические нужды.

При производстве цемента в качестве газообразного топлива для обжига клинкера используется природный газ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Характеристика стоков цементного завода

 

Загрязненных стоков цементное  производство практически не имеет. Переливы и аварийные сбросы из системы  оборотного водоснабжения направляются в дождевую канализацию завода. Дождевые стоки, загрязненные пылью минерального сырья и цементом, целесообразно  транспортировать в накопители и  после отстаивания использовать в системе промышленного водоснабжения.

Производственные сточные воды, охлаждающие оборудование, не загрязняются и используются в оборотной схеме. Грязные сточные воды от гаражного  хозяйства и автомоек подвергаются механической очистке на локальных  сооружениях с последующим использованием на технологические нужды. Они содержат:

- взвешенные вещества до 1200 мг/л,

- нефтепродукты до 800 мг/л.

 

 

3.1. Основные технологические требования к качеству воды и стоков

 

     Вода, используемая для приготовления шлама (нормального, глиняного и др.), кондиционирования отходящих газов, воздушно-водяного охлаждения клинкера, впрыскивания в сырьевые и цементные мельницы и гидропылеудаления, должна удовлетворять следующим требованиям и содержать не более:

     

- растворимых солей	- 10000 мг/л
- сульфат-ионов SO	- 2700 мг/л
- хлорид-ионов Cl	- 3500 мг/л
- взвешенных веществ	- 300 мг/л
- иметь  РН в пределах	- 4...12,5

 

        Вода, используемая для охлаждения технологического оборудования, должна удовлетворять требованиям заводов - изготовителей оборудования. Качество отводимых производственных стоков от технологического оборудования должно приниматься в соответствии с данными заводов - изготовителей оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Балансовая схема водопотребления  цементного завода

 

№	Наименование потребителя		ед.измерения	Норма на ед. изм.	Кол-во единиц	Водопотребление				Оборотная система	Безвозвратные потери	Водоотведение
						л/с	м³/ч	м³/сут	м³/см.			л/с	м³/ч	м³/сут	м³/см.
1	Увлажнение сырьевого шлама		м³/т	0,64	25000	185,19	666,67	16000	5333,33	-	16000
2	Охлаждение оборудования		м³/т	10,4	25000	3009,26	10833,3	260000	86666,7	246900	13100
3	Подпитка оборотной системы		м³			152,78	550,00	13200	4400	-	-	1,16	4,17	100	33,33
4	Очистка аспирационного воздуха	Сырьевой карьер	м³/т	0,18	25000	52,08	187,50	4500	1500	-	4500
		Первич. дробление	м³/т	0,09	25000	26,04	93,75	2250	750	-	2250
		Приемный бункер	м³/т	0,54	25000	156,25	562,50	13500	4500	-	13500
		Дробилка с узлами перегрузки	м³/т	0,36	25000	104,17	375,00	9000	3000	-	9000
		Втор. дроб. с узлами перегрузки	м³/т	0,63	25000	182,29	656,25	15750	5250	-	15750
5	Гаражное  хоз-во		м³/маш	3,26	208	7,85	28	678	226	610,2	67,8	7,06	25,43	610,2	203,40
6	Подпитка технической водой		м³/сут			0,12	0,42	10	3,33	-	-
7	Поливка территории		м³/м²	0,005	350000	20,25	72,92	1750	583,33	-	1750
Итого								75960		247510	75917,8		29,6	710,2

 

5. Определение качества  и расходов сточной воды

5.1. Расход сточных вод от промышленного предприятия

Определяем расчетные расходы  бытовых вод  от промышленного  предприятия:

Q^быт_mid = (25N₁+45N₂)/1000

25- норма  л/чел в смену (холодные цеха)

45 – норма  л/чел в смену (горячие цеха)

 N - количество рабочих в сутки

                      Q^быт_mid = (25 ∙ 8+45 ∙ 67)/1000 = 3,215 м³/cут

На промышленном предприятии работает 3 смены рабочих. Найдем расчетные  расходы бытовых сточных вод  для каждой смены:

Q^быт_mid = (25N_см+45N_см)/1000

Q^быт_{mid I см.}  = (25 ∙ 2 + 45 ∙ 22)/1000 = 1,04 м³/cм

  Q^быт_{mid II см.} = (25 ∙ 3 + 45 ∙ 23)/1000 = 1,11 м³/cм - максимум

  Q^быт_{mid III см.} = (25 ∙ 3 + 45 ∙ 22)/1000 = 1,065 м³/см

q^быт_max.s = (25 ∙ K’ ∙ N_см + 45 ∙ K^’’ ∙ N_см)/(Т ∙ 3600)

K’ K’’ – коэффициенты часовой неравномерности; установлено, что они одинаковы для разных отраслей промышленности и его значение рекомендуется принимать: для горячих

цехов – 2,5, для холодных цехов – 3.

Т – продолжительность  одной смены, ч

q^быт_max.s = 1,11*1000/(8 ∙ 3600) = 0,0385 л/с

Q_{max час} = 0,0385*3600/1000 = 0,139 м³/ч

 

Определяем расчетные расходы душевых вод:

Q^душ_{max см.} = q_д.с. ∙ n _сеток ∙ 45/(1000 ∙ 60)

n _сеток – количество душевых сеток. Определяется как сумма сеток холодных и горячих цехов. Норма на одну душевую сетку в холодных цехах 20 чел. Норма на одну душевую сетку в горячих цехах 7 чел.

 q_д.с. = 500 л/ч  - расход воды через одну душевую сетку

45 мин  – время приёма душа после  окончания смены

Q_max = 500∙4∙45/(1000∙60) = 1,5 м³/см

Q_{max s}= 1,5*1000/(8*3600) = 0,052 л/с

Q_{max час} = 0,052*3600/1000 = 0,187 м³/ч

 

Полный расход бытовых сточных  вод будет: Q_хб = 3,215+0,187*24 = 7,71 м³/сут.

Бытовые сточные воды от промышленного завода по своим показателям удовлетворяют  условиям выпуска в городскую  канализационную сеть. После попадания  ее в сеть, сточная вода транспортируется на городские канализационные очистные сооружения, поэтому предусматривать  её очистку на локальных очистных сооружениях предприятия не обязательно.

 

На  очистные сооружения промышленного  предприятия будет поступать  сточная вода от мойки автотранспорта, от мазутного хозяйства и сбросная вода из переливной системы резервуара-накопителя, транспортирующаяся по дождевой канализации.

 

5.2. Расходы  поступающей сточной воды:

 

Стоки гаражного хозяйства.

Норма расхода  на мойку одного грузового автомобиля 800 л/ч. Продолжительность мойки 10 минут, или 0,17 часа. Q_маш = 800*0,17*24/1000 = 3,26 м³/сут.

Грузоподъемность  одного цементовоза - 30 т, причем автомобильными перевозками охватывается 25% объемов  суточного производства цемента, который  составляет 25000т/сут. Остальные 75% приходятся на железнодорожные перевозки.

N_маш = 500*0,25/30 = 4 машин в сутки.

Q_гаража = N_маш * Q_маш = 4 * 3,26 = 13 м³/сут.

 

Переливная  вода: Qпер. = 100 м³/сут.

 

5.3. Качество поступающей сточной  воды.

 

Стоки от мойки автотранспорта несут в  себе загрязнения в виде взвешенных веществ в количестве 600 мг/л. Так же они загрязнены нефтепродуктами с концентрацией 500 мг/л. Переливная вода, смешенная с дождевыми стоками, загрязнена пылью и минеральными частицами, собранными с поверхности земли, количество взвешенных веществ - 850 мг/л.

Органических  загрязнений сточная вода не содержит. Предусматривается механическая очистка  на локальных очистных сооружениях, после прохождения которой техническая вода используется в технологических нуждах предприятия. Сброс сточных вод в городскую канализационную сеть не обязателен.

5.4. Определение  концентрации загрязнений в смеси промышленных сточных вод

 

С _i – концентрация загрязнения в каждом стоке,мг/л

Q_i – расход стока, м³/сут

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Очистка сточной воды

 

6.1. Технологическая схема

Технологическая схема очистки включает в себя:

1) тангенциальную песколовку для извлечения песка;

2) реагентное хозяйство коагулянта;

3) вихревой смеситель;

4) горизонтальный отстойник с коалесцирущим фильтром

 

1 - песколовка;

2 - реагентное хозяйство;

3 - вихревой  смеситель;

4 - отстойник;

5 - коалесцирующий фильтр;

6 - фильтр;

7 - нефтесборное  устройство;

8 - накопитель нефти

9 - гидрофобный фильтр;

10 -насос;

11 - отстойник промывной воды;

12 - иловая площадка;

13 – песковые площадки.

 

Многочисленными лабораториями и промышленными  исследованиям установлен высокий  эффект очистки нефтесодержащих вод применением методов седиментации в присутствии коагулянтов, коалесценции, фильтрации в гидрофобных материалах, адсорбции.