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收藏词条   编辑词条 冶金厂给水排水、废水处理设计

创建时间:2008-08-02

冶金厂给水排水、废水处理设计(engineering    design   of   water     supply ,  dmmage   and   waste   water   treatment   in  metallurgical   works)

根据冶金工艺和设备的用水要求和废水特性,结合水源条件,做出安全、经济、节水、符合环保要求的工程设计。给排水和废水处理设旅是冶金厂公用设施的重要组成部分,工程设计范围和设计基本内容为,根据冶金厂的规模和组成确定用水排水种类和用水量,进行给排水设施、废水处理和污泥处理设施、废酸处理设施的设计。

简史  20世纪50年代,冶金厂给排水多采用直流系统,或直流和串级相结合的系统,如高炉、平炉、,转炉、加热炉的冷却水,采用直流系统,而高炉煤气洗涤水、煤气站洗涤水,由于水质受到较大污染,一般都采用循环给水系统。这一时期的给排水设施比较简单,水的循环利用率较低,单位产品耗水量较高,给水和废水处理工艺主要采用自然沉淀法。60年代开始重视水的重复利用率和降低单位产品的用水量,如氧气转炉冷却水和烟气除尘用水分别采用独立的循环系统,分质分压供水,高炉污泥和转炉污泥开始回收利用。联邦德国开始在高炉上进行软水密闭循环冷却系统的工业试验。处理轧钢含铁皮废水的旋流沉淀池,最先由联邦德国在设计中采用,随后中国也试验成功并在设计中逐步推广。70年代世界各国普遍重视环境保护,促进了冶金废水处理技术和设备的发展,美国、联邦德国、日本等先后研制出有机水质稳定药剂和新型高效冷却塔,使循环水的循环率提高到90%以上,节约了新水。减少了废水的排放量。在含油废水处理方面,带式除油机得到广泛采用并取得了良好的效果。中国在这一时期试验并设计了石灰一碳化法处理高炉煤气洗涤水,实现了密闭循环。中国黄金冶炼厂采用酸化回收新工艺,回收了氰化钠溶液。70年代后期,软水密闭循环冷却技术应用到大型高炉上,采用水一水(或水一空气)热交换器等新设备,使软水循环率达到99%以上,实现了节水、节能并延长了一代高炉寿命。80年代中国在大型高炉、电炉、转炉和连铸机上,采用了软水密闭循环系统。同时还研制出高梯度磁过滤器,并在设计中采用。90年代初期,中国对焦化工厂含酚、氰废水在生物脱酚脱氰的基础上,采用生物脱氮新工艺,完成了工业性试验,并应用到工程设计中。

用水排水种类和用水量  冶金厂生产用水主要有原水、工业水、过滤水、软水和除盐水。原水是指从水源取出的原料水,如某些地下水、水库水,其水质能满足用户要求时,可直接供给生产用户,一般情况下需对原水进行不同的处理才能满足用户要求,对地表水进行混凝沉淀处理后,其悬浮物含量可降到20mg/L。以下,即所谓工业水(也称净化水),工业水通常能满足大多数冷却水、洗涤水、补充水的要求。工业水经砂过滤处理后,其悬浮物一般减少到5~10mg/L。,称过滤水,可供给对悬浮物含量要求较低的用户和作为软化与除盐处理的给水。经软化处理的水总硬度较低,一般在1德国度以下,称为软水,主要用于软水密闭循环系统的补充水、气化冷却和低压锅炉的补充水、镀层配液用水等。除盐水是经过处理把含盐量降低到微量(以电导率≤10μs/cm计)的水,其主要用户有轧钢酸洗线配酸、酸再生站吸收塔洗涤和中高压锅炉等用水。非生产用水主要有生活用水和消防用水。

钢铁厂的用水量随工厂规模和产品的不同变化较大,一个由烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等主要生产车间和相应的辅助车间组成的钢铁联合企业,生产lt钢的总用水量一般为220m3左右.。其中新水用量,采用开路循环给水系统时,根据不同的循环率,每吨钢一般为10~’40m。。部分设备采用软水密闭循环系统和串级用水时,新水用量可降到每吨钢10m。以下。某些工序的用水量,如高炉冶炼工序每吨生铁的总用水量为20~55m3,氧气转炉冶炼工序每吨钢的总用水量为10~35m3,轧制工序每吨钢材的总用水量随品种而不同,为20~70m3。其中新水用量。根据不同的循环系统和循环率而确定。

有色金属冶金厂的产品种类繁多,用水量变化幅度很大。冶炼lt电解铜总用水量为150~360m3,采用循环系统时新水用量为29~84m3,生产lt电解铝总用水量为35~45m3,采用循环系统时新水用量为9~14m3。大中型铜、铝加工厂一般采用循环给水系统,加工1t铜材总用水量为1000m3,新水用量为200m3。加工1t铝材总用水量为350~1000m3,新水用量为70~300m3

冶金厂的排水主要有生产废水、生活污水和雨水。生产废水的特点是水量大、种类多,除直流冷却净废水可直接排放外,其他如焦化厂含酚、氰废水、轧钢厂含油废水、有色金属冶炼厂含重金属废水,以及烟尘洗涤、炉渣粒化和热轧连铸浊循环水的排污水等,水质都受到污染,需经处理达到排放标准后才能排放或回用。

给排水设施  担负向全厂供应各种生产用水、生活用水和消防水,收集和排出厂内各种生产废水、生活污水和雨水,使冶金生产过程能正常安全运行的设施。一般包括取水构筑物和取水泵站、水处理设施、输配水管网、排水管渠、各种供、排水泵站和调节水池等。如图所示为中国宝山钢铁总厂生产及生活给水系统。

工厂通常还设置给排水车间,作为生产调度、行政管理的指挥中心,组织和指挥全厂给排水设施的正常运行,紧急处理故障,以及设备维护检修。是全厂给排水设施不可缺少的组成部分。

水源与给排水系统  给水水源通常采用地表水,如江河、湖泊、水库;在地下水允许开发的地区,可部分或全部采用地下水;如工厂设在沿海,还可采用部分海水作为冷却水。选择水源时必须注意水源取水量的可靠性。当采用地表水水源时,取水构筑物应保证在枯水季节仍能取水,并满足在设计枯水保证率下取得所需的设计水量,枯水流量的保证率一般为95%~97%(即100年中允许有5次或3次低于设计取水量)。当采用地下水水源时,取水量不能大于允许开采量,并应征得当地主管部门的同意。

冶金厂给水系统,一般有直流给水系统、串级给水系统和循环给水系统,通常情况不单用一种给水系统,而是以一种给水系统为主兼有其他给水系统。为了节约用水、节约能源、少排放废水,设计时一般优先考虑采用循环给水系统。如敞开式与密闭式净循环水系统,烟尘洗涤、炉渣粒化、热轧(连铸)浊循环水系统。为了满足各类用户对水质的不同要求,需根据原水条件选定相应的给水处理工艺,并设置集中的或分区(分车间)的给水处理站。

根据工厂的布置和废水排放条件,排水系统可以采用分流排水或合流排水。分流排水是指用不同管渠收纳生活污水和雨水(包括生产废水),合流排水是指用同一管渠收纳生活污水、生产废水和雨水。新建工程宜采用分流排水。工厂附近有城市污水处理厂时,生活污水优先纳入城市污水处理厂统一处理,必要时可在工厂内设置污水处理站。符合排放标准的生产废水和雨水就近排入允许排放的水体。

输配水和安全给水设施   输配水设施是从水源地到厂区边界的输水管(渠)和厂内的配水管网及相应的建(构)筑物,如水泵站、调节水池、水塔或高位水池等。输水管一般敷设两条,设计时要考虑当一条输水管发生故障时,另一条能供给70%的总输水量,如果厂区内设有足够容量的安全贮水池时,也可以由此敷设一条输水管道。厂区内的配水管网,对于不允许间断供水的用户,通常设计为环状管网或双管供水。一般用户通常设计为枝状管网。

冶金厂中的安全给水用户,如高炉、转炉、平炉、加热炉、闪速炉、连铸机等高温设备的水冷构件,一旦中断供水不但会造成设备烧毁损坏,引起生产工序中断,甚至迫使全厂停产。所以在设计时必须采取专门的安全措施,确保不中断供水。通常采取的措施是配备可靠的电源、设置足够容量的高位水池或水塔、设置柴油机或汽轮机带动的备用水泵等。

废水处理和污泥处理设施  冶金厂的有害废水主要有焦化厂含酚、氰废水,轧钢厂含油废水和酸碱废水,铁合金厂的含铬含钒废水,有色金属冶炼厂的含重964金属、砷、氟和放射性物质的废水,浊循环水系统的排污水等。这些废水中的有害成分一般都超过排放标准规定的最高允许排放浓度,因此必须经过处理,达到排放标准时才能排放或回用。

废水处理过程产生的各类污泥含水率较高(一般在98%以上),一般需经浓缩、脱水处理。对于含有用物质的污泥一般应综合利用,例如高炉污泥含铁量在30%左右,可回用于烧结。无用的污泥送渣场,设计时要妥善处置,以免造成二次污染。

废酸处理设施  冶金厂酸洗钢材、铜材、工件、镀件后,产生硫酸、盐酸、混合酸(硝酸与氢氟酸)酸洗废液,废液中都含有剩余酸和金属离子。钢铁厂中数量较大的废酸液,一般都设置废酸处理车间,以回收再生酸和铁盐。例如采用冷冻结晶法或蒸喷真空结晶法回收剩余硫酸和硫酸亚铁,采用喷雾焙烧法或流化床焙烧法回收再生盐酸和氧化铁,采用减压蒸发法或溶剂萃取法回收混合酸。对于少量的酸洗废液,由于回收不经济,通常送到中和处理设施进行中和处理。

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