Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ЛИТЕЙНО-ПРОКАТНОГО КОМПЛЕКСА

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод машин непрерывного литья заготовок и мелкосортных прокатных станов литейно-прокатных комплексов металлургических предприятий.

Наиболее близкой по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранная в качестве прототипа система очистки сточных вод (Эпштейн С.И., Музыкина З.С. Перспективные технологии оборотного водоснабжения и очистки сточных вод // Экология и промышленность. - 2004. - 1. - С.25, рис.4), содержащая первичный отстойник с насосной станцией, напорный трубопровод первично очищенной воды, фильтры с зернистой загрузкой, трубопровод отфильтрованной воды, градирню, резервуар для охлажденной отфильтрованной воды с насосной станцией и напорным трубопроводом для подачи охлажденной отфильтрованной воды потребителям и насосной станцией и напорным трубопроводом для подачи охлажденной отфильтрованной воды на промывку фильтров, трубопровод для отвода отработанной промывной воды фильтров.

У заявляемого объекта и прототипа совпадают такие существенные признаки. Обе системы содержат первичный отстойник с насосной станцией, напорный трубопровод первично очищенной воды, фильтры с зернистой загрузкой, трубопровод отфильтрованной воды, градирню, резервуар для охлажденной отфильтрованной воды с насосной станцией и напорным трубопроводом для подачи охлажденной отфильтрованной воды на литейно-прокатный комплекс и насосной станцией и напорным трубопроводом для подачи охлажденной отфильтрованной воды на промывку фильтров, трубопровод для отвода отработанной промывной воды фильтров.

Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата препятствуют такие причины. В системе по прототипу не предусмотрена возможность дополнительной обработки очищаемых сточных вод коагулянтами и флокулянтами, а также не предусмотрены конкретные средства для очистки отработанной промывной воды фильтров, что, в свою очередь, не позволяет обеспечить высокую эффективность очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса.

В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такую систему очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса, в которой усовершенствования путем введения новых элементов и новой взаимосвязи между элементами позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса.

Поставленная задача решается за счет того, что заявляемая система очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса содержит первичный отстойник с насосной станцией, напорный трубопровод первично очищенной воды, фильтры с зернистой загрузкой, трубопровод отфильтрованной воды, градирню, резервуар для охлажденной отфильтрованной воды с насосной станцией и напорным трубопроводом для подачи охлажденной отфильтрованной воды на литейно-прокатный комплекс и насосной станцией и напорным трубопроводом для подачи охлажденной отфильтрованной воды на промывку фильтров и трубопровод для отвода отработанной промывной воды фильтров. Отличительной особенностью заявляемого объекта является то, что система дополнительно оборудована установкой для приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов, смесителем для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами, тонкослойным флокулятором для очистки отработанной промывной воды фильтров и приемным резервуаром для очищенной промывной воды фильтров. При этом смеситель для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами установлен на напорном трубопроводе первично очищенной воды. Тонкослойный флокулятор для очистки отработанной промывной воды фильтров с помощью своего входного трубопровода соединен с трубопроводом для отвода отработанной промывной воды фильтров. Приемный резервуар для очищенной промывной воды фильтров соединен трубопроводом с тонкослойным флокулятором и оборудован насосной станцией с напорным трубопроводом подачи очищенной промывной воды фильтров в напорный трубопровод первично очищенной воды на участке до смесителя для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами. Установка для приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов соединена трубопроводом с напорным трубопроводом первично очищенной воды на участке до смесителя для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами и трубопроводом с входным трубопроводом тонкослойного флокулятора.

В отдельных случаях использования заявляемая система может быть дополнительно оборудована отстойником для предварительной очистки отработанной промывной воды фильтров, вход которого соединен с трубопроводом для отвода отработанной промывной воды фильтров и который оборудован насосной станцией с напорным трубопроводом предварительно очищенной промывной воды фильтров, соединенным с входным трубопроводом тонкослойного флокулятора, при этом тонкослойный флокулятор шламопроводом соединен с входом отстойника для предварительной очистки отработанной промывной воды фильтров.

При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса. Кроме того, при использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение дополнительного технического результата, заключающегося в повышении эффективности очистки отработанной промывной воды фильтров с зернистой загрузкой от мелкодисперсных взвешенных веществ и мелких фракций масел и предотвращении их накопления в оборотной воде.

Оборудование заявляемой системы установкой для приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов, смесителем для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами, установленным на напорном трубопроводе первично очищенной воды, а также соединение установки приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов трубопроводом с напорным трубопроводом первично очищенной воды на участке до смесителя для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами, а также оборудование заявляемой системы для очистки отработанной промывной воды фильтров тонкослойным флокулятором с приемным резервуаром, насосной станцией и напорным трубопроводом подачи очищенной промывной воды фильтров в напорный трубопровод первично очищенной воды на участке до смесителя для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами при подаче коагулянтов и флокулянтов во входной трубопровод тонкослойного флокулятора позволяет наиболее эффективно организовать процессы введения и смешивания коагулянтов и флокулянтов с первично очищенной водой и отработанной промывной водой фильтров при ее очистке, а также протекание последующих процессов коагуляции и флокуляции при очистке воды от мелкодисперсных взвешенных веществ и мелких фракций масел и предотвращение их накопления. Все это способствует повышению эффективности очистки отработанной промывной воды фильтров с зернистой загрузкой от взвешенных веществ и масел, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса в целом.

Оборудование заявляемой системы тонкослойным флокулятором с приемным резервуаром, соединенным трубопроводом с тонкослойным флокулятором и оборудованным насосной станцией с напорным трубопроводом подачи очищенной промывной воды фильтров в напорный трубопровод первично очищенной воды на участке до смесителя для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами, а также соединение установки приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов трубопроводом с входным трубопроводом тонкослойного флокулятора позволяет обеспечить наиболее эффективную очистку отработанной промывной воды фильтров при снижении концентрации мелкодисперсных взвешенных веществ и мелких фракций масел и недопущении их накопления, а также обеспечивает возврат очищенной промывной воды фильтров без ее отвода за пределы заявляемой системы. Соединение установки приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов трубопроводом с входным трубопроводом тонкослойного флокулятора позволяет обеспечить подачу в отработанную промывную воду фильтров коагулянтов и флокулянтов для повышения эффективности ее очистки в тонкослойном флокуляторе путем интенсификации процессов коагуляции и флокуляции загрязнений. Все это способствует повышению эффективности очистки отработанной промывной воды фильтров с зернистой загрузкой от взвешенных веществ и масел, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса в целом.

Дополнительное оборудование заявляемой системы отстойником, вход которого соединен с трубопроводом для отвода отработанной промывной воды фильтров и который оборудован насосной станцией с напорным трубопроводом предварительно очищенной промывной воды фильтров, соединенным с входным трубопроводом тонкослойного флокулятора, а также соединение тонкослойного флокулятора шламопроводом с входом этого отстойника позволяет конструктивно просто обеспечить предварительную очистку отработанной промывной воды фильтров от крупных загрязнений и крупных фракций масел, предотвратить забивание конструктивных элементов тонкослойного флокулятора крупными загрязнениями, а также обеспечить утилизацию шлама тонкослойного флокулятора без использования дополнительного оборудования при интенсификации процессов укрупнения загрязнений в отстойнике. Все это способствует повышению эффективности очистки отработанной промывной воды фильтров с зернистой загрузкой от взвешенных веществ и масел, что, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса в целом.

Оборудование заявляемой системы последовательно установленными отстойником для предварительной очистки отработанной промывной воды фильтров и тонкослойным флокулятором для доочистки предварительно очищенной промывной воды фильтров при подаче в него коагулянтов и флокулянтов позволяет обеспечить наиболее эффективную двухступенчатую очистку отработанной промывной воды фильтров при выведении из нее крупных фракций загрязнений в отстойнике и мелкодисперсных взвешенных веществ и мелких фракций масел в тонкослойном флокуляторе. Использование для эффективной очистки отработанной промывной воды фильтров от мелкодисперсных взвешенных веществ и мелких фракций масел, которые выделяются лишь при очень малой гидравлической нагрузке, только одного отстойника (и не использование тонкослойного флокулятора для доочистки) обусловит необходимость использования отстойника с большой площадью осаждения, что приведет к повышению капитальных затрат, а в некоторых случаях не позволит его разместить в условиях действующего производства.

Сущность заявляемого объекта поясняется чертежами, на которых изображено:

- на фиг.1 - принципиальная схема заявляемой системы с тонкослойным флокулятором для очистки отработанной промывной воды фильтров;

- на фиг.2 - принципиальная схема заявляемой системы с отстойником для предварительной очистки отработанной промывной воды фильтров и тонкослойным флокулятором для очистки отработанной промывной воды фильтров.

На чертежах проставлены следующие обозначения:

1 - первичный отстойник;

2 - насосная станция первичного отстойника;

3 - напорный трубопровод первично очищенной воды;

4 - смеситель;

5 - фильтры с зернистой загрузкой;

6 - трубопровод отфильтрованной воды;

7 - градирня;

8 - трубопровод охлажденной отфильтрованной воды;

9 - резервуар для охлажденной отфильтрованной воды;

10 - насосная станция;

11 - напорный трубопровод для подачи охлажденной отфильтрованной воды на литейно-прокатный комплекс;

12 - насосная станция;

13 - напорный трубопровод для подачи охлажденной отфильтрованной воды на промывку фильтров;

14 - трубопровод отработанной промывной воды фильтров;

15 - входной трубопровод тонкослойного флокулятора;

16 - тонкослойный флокулятор;

17 - шламопровод;

18 - трубопровод;

19 - приемный резервуар для очищенной промывной воды фильтров;

20 - насосная станция

21 - напорный трубопровод очищенной промывной воды фильтров;

22 - установка для приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов;

23 - трубопровод коагулянтов и флокулянтов;

24 - трубопровод коагулянтов и флокулянтов;

25 - отстойник для предварительной очистки отработанной промывной воды фильтров;

26 - насосная станция;

27 - напорный трубопровод предварительно очищенной промывной воды фильтров;

28 - бункер обезвоживания осадка;

29 - маслосборное устройство.

В конкретном примере исполнения заявляемая система содержит первичный отстойник 1 с насосной станцией 2 и напорным трубопроводом 3 первично очищенной воды, на котором установлен смеситель 4 для смешивания первично очищенной воды с коагулянтами и флокулянтами и который соединен с фильтрами 5 с зернистой загрузкой. Фильтры 5 с помощью трубопровода 6 отфильтрованной воды соединены с градирней 7, которая с помощью трубопровода 8 охлажденной отфильтрованной воды соединена с резервуаром 9 для охлажденной отфильтрованной воды. Резервуар 9 оборудован насосной станцией 10, от которой по напорному трубопроводу 11 охлажденная отфильтрованная вода подается на литейно-прокатный комплекс. Резервуар 9 также оборудован насосной станцией 12, от которой по напорному трубопроводу 13 охлажденная отфильтрованная вода подается на промывку фильтров 5. Фильтры 5 с помощью трубопровода 14 для отвода отработанной промывной воды фильтров соединены с входным трубопроводом 15 тонкослойного флокулятора 16, который оборудован шламопроводом 17 и соединен трубопроводом 18 с приемным резервуаром 19 для очищенной промывной воды фильтров 5. Приемный резервуар 19 оборудован насосной станцией 20, от которой по напорному трубопроводу 21 очищенная промывная вода фильтров 5 подается в напорный трубопровод 3 первично очищенной воды на участке между насосной станцией 2 и смесителем 4.

Система также оборудована установкой 22 для приготовления и дозирования коагулянтов и флокулянтов, которая соединена трубопроводом 23 с напорным трубопроводом 3 на участке между насосной станцией 2 и смесителем 4, например, после места соединения трубопровода 21 с трубопроводом 3 (по направлению движения воды). В зависимости от конкретных производственных условий и степени загрязненности воды соединение трубопровода 23 с трубопроводом 3 может быть произведено по ходу первично очищенной воды ниже или выше места соединения трубопровода 21 с трубопроводом 3. Установка 22 дополнительно соединена трубопроводом 24 с входным трубопроводом 15 тонкослойного флокулятора 16.

В отдельных случаях исполнения заявляемая система может быть дополнительно оборудована отстойником 25 для предварительной очистки отработанной промывной воды фильтров 5, вход которого соединен с трубопроводом 14 для отвода отработанной промывной воды фильтров 5 и который оборудован насосной станцией 26 и напорным трубопроводом 27 подачи предварительно очищенной промывной воды фильтров 5 во входной трубопровод 15 тонкослойного флокулятора 16, который шламопроводом 17 соединен с входом отстойника 25. Отстойник 25 дополнительно оборудован бункером 28 обезвоживания осадка и маслосборным устройством 29 (фиг.2).

Заявляемая система может быть использована для очистки сточных вод машин непрерывного литья заготовок и/или мелкосортных прокатных станов литейно-прокатных комплексов металлургических предприятий и в конкретном примере исполнения работает таким образом.

Загрязненные сточные воды от стана горячей прокатки литейно-прокатного комплекса металлургического предприятия поступают в первичный отстойник 1, где происходит их первичная очистка и удаление крупных загрязнений. Затем с помощью насосной станции 2 по напорному трубопроводу 3 первично очищенная вода подается через смеситель 4 на окончательную очистку в фильтры 5 с зернистой загрузкой, например в напорные фильтры, обеспечивающие фильтрование сверху вниз через антрацито-кварцевую зернистую загрузку (на чертежах не показано). Из фильтров 5 отфильтрованная вода по трубопроводу 6 отфильтрованной воды под остаточным напором направляется на охлаждение в градирню 7, от которой по трубопроводу 8 направляется в резервуар 9 для охлажденной отфильтрованной воды. Из резервуара 9 охлажденная отфильтрованная вода с помощь насосной станции 10 по трубопроводу 11 направляется обратно в систему водоснабжения стана горячей прокатки (фиг.1).

В процессе эксплуатации зернистая загрузка фильтров 5 нуждается в периодической промывке. С этой целью по заданному алгоритму автоматически или в ручном режиме промывная вода из резервуара 9 с помощью насосной станции 12 по трубопроводу 13 подается на нуждающиеся в промывке фильтры 5. В фильтрах 5 за счет, например, обратного тока снизу вверх промывной воды происходит вымывание из зернистой загрузки загрязнений, которые были задержаны в фильтрах 5 в режиме фильтрования (на чертежах не показано). Далее из фильтров 5 отработанная промывная вода под остаточным напором по трубопроводу 14 направляется через входной трубопровод 15 в тонкослойный флокулятор 16 на очистку. В тонкослойном флокуляторе 16 происходит очистка отработанной промывной воды фильтров 5. Использование тонкослойного флокулятора 16 обеспечивает наибольшую эффективность такой очистки от мелкодисперсных взвешенных веществ и мелких фракций масла. Далее из тонкослойного флокулятора 16 очищенная промывная вода фильтров 5 по трубопроводу 18 сливается в приемный резервуар 19 для очищенной промывной воды фильтров 5, откуда с помощью насосной станции 20 по напорному трубопроводу 21 направляется в напорный трубопровод 3, где на участке между насосной станцией 2 и смесителем 4 смешивается с первично очищенной водой, после чего эта смесь направляется в смеситель 4 и далее на фильтры 5. В отдельных случаях исполнения очищенная промывная вода может подаваться в напорный трубопровод 3 первично очищенной воды на участке между смесителем 4 и фильтрами 5 (на чертежах не показано). Шлам из тонкослойного флокулятора 16 по шламопроводу 17 отводится на обезвоживание и утилизацию (на чертежах не показано).

В процессе эксплуатации заявляемой системы постоянно либо периодически (автоматически или в ручном режиме) осуществляется подача в воду коагулянтов и флокулянтов, или только коагулянтов, или только флокулянтов. Приготовление коагулянтов и флокулянтов и их дозирование осуществляется с помощью установки 22. После приготовления необходимая доза коагулянтов и флокулянтов из установки 22 по трубопроводу 23 постоянно или периодически (автоматически или в ручном режиме) направляется в напорный трубопровод 3 первично очищенной воды, где на участке между насосной станцией 2 и смесителем 4 выше соединения трубопровода 21 с трубопроводом 3 (по направлению движения воды) подмешивается в поток воды, состоящий из смеси первично очищенной воды из первичного отстойника 1 и очищенной промывной воды фильтров 5 из тонкослойного флокулятора 16, после чего эта смесь направляется в смеситель 4, где происходит интенсивное перемешивание коагулянтов и флокулянтов с водой. За счет смешивания регентов с водой до фильтров 5 увеличивается способность частиц загрязнений к адгезии, а также к укрупнению и осаждению, что способствует более полному их задержанию фильтрующей загрузкой в фильтрах 5 и повышению эффективности очистки сточных вод литейно-прокатного комплекса в целом.

Кроме того, после приготовления необходимая доза коагулянтов и флокулянтов из установки 22 по трубопроводу 24 постоянно или периодически (автоматически или в ручном режиме) направляется через входной трубопровод 15 в тонкослойный флокулятор 16. За счет смешивания коагулянтов и флокулянтов с отработанной промывной водой фильтров 5 в тонкослойном флокуляторе 16 увеличивается способность частиц загрязнений к адгезии, а также к укрупнению и осаждению, что способствует более полной очистке отработанной промывной воды и предотвращению накопления мелкой взвеси, при подаче очищенной промывной воды фильтров 5 в первично очищенную воду из первичного отстойника 1.

Необходимость ввода и дозировка коагулянтов и флокулянтов определяется индивидуально для случая их ввода в напорный трубопровод 3 и индивидуально для случая их ввода во входной трубопровод 15 тонкослойного флокулятора 16 и зависят от степени загрязненности воды.

В отдельных случаях для повышения эффективности очистки отработанной промывной воды фильтров 5 заявляемая система может быть дополнительно оборудована отстойником 25 для предварительной очистки отработанной промывной воды фильтров от крупных загрязнений. В этом случае отработанная промывная вода фильтров 5 по трубопроводу 14 подается на вход отстойника 25, в котором происходит оседание крупных загрязнений и удаление крупных фракций масел (фиг.2). Из отстойника 25 предварительно очищенная промывная вода фильтров 5 с помощью насосной станции 26 по напорному трубопроводу 27 подается через входной трубопровод 15 в тонкослойный флокулятор 16 на окончательную очистку. Дополнительное использование отстойника 25 позволяет обеспечить двухступенчатую очистку отработанной промывной воды фильтров 5 и предотвратить забивание конструктивных элементов тонкослойного флокулятора 16 крупными загрязнениями. При этом шлам из тонкослойного флокулятора 16 по шламопроду 17 направляется на вход отстойника 25. Направление шлама из тонкослойного флокулятора 16 в отстойник 25 позволяет не использовать для его утилизации дополнительное оборудование, способствует укрупнению загрязнений в отстойнике 25, при этом обеспечивается возможность отвода накопленного осадка в один бункер обезвоживания 28 и сбора масла с поверхности воды маслосборным устройством 29.