СПОСОБ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
METHOD FOR RECYCLING WATER SUPPLY FOR COKE-CHEMICAL PRODUCTION

Изобретение относится к водоснабжению коксохимических предприятий и может быть использовано в коксохимическом производстве.
Известна система оборотного водоснабжения коксохимического производства, включающая узел биохимической очистки от фенолов и радонидов, открытый контур охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, узел утилизации продувочной воды, соединенные последовательно трубопроводами, причем перед открытым контуром охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры располагается узел биохимической нитрификации, а после открытого контура охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры - узел биохимической денитрификации, при этом трубопровод, соединяющий узел биохимической нитрификации с контуром охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры и трубопровод, соединяющий контур охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры с узлом биохимической денитрификации, связаны между собой дополнительным трубопроводом (патент РФ №2049740, опубл. 10.12.1995 г.).
Недостатком данной системы является наличие дополнительных узлов - биохимической нитрификации и денитрификации. Кроме того, данное техническое решение направлено на использование сточной воды коксохимического производства, прошедшей биохимическую очистку (обесфеноливание, обезроданивание и нитрификацию), только для контура охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, что уменьшает расход технической воды, например, из водоемов, но не исключает использования технической воды.
Известен также способ оборотного водоснабжения коксохимического производства, включающий пополнение оборотной системы водяного охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры сточной водой коксохимического производства, прошедшей биохимическую очистку, включающую последовательно обесфеноливание, обезроданивание и нитрификацию (патент РФ №2027682, опубл. 27.01.1995 г.).
Недостатком данного способа является использование сточной воды коксохимического производства, прошедшей биохимическую очистку, только для пополнения системы охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры.
Коксохимическое производство - сложное производство, которое представляет собой ряд технологических цехов, где образуется большое количество различных сточных вод, которые представляют собой сложную физико-химическую систему. Пройдя биохимическую очистку от фенолов и роданидов (до 99%), сточная вода коксохимического производства содержит достаточно высокое содержание общего аммиака, сульфатов, взвешенных частиц, а также полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в том числе бенз(а)пирена (БП). Учитывая высокую токсичность БП, снижение его содержания в сточных водах необходимо для улучшения экологической обстановки в регионах расположения коксохимического производства. Если в атмосфере, в верхних слоях почвы под действием ультрафиолетовых лучей БП разлагается, то в водоемах этот процесс затруднен. Значительные концентрации БП обнаружены в донных отложениях. Кроме того, сточные воды коксохимического производства содержат значительное количество аммонийного азота, на порядок выше, чем его количество в городских стоках, что также приводит к загрязнению водоемов.
Задачей изобретения является сокращение вредных выбросов в атмосферу и водоемы, а также экономия свежей технической воды за счет утилизации сточных вод коксохимического производства, прошедших биохимическую очистку, путем их использования в системах водоснабжения технологических цехов коксохимического производства.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе оборотного водоснабжения коксохимического производства путем использования в системе водоснабжения сточной воды, прошедшей биохимическую очистку, включающую последовательное обесфеноливание и обезроданивание, согласно изобретению, биохимически очищенную сточную воду после установки биохимической очистки разделяют на два потока, первый из которых направляют на орошение скрубберов мокрой очистки дымовых газов сушильного отделения углеобогатительного цеха и далее в шламовый отстойник, после чего отстоянную от взвешенных частиц воду возвращают на флотацию в углеобогатительный цех, а второй поток направляют на аспирационные системы коксового цеха и далее в шламовый отстойник тушильной башни, затем отстоянную от шлама воду подают в тушильную башню для тушения кокса.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение вредных выбросов в атмосферу и водоемы, за счет использования биохимически очищенной сточной воды коксохимического производства взамен технической воды в установках очистки воздуха и дымовых газов и утилизацией отработанной воды в процессе флотации в углеобогатительном цехе и при мокром тушении кокса в тушильной башне коксового цеха.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что биохимически очищенную сточную воду после установки биохимической очистки разделяют на два потока, первый из которых направляют на орошение скрубберов мокрой очистки дымовых газов сушильного отделения углеобогатительного цеха и далее в шламовый отстойник, после чего отстоянную от взвешенных частиц воду возвращают на флотацию в углеобогатительный цех, а второй поток направляют на аспирационные системы коксового цеха и далее в шламовый отстойник тушильной башни, затем отстоянную от шлама воду подают в тушильную башню для мокрого тушения кокса.
Разделение биохимически очищенной сточной воды после установки биохимочистки на два потока и направление первого потока на орошение скрубберов мокрой очистки дымовых газов сушильного отделения углеобогатительного цеха, а второго потока на аспирационные системы коксового цеха, позволяет утилизировать сточные воды в других технологических процессах. После скрубберов полученную подскрубберную воду направляют в шламовый отстойник и после отстоя от взвешенных частиц, ее возвращают в углеобогатительный цех на флотацию, а после аспирационных систем сточные воды направляют в шламовый отстойник тушильной башни коксового цеха, после чего отстоянную от шлама воду используют для мокрого тушения кокса, что полностью исключает использование технической воды в процессе водоснабжения коксохимпроизводства.
4
3
4
4
2
4
Кроме того, биохимически очищенная сточная вода, используемая для орошения скрубберов, благодаря достаточно высокой концентрации в ней аммонийного азота в виде NHHCO, NHCl и (NH)SO, в процессе прохождения всех ступеней очистки в скрубберах, дочищается от вредных примесей за счет адсорбции на угольной пыли. А наличие в биохимически очищенной сточной воде поверхностно-активных веществ способствует смачиванию гидрофобной поверхности угольной пыли, скапливаемой на скрубберах, тем самым, позволяет очистить их от угольной пыли и повысить эффективность работы скрубберов.
Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема использования биохимочищенной воды в водоснабжении коксохимпроизводства.
Установка биохимически очищенной воды 1 соединена трубопроводом высокого напора 2 с сушильным отделением 3, где установлены скруббера мокрой очистки дымовых газов и которое связано через шламовый отстойник 4 с отделением флотации 5 углеобогатительного цеха. Установка биохимически очищенной воды 1 соединена также трубопроводом высокого напора 6 с аспирационными системами 7 коксового цеха, которые в свою очередь связаны со шламовым отстойником 8 и далее с тушильной башней 9 для тушения кокса коксового цеха.
Пример осуществления способа в условиях коксохимического производства ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат».
3
Общий сток коксохимического производства в количестве 200-250 м/ч поступает на установку биохимической очистки 1 для очистки от смол, масел, фенолов и роданидов. Очищенная сточная вода после биохимической очистки, включающей последовательное обесфеноливание и обезроданивание, разделяется на два потока.
3
Первый поток в объеме 80-100 м/ч по трубопроводу высокого напора 2 направляют в форсунки скрубберов мокрой очистки дымовых газов ВТИ-1500 (отметки +17, +22 м) сушильного отделения 3 углеобогатительного цеха. В сушильном отделении 3 дымовые газы, полученные от сжигания коксодоменной смеси газов и используемые для сушки флотационного концентрата, перед выбросом в атмосферу проходят три ступени очистки. Первая - в выгрузной камере, где улавливаются крупные твердые частицы, вторая - в циклоне, где отделяются достаточно крупные угольные частицы, и третья - окончательная стадия мокрой очистки происходит в скрубберах, орошаемых сточной водой, прошедшей биохимическую очистку, где вымываются из дымовых газов мелкодисперсные частицы. Угольные частицы, уловленные на первой и второй ступенях очистки, попадают на конвейер сухого угольного концентрата, а сточная вода после скрубберов с угольным шламом поступает в шламовый отстойник 4. После отстоя от взвешенных частиц сточную воду направляют в технологию на питание процесса флотации в отделение флотации 5 углеобогатительного цеха.
Физико-химический состав биохимически очищенной сточной воды коксохимического производства до и после использования ее для орошения скрубберов сушильного отделения приведен в таблице 1.
3
Второй поток в объеме 120-150 м/ч направляют по трубопроводу высокого напора 6 на аспирационные системы 7 коксового цеха. В коксовом цехе установлены аспирационные системы 7 улавливания коксовой пыли от коксосортировок (используются циклоны-промыватели СИОТ), установок сухого тушения кокса, бункеров мелкого кокса, бункеров крупного кокса и перегрузочных станций. Аспирационные системы 7 состоят из укрытий мест пылевыделения, зонтов отсоса, систем отсасывающих и напорных воздуховодов, побудителей тяги (дымососов, вентиляторов), очистных аппаратов, систем пылеудаления (сухая очистка), подачи орошающей жидкости и шламовой канализации (мокрая очистка). Затем сточную воду, прошедшую аспирационные системы 7, направляют в шламовый отстойник 8 тушильной башни 9 коксового цеха, после чего, отстоянную от шлама воду подают в тушильную башню 9 для тушения кокса.
Показатели качества сточных вод после орошения биохимически очищенной водой циклонов-промывателей, установленных на коксосортировках коксовых цехов, приведены в таблице 2.
Таблица 1
Физико-химический состав биохимически очищенной сточной воды коксохимического производства до и после использования ее для орошения скрубберов сушильного отделения.
Показатели
До скрубберов
После скрубберов
Эффект: «+» увеличение «-» снижение, %
pH
7,4
7,6
ХПК, мг O<sub>2</sub>/дм<sup>3</sup>
673,0
530
-21,4
Содержание, мг/дм<sup>3</sup>:
фториды
-59,4
46,8
-21,2
нитраты
8,6
9,1
+5,8
аммиак общий
525,0
500,0
-4,8
роданиды
1,3
1,1
-15,4
цианиды
0,5
0,5
-
Анализ полученных результатов показал, что после орошения скрубберов в сточной воде снизились вредные примеси и происходила доочистка воды по следующим компонентам, %: аммиаку на 4,8; ХПК на 21,4; фтору на 21,2. В отработанной воде увеличивалось содержание, %: железа на 100,6; фенолов на 17,2; нитритов на 20,4; нитратов на 5,8, вследствие чего степень очистки отходящих газов скрубберов, по сравнению с использованием для орошения технической воды, увеличилась на 17,5-42,5%. Это объясняется наличием в воде поверхностно-активных веществ, способствующих смачиванию гидрофобной поверхности угольной пыли. Содержание остальных загрязняющих веществ в отходящих газах от скрубберов сушильного отделения при использовании на орошение как технической, так и биохимически очищенной воды оставалось идентичным.
Таблица 2
Физико-химический состав биохимочищенной воды до и после циклонов-промывателей коксосортировок коксовых цехов.
Показатель
Содержание компонентов, мг/дм<sup>3</sup>
Эффект: «+» увеличение «-» снижение, %
До циклонов-промывателей
После циклонов-промывателей
pH
7,1
7,8
Жесткость общ., мг-экв/л
5,86
6,35
+8,4
Щелочность, мг-экв/л
7,39
9,03
+22,2
Содержание, мг/дм<sup>3</sup>:
хлориды
83,3
88,2
+5,9
сульфаты
1086,0
1377,0
+26,7
солесодержание
1997,0
1962,0
-1,8
ХПК
953,8
1415,0
+48,4
нитриты
86,0
104,0
+20,9
нитраты
6,2
4,2
-32,3
аммиак общий
597,0
580,0
-2,8
аммиак летучий
68,0
51,0
-25,0
аммиак связанный
529,0
529,0
-
роданиды
0,76
0,3
-60,5
цианиды
1,3
0,2
-84,6
фенол
1,6
1,3
-18,7
Анализ данных показал, что биохимически очищенная вода вымывает из запыленного воздуха мелкодисперсные частицы кокса и происходит доочистка воды по следующим компонентам, %: нитраты 32,3; аммиак общий 2,8; аммиак летучий 25,0; роданиды 60,5; цианиды 84,6; фенол 18,7. В этом случае в коксовых цехах при очистке отходящих газов от коксовой пыли наблюдалась более высокая степень очистки сточной воды, что наряду с процессами, проходящими в скрубберах углеобогатительного цеха, - концентрированием воды, извлечением примесей из очищаемых газов, продолжением биохимических процессов, свидетельствует о более интенсивной адсорбции на коксовой пыли полициклических ароматических углеводородов, смолистых веществ и активного ила.
Кроме того, использование биохимически очищенной воды увеличивает эффект очистки отходящих газов от пыли по сравнению с использованием технической воды на 16,3-26% (таблица 3).
Таблица 3
Результаты анализа отходящих газов от очистного оборудования
Очистное оборудование
Поступающая вода
Увеличение степени очистки, %
Техническая
Биохимическая
Содержание пыли в отходящих газах, мг/м<sup>3</sup>
Циклоны-промыватели СИОТ коксосортировок коксовых цехов
104,5
87,5
16,3
137,5
101,3
26,4
147,5
111,0
24,7
Среднее
129,8
99,9
23,0
Скруббера сушильного отделения углеобогатительного цеха
187,0
150,0
19,8
183,0
151,0
17,5
165,0
95,0
42,5
Среднее
178,3
132,0
26,0
Таким образом, предлагаемый способ водоснабжения коксохимического производства позволяет сократить вредные выбросы в атмосферу и водоемы, за счет использования биохимически очищенной сточной воды коксохимического производства взамен технической воды в установках очистки воздуха и дымовых газов и позволяет утилизировать биохимически очищенную сточную воду коксохимического производства путем ее использования в других технологических процессах.