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Abstract

Sommaire

Introduction et l'actualite du sujet

Les usines metallurgiques sont les plus grands consommateurs industriels d'eau et les plus grandes sources de formation de grandes quantites d'eaux usees contaminees. Ainsi sur une tonne d'acier fondue est consomme 150-250 m3 d'eau qui est apres evacuee dans les bassins d'eau avec differents contaminants. La part d’evacuation des eaux usees par la siderurgie est de 20% de la consommation totale d'eau dans tous les industries de l'Ukraine.

Il y a les differentes fonctions d'eau dans les procedes metallurgiques:

  1. technologiques – l’eau est utilise comme une matiere premiere industrielle, comme un solvant et milieu reactif;
  2. fonctions d’extraction - l’eau est utilise pour extraire le produit d'impuretes indesirables, pour la nettoyage des souffles gazeux, pour le traitement des dechets solides des composants hydrosolubles;
  3. le refroidissement et le transport.

De la variete d'utilisation fonctionnelle des ressources en eau dans l’industrie le plus repandue est utilisation comme un refroidisseur (50-70%), comme un solvant (15-20%) et comme l’agent de transport (15-25%).

Le probleme de la protection des eaux contre la pollution par les eaux usees est l'un des problemes les plus pressants de notre epoque. Il convient de noter que la region de Donetsk est l'une des regions les plus pauvres de l'Ukraine a l'eau douce. C'est pourquoi la reorganisation de l'industrie d'eau des entreprises de l'industrie metallurgique est une priorite et probleme urgent a ce stade de developpement de l'industrie metallurgique.

1. Le but, les taches, l'objet et le sujet de l'etude, la signification pratique des resultats

Le but de l'etude est d'elaborer un systeme ferme de l'approvisionnement en eau pour l'industrie siderurgiquequi vise a reduire la consommation d'eau douce dans l'industrie.

La realisation de cet but est possible de resoudre les problemes suivants:

  1. Examen des utilisations actuelles de l'eau dans la siderurgie
  2. L'analyse du systeme ferme de l'approvisionnement en eau
  3. Analyse des methodes existantes pour reduire la consommation d'eau dans la siderurgie
  4. Developpement d'un systeme ferme de l'approvisionnement en eau pour les usines de la siderurgie

L'objet d'etude :la consommation d'eau de la siderurgie.

Le sujet : l'etude est les modes de la consommation d'eau dans la siderurgie et la mise en place des systeme ferme de l'approvisionnement en eau.

2 Sources d'eaux usees sur les entreprise de là siderurgie

2.1 Sources d'eaux usees dans les ateliers d’elaboration de la fonte

Dans les ateliers d’elaboration de la fonte des eaux usees se forment sous l’estacade de silos au cours de lavage de charge disperses sous un jet d’eau et pendant la depoussierage de l'air d’aspiration, et aussi pendant la granulation du laitier de haut fourneau. [1]

Des eaux usees a partir des equipement refroidis sont conventionnellement propre. Sa quantite pendant le refroidissement par eau est 15-20 m3 par tonne de fonte fondue et pendant le refroidissement par evaporation – 5-10 m3 /t. Le gradient de temperature est 7-8 °C.[3]

Des eaux usees des lieux sous le tremis sont contaminees par des impuretes mecaniques (jusqu'a 2-3,5 g / l). Le quantite total d’eaux usees est environ 2-6 m3 par tonne de fonte fondue. La composition granulometrique des matieres en suspention est tres irregulier. Les euax sont diriges vers le decanteur, ou ils se decantent. Le sediment de decanteures est retourne a l'usine d’agglomeration pour la preparation de la charge et l'eau eclairciee est utilise dans l’adduction d’eau de recirculation.[2]

Dans les ateliers d’elaboration de fonte on separe les installations pour traitement du gaz de haut fourneau et celles pour traitement des eaux usees formees dans les epurateurs de gaz en installations independantes. Pendant la fusion se produit environ 4000 m3 de gaz par tonne de fonte qui contients 50-20 g/m3 de poussieres. Ces gaz passent par trois etapes d’epuration: le premier - le "sec", qui emporte 70-80% de poussiere, le second - «humide» - dans les scrubbers arroses par l'eau qui emporte environ 15% de poussiere, et le troisieme - dans la filtre electrostatique ou la poussiere emporte est lave par l'eau. Le debit total d'eau est 4-9 m3 par 1000 m3 de gaz qui est epure ou 20-30 m3 par tonne de fonte fondue.[7]

En generale, la transformation du laitier de haut fourneau est consiste en sa granulation. Quantite d'eaux usees par la tonne du laitier granule est 2,5 m3 pour les laitiers acides ou neutres et 5 m3 pour les laitiers basique. En dependance de la composition de la fonte fabriquee les eaux usees ont la reaction acide ou alcaline et contient du sulfure d'hydrogene de 10-30 mg/l., de sulfates de 100-150 mg/l, des chlorures de 50-80 mg/l. et des matieres suspendus de 300-650 mg/l.

2.2 Sources d'eaux usees dans les ateliers d’elaboration d'acier

Pendant l’elaboration d'acier les eaux usees se forment apres le refroidissement des fours a l’acier, des convertisseurs et apres l’epuration humide des gaz.[3]

Les eaux usees qui se forment pendant le refroidissement des fours a l’acier sont conventionnelle propre.La quantite d'eaux usees apres l’epuration humide des gaz de fours Martin est 7-10 m3 par 1000 m3 de gaz, ce qui correspond a 3,7-5,2 m3 par 1 tonne d'acier. La concentration moyenne de matieres en suspention est 3 g/l, la concentration maximale est 17 g/l.[5]

Pour reutiliser les eaux usees pour l’epuration des gaz il faut les clarifier pour que la teneur residuelle des matieres en suspention soit 150-200 mg /l. Pour traiter les eaux usees d’epuration des gaz de fours Martin sont utilisees les decanteures radiales ou les hydrocyclones ouverts sans coagulation et avec coagulation. Dans le systeme d’adduction d’eau de circulation le durete d’eau est habituellement egal a 3. [5]

La quantite d'eaux usees apres l’epuration humide des gaz de convertisseurs depend de la methode d'evacuation et d’epuration des gaz. Quantite d'eaux usees de l’epuration des gaz d’un convertisseurs a 100-130 tonnes est 200-300 m3/h, et d’un convertisseurs a 250-400 tonnes est 2000-4000 m3/h.

L’atelier des convertisseur se compose de deux ou trois unites. C’est pourquoi la quantite d'eaux usees d’epuration des gaz de l’atelier des convertisseur moderne atteint 4000-6000 m3/h.

Les eaux usees d’epuration de gaz de convertisseur sont contamines par les matieres en suspention et par les produits chimiques solubles.

Pendant l’elaboration des projets des systemes de traitement il est necessaire de prevoir le captage de particules en suspension gros ( >500 microns) des eaux usees avant de leur entree dans la construction de traitement.

Traitement des eaux usees on recommande realiser dans les cyclones hydrauliques ouvertes pour les epurateur des gaz d’atelier de convertisseur avec le debit d'eaux usees de 600-900 m3 / h, dans les decanteurs avec de chambre de floculation pour les grands convertisseur (250-400 t), qui travaillent avec le debit d'eau a l’atelier de 2000- 4000 m3/h,dans les floculateurs d’un type de cyclones hydraulique pour les convertisseur de toute contenance.

Pour intensifier le travail des construction de traitement des eaux usees on utilise les additions de floculants.

La concentration de matieres en suspension solides dans la pulpe de cyclones hydrauliques ouvertes est 100-150 g/l, des decanteurs et des floculateurs est 300-400 g/l.

La pulpe est envoye pour deshydratation. Les boues sont utilisees, les eaux d’installations de deshydratation sont retourne a la station d'epuration pour les traiter par coagulants.

Si il y a le traitement stable d'eau de circulation d’installation d’epuration des gaz de convertisseur les systemes peuvent fonctionner sans rejet d'eau dans les bassins.

Pendant l’epuration humide de gaz de fours a arc electrique se forment des eaux usees de 2-4 m3 par 1000 m3 de gaz ou de 3-6 m3 par 1 tonne d'acier fondue. Ils contien de matiere en suspension fine 1000-10000 mg/l et d'oxydes de fer, sulfates, chlorures, fluorures, etc.

On peut traiter les eaux usees des matieres en suspension dans les decanteurs radiales et dans les cyclones hydrauliques ouverts.

La figure 3 presente un schema de la distribution d’eau d’installations d’epuration des gaz de fours a acier avec l'utilisation des cyclones hydrauliques ouverts. [2]

2.3 Sources d'eaux usees dans les ateliers du laminage

Dans les ateliers du laminage les eaux usees se forment au cours de refroidissement des fours a rechauffer, des roulements et des rouleaux des laminoirs, au cours de lavage de ecailles.

2.3.1 Ateliers de laminage a chaud

Selon le type du laminoirs le quantite des eaux usees est de 5-10 m3 par une tonne de metal lamine. L'eau est chauffee seulement par 3-5 °C. Les eaux usees sont contaminees par l'ecailles et par l'huile. Ils contient de l'huile de 30-50mg/l. Pour reutiliser les eaux usees il faut les epurer. En general l'epuration est effectuee en deux etapes. Dans premiere etape on utilisent les decantateurs primaires (horizontals, radials). Puis - les decantateurs secondaires. Au lieu de decantateurs secondaires on peut utiliser des cyclones hydrauliques sous pression.

Il existe la troisieme etape d’epuration, pour laquelle on utilise les filtres electromagnetiques, les filtres a gravier et a sable. Filtres electromagnetiques ont des conceptions differentes. L'eau passe a travers un chargement magnetises filtrant, s’epure des matieres en suspension et est evacue par un autre bouche. Filtres a gravier et a sable ont des conceptions differentes aussi. Le chargement du filtre est fait de gravier ou d’abatis d'un calibre 40-60 mm. Gravier ou abatis sont appliques comme un cadre qui empeche le mouvement transversal de la matierede chargement pandent le lavage. Ces filtres epurent les eaux usees qui contient des matieres en suspension moins que 100 mg/l pour le teneur restante de 5-8 mg/l. [5]

L'effet du traitement sur les matieres en suspension attiends jusqu'a 50-70%, mais elimination des solutes dans les filtres de ce type ne se realise pas.

2.3.1 Ateliers de laminage a froid

Pandent le laminage a froid de metal les eaux usees de refroidissement d'installations, de refroidissement de l'huile et d'air ne sont pas contamines, mais sont seulement chauffee par 5-8°C. Leur quantite est de 25-30 m3 par 1 tonne de metal lamine.Les eaux usees contamines sont venue du systeme technologique de graissage des rouleaux et de metal lamine. Comme les matieres lubrifiantes sont utilises d'emulsion ou des solutions de l'eau.

Les solutions de l'eau doivent etre reutilises dans un systeme de circulation ferme. Au cours de laminage ils sont contamine par les impuretes mecaniques minuscules, par sels et acides, qui restent apres l’attaque. Aussi les solutions de l'eau sont chauffe a environ 10-15%. Le quantite total des particules contenues dans les solutions de l'eau est de 200 a 650 mg/l. Dans les emulsions, la teneur en huile emulsionnee doit etre moins que 200mg / l, la durete totale de l'eau ne doit pas depasser 2 mEq/l, la concentration admissible de chlorures - 25 mg/l, de sulfates - 60 mg/l. [2]

Les solutions de l'eau doivent etre reutilises dans un systeme de circulation ferme. Au cours de laminage ils sont contamine par les impuretes mecaniques minuscules, par sels et acides, qui restent apres l’attaque. Aussi les solutions de l'eau sont chauffe a environ 10-15%. Le quantite total des particules contenues dans les solutions de l'eau est de 200 a 650 mg/l. Dans les emulsions, la teneur en huile emulsionnee doit etre moins que 200mg / l, la durete totale de l'eau ne doit pas depasser 2 mEq/l, la concentration admissible de chlorures - 25 mg/l, de sulfates - 60 mg/l.

Pendant le traitement des des eaux residuaires on retire principalement des petites particules de bous. Pour leur flottaison il faut avoir des bulles d'air tres faible (la taille de quelques microns) et un haut degre de saturation des eaux usees par ces bulles. Pour obtenir ces bulles on ajoute parfois dans les installations de flottation des reactifs - des agents moussants (huile de pin, etc.) Les installations de flottation de pression realise l’amenage des eaux usees dans la chambre de flottation par la pompe, a l’aide de laquelle l’eau est sature par l'air. La decantation avec la flottaison reduit la quantite de matieres en suspension de 8-162 jusqu’a 7-100 mg/l, l'effet du traitement est 70-99%, et reduit la quantite de produits petroliers jusqu’a 7-174 mg/l, l'effet du traitement est 68-99%.

Conclusion

On voit que toutes les usines metallurgiques ont l'influence nuisible sur l'environnement — les bassins, l'atmosphere et le sol. Parmi les usines principales de la metallurgie les plus grands polluants sont les ateliers d’elaboration de la fonte, les ateliers d’elaboration de l'acier.

Les ateliers d’elaboration de la fonte, les ateliers d’elaboration de l'acier, les ateliers du laminage ont les plus grandes depenses de l'eau par une tonne de la production faite par eux. Cette eau peut etre en forme de frais eau, conventionnelles-propres ou contaminee.

La creation des systemes fermes de l'approvisionnement en eau et d’evacuation des eaux des usines est la solution la plus rationnelle de question de la protection des bassins de contamination. Dans ce cas on utilise des eaux usees traitees dans les systemes de la distribution technique d’eau et on retire de l'eau fraiche seulement pour la distribution d’eau potable.

Il y a trois systemes de la distribution et d’evacuation des eaux aux usines metallurgiques : successif (a ecoulement direct), adduction d’eau de circulation et ferme. Dans le systeme successif on utilise de l'eau fraiche dans le cycle metallurgique, puis on la traite et on la evacue au bassin. L’adduction d’eau de circulation – c’est quand toute l'eau ou sa partie se trouve tout le temps dans la circulation.

Si le systeme de l’adduction d’eau de circulation fonctionne sans quelque rejet de l'eau a la source - c’est le systeme ferme. L'eau de la source ou d’un autre systeme est utilisee seulement pour completer des pertes. Tels systemes sont le plus ecologiquement propres. C'est le cycle ideal, auquel il faut aspirer.

Les volumes de la consommation de l'eau sont tres grandes, il y a le deficit des sources de la distribution d’eau et la necessite de leur protection de la pollution. Tout cela obligent les usines de reduire les rejets des eaux usees aux sources, c'est-a-dire ils sont obligees d’introduire les systemes d’adduction d’eau de circulation et d’aspirer a realisation des cycles fermes. Il faut marquer que la creation des systemes n de l’adduction d’eau de circulation et fermes demande les depenses supplementaires financieres, en comparaison du systeme successif.

Bibliografie

  1. Àêñåíîâ Â.È. Çàìêíóòûå ñèñòåìû âîäíîãî õîçÿéñòâà ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðåäïðèÿòèé / Â.È.Àêñåíîâ – Ì.:Ìåòàëëóðãèÿ, 1991. – 272 ñ.
  2. Àëôåðîâà Ë.À. Çàìêíóòûå ñèñòåìû âîäíîãî õîçÿéñòâà ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé, êîìïëåêñîâ è ðàéîíîâ. / Ë.À. Àëôåðîâà, À.Ï. Íå÷àåâ – Ì.: Ñòðîéèçäàò, 1987. – 472 ñ.
  3. Êàøóáà À.È. Íîðìèðîâàíèå âîäîïîëüçîâàíèÿ â ÷åðíîé ìåòàëëóðãèè./ À.È.Êàøóáà. – Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1991 ã. ? 112ñ.
  4. ßêîâëåâ Ñ.Â. Î÷èñòêà ïðîèçâîäñòâåííûõ ñòî÷íûõ âîä. / Ñ.Â. ßêîâëåâ. – Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1985 ã. – 335ñ.
  5. Äîëèíà Ñ.Â. Ñòî÷íûå âîäû ïðåäïðèÿòèé ÷åðíîé ìåòàëëóðãèè Óêðàèíû è ñïîñîáû èõ î÷èñòêè: Ñïðàâî÷íîå ïîñîáèå/ Ñ. Â. Äîëèíà è äð. – Äíåïðîïåòðîâñê, 2003. – 50 ñ.
  6. Ñåðèêîâ Í.Ô. Âîäíîå õîçÿéñòâî çàâîäîâ ÷åðíîé ìåòàëëóðãèè/ Í. Ô. Ñåðèêîâ è äð.– Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1973.-402 ñ.
  7. Ìÿãêèé Ä. Ä., Åðîøêèíà Í. Å., Ëûêîâ È. Â. Î÷èñòêà è èñïîëüçîâàíèå ñòî÷íûõ âîä îáîðîòíîãî âîäîñíàáæåíèè â ìåòàëëóðãèè// Âîäà òà âîäîî÷èñí³ òåõíîëî㳿.- 2006. ¹4.-ñ. 37-39 ñ.
  8. Àáðàìîâ Í.Í. Âîäîñíàáæåíèå ïðåäïðèÿòèé ÷åðíîé ìåòàëëóðãèè [ýëåêòðîííûé ðåñóðñ]. – Ðåæèì äîñòóïà:http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-15/144.htm.
  9. Ñåëèöêèé Ã.À. Îñíîâíûå ìåðîïðèÿòèÿ ïî îõðàíå âîäíûõ ðåñóðñîâ â ÷åðíîé ìåòàëëóðãèè [ýëåêòðîííûé ðåñóðñ]. – Ðåæèì äîñòóïà:http://www.ecoindustry.ru/magazine/archive/viewdoc/2005/10/381.html.