TRAITEMENT DES EAUX
RESIDUAIRES DANS LA SIDERURGIE
Les usines métallurgiques sont les plus grands
consommateurs industriels d'eau et les plus grandes sources de formation de grandes
quantités d'eaux usées
contaminées. Ainsi sur une tonne d'acier fondue est consommé 150-250 m3
d'eau qui est après évacuée dans les bassins d'eau avec différents contaminants. La part d’évacuation
des eaux uséespar diverses industries en Ukraine (%) est la suivante:
1)
Sidérurgie -17,5
2)
Industrie
chimique- 14
3)
Industrie
des pâtes et papiers – 14
4)
Industrie
mécanique – 13
5)
Industrie pétrolière
- 9,5
6)
Industrie
alimentaire - 9.5
7)
Métallurgie
non ferreuse -7,5
8)
Industrie
légère- 3
9)
Autres
(transport
ferroviaire, transport aérien, etc) – 12
Les différentes fonctions d'eau dans les
procédés metallurgiques:
a)
technologiques
– l’eau est utilisé comme une matière première
industrielle,
comme un solvant
et milieu réactif;
b)
fonctions
d’extraction - l’eau est utilisé pour extraire le produit d'impuretés
indésirables, pour la nettoyage des souffles gazeux, pour le traitement des déchets
solides des composants hydrosolubles;
c)
le
refroidissement et le transport.
De la variété d'utilisation fonctionnelle
des ressources en eau dans l’industrie le plus répandue est utilisation
comme un refroidisseur (50-70%), comme un solvant (15-20%) et comme l’agent de transport
(15-25%).
La méthode d’épuration des eaux résiduaires dans les usines
métallurgiques est résolu individuellement, pour des industries
spécifiques. C’est pourqoui le but de ce travail est d'examiner les
méthodes de traitement des eaux usées dans certains secteurs de
la sidérurgie.
Rappelez-vous que le rejet de 1 m3 d'eaux
usées contamine 20-50 m3 d'eau pure.
ELABORATION DE FONTE DANS LES HAUTS FOURNEAUX
Dans les ateliers d’elaboration de la
fonte des eaux usées se forment sous l’estacade de silos au cours de
lavage de charge dispersés sous un jet d’eau et pendant la
dépoussiérage de l'air d’aspiration, et aussi pendant la
granulation du laitier de haut fourneau.
Des eaux usées à partir
des équipement réfroidis sont conventionnellement propre. Sa quantité pendant le refroidissement par eau est 15-20 m3 par tonne de fonte fondue et pendant le
refroidissement par évaporation – 5-10 m3 /t. Le
gradient de température est 7-8 °C.
Des eaux usées des lieux sous le
trémis sont contaminées par des impuretés mécaniques
(jusqu'à 2-3,5 g / l). Le quantité total d’eaux usées est environ
2-6 m3 par tonne de fonte fondue. La
composition granulométrique des matières en suspention est
très irrégulier. Les euax sont dirigés vers le
décanteur, où ils se décantent. Le
sédiment de décanteures est retourné à l'usine
d’agglomération pour la préparation de la charge et l'eau
éclairciée est utilisé dans l’adduction d’eau de
recirculation.
Dans les ateliers d’elaboration de fonte
on sépare les installations pour traitement du gaz de haut fourneau et
celles pour traitement des eaux usées formées dans les épurateurs de gaz en installations
indépendantes. Pendant la fusion se produit environ 4000 m3
de gaz par tonne de fonte qui contients
50-20 g/m3 de poussières. Ces gaz
passent par trois étapes d’épuration: le premier - le
"sec", qui emporte 70-80% de poussière, le second - «humide» -
dans les scrubbers arrosés par l'eau qui emporte environ 15% de
poussière, et le troisième - dans la filtre
électrostatique où la poussière emporté est lavé
par l'eau. Le débit total d'eau est 4-9 m3 par 1000 m3 de gaz qui est
épuré ou 20-30 m3 par tonne de fonte fondue.
Dans certains cas quand il y a les
matières en suspention finement diviées ou quand il y a la
nécessité d'une élimination plus complète des
suspentions on applique la filtration à travers des filtres à
pression ramplis du sable ou du coke.
La teneur admissible en matières
suspendue dans l'eau traitée est 150 mg / l ce qui est assuré par
la durée de décantation 45-60 minutes.
Le sédiment qui chutes au fond de
décanteures a une faible humidité (80%) et se compose des
particules lourdes. Le sédiment se compose des substances (pour 60%) qui
sont utiles pour le retour dans le haut fourneau. Il est
évacué des décanteures à l’aide des pompes et il
est envoyé aux usines
d’agglomération.
Tout cela concernent les hauts fourneaux
qui fabriquent la fonte de moulage et la
fonte d’affinage (Dniepropetrovsk, Donetsk, Krivoy Rog, etc.)
En générale, la
transformation du laitier de haut fourneau est consiste en sa granulation.
Quantité d'eaux usées par la tonne du laitier granulé est
2,5 m3 pour les laitiers acides ou neutres et 5 m3 pour
les laitiers basique. En dépendance de la composition de la fonte
fabriquée les eaux usées ont la réaction acide ou alcaline
et contient du sulfure d'hydrogène de 10-30 mg/l., de sulfates de
100-150 mg/l, des chlorures de 50-80 mg/l. et des matières suspendus de
300-650 mg/l.
Pour
clarifier des eaux usées des installations de granulation on
utilise décantateurs horizontales, ce qui n’est pas suffisant, car ils
n’éliminent pas de sulfure d'hydrogène, de sulfates et chlorures.
Les eaux usées acides sont
neutralisé à l’aide de chaux, les eaux usées alcalines
n'ont pas de nécessité de les neutraliser.
Tous les canaux et les chéneaux
sont nettoyés régulièrement des composés de calcium
et de silicium qui sont déposées sur les parois.
ELABORATION DE L’ACIER
Pendant l’élaboration d'acier les
eaux usées se forment après le refroidissement des fours à l’acier, des
convertisseurs et après l’épuration humide des gaz.
Les eaux usées qui se forment
pendant le refroidissement des fours
à l’acier sont conventionnelle propre.
La quantité d'eaux
usées après
l’épuration humide des gaz de fours Martin est 7-10 m3
par 1000 m3 de gaz, ce qui correspond à 3,7-5,2 m3
par 1 tonne d'acier. La concentration moyenne de matières en suspention
est 3 g/l, la concentration maximale est 17 g/l.
Pour réutiliser les eaux
usées pour l’épuration des gaz
il faut les clarifier pour que la teneur résiduelle des
matières en suspention soit 150-200 mg /l.
Pour traiter les eaux usées
d’épuration des gaz de fours Martin sont utilisées les
décanteures radiales ou les hydrocyclones ouverts sans coagulation et
avec coagulation. Dans le système d’adduction d’eau de circulation
le dureté d’eau est habituellement égal à 3.
La quantité d'eaux
usées après
l’épuration humide des gaz de convertisseurs dépend de la
méthode d'èvacuation et d’épuration des gaz. Quantité
d'eaux usées de
l’épuration des gaz d’un convertisseurs à 100-130 tonnes est
200-300 m3/h, et d’un convertisseurs à 250-400 tonnes est
2000-4000 m3/h.
L’atelier des convertisseur se compose
de deux ou trois unités. C’est pourquoi la quantité d'eaux usées
d’épuration des gaz de l’atelier des convertisseur moderne atteint
4000-6000 m3/h.
Les eaux usées d’épuration
de gaz de convertisseur sont contaminés par les matières en
suspention et par les produits chimiques solubles.
Pendant l’élaboration des projets
des systèmes de traitement il est nécessaire de prévoir le
captage de particules en suspension gros ( >500 microns) des eaux
usées avant de leur entreé
dans la construction de traitement.
Traitement des eaux usées on
recommande réaliser:
- dans les cyclones hydrauliques
ouvertes pour les épurateur des gaz d’atelier de convertisseur avec le
debit d'eaux usées de 600-900 m3 / h;
- dans les décanteurs avec de
chambre de floculation pour les grands convertisseur (250-400 t), qui
travaillent avec le débit d'eau à 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 usées on utilise les additions de
floculants.
La concentration de matières en
suspension solides dans la pulpe de cyclones hydrauliques ouvertes est 100-150
g/l, des décanteurs et des floculateurs est 300-400 g/l.
La pulpe est envoyé pour
déshydratation. Les boues sont utilisées, les eaux d’installations de déshydratation sont
retourné à la station d'épuration pour les traiter par
coagulants.
Si il y a le traitement stable d'eau de
circulation d’installation d’épuration des gaz de convertisseur les
systèmes peuvent fonctionner sans rejet d'eau dans les bassins.
Pendant l’épuration humide de gaz
de fours à arc électrique se forment des eaux usées de 2-4
m3 par 1000 m3 de gaz ou de 3-6 m3 par 1 tonne
d'acier fondue. Ils contien de matière en suspension fine
1000-10000 mg/l et d'oxydes de fer, sulfates, chlorures, fluorures, etc.
On peut traiter les eaux usées
des matières en suspension dans les décanteurs radiales et dans
les cyclones hydrauliques ouverts.
LE LAMINAGE
Dans les ateliers
du laminage les eaux usées se forment au cours de
refroidissement des fours à
rechauffer, des roulements et des rouleaux des laminoirs, au cours de lavage de
écailles.
Ateliers de
laminage à chaud
Selon le type du laminoirs le quantité
des eaux usées est de 5-10 m3 par une tonne de métal
laminé. L'eau est chauffée
seulement par 3-5 °C.
Les eaux
usées sont contaminées par l'écailles et par l'huile. Ils
contient de l'huile de 30-50mg/l. Le quantité spécifiques des eaux
usées est donnés dans le tableau 1.
Pour réutiliser les eaux usées il faut les
épurer. En général l'épuration est effectuée
en deux étapes. Dans première étape on utilisent les
décantateurs primaires (horizontals, radials). Puis - les
décantateurs secondaires. Au lieu de décantateurs secondaires on
peut utiliser des cyclones
hydrauliques sous pression.
Il existe la troisième étape
d’épuration, pour laquelle on utilise les filtres
électromagnétiques, les filtres à gravier et à
sable.
Filtres électromagnétiques ont
des conceptions différentes. L'eau passe à travers
un chargement magnétisés filtrant, s’épure
des matières en suspension et est évacué
par un autre bouche.
Filtres
à gravier et à sable ont des conceptions
différentes aussi. Le chargement du filtre est fait de gravier ou d’abatis d'un
calibre 40-60 mm.
Gravier ou abatis sont appliqués
comme un cadre qui empêche le mouvement transversal de la matièrede
chargement pandent le lavage.
Ces filtres épurent les
eaux usées qui contient des matières en
suspension moins que 100 mg/l pour le teneur restante de
5-8 mg/l.
L'effet du traitement sur
les matières en suspension attiends jusqu'à 50-70%, mais élimination des
solutés dans les filtres de ce type ne se réalise
pas.
Ateliers de
laminage à froid
Pandent le laminage à froid de métal les
eaux usées de refroidissement d'installations, de refroidissement de
l'huile et d'air ne sont pas contaminés, mais sont seulement
chauffée par 5-8°C. Leur quantité est de 25-30 m3
par 1 tonne de métal laminé.
Les eaux usées contaminés sont venue du
système technologique de graissage des rouleaux et de métal
laminé.
Comme les matières lubrifiantes sont
utilisés d'émulsion ou des solutions de l'eau.
Les solutions de l'eau doivent être
réutilisés dans un système de circulation fermé. Au
cours de laminage ils sont contaminé par les impuretés
mécaniques minuscules, par sels et acides, qui restent après l’attaque. Aussi
les solutions de l'eau sont chauffé à environ 10-15%. Le quantité
total des particules contenues dans les solutions de l'eau est de 200 à
650 mg/l.
Dans les émulsions, la teneur en huile
émulsionnée doit etre moins que 200mg / l, la dureté
totale de l'eau ne doit pas dépasser 2 mEq/l, la concentration
admissible de chlorures - 25 mg/l, de sulfates - 60 mg/l.
Eaux usées de huile émulsionnée sont
épurées par la flottasion pendant
6-10 minute.
Flottation - c'est la méthode
physico-chimique de traitement des eaux usées des impuretés insolubles
et de certaines substances solutés. Cette méthode donne un
rendement élevé de traitement des eaux usées
d'impuretés insolubles et de matières en suspension à
90-98%. La flottation est utilisé pour enliminer d'eaux
usées des huiles, des graisses, des pruduits pétroliers, des
résines, des hydroxydes de métaux lourds, des polymères,
etc.
Pendant le traitement des des eaux résiduaires on retire principalement des petites
particules de bous. Pour leur flottaison il faut avoir des bulles d'air
très faible (la taille de quelques microns) et un haut degré de
saturation des eaux usées par ces bulles. Pour obtenir ces bulles on
ajoute parfois dans les installations de flottation des réactifs - des
agents moussants (huile de pin, etc.)
Les installations de flottation de pression
réalise l’amenage des eaux usées dans la chambre de flottation par
la pompe, à l’aide de laquelle l’eau est saturé par l'air. La décantation
avec la flottaison réduit la quantité de matières en
suspension de 8-162 jusqu’à 7-100 mg/l, l'effet du traitement est
70-99%, et réduit la quantité de produits pétroliers
jusqu’à 7-174 mg/l, l'effet du traitement est 68-99%.
On voit que toutes les usines métallurgiques ont
l'influence nuisible sur l'environnement — les bassins, l'atmosphère et
le sol. Parmi les usines principales de la métallurgie les plus grands
polluants sont les ateliers d’elaboration de la
fonte, les ateliers d’elaboration de l'aciér.
Les ateliers d’elaboration de la fonte, les ateliers d’elaboration
de l'aciér, les ateliers du laminage ont les plus grandes
dépenses de l'eau par une tonne de la production faite par eux. Cette
eau peut être en forme de frais eau, conventionnelles-propres ou contaminée.
La création des systèmes fermés de
l'approvisionnement en eau et d’évacuation 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 usées
traitées dans les systèmes de la distribution technique d’eau et
on retire de l'eau fraîche seulement pour la distribution d’eau potable.
Il y a trois
systèmes de la distribution et d’évacuation des eaux aux usines
métallurgiques : successif (à écoulement direct), adduction
d’eau de circulation et fermé.
Dans le système successif on utilise de l'eau
fraîche dans le cycle métallurgique, puis on la traite et on la évacue
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
système de l’adduction d’eau de circulation fonctionne sans quelque
rejet de l'eau à la source - c’est le système fermé. L'eau de
la source ou d’un autre système est utilisée seulement pour
compléter des pertes. Tels systèmes sont le plus
écologiquement propres. C'est le cycle idéal, auquel il faut
aspirer.
Les volumes de la
consommation de l'eau sont très grandes,
il y a le déficit des sources de la distribution d’eau et la
nécessité de leur protection de la pollution. Tout cela obligent
les usines de réduire les rejets des eaux usées aux sources,
c'est-à-dire ils sont obligées d’introduire les systèmes d’adduction
d’eau de circulation et d’aspirer
à réalisation des cycles fermés. Il faut marquer que la
création des systèmes n de l’adduction d’eau de circulation et
fermés demande les dépenses supplémentaires
financières, en comparaison du système successif.