система оборотного водоснабжения коксохимического производства

Формула изобретения

СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающая узел биохимической очистки от фенолов и роданидов, открытый контур охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, узел утилизации продувочной воды, соединенные последовательно трубопроводами, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена узлом биохимической нитрификации, расположенным непосредственно перед открытым контуром охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, и узлом биохимической денитрификации, расположенным после контура охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке и утилизации сточных вод и может быть использовано при создании бессточных систем водоснабжения коксохимических предприятий.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система оборотного водоснабжения коксохимического производства, включающая узел биохимической очистки от фенолов и роданидов, открытый (с градирней) контур охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры и узел утилизации продувочной воды при тушении кокса.

Однако в известной системе наблюдается относительно высокая скорость коррозии углеродистой стали, из которой изготовлены теплообменная аппаратура, трубопроводы, насосы и другие элементы и связанная с этим необходимость специальной обработки воды ингибитором коррозии силикатом натрия, что значительно увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты.

Кроме того, в известной системе наблюдаются относительно высокие выбросы в атмосферу, главным образом, аммиака, при тушении кокса.

Задачей изобретения является уменьшение коррозии оборудования и сокращение вредных выбросов в атмосферу и водоемы.

Поставленная задача решается за счет того, что система оборотного водоснабжения коксохимического производства, включающая узлы биохимической очистки от фенолов, роданидов, открытый контур охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, узел утилизации продувочной воды, соединенные последовательно трубопроводами таким образом, что узел биохимической нитрификации расположен перед контуром охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, а узел биохимической денитрификации расположен после контура охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры; система снабжена дополнительным трубопроводом, который связывает между собой трубопровод, соединяющий узел нитрификации с контуром охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, и трубопровод, соединяющий контур охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры с узлом денитрификации.

При этом продувочная вода контура охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры после узла денитрификации направляется в узел утилизации (который представляет собой тушильную башню и/или аппаратуру для использования этой воды в металлургическом производстве и/или на городских очистных сооружениях).

Предлагаемая система оборотного водоснабжения позволяет существенно повысить эффективность ингибирования коррозии за счет повышения концентрации нитритов в оборотной воде. Это достигается благодаря тому, что узел нитрификации соединен не только с контуром охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры, но и непосредственно с узлом денитрификации. В этом случае появляется возможность уменьшить расход воды, направляемой на пополнение контура закрытой теплообменной аппарутуры, так как часть воды из узла нитрификации может быть передана в узел денитрификации (в обход контура закрытой теплообменой аппаратуры), что приводит к увеличению коэффициента упаривания оборотной воды и, следовательно, к повышению концентрации нитритов, т.е. повышению эффективности ингибирования коррозии оборудования.

Чтобы сократить выбросы аммиака в атмосферу из узла утилизации, в предлагаемой системе узел денитрификации соединен не только с узлом нитрификации, но и с контуром охлаждения закрытой теплообменой аппаратуры. Это дает возможность восстановить нитриты (и нитраты), содержащиеся в продувочной воде, до молекулярного азота перед подачей воды в узел утилизации. В этом случае исключаются выбросы аммиака из тушильной башни (при наличии в продувочной воде нитритов и нитратов значительная часть их при тушении кокса, как установлено, восстанавливается до аммиака) и появляется возможность использования продувочной воды в металлургическом производстве или на городских очистных сооружениях.

На чертеже изображена схема предлагаемой системы.

Система включает узел биохимической очистки от фенолов 1, узел биохимической очистки от роданидов 2, узел биохимической нитрификации 3, открытый контур охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры 4, узел биохимической денитрификации 5 и узел утилизации продувочной воды 6. Узел биохимической нитрификации 3 соединен с контуром 4 охлаждения закрытой теплообменой аппаратуры трубопроводом 7, контур 4 и узел биохимической денитрификации 5 соединены трубопроводом 8, узел 5 и узел утилизации продувочной воды 6 соединены трубопроводом 9, трубопроводы 7 и 8 соединены между собой трубопроводом 10, трубопровод 9 соединен с узлом нитрификации 3 трубопроводом 11.

Система работает следующим образом.

Общий сток коксохимического производства, прошедший трехступенчатую биохимическую очистку (обесфеноливание, обезроданивание и нитрификацию) в узлах 1, 2 и 3, отводится двумя потоками; на пополнение контура охлаждения закрытой теплообменой аппаратуры 4 (по трубопроводу 7) и непосредственно на узел биохимической денитрификации 5, минуя контур 4 (по трубопроводам 7, 8 и 10). Продувочная вода из контура 4 поступает в узел денитрификации 5 (по трубопроводу 8). После узла биохимической денитрификации 5 часть воды отводится на узел утилизации продувочной воды 6 (по трубопроводу 9) с целью сокращения расхода соды за счет использования содержащегося в очищенной воде бикарбонат-иона (НСО₃^-), что позволяет значительно сократить эксплуатационные расходы на нитрификацию, другая часть воды после биохимической денитрификации возвращается в узел нитрификации (по трубопроводам 9 и 11).

П р и м е р. Общий сток коксохимического производства в количестве 92,7 м³/ч поступает в узлы биохимической очистки от фенолов роданидов 1 и 2, после чего направляется в узел биохимической нитрификации 3. После узла биохимической нитрификации часть воды поступает в контур 4 (41,5 м³/ч), а остальная часть (143,9 м³/ч) в обход контура 4 в узел денитрификации 5 по трубопроводу 10.

Из контура 4 в узел денитрификации 5 направляется 6 м³/ч продувочной воды 35,2 м³/ч составляют потери от испарения и каплеуноса на градирне контура 4 при температуре наружного воздуха 3,8^оС).

Из узла денитрификации 5 вода поступает в узел утилизации продувочной воды 6 (57,5 м³/ч). Содержание нитритов в оборотной воде в контуре охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры 4 (при разбавлении за счет возврата 92,7 м³/ч сточных вод после узла денитрификации 5 в узел нитрификации 3 по трубопроводу 11) составляет 784 мг/л (коэффициент упаривания 4,1).

В этом случае скорость коррозии углеродистой стали 0,1 г/м² ч, что значительно ниже скорости коррозии углеродистой стали в технической воде.

В случае, если всю исходную сточную воду после узла нитрификации 3 направить в контур 4, содержание нитритов в оборотной воде в контуре 4 (при том же возврате после узла 5 в узел 3 по трубопроводам 9 и 11) составит 286 мг/л (коэффициент упаривания 1,5 и в этом случае скорость коррозии углеродистой стали составит 0,7-1,0 г/м² ч, что примерно соответствует скорости коррозии в технической воде (чтобы снизить коррозию стали, потребовалась бы специальная обработка оборотной воды ингибитором).

Таким образом, изобретение позволяет снизить скорость коррозии теплообменной аппаратуры в 7-10 раз.

В соответствии с предлагаемым решением при подаче продувочной воды из контура закрытой теплообменной аппаратуры в узел денитрификации, где происходит восстановление нитрит- и нитрат-ионов до молекулярного азота, выбросы аммиака в атмосферу снижаются до 0,17 кг/ч, что позволяет довести содержание аммиака в приземном слое воздуха на границе санзоны до величины, которая значительно ниже ПДК.

При подаче продувочных вод из контура закрытой теплообменной аппаратуры в узел утилизации, минуя стадию денитрификации, выбросы аммиака в атмосферу составили бы 13,5 кг/ч.

Кроме того, вследствие потерь воды от испарения в градирне контура охлаждения закрытой теплообменной аппаратуры в узел денитрификации поступает воды меньше, чем в узел нитрификации (на 35,2 м³/ч), что позволяет значительно сократить объем узла денитрификации.

При ликвидации нитритов и нитратов в продувочной воде появляется возможность ее утилизации на городских очистных сооружениях и устраняется возможность загрязнения водоемов.