GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA

WYTWÓRNIA SPECJALISTYCZNYCH WYROBÓW STALOWYCH GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA . WYTWÓRNIA SPECJALISTYCZNYCH WYROBÓW STALOWYCH

. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA W wytwórni produkowane są: pręty stalowe zabezpieczone powłoką mineralną miedziowany drut stalowy. Produkty te są sprzedawane odbiorcom przyjeżdżającym transportem samochodowym lub wysyłane transportem kolejowym, przy wykorzystaniu istniejącej bocznicy kolejowej. Tą samą drogą dostarczane są półprodukty niezbędne do realizacji procesów przemysłowych.

. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA Zakład zatrudnia 1000 osób pracujących w systemie 3-zmianowym, przy 5-cio dniowym tygodniu pracy. Średnie zatrudnienie na I zmianie wynosi 400 osób, na II zmianie 350 osób, zaś na III zmianie 250 osób. Na każdej zmianie ok. 200 osób pracuje w warunkach powodujących znaczne zabrudzenie ciała i muszą oni korzystać z natrysków. Zakład nie posiada stołówki.

. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA Woda dla celów bytowo-gospodarczych, technologicznych i przeciwpożarowych dostarczana jest z sieci wodociągowej Przedsiębiorstwa Gospodarki Komunalnej miasta w którym zlokalizowany jest zakład. Średni koszt zakupu wody dla podmiotów gospodarczych wynosi 2,97 PLN/m3. W celu spełnienia wymagań przeciwpożarowych na terenie zakładu znajduje się ziemny zbiornik wody ppoż..

. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA Zakład posiada pozwolenie wodnoprawne na odprowadzenie ścieków poprodukcyjnych i wód opadowych do rzeki Elektry. Ścieki bytowo-gospodarcze odprowadzane są do miejskiej kanalizacji sanitarnej i oczyszczane w zbiorczej oczyszczalni ścieków, na podstawie wieloletniej umowy z Przedsiębiorstwem Gospodarki Komunalnej.

. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA Podczas produkcji prętów stosowane są następujące procesy technologiczne: przygotowanie prętów, obejmujące przeciąganie na określony wymiar walcówki o określonych parametrach (półprodukt kupowany w hucie) z dodatkiem smaru ciągarskiego; odtłuszczanie drutu podczas kąpieli w ciepłej wodzie (90-95 0C); prostowanie i obcinanie drutu na pręty; produkcja masy mineralnej, obejmująca: mieszanie suchej masy mineralnej (półprodukt dostarczany z zewnątrz) ze szkłem wodnym (półprodukt dostarczany z zewnątrz); końcowa produkcja zabezpieczonych rdzeni polegająca na sprasowaniu (brykietowaniu) masy mineralnej na prętach stalowych.

. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA W trakcie produkcji ok. 0,1 % prętów posiada wadliwą masę zabezpieczającą i jako niepełnowartościowe podlegają przerobowi polegającemu na odzysku prętów, obejmuje on: mechaniczne usuwanie masy mineralnej w kruszarkach; usuwanie pozostałych drobin masy w myjkach ciśnieniowych. Odzyskane rdzenie wykorzystywane są powtórnie do produkcji prętów. Mieszalniki oraz urządzenia do brykietowania i nakładania masy mineralnej muszą być umyte przy zmianie asortymentu produkcji oraz przed dłuższymi przerwami w pracy, np. w soboty i niedziele.

. GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA Produkcja drutu miedziowanego obejmuje: przeciąganie na określony wymiar walcówki o określonych parametrach (półprodukt kupowany w hucie) z dodatkiem smaru ciągarskiego; usuwanie smarów ciągarskich w procesie trawienia w roztworze NaOH przy wspomaganiu prądowym; płukanie drutu w celu usunięcia roztworu zasady sodowej; miedziowanie powierzchni drutu w kwaśnym roztworze siarczanu miedzi; końcowe płukanie drutu.

ŚCIEKI BYTOWO-GOSPODARCZE . Uzasadnione jest zachowanie dotychczasowego źródła zaopatrzenia w wodę na cele bytowo-gospodarcze (sieć wodociągowa miasta, w której zlokalizowany jest zakład). Uwzględniając charakter ścieków technologicznych – ścieki mało podatne na oczyszczanie biologiczne, należy uznać, iż odprowadzanie ścieków bytowo-gospodarczych do oczyszczalni zewnętrznej jest w pełni uzasadnione.

ŚCIEKI BYTOWO-GOSPODARCZE . Za rozwiązaniem powyższym przemawiają następujące argumenty: zupełnie odmienny charakter ścieków technologicznych i bytowo-gospodarczych powodujący konieczność budowy niezależnych układów do oczyszczania obu rodzajów ścieków; stosunkowo mała ilość ścieków bytowo-gospodarczych utrudniająca zastosowanie wysokoefektywnych metod biologicznej eliminacji substancji organicznych oraz związków azotu i fosforu; możliwość lepszego wykorzystania obiektów miejskiej oczyszczalni ścieków.

WODA NA CELE PPOŻ . Dla uproszczenia przyjęto, iż gwarantowana przepustowość sieci wodociągowej oraz miejsce lokalizacji i rodzaj urządzeń gaśniczych są zgodne z obowiązującymi przepisami. Woda w zbiorniku p.poż. jest okresowo odświeżana czystą wodą wodociągową.

ŚCIEKI OPADOWE . Ścieki opadowe z dachu hali produkcyjnej, parkingu samochodowego i bocznicy kolejowej zbierane są siecią kanalizacyjną i odprowadzane kolektorem do rzeki Elektry wspólnie ze ściekami technologicznymi. Przed odprowadzeniem nie są one oczyszczane, czego konsekwencją jest okresowo podwyższona (pierwsza fala odpływu) zawartość zawiesiny i substancji ropopochodnych.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE . Na kolejnym slajdzie przedstawiono strumieniowy wykres Sankeya istniejącego modelu gospodarki wodno-ściekowej w procesach technologicznych realizowanych w wytwórni. Woda wykorzystywana jest w sposób ciągły w 5 procesach technologicznych: odtłuszczania walcówki; mycia urządzeń do mieszania i brykietowania masy mineralnej; czyszczenia rdzeni prętów niepełnowartościowych w myjce ciśnieniowej; płukania drutu po trawieniu; płukania drutu po miedziowaniu;

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE . oraz w dwóch okresowo – raz na 2 tygodnie: przygotowanie roztworu zasady sodowej; przygotowanie roztworu do miedziowania (siarczanu miedzi). Woda do odtłuszczania walcówki wymaga wcześniejszego podgrzania do temperatury 90-95 0C. W zakładzie efekt uzyskuje się w przepływowych, elektrycznych podgrzewaczach wody.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE . Ścieki powstające po wszystkich podstawowych procesach są podczyszczane a następnie odprowadzane kolektorem zrzutowym do rzeki Elektry. Podczyszczanie ścieków odbywa się bezpośrednio po każdym procesie technologicznym i obejmuje sedymentację w osadnikach dwu lub trzykomorowych, o numerach od 1 do 4. Jedynie w osadniku nr 4 zachodzi dodatkowo proces neutralizacji ścieków w wyniku mieszania zasadowych ścieków z płukania po trawieniu z kwaśnymi ściekami z płukania po miedziowaniu. Produktem ubocznym podczyszczania są osady, których uwodnienie waha się w granicach od 80-90%.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z odtłuszczania walcówki Woda wykorzystywana do odtłuszczania walcówki musi spełniać wymagania odpowiadające dawnej I klasie czystości wód powierzchniowych. Wynika to z konieczności zabezpieczenia prawidłowej pracy elektrycznych podgrzewaczy wody. Ścieki powstające po tym procesie zawierają głównie smary ciągarskie, tj. stearyniany wapna i sodu oraz zendrę, tj. tlenki żelaza. W stosunku do obowiązującego pozwolenia wodno-prawnego występują w nich przekroczenia zawartości następujących wskaźników: odczyn – pH ok. 11; zawiesina ogólna – ok. 350 mg/dm3; ChZTCr – ok. 300 mg O2/dm3; BZT5 – ok. 50 mg O2/dm3; żelazo ogólne – 50 mg Fe/dm3.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z odtłuszczania walcówki Efektywność działania istniejących osadników jest niewielka i umożliwia zatrzymanie jedynie większych składników zendry, natomiast stearyniany wapna i sodu występujące w postaci koloidalnej lub jako flotująca zawiesina odpływają do odbiornika. Efektem takiej sytuacji są przekroczenia dotyczące wszystkich powyższych wskaźników. Ilość powstających osadów jest niewielka, co przy stosunkowo niskim uwodnieniu – ok. 80%, powoduje, iż straty lokalne w osadniku są znikomo małe i nie zostały uwzględnione na wykresie Sankeya.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z produkcji masy mineralnej Woda wykorzystywana do mycia urządzeń służących do mieszania i brykietowania masy mineralnej oraz do oczyszczania rdzeni prętów niepełnowartościowych powinna spełniać wymagania dawnej II klasy czystości wód powierzchniowych. Ścieki powstające po tych procesach zawierają głównie drobiny masy mineralnej zawierającej glino-krzemiany, żelazostopy, węglany i tlenki metali. W stosunku do obowiązującego pozwolenia wodno-prawnego występują w nich przekroczenia zawartości następujących wskaźników: zawiesina ogólna – ok. 300 mg/dm3; ChZTCr – ok. 250 mg O2/dm3; żelazo ogólne – 15 mg Fe/dm3.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z produkcji masy mineralnej Efektywność działania istniejących osadników jest niewystarczająca. Umożliwiają one zatrzymanie jedynie większych drobin masy mineralnej, natomiast drobne jej cząstki występujące w postaci koloidalnej odpływają do odbiornika. W efekcie przekroczenia dotyczą wszystkich powyższych wskaźników, choć w przypadku żelaza są to sytuacje sporadyczne. Ilość powstających osadów jest niewielka, co przy stosunkowo niskim uwodnieniu – ok. 85%, powoduje, iż straty lokalne w osadniku są znikomo małe i nie zostały uwzględnione na wykresie Sankeya. Zatrzymana w osadnikach odpadowa masa mineralna usuwana jest ręcznie i przekazywana jako odpad do pobliskiej huty żelaza. Masa ta zawiera chrom i można zaliczyć ją do odpadów niebezpiecznych

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z płukania po trawieniu Woda wykorzystywana do płukania drutu po procesach trawienia i miedziowania musi spełniać wymagania dawnej I klasy czystości wód powierzchniowych. Wynika to z konieczności zagwarantowania wysokiej jakości powstającego produktu – drutu miedziowanego. Ścieki powstające z płukania drutu po procesie trawienia zawierają resztki roztworu wodorotlenku sodu stosowanego do trawienia. W efekcie w ściekach tych w porównaniu do obowiązującego pozwolenia wodno-prawnego podwyższona jest jedynie wartość odczynu dochodzącego do 12.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z płukania po miedziowaniu Ścieki powstające z płukania drutu po procesie miedziowania zawierają resztki kwaśnego roztworu siarczanu miedzi. Także w przypadku tych ścieków przekroczona jest wartość dopuszczalnego odczynu obniżonego nawet do 3. Natomiast zawartość siarczanów (ok. 170 mg SO4/dm3) oraz miedzi (ok. 0,05 mg Cu/dm3) są niższe od wartości dopuszczalnych (odpowiednio: 500 mg SO4/dm3 oraz 0,5 mg Cu/dm3).

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z płukania po miedziowaniu Zastosowany do podczyszczania obu rodzajów ścieków osadnik trójkomorowy nie zawsze zapewnia efektywny przebieg procesu neutralizacji i okresowo odprowadzane są ścieki o niewłaściwym odczynie. W wyniku neutralizacji powstają osady, których ilość jest nieznaczna w stosunku do ilości podczyszczanych ścieków, jednak przy uwodnieniu ok. 90-95% straty lokalne w tym osadniku wynoszą ok. 0,3 m3/d (0,08% ilości oczyszczanych ścieków), co zostało uwzględnione na wykresie Sankeya. Szlamy wydzielone w trzykomorowym osadniku należą do odpadów niebezpiecznych

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z trawienia Zużyty roztwór do trawienia charakteryzuje się następującymi parametrami: odczyn > 12; substancje rozpuszczone – ok. 30 000 mg/dm3; miedź – ok. 80 mg Cu/dm3; sód – ok. 10 mg Na/dm3; żelazo – ok. 300 mg Fe/dm3.

ŚCIEKI TECHNOLOGICZNE z miedziowania Zużyty roztwór do miedziowania charakteryzuje się następującymi parametrami: odczyn – ok. 0,5; substancje rozpuszczone – ok. 80 000 mg/dm3; miedź – ok. 15 000 mg Cu/dm3; żelazo – ok. 13 000 mg Fe/dm3; siarczany – ok. 120 000 mg SO4/dm3.

GOSPODARKA WODNO-ŚCIEKOWA Sposób rozwiązania gospodarki wodno-ściekowej dla celów bytowo-gospodarczych pracowników należy uznać za prawidłowy, w związku z powyższym nie ma konieczności jego modyfikacji. Przyjęty model gospodarki wodno-ściekowej dla celów technologicznych (produkcyjnych) budzi wiele zastrzeżeń i wymaga weryfikacji. Istnieje wiele możliwości modyfikacji tego modelu. W ramach niniejszego punktu przedstawionych zostanie jedynie kilka propozycji.

WARIANT I Najprostszą metodą modyfikacji jest zachowanie istniejącego modelu otwartego, przy jednoczesnym zwiększeniu efektywności oczyszczania powstających ścieków, zapewniającej uzyskanie parametrów zgodnych z obowiązującym pozwoleniem wodno-prawnym, którego zapisy mogą być zachowane w nowym pozwoleniu. Przy takim podejściu nie ma znaczenia wielkość rozbioru wody ani jej charakterystyka, natomiast istotny jest charakter powstających ścieków.

WARIANT I Powstające w zakładzie ścieki można zaliczyć do trzech grup: ścieki zawierające podwyższone zawartości zawiesin oraz zanieczyszczeń występujących w postaci koloidalnej (z odtłuszczania walcówki, z mycia urządzeń do mieszania i brykietowania masy mineralnej i mycia prętów niepełnowartościowych); ścieki o nadmiernych wahaniach odczynu (z płukania po trawieniu i miedziowaniu); silnie stężone ścieki (z trawienia i miedziowania).

WARIANT I Pierwszą grupę ścieków można oczyszczać wspólnie (oczyszczania nr 1) stosując następujący układ technologiczny: osadnik wstępny dwu lub trójkomorowy, w którym zachodzić będzie uśrednianie ścieków oraz sedymentacja zawiesin łatwoopadających (głównie drobiny masy i cząstki zendry); filtracja odpływu z osadnika z jednoczesnym dawkowaniem polielektrolitów zwiększających efektywność usuwania drobnej zawiesiny oraz powodujących wytrącanie zanieczyszczeń występujących w postaci koloidalnej; do płukania filtrów można stosować oczyszczone ścieki, a powstające popłuczyny kierowano by do osadnika wstępnego.

WARIANT I Drugą grupę ścieków można oczyszczać w istniejącym osadniku trójkomorowym, który należałoby uzupełnić o instalację do korekty odczynu, obejmującą: zbiorniki reagentów (zasada i kwas); pompki dawkujące; pomiar odczynu ścieków; system sterowania. Korekta odczynu nie wpłynęłaby w sposób istotny na ilość powstających osadów należących do odpadów niebezpiecznych

WARIANT I Sposób rozwiązania problemu silnie stężonych ścieków z trawienia i miedziowania wynikałby głównie z aspektu ekonomicznego. Oczyszczenie tych ścieków do wymaganego poziomu przy braku możliwości wykorzystania urządzeń innych oczyszczalni istniejących na terenie zakładu wskazuje, iż uzasadnione może być utrzymanie dotychczasowego sposobu ich zagospodarowania. Można rozważyć możliwość budowy dodatkowej oczyszczani (nr 3) wg technologii opisanej w następnych wariantach.

WARIANT II W ramach tego wariantu rozpatrzona zostanie możliwość zastosowania szeregowego modelu gospodarki wodno-ściekowej dla wytwórni specjalistycznych wyrobów stalowych. Podstawowym problemem przy zastosowaniu modelu szeregowego jest bardzo duża różnica w wielkości zapotrzebowania wody o podobnej jakości w poszczególnych procesach technologicznych. Woda o parametrach dawnej I klasy czystości wód powierzchniowych wymagana jest bezwzględnie do płukania drutu po trawieniu i miedziowaniu, co stanowi 40 m3/d, tj. 79,5% całkowitego zapotrzebowania wody dla procesów ciągłych (z pominięciem wody na przygotowanie roztworów do trawienia i miedziowania).

WARIANT II Jak wynika z przeprowadzonej analizy model szeregowy nie jest najlepszy dla omawianego zakładu. Wynika to głównie z dużej różnicy w zapotrzebowaniu na wodę o zbliżonej jakości. Przy zastosowaniu tego modelu osiągnięto obniżenie zużycia wody o 10,3 m3/d, co stanowi 20,5% dotychczasowego zapotrzebowania. Uwzględnienie w układzie dwóch oczyszczalni (nr 1 i 2) zapewni uzyskanie parametrów ścieków oczyszczonych na poziomie niższym od określonego w pozwoleniu wodno-prawnym.

WARIANT III Analizując aktualną gospodarkę wodno-ściekową omawianego zakładu można stwierdzić, iż: większość wody zużywana jest do płukania drutu po procesach jego trawienia i miedziowania; powstające w ten sposób ścieki nie są zanieczyszczone w znacznym stopniu (dla większości wskaźników jakości można je zaliczyć do dawnej I klasy wód powierzchniowych); w procesie tym wymagana jest woda odpowiadająca dawnej I klasy czystości.

WARIANT III Uwzględniając charakterystykę procesu, po zamknięciu obiegu nastąpiłby wzrost stężenia: siarczanów, miedzi i żelaza, ogólnej ilości substancji rozpuszczonych i suchej pozostałości. Wymaganą efektywność oczyszczania można najłatwiej uzyskać stosując układy wymienników jonitowych lub odwróconą osmozę. W obu przypadkach należy wcześniej przeprowadzić korektę odczynu ścieków oraz zatrzymać wytrącony osad w procesie sedymentacji i filtracji. W celu odświeżania wody w obiegu zamkniętym wskazane może być odprowadzanie części oczyszczonych wód do wykorzystania w procesach odtłuszczania walcówki i mycia urządzeń i rdzeni z resztek masy mineralnej, z doprowadzeniem odpowiedniej ilości czystej wody wodociągowej.

WARIANT III Produktem ubocznym oczyszczania wód płuczących będzie osad, w ilościach zbliżonych do dotychczas występujących, oraz stężone ścieki będące zużytymi roztworami regenerującymi jonity lub koncentratami z układów membranowych. Poziom zanieczyszczeń w stężonych roztworach koncentratów będzie zbliżony do wartości występujących w zużytych roztworach z trawienia i miedziowania. Wskazuje to na konieczność budowy oczyszczalni (nr 3) służącej do wspólnego oczyszczania tych ścieków.

WARIANT III Przy wyborze zastosowanej w tej oczyszczalni technologii można uwzględniając fakt, iż w zakładzie eksploatowana będzie także oczyszczalnia dla ścieków powstających w procesach odtłuszczania walcówki i mycia urządzeń i rdzeni z resztek masy mineralnej (oczyszczalnia nr 1 wg wariantu I).

WARIANT III W takim przypadku proponowany schemat technologiczny oczyszczalni nr 3 przyjmującej zużyte roztwory do trawienia i miedziowania drutu, oraz koncentraty z układów membranowych (lub zużyte roztwory do regeneracji jonitów) może być następujący: zbiornik reakcyjny pracujący cyklicznie z pełnym wymieszaniem; instalacja do korekty odczynu (ze zbiornikami reagentów, pompkami dawkującymi, pomiarem odczynu i programem sterującym); instalacja do dawkowania reagenta (mleczko wapienne i/lub flokulanty organiczne); instalacja do odwadniania powstających osadów.

WARIANT III Podczyszczone w tej oczyszczalni ścieki będą przepływać do oczyszczalni nr 1 gdzie następuje ich końcowe oczyszczenie wraz ze ściekami z procesów odtłuszczania walcówki i mycia urządzeń i rdzeni z resztek masy. W celu zwiększenia efektywności pracy oczyszczalni nr 1 konieczne byłoby zastosowanie dodatkowej koagulacji zanieczyszczeń reagentami żelazowymi lub mleczkiem wapiennym, poprzedzającej sedymentację i filtrację. Konsekwencją wzrostu ilości oczyszczanych ścieków oraz wprowadzenia koagulacji będzie wzrost ilości powstających osadów zaliczanych do odpadów niebezpiecznych.

WARIANT III Przedstawiony powyżej układ gospodarki wodno-ściekowej określa się mianem modelu kombinowanego (mieszanego). Poprzez zastosowanie tego modelu osiągnięto obniżenie zużycia wody o 38,2 m3/d, co stanowi blisko 76% dotychczasowego zapotrzebowania. Uwzględnienie w układzie oczyszczalni nr 1 zapewni uzyskanie parametrów ścieków oczyszczonych odprowadzanych do odbiornika na poziomie niższym od określonego w pozwoleniu wodno-prawnym.

WARIANT IV Gospodarka wodno-ściekowa w zmodernizowanej wytwórni specjalistycznych wyrobów stalowych może opierać się także na modelu zamkniętym (obiegowym). W stosunku do rozwiązań zalecanych w wariancie III konieczne byłoby doczyszczanie odpływu z oczyszczalni nr 1 w oczyszczalni nr 2, wykorzystującej procesy jonowymienne lub odwróconej osmozy.