термическая обработка сточных вод

Когда говорят про термическую обработку сточных вод, многие сразу думают про банальное выпаривание или сжигание. Но на практике, особенно в металлургическом контуре, всё куда сложнее и интереснее. Это не просто утилизация, а часто — критически важный этап для замкнутых систем водоподготовки, где от качества обработки зависит работа всего оборудования, от печей до прессов.

От теории к нашим реалиям

В теории всё гладко: взял стоки, нагрел, разложил органику, утилизировал соли. Но когда у тебя на площадке, как у нас в ООО Цзиюань Юйбэй, идут процессы электрошлакового переплава, ковки, отжига, то и стоки получаются специфические. Это не городская канализация. Здесь могут быть эмульсии, масла, взвеси металлов, продукты коррозии. Просто нагреть — значит получить накипь в теплообменнике или выбросы при испарении.

Мы через это прошли. Раньше думали, что достаточно мощного утилизационного котла. Подключили линию от моечных установок после обработки поковок. Итог? Быстрое зарастание труб, падение эффективности и постоянные простои на чистку. Оказалось, что предварительная механическая и физико-химическая очистка — это не рекомендация, а обязательное условие для того, чтобы термический метод вообще был экономически оправдан.

Сейчас у нас стоит трёхступенчатая система: отстойники-флотаторы для масел, потом реакторы для коагуляции, и только потом — термический блок. Ключевой момент — контроль pH и температуры на входе в испаритель. Если не уследишь, соли жёсткости выпадут в осадок так, что за месяц работу остановят.

Оборудование и его капризы

Основное оборудование, типа наших нагревательных и отжигательных печей, требует чистой охлаждающей воды. Проблема в том, что часть этой воды, после контакта с оборудованием, становится тем самым технологическим стоком. Если её не очищать и не возвращать в цикл, затраты на свежую воду и водоотведение съедают всю прибыль. Поэтому наша термическая обработка заточена под рецикл.

Используем вакуумный испаритель. Почему вакуумный? Потому что позволяет снизить температуру кипения, а значит, и энергозатраты. Но и тут свои нюансы. Материал теплообменника — это отдельная история. Пробовали обычную нержавейку, но для стоков с хлоридами после травления это не вариант. Быстро пошли точки коррозии. Перешли на дуплексную сталь, ситуация улучшилась, но стоимость, конечно, выросла.

Самая большая головная боль — это конденсат. В идеале он должен быть чистым, чтобы пустить его обратно на охлаждение. Но если в исходных стоках были летучие органические соединения, они могут проскочить. Пришлось ставить дополнительную угольную пост-очистку конденсата. Без этого даже наш горизонтальный токарный станок начинал 'капризничать' — на деталях появлялись пятна от некачественной охлаждающей жидкости.

Экономика процесса: где теряем, где выигрываем

Многие коллеги из небольших цехов считают термическую обработку сточных вод излишеством. Мол, проще вывезти. Но когда объём, как у нас, достигает определённого уровня, а экологические штрафы ужесточаются каждый год, математика меняется. Вывоз и утилизация — это постоянные растущие расходы. А своя установка — это капитальные вложения, но потом относительно предсказуемая стоимость эксплуатации.

Наш главный выигрыш — это сокращение водопотребления. После запуска полного цикла с рециклом, забор свежей воды для технологических нужд упал на 60-70%. Для производства с годовым объёмом в 5000 тонн поковок — это существенная экономия на коммунальных расходах.

Но есть и скрытые затраты. Обслуживание. Нашему вакуумному испарителю нужен постоянный контроль: чистка трубок, проверка насосов, замена насадок в дегазаторе. Без своего обученного слесаря-технолога, который понимает и в металлообработке, и в химии воды, система быстро выйдет из строя. Это кадровый вопрос, который тоже надо закладывать в стоимость.

Связь с основным производством

Все наши направления — электрошлаковый переплав, ковка, токарная обработка, улучшение — генерируют стоки разного состава. Нельзя всё смешивать в одну кучу и отправлять на термическую обработку. Например, стоки от мойки после ковки (эмульсия, окалина) и стоки от систем охлаждения печей отжига (в основном, соли) — это разные потоки. Их нужно разделять и предварительно обрабатывать по-разному.

Мы это учли при модернизации. Сейчас у нас два основных потока: 'масляно-механический' и 'солевой'. Для первого упор делается на удаление масел и твёрдых частиц, для второго — на умягчение. И только потом они смешиваются перед финальным испарителем. Это повысило и надёжность, и ресурс мембран, и качество конечного конденсата.

Кстати, о качестве конденсата. Мы его используем для приготовления новых технологических эмульсий и для подпитки систем охлаждения печей. Это замкнутый цикл. Но чтобы к этому прийти, пришлось долго подбирать режимы, чуть ли не на ощупь. Стандартные рекомендации от поставщиков оборудования часто не работали — слишком усреднённые. Пришлось самим вести журналы, смотреть на результаты анализов и корректировать температуру, давление, скорость подачи.

Взгляд вперёд и итоговые соображения

Сейчас система работает, но идеальной её не назовёшь. Есть планы поставить датчики онлайн-мониторинга ключевых параметров (TDS, pH, мутность) не только на выходе, но и между этапами. Это даст больше данных для оптимизации и, возможно, позволит ещё снизить энергопотребление. Термическая обработка — процесс энергоёмкий, и каждый сэкономленный киловатт — это деньги.

Главный вывод, который можно сделать для таких производств, как наше: внедрять термические методы нужно не как отдельный проект по экологии, а как неотъемлемую часть технологической цепочки. Это должно быть увязано с графиком работы гидравлического пресса, с планами-графиками отжига, с загрузкой токарных станков. Только тогда это даст реальный экономический и технологический эффект.

И последнее: не стоит ждать момента, когда экологи или экономисты заставят это делать. Лучше постепенно, поэтапно модернизировать систему водооборота, начиная с сепарации потоков и простой механической очистки. А термический блок — это уже финальная, хоть и самая капиталоёмкая, стадия. Без подготовительных этапов он превратится из средства экономии в источник постоянных проблем и расходов. Убедились на собственном опыте.