Технология очистки воды и расчёт водно-солевого баланса оборотного контура обмывки железнодорожных вагонов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Казанский Государственный Архитектурно – Строительный Университет

Кафедра ХИЭС

 

 

Курсовая работа по дисциплине

 «Инженерная защита компонентов окружающей среды» на тему:

«Технология очистки воды и расчёт водно-солевого баланса оборотного контура обмывки железнодорожных вагонов»

КР .14.15.013.18.ТХ

 

 

Выполнила:   ст.гр.1ИЗ401

/__________/Тихонова К.С.

  С оценкой /___________/

Проверила: доц.каф.ХИЭС

/_________/Сундукова Е.Н.

 

 

 

Казань, 2014г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Инженерная защита гидросферы от антропогенного загрязнения заключается в рациональном, бережном использовании водных ресурсов или повсеместной очистке всех видов образующихся сточных вод. Одним из эффективных путей решения данной задачи является создание замкнутых систем водоснабжения и более широкое их внедрение в промышленности. При этом многократно используется в производстве: либо без очистки, либо после соответствующей обработки, исключающей образование отходов и сброс сточных вод в водоем.

Замкнутые системы водопотребления (ЗСВ) сегодня – единственное  рациональное  решение  проблемы  использования  воды  в промышленности. Применение замкнутых водооборотных систем при проектировании предприятий позволяет размещать эти объекты  в районах с ограниченными водными ресурсами, но обладающими благоприятными экономико-географическими условиями.  

Такое инженерно-экологическое направление является наиболее прогрессивным и перспективным, позволяя  одновременно решать  проблемы  водообеспечения и охраны окружающей среды.

Организация замкнутой  системы  целесообразна,  когда затраты на очистку воды  и  рекуперацию  веществ  ниже суммарных затрат  на водоподготовку  и очистку сточной  воды до  нормативных показателей, позволяющих сбрасывать её в водные объекты, т.е. без загрязнения последних.

Замкнутые  системы  водного  хозяйства  следует  вводить  на вновь  строящихся,  действующих  и  подлежащих  реконструкции предприятиях.  В  последнем  случае  внедрение  замкнутых  систем идёт  постадийно,  с  постоянным  увеличением  оборотного  водоснабжения по мере усовершенствования технологии. В  целом  малоотходное  производство  с  оборотным  водоснабжением можно представить в виде схемы, изображенной на рисунке. Создание замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий  возможно  при  коренном  изменении  существующих принципов в водоснабжении, канализации и  очистке сточных вод. К основным принципам создания таких систем можно отнести следующие.

Рис. 1. Схема безотходного производства товарного продукта

 

Курсовая работа посвящена анализу использования оборотных систем водоснабжения в промышленности на примере работы пунктов подготовки грузовых железнодорожных вагонов. Загрязненные сточные воды образуются при наружной обмывке и внутренней промывке грузовых вагонов, перевозящих различные грузы (уголь, древесину, строительные материалы – цемент, гравий, щебень, гипс, химикаты, полимерные материалы и готовые изделия). После соответствующей очистки вода направляется на повторное использование в этом же технологическом процессе. В курсовой работе рассматриваются технологические схемы очистки воды оборотного контура и проводится расчет его водно-солевого баланса.

1. Общие положения

В зависимости от технологического назначения вода в системе оборотного водоснабжения может быть подвергнута различной обработке.

Если вода является теплоносителем и в технологическом процессе происходит только ее нагревание, то перед последующим использованием ее охлаждают в пруду, брызгательном бассейне или градирне, где она охлаждается до 15-20ºС (в зависимости от климатических условий) и снова возвращается в производство для охлаждения оборудования, например, в оборотный контур охлаждения компрессорных машин. Качество охлаждающей воды обычно жестко не нормируется, так как оно зависит от условия применения. Вода должна контролироваться по таким показателям качества как: жесткость карбонатная, рН, взвешенные вещества, ХПК, содержание биогенных элементов, солесодержание, термостабильность, и интенсивность биообрастаний. Вода, циркулирующая в оборотных контурах предприятий теплоэнергетики, проходит специальную подготовку с целью достижения определенного качества.

Если вода выполняет роль транспортирующей или поглащающей среды различных примесей, то она перед подачей ее в оборотный цикл очищается на очистных сооружениях. Иногда воду обрабатывают перед повторным использованием очисткой от загрязнения и охлаждения.

В системах оборотного водоснабжения безвозвратные потери воды (испарение, унос ветром при разбрызгивании, образование осадков), компенсируется дополнительным, так называемым подпиточным количеством свежей воды из источника питьевой воды. Обычно общее количество подпиточной воды не превышает 5-10% от объема воды, циркулирующей в системе. Средние потери воды от испарения составляют 2,5%, от капельного уноса – 0,3 – 0,5%.

Поскольку требования к воде в различных технологических процессах резко отличаются, то создаются технологические оборотные контуры (1,2 и более). Как правило, объединению подвергаются однородные технологические процессы, качество воды в которых близко по характеру загрязнений. Очистка оборотной воды производится на очистных участках контура.

В процессе эксплуатации предусматривается периодическая или непрерывная продувка (удаление образовавшихся осадков и всплывших нефтепродуктов, продувочный сброс составляет от  6 до 10% от объема циркулирующей в системе воды).

При проектировании водооборотных систем предприятий должны соблюдаться следующие принципы:

- сточная воды после  промежуточной очистки должна  использоваться в том же технологическом  процессе, где она возникла;

- качество очищенной воды  не должно ухудшать параметры  технологического процесса;

- качество очищенной воды  должно обеспечивать создание  бессточных систем, по возможности  без дополнительного применения  чистой водопроводной воды;

- качество воды в пределах  установленного уровня должно  обеспечивать известными методами  очистки воды применительно к  каждому технологическому процессу.

Применение замкнутых систем водопользования позволяет:

1. сократить расход воды на производственные нужды в 7-10раз;

2. химических реактивов для приготовления растворов и электролитов в 1,5-2раза;

3. исключить залповые сбросы загрязненных сточных вод;

4. обеспечить охрану водоемов;

5. снизить нагрузку на городские канализационные очистные сооружения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Описание технологической схемы очистки воды

 

При наружной обмывке пассажирских вагонов, вагонов электропоездов, дизельных поездов и кузовов локомотивов образуется сточная вода, загрязнённая минеральной взвесью, эмульгированным маслом и моющими средствами, в состав которых входят поверхностно-активные вещества и кислоты. В сточной воде содержится до 300 мг/л нефтепродуктов, большое количество минеральной и органической взвеси до 250 мг/л.

На предприятиях сети (на железных дорогах) наружную обмывку подвижного состава осуществляют с помощью специальной моечной машины, включающей систему труб с насадками для моющего раствора и обмывочной водой, а также систему вращающихся щёток, количество которых доходит до восьми пар. Моющий раствор готовят на основе технического моющего средства (ТМС), в состав которого входят компоненты: ПАВ – алкиларилсульфонат – 40%; триполифосфат – 20%; сульфат натрия – 25%; силикат натрия ингибитор коррозии -5%; вода -10%.

Машина находится на открытой площадке или в закрытом ангаре. По мере продвижения подвижного состава со скоростью 0,4 – 0,5 км/час, с него смывают грубые загрязнения, наносят моющий раствор, растирают его по поверхности и обмывают подогретой водой щётками. Подогрев обмывочной (оборотной) воды проводят в котельной. Заключительной операцией является обмывка свежей водой. Обмывочная вода стекает с подвижного состава в межрельсовый лоток, проходит очистку и используется повторно (рис. 1).

 

 

 

 

Рис. 1 Схема оборотного использования воды при промывке грузовых вагонов.

1 – прирельсовый сборный лоток; 2 – колодец – предотстойник; 3 – дозатор коагулянта; 4 – отводящий лоток; 5 – гидроэлеватор; 6 – промежуточный резервуар; 7 – флотатор-отстойник; 8 – рециркуляционный трубопровод; 9 – выпуск нефтепродуктов; 10 – напорный бак; 11 – воздушный эжектор; 12 – рециркуляционный насос; 13 – резервуар для очищенной воды; 14 – насос для подачи воды на промывку; 15 – выпуск в канализацию;16 – фильтр для доочистки сбрасываемой воды; 17 – водопровод; 18 – хлоратор; 19 – решетка; 20 – обмываемые вагоны

 

Оборотное водоснабжение при промывке грузовых вагонов осуществляется следующим образом: из водопровода (17) подается чистая вода на промывку вагонов, далее сточные воды самотеком поступают в прирельсовый сборный лоток (1). Из лотка вода идет в колодец-предотстойник (2), где вода первично отстаивается. Через отводящий лоток (4) вода идет в промежуточный резервуар (6), сюда же с помощью дозатора коагулянта (3) добавляется рабочий раствор коагулянта. Из промежуточного резервуара вода с помощью гидроэлеватора (5) попадает во флотатор отстойник (7), где происходит извлечение нефтепродуктов (9). Вода из флотатора-отстойника идет в резервуар для очищенной воды (13), сюда же из хлоратора (18) дозируется хлор. Далее часть воды с помощью насоса для подачи воды на промывку (14) подается на повторное использование, а часть рециркулирующим насосом (12) идет в напорный бак (10), где вода насыщается кислородом и идет в промежуточный резервуар (6). Излишки воды насосом (14) подаются на фильтр (16) и сбрасываются в канализацию.

 

Водопрово́д — система непрерывного водоснабжения потребителей, предназначенная для проведения воды для питья и технических целей из одного места (обыкновенно водозаборных сооружений) в другое — к водопользователю (городские и заводские помещения) преимущественно по подземным трубам или каналам; в конечном пункте, часто очищенная от механических примесей в системе фильтров, вода собирается на некоторой высоте в так называемых водоподъёмных башнях, откуда уже распределяется по городским водопроводным трубам. Объём водозабора определяется водомерными приборами (т. н. водомерами, водосчётчиками). Водонапорной силой водопровода пользуются и для гидравлических целей.[1]

Сборный лоток. Изобретение относится к конструкции верхнего строения железнодорожного пути, а конкретно к водоотводным сооружениям для отвода поверхностных и грунтовых вод.[2]

Отстойники применяют для предварительной очистки сточных вод, если по местным условиям требуется их биологическая очистка, или как самостоятельные сооружения, если по санитарным условиям вполне достаточно выделить из сточных вод только механические примеси.

В зависимости от назначения отстойники подразделяются на первичные, которые устанавливают до сооружений биологической обработки сточных вод, и вторичные, которые устанавливают после этих сооружений.

По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные. К отстойникам условно могут быть отнесены и осветлители, в которых одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных веществ.[3]

Дозатор представляет собой механическое устройство для измерения количеств химических веществ и введения их в воду с заданным расходом. Жидкостные дозаторы вводят химические вещества в виде растворов или суспензий; сухие дозаторы предназначены для работы с реагентами, поставляемыми в виде гранул или порошка. Некоторые химические соединения, такие, как хлорное железо, полифосфаты и силикат натрия, должны подаваться в растворе, тогда как другие, например сернокислое железо и сульфат алюминия, — в сухом виде. Если химическое соединение малорастворимо, его можно вводить в сухом виде или в виде суспензии при условии, что раствор непрерывно перемешивается.[4]

Дозаторы сухих реагентов направляют их в открытый поток или в смеситель, где сухой реагент быстро растворяется. Дозаторы подают суспензии, растворы и газы в открытый поток или в напорные трубопроводы

Гидроэлеватор       насос струйного типа для подъёма и перемещения по трубопроводу жидкостей и гидросмесей. Работа гидроэлеватора основана на использовании энергии струи воды, подводимой к насадке под напором. Проходя с большойскоростью через проточную часть гидроэлеватора.(рис.), струя воды создаёт при вылете из насадки перепад давления.Это вызывает поступление в смесительную камеру гидроэлеватора. транспортируемого материала. Из смесительнойкамеры струя рабочей жидкости увлекает образующуюся гидросмесь в диффузор. В диффузоре скоростьдвижения гидросмеси снижается, но повышается её давление за счёт