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

 

 перехода части кинетической энергии струи в потенциальную 

энергию потока, чем и обеспечивается перемещение гидросмеси потрубопроводам. Гидроэлеватор не имеет движущихся частей и прост в конструктивном исполнении, но его кпд непревышает 20—25%.

Гидроэлеваторы применяются для транспортировки материалов на незначительные расстояния (до нескольких сотен м), 

при гидромеханизации горных и строительных работ, для удаления шламов на обогатительныхфабриках, шлака и золы в котельных и на электростанциях, для транспортировки песка и гравия.[5]

 

        

 

        

 

        Схема гидроэлеватора: 1 — нагнетательный трубопровод; 2 — всасывающий патрубок; 3 — сопло(насадка); 4 — смесительная камера; 5 — диффузор.

 

Флотатор-отстойник.Изобретение относится к устройствам для флотационной очистки сточных вод от нефтепродуктов, жиров, взвешенных частиц и других загрязнителей и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, энергетике, пищевой, нефтяной, металлургической, машиностроительной, автотранспортной и других отраслях промышленности. Флотатор-отстойник представляет собой комплексный аппарат в виде сообщающегося сосуда, образованного двумя технологическими колоннами - колонной флотации стоков и колонной тонкой очистки воды, сообщающимися между собой через основание аппарата - отстойник. Отстойник установлен на четырех стойках, а стойки соответственно неподвижно установлены на четырех фундаментных основаниях. Отстойник представляет собой емкость в форме параллелепипеда, разделенного на две половины внутренней вертикальной перегородкой, через нижнюю кромку которой вода имеет возможность перетока из колонны флотации в колонну тонкой очистки. На левую половину отстойника к верхней ее стенке соосно с отверстием для перетокаводы из колонны флотации в отстойник вертикально и неподвижно установлена сборно-разборная технологическая колонна флотации. Колонна флотации состоит из трех частей: основания колонны, представляющего собой трубу большого диаметра, камеры флотации и головной части колонны. Внутри этой колонны вмонтирован трубчатый с перфорацией аэратор в форме кольца. Вместо аэратора может быть установленэлектрофлотатор. Выше аэратора врезан трубопровод для подачи неочищенных стоков, который может быть подведен через верх колонны флотации, а выше установлен эжектор воздуха. Ниже самой верхней кромки колонны флотации на 60-70 мм неподвижно укреплена уширенная кольцевая емкость для сбора флотошлама с наклонным днищем и отвода флотошлама через наклонный трубопровод из самой нижней части кольцевой емкости. Параллельно с колонной флотации на верхней стенке правой половины отстойника вертикально и неподвижно установлена сборно-разборная технологическая колонна тонкой очистки воды. Колонна состоит из трех частей: основания колонны, представляющего собой трубу большого диаметра, трубчатого отстойника и головной части колонны из трубы большого диаметра. Из верхней части колонны тонкой очистки воды по трубопроводу отводят очищенную воду самоизливом, и это создает непрерывное движение воды ламинарным потоком, а также наибольшую и разнонаправленную траекторию движения очищаемых стоков, начиная от камеры флотации, через отстойник и в самую верхнюю точку колонны тонкой очистки воды. Технический результат - обеспечение двухступенчатой очистки стоков (при этом аппарат занимает минимальное производственное помещение), потребление незначительного количества энергии и обеспечение высокого качества очистки сточных вод от нефтепродуктов, жиров и взвешенных частиц.[6]

Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо растворяются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ. Такой процесс называют пенной сепарацией или пенным концентрированием. Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств: нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлюлозно-бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических. Ее используют так же для выделения активного или после биохимической очистки.

Достоинствами флотации являются непрерывность процесса, широкий диапазон применения, небольшие капитальные и эксплуатационные затраты, простая аппаратура, селективность выделения примесей, по сравнению с отстаиванием большая скорость процесса, а так же возможность получения шлама более низкой влажности (90 – 95%), высокая степень очистки (95 – 98%), возможность рекуперации удаляемых веществ.

Элементарный акт флотации заключается в следующем: при сближении поднимающегося в воде пузырька воздуха с твердой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при некоторой критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с частицей. Затем комплекс пузырек – частица поднимается на поверхность воды, где пузырьки собираются, и возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде.[12]

Для осуществления процесса флотационного разделения, воздушным эжектором (11) из напорного бака (10) во флотатор подается воздух. Где в эжекторе происходит ее обильное насыщение кислородом из воздуха. 

Эжектор – это классический струйный аппарат, в котором давление одного (пассивного) потока увеличивается за счет его смешения с другим (активным) потоком, имеющим более высокое давление.[10]

Напорный бак, в свою очередь  нужен для поддержания нормального давления в системе при отключенном насосе. Кроме того, гидроаккумулятор или напорный бак содержит некоторый запас воды.[11]

Решетки применяют для улавливания из сточных вод крупных, нерастворенных, плавающих загрязнений. Попадание таких отходов в последующие очистные сооружения может привести к засорению труб и каналов, поломке движущихся частей оборудования, т.е. к нарушению нормальной работы. Решетки изготовляют из круглых и прямоугольных стержней. Зазоры между ними равны 16…19 мм.

Решетки устанавливают на очистных станциях при поступлении на них сточных вод самотеком. Не применять решетки на очистных станциях допускается в случае подачи сточных вод насосами с установленными перед ними решетками с зазорами 16 мм или менее.

Решетки подразделяют на:

- подвижные  и неподвижные;

- с механической  или ручной очисткой;

- устанавливаемые  вертикально или наклонно (как  при самотечном, так и при напорном  поступлении сточных вод). [12]

Хлоратор, аппарат (установка) для дозирования газообразного хлора (хлор-газа) и приготовления его водного раствора (хлорной воды), применяемый при обеззараживании (дезинфекции) природных и сточных вод. Различают хлораторы напорные и вакуумные. Последние (получившие наибольшее распространение) обычно состоят из баллона, в котором осаждаются из хлор-газа капли жидкости, пыль и т. п., регулировочного вентиля, фильтра для окончательной очистки газа, редуктора, понижающего давление, измерителя расхода газа и смесителя хлор-газа с водой. Хлораторами называют также аппараты, используемые в химической технологии для хлорирования органических и неорганических соединений.[13]

Накопительная емкость - это герметичный горизонтальный или вертикальный резервуар, предназначенный для сбора хозяйственных и бытовых стоков. Емкости герметичны и абсолютно безвредны для окружающей среды. Чаще всего накопительные емкости используются на объектах, где отсутствует централизованная сеть канализации или на участках с высоким уровнем грунтовых вод.[14]

Насосом высокого давления (14) снова возвращается на моечный пост, с помощью рециркуляционного насоса (12), который предназначен

для обеспечения принудительного движения жидкости по замкнутому контуру, т.е. циркуляции, а также для рециркуляции. Выделяют 2 типа циркуляционных насосов – «мокрый» и «сухой».В насосах «мокрого» типа нет контакта ротора с перекачиваемой водой, так как он отделен от электродвигателя с помощью металлических или керамических уплотнительных колец.Циркуляционные насосы «сухого» типа устроены так, что ротор не контактирует с теплоносителем. В отличие от насосов «мокрого» типа их КПД достигает 80%.

В резервуаре   (13), очищенная вода с помощью насоса (14) продолжает движение в  доочистку.

Слив воды, очищенная в фильтре (16), осуществляется по  дренажному трубопроводу в сеть канализации (15).

Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же как и отстаивание, применяют для осветления воды, т. е. для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Фильтрующий материал должен представлять собой пористую среду с весьма малыми порами. В водопроводной практике в качестве основного фильтрующего материала применяют песок.

Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части которого расположено дренажное устройство той или иной конструкции для отвода профильтрованной воды. На дренаж обычно укладывают слой поддерживающего материала и затем слой собственно фильтрующего материала. При песчаных фильтрах поддерживающим материалом является гравий, уложенный слоями с возрастающей книзу крупностью зерен. В процессе фильтрования фильтр постоянно заполнен водой до уровня, расположенного не менее чем на 2 м выше поверхности фильтрующего материала. В обычных фильтрах вода подается сверху и отводится снизу — через дренажное устройство.

Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования. Под скоростью фильтрования следует понимать не скорость движения воды в порах, а скорость вертикального движения воды над фильтрующим слоем.[15].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Обмывка локомотивов

 

Технология обмывки

В данном случае описывается технология работы универсального вагономоечного комплекса ВМК-У. При необходимости из него могут быть исключены какие-либо каскады, присущие ВМК-П или ВМК-Э (например, обмывка фронтальных поверхностей). ВМК-У, в свою очередь, состоит из пяти независимых контуров обработки поверхностей и автоматизированной системы перемещения и позиционирования вагонов, в том числе:

1. Контуров обработки  поверхностей вагонов, включающих:

1.1. Контур подготовки  вагонов, состоящий из узлов: - удаление  снега и предварительного смыва  основной грязи, - «замачивания»  кузовов вагонов раствором моющего  средства, - обмывки рам тележек  пассажирских вагонов высоким давлением (включается в работу только при обмывке пассажирских вагонов), включающих:

1.2. Контур интенсивной  мойки, состоящий из узлов обмывки: боковых поверхностей и скосов  крыш вагонов с помощью щеток, крыш вагонов высоким давлением, стекол окон горизонтальными щетками, фронтальных поверхностей;

1.3. Контур финишной домывки;

1.4. Контур ополаскивания  вагонов (смыв водой с поверхности  вагонов остатков моющего раствора);

1.5. Контур сушки.

2. Автоматизированной системы  перемещения и позиционирования  вагонов.

 

Контур подготовки вагонов

 

В зимнее время при прохождении состава под этим контуром, происходит сдув снега с крыши вагона. В качестве рабочего элемента в контуре используется сжатый воздух под давлением 10 бар. Расход воздуха ~ 600 м3 /час. В зимнее время воздух подогревается при помощи парового калорифера до t°=20-30 о C. Потребление пара на подогрев 200-300 кг/час. Мощность двигателя компрессора – 45 кВт. В зависимости от климатических условий места расположения комплекса, данный контур может быть исключен из состава комплекса. В последних проектах в контур подготовки вагонов в зимнее время включён моющий каскад «Водопад-1», который призван заменить контур сдува снега и решает три основные задачи подготовки вагонов к этапу интенсивной мойки, а именно:

- удаление снега с крыши и  других деталей вагонов, повышение  температуры корпуса вагона перед  интенсивной мойкой, что улучшает  качество обработки,

- предварительный, перед нанесением  моющего реагента смыв, находящейся на поверхности вагонов основной грязи, что увеличивает эффективность обработки поверхности вагонов

Также, в этом контуре производятся обмывка рам тележек, замачивание и предварительный нагрев боковых поверхностей кузовов, скосов крыш и крыш вагонов. Для мойки рам тележек используется насос высокого давления с расходом 9 м3 /час и давлением до 100-175 бар. Количество форсунок 10 (по 5 с каждой стороны тележки). При обмывке электропоездов рамка может быть отключена. Мощность электродвигателя насоса – 75 кВт. Для предварительного нагрева и замачивания боковых поверхностей кузова вагона, крыши и скосов крыши используются рамки с давлением 3-5 бар, накаждый из которой размещены по 30 форсунок с углом раскрытия 40°. Диаметр сопла форсунки 3 мм. Давление раствора в рамке создается напорным насосом с расходом 120 л/мин

 

Контур интенсивной мойки

 

В этом контуре производится обмывка фронтальных поверхностей состава, рам тележек, крыш, скосов и боковых поверхностей, стекол окон. Предусмотрены три портала с цилиндрическими щетками диаметром 900 мм, позволяющие проводить дополнительную обработку боковых поверхностей кузова вагона и скосов крыши. В рамки порталов №№1, 2 подается моющий раствор под давлением 3-5 бар. Расход 120 л/мин. На рамке портала №1 установлено 30 форсунок с углом раскрытия 60°. Конструктивно рамка портала № 2 аналогична рамке портала № 1. Количество форсунок – 20 шт. угол раскрытия 60°. Давление 3-5 бар. Расход 120 л/мин. Для обмывки крыши на порталах №№1, 2 используется дополнительная подвижная верхняя часть, работающая под высоким давлением. В качестве напорных насосов используется 2 насоса высокого давления с расходом до 150 л/мин. Рабочее давление – 100-200 бар. Мощность двигателя 75 кВт. Рамка портала № 3 аналогична порталам №№ 1, 2, но не имеет подвижной верхней части. На ней установлены 20 форсунок с углом раскрытия 60°. Расход – 120 л/мин. Давление 3-5 бар.

 

 

Портал обмывки фронтальных поверхностей

Предназначен для обмывки лицевой и хвостовой поверхностей электропоездов и локомотивов различных модификаций. Для удобства транспортировки портал выполнен разборным. В верхней части портала на продольных балках имеются направляющие для перемещения тележки. Тележка со щеткой имеет возможность горизонтально перемещаться вдоль оси поезда по направляющим портала.

Модуль универсальный оконномоечный

Предназначен для обмывки наружных поверхностей стекол и боковых сторон рам окон железнодорожных пассажирских вагонов и электропоездов.

Контур финишнойдомывки

Контур финишной домывки вагонов предназначен для удаления трудновыводимых загрязнений, в частности слоя грязи, содержащего колодочную пыль. Указанный контур заменяет ручную домывку, которую производят на большинстве ВМК зарубежного производства, технология которых также предусматривает и более частую обмывку вагонов, предупреждающую возникновение слоя грязи, содержащего колодочную пыль.