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

Контур ополаскивания вагонов

Конструктивно две рамки контура аналогичны соответствующей рамке в контуре подготовки вагонов, за исключением конструкции форсунок низкого давления, позволяющих получить большую смывающую способность при относительно низком расходе оборотной воды. Количество форсунок – по 30 шт. Угол раскрытия – 60°, давление 5-7 бар. Расход 100-200 л/мин.

Контур сушки

 Для сушки кузова  вагона используется воздух с t°=50-70°C. Подача воздуха осуществляется  через 4 стойки, расположенные на  последнем этапе линии мойки  вагонов. Расход воздуха 10000 м3 / час, давление 0,06 кг/см2 . Во всех контурах  обработки вагонов используется  замкнутая система обеспечения  моющим раствором и оборотной  водой. Расход свежей воды на  обмывку одного вагона – 100 литров. Скорость перемещения состава  через моечный комплекс 0,8-1,5 км/час. Таким образом, для обработки  пассажирских вагонов возможно  использование маневрового локомотива  с максимальной скоростью перемещения  при этом в 1,5 км/час. Для обработки  электропоездов рекомендуется использовать систему перемещения и позиционирования вагонов с пониженной скоростью перемещения до 0,5 км/час. «Архитектура» построения комплексов может варьироваться с добавлением или исключением каких-либо каскадов. Так, по желанию Заказчика комплекс для обмывки пассажирских вагонов может быть укомплектован оборудованием для мойки фронтальных поверхностей, что решает таким образом проблему обмывки электропоездов и т. п

Для маневровых локомотивов (капотного типа) предлагается комплекс оборудования, в котором процесс обмывки осуществляется за счет применения высокоэффективных моющих средств и гидродинамической обработки поверхности оборудованием, включающим высокоэффективный моечный контур «Водопад-1». Моечный контур «Водопад-1» оснащен вращающимися насадками, которые обрабатывают поверхность водой с давлением от 19 до 23 бар. Применение данного оборудования позволяет эффективно удалять загрязнения с поверхности маневрового локомотива, имеющего сложную для проведения процесса обмывки форму.

 

Процесс обмывки локомотива осуществляется следующим образом. Локомотив подается в отделение обмывки и зацепляется маневровым устройством автоматизированной системы перемещения и позиционирования локомотивов.

Далее процесс обмывки производится при перемещении локомотива через контуры обработки в автоматическом режиме. Для экономии строительных площадей все стадии технологического процесса осуществляются при перемещении локомотива через контуры обработки, как в прямом, так и в обратном направлении.

 На первой стадии  процесса обмывки локомотив перемещается  через контур предварительного  замачивания, где его поверхность  смачивается оборотной водой. В  зимний период времени подаваемую  на контур оборотную воду нагревают до температуры +60о С для обеспечения нагрева поверхности локомотива перед обмывкой.

На второй стадии локомотив перемещается через моечный контур «Водопад-1», где производится его гидродинамическая обработка оборотной водой для удаления с поверхности крупных загрязнений. Таким образом, поверхность подготавливается к нанесению моющего средства.

На третьей стадии локомотив перемещается через контур нанесения раствора моющего средства. Раствор моющего средства наносится на поверхность распылением через плоскоструйные форсунки. После небольшой выдержки моющего средства на поверхности локомотива начинается четвертая стадия, когда локомотив перемещается в обратном направлении, снова обрабатывается на моечном контуре «Водопад-1» и загрязнения легко удаляются.

На пятой стадии, при необходимости, производится операция ручной домывки труднодоступных мест локомотива. Для этого применяется устройство ручной домывки с давлением воды до 300 бар.

 На шестой стадии, для  удаления остатков моющего средства, локомотив перемещается через  контур финишного ополаскивания, где поверхность локомотива ополаскивается  чистой водой.

 На седьмой стадии  локомотив перемещается через  контур сдува остаточной влаги  и сушки локомотива, где, для удаления  излишков влаги, его поверхность  обдувается горячим воздухом.

Загрязненная в процессе обмывки оборотная вода проходит очистку от взвешенных частиц и нефтепродуктов. Оборудование, используемое в комплексе, обеспечивает высокую степень очистки, что позволяет использовать воду в замкнутом цикле, за счет чего достигается экономия технической воды и минимизируются сбросы.

Процесс очистки загрязненной после обмывки локомотива воды осуществляется следующим образом. Загрязненная оборотная вода стекает по приемному лотку в заглубленный резервуар, который выступает в роли накопителя и погружным насосом откачивается в тонкослойный отстойник. Для предотвращения накопления осадка в заглубленном резервуаре при каждой откачке производится взмучивание за счет переключения потока от погружного насоса на систему форсунок, установленных на дне резервуара. Переключение потока осуществляется автоматическими клапанами с пневмоприводом, установленными на трубопроводах.

 После взмучивания, автоматическими  клапанами переключают потоки  и погружной насос перекачивает  загрязненную оборотную воду  в тонкослойный отстойник. В тонкослойном  отстойнике происходит осаждение  частиц взвеси, находящихся в  загрязненной оборотной воде. Дополнительно, для увеличения эффективности  осаждения частиц взвеси, в момент  откачки, из заглубленного резервуара  в поток загрязненной оборотной  воды вводится флокулянт. За счет  тонкослойного отстаивания и  флокуляции, эффективность очистки  достигает 75%. Частицы взвеси оседают  в нижней конической части  отстойника, где происходит накопление  осадка. В верхней точке конической  части тонкослойного отстойника  установлен датчик уровня осадка, по сигналу которого, производится  откачка осадка из тонкослойного  отстойника в бак приема промывных  вод.

Пройдя тонкослойный отстойник, уже осветленная оборотная вода самотеком переливается в промежуточный бак, выполняющий функцию демпферной емкости между тонкослойным отстойником и фильтром осветлительным вертикальным(ФОВ).

 Из промежуточного  бака осветленная оборотная вода  откачивается напорным насосом, проходит фильтр осветлительный  вертикальный, и поступает в расходный  бак. Фильтр осветлительный вертикальный  наполнен зернистым фильтрующим  материалом и предназначен для  выделения из оборотной воды мелкодисперсной взвеси. Степень очистки, обеспечиваемая фильтром, позволяет использовать воду в замкнутом цикле. Периодически производится регенерация фильтра. Необходимость регенерации фильтра определяется по датчику давления, установленному на входе в фильтр. Регенерация производится противотоком воды через фильтр. Промывная вода, после регенерации фильтра, отводится в бак приема промывных вод, где отстаивается в течение суток и возвращается обратно в резервуар. Накопленный в нижней части бака приема промывных вод осадок, по сигналу датчика уровня осадка, откачивается в шламосборник и утилизируется.

Очищенная оборотная вода используется для предварительного замачивания и нагрева, а также для гидродинамической обработки поверхности локомотива. Для этого, в комплексе установлен расходный бак, обеспечивающий необходимый для проведения технологических процессов объем оборотной воды. Для нагрева оборотной воды в расходном баке используется пластинчатый теплообменник.

Приготовление раствора моющего средства осуществляется в баке растворном, оборудованном перемешивающим устройством. Для нагрева раствора моющего средства используется пластинчатый теплообменник.

Режим работы технологического оборудования подбирается таким образом, чтобы при проведении обмывки локомотивов минимизировать образование избытков оборотной воды. Но, при необходимости произвести сброс, оборотная вода нейтрализуется до требуемого уровня pH и, перед сбросом, проходит колодец с механическим фильтром, в котором происходит дополнительная доочистка оборотной воды.

Все основные стадии технологического процесса осуществляются в автоматическом режиме.

Вспомогательные операции: приготовление моющего раствора, промывка осветлительных фильтров, нейтрализация излишков оборотной воды перед сбросом в канализацию, откачка осадка из бака приема промывных вод, выполняются обслуживающим персоналом в полуавтоматическом режиме. Автоматическое управление оборудованием комплекса осуществляется с применением микропроцессоров и программного обеспечения, алгоритм которого разработан компаний «CTG». [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Исходные данные

 

Вариант 18

1. Количество обмываемых вагонов в сутки N=98шт.

2. Объем воды в системе контура W=58м3

3. Концентрация взвеси в отработанной воде C2 =307 г/м3

4. Концентрация нефтепродуктов в отработанной воде С4=64г/м3

5. Начальная температура t1=84°C

6. Конечная температура t2=55°C

7. Доля твердых веществ в осадке α=0,4

8. Доля нефтепродуктов в отводимой смеси β=0,7

9. Доля неизрасходованного ТМС α1=0,3

10.  Расход ТМС V2=4,6л/ваг

11.  Концентрация ТМС С6=32г/л

12.  Коэффициент возврата ТМС К3=0,4

13.  Доля твердой фазы в осадке в сборном баке моющего раствора α2=0,5

14.  Доля всплывших нефтепродуктов в сборном моющем растворе γ=0,13

15.  Концентрация взвешенных веществ в собранном моющем растворе С7=104г/м3

16. Концентрация нефтепродуктов в собранном моющем растворе С8=115г/м3

 

 

 

6. Расчет водно-солевого баланса оборотного контура обмывки вагонов

1)Определение количества образующегося осадка, кг/сут.

кг/сут

где V1 – расход воды на обмывку одного вагона без использования моющего средства, равный 1,5 м3/вагон;

N- количество обмываемых вагонов в сутки, штук;

C2 – концентрация взвешенных веществ в отработанной воды;

C1 – допустимая концентрация взвешенных веществ в оборотной воде, C1=75г/м3;

α – доля твердой фазы в осадке;

10 – коэффициент перевода  г в кг.

 

2) Определение массы уловленных нефтепродуктов, кг/сут

кг/сут

 

где (1- α) – доля воды в осадке.

3) Определение массы уловленных нефтепродуктов, кг/сут

кг/сут

где N – количество обмываемых вагонов в сутки, штук;

C4 – концентрация нефтепродуктов в отработанной воде г/м3;

C3 – допустимая концентрация нефтепродуктов в отработанной воде C3=20г/м3

β – доля нефтепродуктов в отводимой смеси;

10 – коэффициент перевода  г в кг.

 

4) Определение количества воды, теряемого с удаляемыми нефтепродуктами, л/сут

л/сут

где (1-β) – доля воды в уловленных нефтепродуктах

5) Определение объема воды, теряемого при уносе и разбрызгивании в процессе машинной обмывки подвижного состава, м3/сут

У м3/сут

где К1 – коэффициент потерь воды на унос и разбрызгивание, равный 2%,

100 – перевод процентов  в долю.

6) Определение объема воды, теряемого при испарении, м3/сут

м3/сут

где К2 – коэффициент испарения воды, зависящий от времени года (0,2% для лета);

t1 – начальная температура обмывочной воды, °C;

t2 – конечная температура обмывочной воды, °C;

100 – перевод процентов  в долю.

7) Определение количества солей (смытых с вагонов), поступающих в оборотную воду без применения моющих растворов , г/сут

m1= V1*N=10*1,5*98=1470г/сут

где С5 – увеличение солесодержания оборотной воды (г/м3*сут), которое равно 10г/м3 в сутки

 

8) Определение массы солей, поступающих в оборотную воду при использовании моющих средств (для смачивания загрязнений вагонов), г/сут

Избыток моющего средства раствора стекает в лоток в количестве ½ от наносимого его количества на вагон, оставшаяся часть ТМС остается на стенках вагона.

m2=1/2*V1*N*C6*α1+m1=1/2*5*98*32*0,3+1470=3822г/сут

где V1 – расход раствора ТМС, равный 5л/вагон;

N – количество обмываемых вагонов в сутки, штук;

С6 – концетрация раствора ТМС, г/л;

α1 – доля неистраченного моющего раствора;

m1 – масса солей, смытых с вагона, г/сут.

 

9) Определение солесодержания оборотной воды «Сх» без продувки контура (П=0) и без применения моющего раствора, г/м3

(У+ОС+НП+П)*Сх=(И+У+ОС+НП+П)*Сдоб+Qдоп ,

(2,94+,05+0,002772)*Сх=(8,526+2,94+0,05+0,002772)*800+1470,

Сх=3106,1г/м3

где У – потеря воды от капельного уноса, м3/сут;

ОС – потеря воды с удаленным осадком (нефтешламом) м3/сут;

НП – потеря воды с выделенными нефтепродуктами, м3/сут;

И – потеря воды от испарения, м3/сут;

Сдоб – солесодержание добавочной воды, мг/л (г/м3), принимается по заданию;

Qдоп = m1 , это количество поступивших в воду контура солей с обмывочной водой, г/сут.

 

10) Определение солесодержании оборотной воды«Сх» без продувки контура (П=0) с применением 3% моющего раствора (см.пункт 9)