147925 (Применение замкнутых систем водопользования на промывочно-пропарочных станциях сети железных дорог), страница 2

Для очистки от загрязнений деталей и узлов подвижного состава перед ремонтом (букс, колёсных пар, рессор, тележек, тормозных тяг) используют струйные моечные машины. В зависимости от поступающих загрязнений вода находится в обороте от 1 до 2 месяцев. Струйная моечная машина представляет собой закрытую камеру с наконечниками, которую называют соплом, куда поступают промывочные детали.

Моющий раствор готовят на водопроводной воде путём добавления до 50 г./л щелочного реагента (едкого натрия или кальцинированной соды) и 2–3 г./л жидкого стекла для эмульгирования смываемых нефтепродуктов. При истощении моющего средства его корректируют добавлением щелочи. Моющий раствор из бака, располагающегося под камерой, подается насосом к соплам с напором 30–40 мм водяного столба, а отработанный раствор стекает обратно в бак. После этого происходит домывание объекта (детали), путём ополаскивания чистой водой.

В процессе работы машины образуется слой всплывших нефтепродуктов и образуется осадок, при этом обычно осадок забивает всасывающий патрубок насоса и сопловую систему, а находившиеся нефтепродукты замасливают промываемую поверхность, что приводит к ухудшению качества мойки деталей. Чтобы этого не происходило, машину останавливают на чистку, а моющий раствор очищают.

Отработанные щелочные моющие растворы представляют собой эмульсию разной окраски от желто-белого до темно-коричневого цвета.

Допустимое солесодержание моющего щелочного раствора используемого в обороте соответствует С_Х = 7000 г./м³, а после обмывки в машине с использованием щелочи остается солесодержание С_Х1 = 10–100 г./м³ после роликов и букс (более загрязненные детали) и С_Х2 = 300–2500 г./м³ после колесных пар (менее загрязнены).

Нефтепродукты в воде находятся в виде кусков плавающей смазки, после подшипников и букс, и в виде масел после обмывки тележек, колесных пар и цистерн.

Присутствие щелочи приводит к образованию коллоидного раствора и повышенного пенообразования. Взвешенные вещества состоят из песка, глины, продуктов коррозии и износа промываемых деталей. Концентрация их составляет от 200–3000 мг/л.

Основным способом очистки отработанных растворов является отстаивание, причем за 3–5 мин. отстаивания удаляется 60% взвешенных веществ.

Наиболее перспективным оборудованием по отстаиванию является реактор-отстойник, в котором для ускорения отведения взвешенных веществ и нефтепродуктов по оси аппарата размещено приспособление в виде последовательно расположенных воронок. Реактор – отстойник устанавливают после песколовки. Содержание взвешенных веществ на выходе при очистке вод после мойки вагонов составляет 75 мг/л. Производительность оборудования 5–10 м³/час.

Для более глубокой очистки от нефтепродуктов и взвешенных веществ используют флотаторы. Максимальная концентрация нефтепродуктов на флотаторе не должна превышать 50 мг/л, после флотации содержание нефтепродуктов уменьшается в 8–10 раз.

Для более глубокой очистки от нефтепродуктов используют фильтры с зернистой загрузкой.

1. Определение количества образующего осадка, кг/сут.

,

где W₁ – производительность моющего насоса, м³/час;

Т₁ – продолжительность работы моющего насоса, час/сут;

С₁ – концентрация взвешенных веществ поступающих в моечный раствор, г/м³;

α – доля твёрдой фазы в осадке;

10³ – коэффициент перевода в кг.

1. Определение объёма воды теряемого с осадком, м³/сут.

ОС = Р·(1 – α)·10^-3,

где (1 – α) – доля воды в осадке.

1. Определение количества смываемых нефтепродуктов поступающих в моечный раствор, г/м³.

,

где С_н – концентрация нефтепродуктов поступающих в моечный раствор, г/м³;

β – доля нефтепродуктов в смываемой смеси;

10³ – коэффициент перевода в кг.

1. Определение объёма воды в смываемом нефтепродукте, кг/сут (дм³/сут).

НП = Р_н· (1-β)

где 1-β – доля воды в смываемой смеси

1. Определение объёма воды от испарения (м³/сут) при вентиляционном отсосе паров из моечной машины.

,

где С₂ – содержание водяных паров в вентиляционном отсосе, г/м³;

Т₂ – продолжительность работы вентилятора, час/сут;

W₂ – производительность вентилятора, м³/ч;

10⁶ – коэффициент перевода в м³/сут.

1. Определение объёма потерь воды от уноса моющего раствора, м³/сут.

,

где К₁ – коэффициент (процента потери раствора от уноса и разбрызгивания).

1. Определение солесодержания моющего раствора, используемого в обороте без продувки контура (П=0).

Солесодержание в контуре С_Х определяется из уравнения (1). Значение С_х определяется при П = 0 и Q_доп = 10000 г./сут и для С_доб = 300, 500 и 1000 г./м³ (соответствующая солесодержанию питьевой воды).

С_доб.=300 г./м³

С_доб.=500 г./м³

С_доб.=1000 г./м³

1. Объём продувки контура определяется из расчёта, что допустимое солесодержание моющего щелочного раствора используемого в обороте соответствует 7000 г./м³, а Q_доп – расчетное подкрепление раствора щелочью 10000 г./сут.

Допустимое солесодержание моющего щелочного раствора меньше 7000 г./м³, поэтому продувка не нужна.

1. Объём подпитки контура определяется по уравнению (2).

Q_подп = 0,28+0,06+0,003+0,96 = 1,3 м³/cут

Затем рассчитывается процент подпитки и продувки в общем объеме контура.

14,4 = 100%;

1,3 = Х%;

Х = 9,02%.

Общее количество подпиточной воды не должно превышать 5%. Необходимо вычислить, что оказывает большее влияние.

1. Расчёт контура обмывки вагонов

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. 2).

Рис. 2. 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 – промываемые вагоны.

1. Определение количества образующего осадка (кг/сут.)

,

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

N – количество обмываемых вагонов в сутки, штук;

С₂ – концентрация взвешенных веществ в отработанной воде;

С₁ – допустимая концентрация взвешенных веществ в оборотной воде, С₁=75 г./м³;

α – доля твёрдой фазы в осадке;

1000 – коэффициент перевода в кг.

1. Определить количество воды теряемое с осадком, м³/сут.

ОС = Р₁·(1-α)·10 ⁻³,

где (1-α) – доля воды.

1. Определить количество уловленных нефтепродуктов, кг/сут

,

где N – количество обмываемых вагонов в сутки, штук;

С₄ – концентрация нефтепродуктов в отработанной воде г/м³;

С₃ – допустимая концентрация нефтепродуктов в отработанной воде

С₃ = 20 г./м³;

β – доля нефтепродукта в отводимой смеси;

1000 – коэффициент перевода в кг.

1. Определить количество воды, теряемое с удаляемыми нефтепродуктами, л/сут.

НП = Р₂ · (1-β),

где (1-β) – для воды в уловленных нефтепродуктах.

1. Определить объём воды теряемой на унос и разбрызгивание при машинной обмывке подвижного состава, м³/сут.

,

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

100 – перевод процентов в долю.

1. Определить потери воды от испарения из моечной машины струйного типа, м³/сут.

,

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

t₁ – начальная температура обмывочной воды, ^оС;

t₂ – конечная температура обмывочной воды, ^оС,

100 – перевод процентов в долю

1. Количество солей, поступающее в оборотную воду без применения моющих растворов (смытых с вагонов), г/сут рассчитывается по формуле:

m₁ = C₅ · V₁∙N,

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

1. Определить массу солей, поступающую в оборотную воду при использовании моющих средств (для смачивания вагонов), г/сутки.

Избыток моющего раствора стекает в количестве 1/2 от наносимого количества его на вагон (расход моющего средства-раствора составляет примерно 5 л на вагон).

m₂ =1/2 · V₁ · N ∙ С₆ · α₁ + m₁,

где V₁ – расход технического моющего средства-раствора, л/вагон;

N – количество обмываемых вагонов в сутки, штук;

С₆ – концентрация моющего средства-раствора, г/л;

α₁ – доля непрореагировавшего моющего раствора;

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

Оставшаяся часть ТМС находится на стенках вагона.

1. Определить солесодержание оборотной воды «C_х » без продувки контура (П=0) и без применения моющего раствора из солевого баланса из уравнениия (1).

(У+ОС+НП+П) ∙ С_х =(И+У+ОС+НП+П)∙С_доб+Q_доп,

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

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

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

И – потеря воды от испарения, м³/сут;

С_доб – солесодержание добавочной воды, мг/л (г/м³);