Применение замкнутых систем водопользования на промывочно-пропарочных станциях сети железных дор

–PAGE_BREAK–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.

2.                 Определение объёма воды теряемого с осадком, м3/сут.
ОС = Р·(1 – α)·10-3,
где (1 – α) – доля воды в осадке.

3.                 Определение количества смываемых нефтепродуктов поступающих в моечный раствор, г/м3.
,
где Сн – концентрация нефтепродуктов поступающих в моечный раствор, г/м3;

β – доля нефтепродуктов в смываемой смеси;

103 – коэффициент перевода в кг.

4.                 Определение объёма воды в смываемом нефтепродукте, кг/сут (дм3/сут).
НП = Рн· (1-β)
где 1-β – доля воды в смываемой смеси

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

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

Т2 – продолжительность работы вентилятора, час/сут;

W2 – производительность вентилятора, м3/ч;

106 – коэффициент перевода в м3/сут.

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

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

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

Солесодержание в контуре СХопределяется из уравнения (1). Значение Сх определяется при П = 0 и Qдоп = 10000 г./сут и для Сдоб = 300, 500 и 1000 г./м3 (соответствующая солесодержанию питьевой воды).

Сдоб.=300 г./м3

Сдоб.=500 г./м3

Сдоб.=1000 г./м3

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

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

9.                 Объём подпитки контураопределяется по уравнению (2).

Qподп= 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.

3.               
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.

2.                 Определить количество воды теряемое с осадком, м3/сут.
ОС = Р1·(1-α)·10−3,
где (1-α) – доля воды.

3.                 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.

4.                 Определить количество воды, теряемое с удаляемыми нефтепродуктами, л/сут.
НП = Р2 · (1-β),
где (1-β) – для воды в уловленных нефтепродуктах.

5.                 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.

6.                 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

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

m1= C5 · V1∙N,

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

8.                 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.

9.                 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) ∙ Сх =(И+У+ОС+НП+П)∙Сдоб+Qдоп,
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;

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

Сдоб = 300, 500 и 1000 г./м3;

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

Сдоп = 300 мг/л

Сдоп = 500 мг/л

Сдоп = 1000 мг/л

10.            Определить солесодержание оборотной воды «
C
х
» без продувки контура (П=0) с применением 3% моющего раствора (из уравнения (1)).

Сдоб=300, 500 и 1000 г./м3; Qдоп= m2г/сут.

Сдоп = 300 мг/л

Сдоп = 500 мг/л

Сдоп = 1000 мг/л

Поскольку заключительной стадией является домывка вагонов питьевой водой с температурой 60–800С, то в этом случае солесодержание Сх в оборотном контуре допускается до концентрации 3000–4000 г./м3. Поэтому объем продувки рассчитывается, если Сх > или = 3000 г./м3.

Солесодержание в оборотном контуре Сх > 3000 г./м3, поэтому нужна подпитка.

При m1= 1905 г./сут:

При m2= 3953 г./cут:

Посчитать процент продувки от объема воды в контуре.

11.            Определение объема подпитки проводится по уравнению (2).

Рассчитать процент подпитки от суточного потребления воды.

Qподп = 12,6+3,8+0,073+3,4 = 19,87 м3/сут

Затем рассчитывается процент подпитки и продувки в общем объеме контура.

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

12.            Определить дополнительную потерю воды за сутки, м3/сут.

Эта величина рассчитывается как 6% от суточной подачи воды
Vсут = V1· N, м3/сут.
Vсут=1,5 ∙ 127 = 190,5 м3/cут

6% от суточной подачи воды составляет 11,43 м3/сут

Она оценивает необходимое количество воды для компенсации объема ее потерь при транспортировке в системе. При большем расходе воды в систему будет поступать избыток, который приведёт к переливу воды в системе, т.е. неоправданный сброс в канализацию.

Расход потери моющих средств

В процессе мойки вагонов происходит потеря ТМС.

13.            Определить расход массы моющего средства (кг/вагон)
,
где С6 – концентрация необходимого моющего средства-раствора, г/л;

К3 – коэффициент возврата ТМС;

V2– расход моющего средства ТМС, л/вагон;

1000 – пересчет в кг/вагон.

14.            Определить суточный расход моющего раствора, м3/сут.

,
где m3– расход массы моющего средства, кг/вагон;

N– количество обмываемых вагонов в сутки;

С6 – концентрация моющего раствора;

15.            Рассчитать количество осадка в сборном баке моющего раствора, кг/сут.
,
где V3– суточный расход моющего раствора, м3/сут.,

С7 – концентрация взвешенных веществ в собранном растворе, образовавшемся после очистки, г/м3;

С1 – 75 г./м3 – норма содержания взвешенных веществ в оборотной воде;

α2 – доля твёрдой фазы в осадке, а (1-α2) – доля воды в осадке;

1000 – коэффициент перевода в кг.

16.            Рассчитать количество всплывающих нефтепродуктов в сборном баке, после мойки, кг/сут.

    продолжение
–PAGE_BREAK–