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 300мг/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 (110);
С2 – концентрация взвешенных веществ в отработанной воде (309);
С1 – допустимая концентрация взвешенных веществ в оборотной воде, С1=75 г/м3;
α– доля твёрдой фазы в осадке (0,4);
1000 - коэффициент перевода в кг.
2. Определить количество воды теряемое с осадком, м3/сут.
,
где (1-α) – доля воды;
3. Определить количество уловленных нефтепродуктов, кг/сут
где N – количество обмываемых вагонов в сутки, штук (110);
С4 – концентрация нефтепродуктов в отработанной воде г/м3 (71);
С3 – допустимая концентрация нефтепродуктов в отработанной воде С3=20г/м3;
β – доля нефтепродукта в отводимой смеси (0,7);
1000 - коэффициент перевода в кг.
4. Определить количество воды, теряемое с удаляемыми нефтепродуктами, л/сут.
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,
|
|
где К2 – коэффициент на испарение воды, зависящий от времени года (0,2 % для лета);
t1 - начальная температура обмывочной воды, оС (85);
t2- конечная температура обмывочной воды, оС (53),
100 – перевод процентов в долю.
7. Количество солей, поступающее в оборотную воду без применения моющих растворов (смытых с вагонов), г/сут
рассчитывается по формуле:
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 ).
где V1 – расход технического моющего средства-раствора, л/вагон (5);
N – количество обмываемых вагонов в сутки, штук (110);
С6 - концентрация моющего средства-раствора, г/л (32);
α1– доля непрореагировавшего моющего раствора (0,5);
m1 – масса солей, смытых с вагона, г/сутки (1650).
Оставшаяся часть ТМС находится на стенках вагона.
9. Определить солесодержание оборотной воды “Cх” без продувки контура (П=0) и без применения моющего раствора из солевого баланса из уравнениия (1).
где У – потеря воды от капельного уноса, м3/сут (3,12);
ОС – потеря воды с удалённым осадком (нефтешламом) м3/сут (0,004);
НП - потеря воды с выделенными нефтепродуктами, л/сут (29,54);
И - потеря воды от испарения, м3/сут (0,97);
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.
|
|
10. Определить солесодержание оборотной воды “Cх” без продувки контура (П=0) с применением 3% моющего раствора (из уравнениия (1)).
Сдоб=300, 500 и 1000 г/м3; Qдоп = m2 г/сут.
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 = 3000г/м3.
11. Определение объема подпитки проводится по уравнению (2). 
Рассчитать процент подпитки от суточного потребления воды.
12. Определить дополнительную потерю воды за сутки, м3/сут.
Эта величина рассчитывается как 6% от суточной подачи воды
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 (32);
К3 – коэффициент возврата ТМС (0,4);
V2 – расход моющего средства ТМС, л/вагон (4,6);
1000 – пересчет в кг/вагон.
14. Определить суточный расход моющего раствора, м3/сут.
,
где m3 – расход массы моющего средства, кг/вагон (0,06);
N - количество обмываемых вагонов в сутки (110);
С6 – концентрация моющего раствора (32);
14. Рассчитать количество осадка в сборном баке моющего раствора, кг/сут.
,
где V3 - суточный расход моющего раствора, м3/сут (0,21),
С7 - концентрация взвешенных веществ в собранном растворе, образовавшемся после очистки, г/м3 (112);
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.
15. Рассчитать количество всплывающих нефтепродуктов в сборном баке, после мойки, кг/сут.
где V3 - суточный расход моющего раствора, м3/сут (0,21);
С8 - концентрация нефтепродуктов в собранном моющем растворе, г/м3 (116);
С3 - 20 г/м3- норма содержания нефтепродуктов в оборотной воде (в растворе), г/м3;
γ – доля нефтепродукта во всплывшем слое в собранном моющем растворе;
(1-γ - доля воды).
16. Определить количество моющего раствора, теряемое с удаляемым из бака осадком.
17. Определить количество моющего расвора, теряемое с нефтепродуктами.
17. Определить объём разбрызгивания моющего раствора при нанесении его с помощью сопел моечной машины.
где V3 - расход моющего раствора, м3/сут (0,21);
J1 – потери моющего раствора при разбрызгивании, % (J=3%);
100 – перевод в проценты
18. Определить объём потери раствора от испарения при машинной обмывке вагонов.
J2 – коэффициент, зависящий от времени года, J =0,2
где 100 – перевод в проценты
19. Определение общих потерь моющего раствора, (ПМобщ), м3/сут.
20. Рассчитать процент общих потерь моющего раствора от суточного расхода.
Вывод: По расчету видно, что расчетное количество солесодержания оборотной воды превышает концентрацию, в данном случае требуется продувка и подпитка воды в контуре.
Список используемой литературы:
1. Зубрев Н.И., Байгулова Т.М., Зубрева Н.П
Теория и практика защиты окружающей среды. М.: Желдоиздат 2004 г.
2. Медведев В.Т. Инженерная экология. М:. Гардарики 2002 г.
3. Л.В. Передельский., О.Е. Приходченко.
Строительная экология. Ростов на Дону. Феникс. 2003 г.
4. Инженерная экология и экологический менеджмент. Учебник
М.В. Буторина. и др. М.: Логос.2003 г.