Водопользование на предприятиях железнодорожного транспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРЕДПОСЫЛКИ К РАЗВИТИЮ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

2. ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ ВОДОИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Основным направлением уменьшения сброса сточных вод и загрязнения ими водоемов является созданием замкнутых систем водного хозяйства.

Под замкнутой системой водного хозяйства территориально-промышленного комплекса, района или центра понимается система, включающая использование поверхностных вод, очищенных промышленных и городских сточных вод на промышленных предприятиях, на земледельческих полях орошения при выращивании сельскохозяйственных культур, для полива лесных угодий, для поддержания объема (уровня) воды водоемов, исключающие образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем.

Оценка систем водного хозяйства проводится путем сравнения следующих показателей: удельного расхода воды, в том числе свежей, на единицу продукции; удельного расхода реагентов, электроэнергии и тепла на очистку сточных вод; абсолютного количества товарного продукта, получаемого при очистке сточных вод; экономических показателей, в том числе себестоимости, рентабельности, фондоемкости, фондоотдачи; годового экономического эффекта по приведенным затратам; экологических показателей (о закачке жидких отходов в подземные горизонты, складировании твердых отходов, о состоянии воздушного бассейна, флоры и фауны).

Методы очистки сточных вод. Для создания замкнутых систем водоснабжения промышленные сточные воды подвергаются очистке механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и термическими методами до необходимого качества, зависящего от вида производства.

Указанные методы очистки подразделяются на рекуперационные и деструктивные. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ. В деструктивных методах вещества, загрязняющие воды, подвергаются разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

Выбор метода очистки и конструктивное оформление процесса производятся с учетом следующих факторов: 1) санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования; 2) количества сточных вод; 3) наличия у предприятия необходимых для процесса обезвреживания энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатых воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты), а также необходимой площадидля сооружения очистных установок; 4) эффективности процесса обезвреживания.

1. ПРЕДПОСЫЛКИ К РАЗВИТИЮ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

По мере роста производства на отечественных предприятиях возрастают объемы использования воды и, как следствие, образующихся на предприятиях загрязненных стоков. Поэтому проблема их переработки с целью обезвреживания и разделения на компоненты для наиболее полной регенерации с целью повторного использования воды и образующихся при этом осадков становится все более актуальной. Внедрение замкнутых систем водопользования в настоящее время считается практически единственным рациональным решением эффективного использования воды.

Замкнутая система водообеспечения представляет собой систему водного хозяйства предприятия, которая обеспечивает возврат всех жидких отходов после соответствующей обработки для повторного использования или переработки на вторичное сырье.

Опыт строительства и эксплуатации замкнутых систем водоснабжения на производственных предприятиях постсоветского пространства можно условно разделить на три этапа. Первый этап, приходящийся на период с 1973 по 1990 годы, характеризуется интенсивным подъемом строительства и эксплуатации многочисленных крупных систем замкнутого водоснабжения. Первая в мире система замкнутого водоснабжения металлургического предприятия была построена в СССР в 1973 году на Исетском металлургическом заводе (г. Свердловск). Примечательно, что данный комплекс успешно работает и по сей день. Всего за этот период в советской металлургической отрасли было построено около 40 достаточно мощных многоцелевых комплексов замкнутого водоснабжения (24 - в черной металлургии, 15 - в цветной), успешно работающих и сегодня. За рубежом строительство таких систем началось лишь чуть более двадцати лет назад, в конце 80-х годов.

Во время второго этапа с 1990 по 2000 год, после распада СССР, работы по созданию замкнутых систем практически прекратились, причем не только в металлургии, но и в других отраслях производства. И только с 2000 года начали появляться первые серьезные признаки восстановления промышленности и проявления интереса к созданию замкнутых систем водоснабжения у нас в стране. Этот этап, третий по счету, продолжается с переменным успехом до сих пор.

Создание замкнутой системы водоснабжения представляет собой комплексную задачу, предусматривающую:

-внедрение эффективных физико-химических методов очистки сточных вод;

-установление предельно допустимых концентраций солей и других компонентов в оборотной воде с учетом ее безопасности для каждого замкнутого цикла;

-создание максимально возможного числа локальных замкнутых циклов с многократным использованием воды;

-извлечение из сточных вод ценных компонентов;

-переработку в целях утилизации выделенных осадков и засоленных вод.

Замкнутая система водоснабжения металлургического предприятия представляет собой химико-технологический комплекс по производству чистой воды внутри предприятия. Такая система является неотъемлемой частью любого безотходного производства, причем, одной из главных.

Практика эксплуатации подобных систем показывает, что определяющими факторами при их создании являются выбор и устройство хвостовых очистных установок. Ведь именно они позволяют сделать систему замкнутой. К хвостовым установкам относятся установки переработки продувочных вод, утилизации концентрированных отработанных технологических растворов, кристаллизации, обезвоживания и сушки осадков, а также стабилизационные, биоинженерные, сжигания, доочистки и др.

Организация замкнутых систем водоснабжения требует также одновременной проработки всех элементов водного хозяйства в их взаимосвязи, а не только отдельных частей (чистых и грязных оборотных циклов, локальных сооружений по очистке стоков и др.). На практике в таких системах очищаются и используются ливневые воды, на хвостовых установках перерабатываются отходы от локальных циклов и т.д. Также для создания эффективной замкнутой системы необходимы совместные усилия специалистов по очистке воды, технологов, специалистов по оборудованию и системам автоматического управления, экономистов, гигиенистов.

Однако результат стоит труда такого количества высококвалифицированных специалистов. Замкнутые системы очистки промышленных вод позволяют повторно использовать промышленные стоки, обеспечивая тем самым значительную экономию свежей воды при снижении ее потребления до уровня безвозвратных потерь, утилизировать выделяемые из стоков загрязнители (полезное использование, уничтожение либо складирование) и в результате ликвидировать все сбросы стоков в окружающую среду. замкнутый система водный железнодорожный

2. ЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ ВОДОИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Внедрение замкнутых оборотных технологических систем водоиспользования на предприятиях железнодорожного транспорта является основным направлением как при решении вопросов рационального использования водных ресурсов, так и защиты окружающей среды и водоемов от загрязнения.

Образование сточных вод на отдельных предприятиях составляет 200--4000 м³/сут. Эти воды характеризуются высоким содержанием нефтепродуктов, щелочей, кислот, ПАВ, фенолов, солей тяжелых металлов и других вредных веществ, включая ядохимикаты. Внедрение технологических процессов повторного и оборотного использования воды позволяет сократить расход ее не менее, чем на 20%. Кроме того, качество воды в оборотных системах может быть значительно ниже, чем при ее сбросе в водоемы. Воду после флотационной очистки с содержанием нефтепродуктов до 20 мг/л можно использовать почти во всех технологических процессах, но нельзя сбрасывать в водоемы без очистки до сотых долей мг/л по нефтепродуктам, что резко увеличивает стоимость строительства очистных сооружений и расходы на их эксплуатацию в 3--5 раз, поскольку такая доочистка связана со значительным усложнением их состава. После флотатора в технологический процесс очистки должны быть включены фильтры с активированным углем или озонаторные установки.

Установлено, что бессточные системы водоиспользования или системы с минимальным сбросом целесообразно предусматривать для предприятий с расходом воды на производственные нужды свыше 500--1000 м³/сут. (депо, ремонтные заводы, пропарочные станции и др.), в случаях невозможности выпуска сточных вод на городские очистные сооружения. В зависимости от местных условий бессточные системы могут быть построены для отдельных цехов или наиболее водоемких технологических процессов, а также для нескольких, расположенных вблизи, предприятий.

Всероссийским институтом железнодорожного транспорта разработаны требования к качеству оборотной воды с учетом особенностей технологических процессов транспортных предприятий. Во-первых, сточная вода после промежуточной очистки должна использоваться в том же технологическом процессе, где она возникла. Во-вторых, качество очищенной воды не должно ухудшать параметры технологического процесса. В-третьих, качество очищенной воды должно обеспечивать создание бессточных систем, по возможности без дополнительного применения чистой водопроводной воды, за исключением пополнения естественной убыли и периодической смены воды в системе, Наконец, качество воды в пределах установленного уровня должно обеспечиваться известными методами очистки воды применительно к каждому технологическому процессу.

В целях защиты водных бассейнов от загрязнения и рационального использования водных ресурсов ВНИИЖТ выполнил комплекс исследований по созданию систем замкнутого (бессточного) водоиспользования в производстве (вагоноремонтные заводы, депо, промывочно-пропарочные станции др.), обеспечивающих снижение водопотребления и исключающих сброс стоков. Такие системы строятся на Новороссийском вагоноремонтном заводе, Калининградском железнодорожном узле, разработаны также проекты для других предприятий. На станции Николаевка Московской железной дороги в течение нескольких лет по замкнутой схеме водоиспользования работает пункт обмывки пассажирских вагонов.

Очистные устройства оборотных контуров обычно объединяют в один цех с единым обслуживающим штатом и лабораторией. Управление очистными процессами автоматизируют. Удаление осадков и всплывающих нефтепродуктов механизируют.

Для обеспечения оборота охлаждающей воды используют малогабаритные градирни, скоростные водоохладители типа ЦНИИ, выбор которых зависит от местных климатических условий. Их продувка определяется накоплением в охлаждающей воде солей в результате испарения воды в охладителе.

Очистка щелочных растворов моечных машин при оборотном использовании производится в реакторе-отстойнике, а нещелочных моющих растворов -- на флотаторе. Значительно сложнее оборот воды окрасочных камер, содержащей краски и органические растворители. В реакторе-отстойнике удаляются только оседающие и всплывающие загрязнения, а многие органические растворители хорошо растворяются в воде, поэтому здесь используют адсорбционные фильтры. При обороте промывной воды гальванических отделений применяют электрокоагуляторы или ионообменники для очистки стоков от ионов тяжелых металлов.

Оборотное использование 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; // -- 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; /Р --решетка; 20 -- промываемые вагоны

Рис.1 Схема оборотного использования воды при промывке грузовых вагонов

Промывку проходят на различных линиях в зависимости от состава перевозившихся грузов с разными по своему характеру загрязнениями, требующими в каждом конкретном случае своей технологии очистки сточных вод. Например, при промывке вагонов из-под минеральных удобрений в сточных водах отмечается высокое содержание азота в виде аммиака, нитратов, нитритов, а также фосфора. Для сточных вод после промывки рефрижераторных вагонов, перевозящих в большинстве случаев мясо и рыбу, характерно присутствие белковых веществ, вызывающих быструю загниваемость стоков и появление сероводородного запаха. В этих сточных водах присутствуют жиры в растворенном и эмульгированном состоянии и различные виды аммонийного азота. Очистка таких сточных вод имеет свои технологические особенности и производится отдельно от других стоков. Также отдельно рекомендуется очищать сточные воды после промывки вагонов, в которых перевозились разные строительные материалы и поваренная соль.

Деление грузовых вагонов на группы по типу стоков, образующихся при промывке, установлено для того, чтобы собрать сточные воды с родственными загрязнениями и провести их очистку на локальных очистных сооружениях с меньшими затратами и наиболее эффективно. Затем сточная вода от всех групп вагонов поступает в биологический пруд. Очищенная вода может использоваться в обороте, а ее избыток передастся в канализацию. Это обеспечивает экономию воды не менее, чем на 70%. Все остатки грузов после промывки водой собираются и перерабатываются.

Перевод на бессточную систему водоиспользования позволит предприятиям железнодорожного транспорта упраздни производственную канализацию, исключить загрязнение водоемов и значительно снизить водопотребление. Как показал опыт работы, внедрение замкнутой системы в локомотивном депо сокращает затраты водоиспользования не менее чем в 10 раз. Использование замкнутых систем водоиспользования на промывочно-пропарочных станциях сети железных дорог позволяет экономить до 2 млн. м³ воды в год. Стоимость обработки цистерн по замкнутой технологии по сравнению со стоимостью сброса воды на очистные сооружения нефтеперерабатывающего завода снижается на 25%, а по сравнению со стоимостью сброса в открытые водоемы при учете предотвращенного ущерба -- на 30% и более. На шпалопропиточном заводе внедрение бессточной системы водоиспользования обеспечивает экономию воды около 50 тыс. м³/год, а внедрение аналогичной системы при обмывке пассажирских вагонов -- до 100 тыс. м³/год на один пункт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.

В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для очистки сточных вод.

На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов, Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клочкова, Е.А. Промышленная, пожарная и экологическая безопасность: учебное пособие / Е.А. Клочкова. Изд-во УМЦ ЖДТ - 2008. - 456с.

2. Клочкова, Е.А. Охрана труда на железнодорожном транспорте: учебное пособие / Е.А. Клочкова - 2005. - 412с.

3. Кузнецов, К.Б. Безопасность технологических процессов и производств: учебное пособие / К.Б. Кузнецов - 2008. - 204с.

4. Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://enviropark.ru/course/category.php?id=2/. - Дата доступа: 14.05.2015.

Размещено на Allbest.ru