Очистка сточных вод вагоноремонтного завода

Введение

Загрязнение природных водоемов компонентами масло- и нефтепродуктов — тревожная  тенденция нашего времени, привлекающая самое пристальное внимание экологов. По данным статистики и оценкам специалистов, во многих случаях загрязнение природных  вод нефтепродуктами становится одним из лидеров антропогенного загрязнения. Производства,работающие с нефтепродуктами являются наиболее опасными,так как при сбросе их в водоемы они образуют маслянистую пленку ,через которую не проникает кислород,и вследствие чего вода не может самоочищаться.

 

Выявлены следующие источники, выпускающие сточные воды с максимальными концентрациями нефтепродуктов:

• вагоноремонтные заводы; предприятия автосервиса,
• машиностроительные предприятия;
• заводы по производству железобетонных изделий;
• автоколонны и автохозяйства.

 

По данным лабораторных измерений, концентрация маслонефтепродуктов в стоках этих предприятий может превышать допустимые нормы (ПДК) в сотни раз.

Биологическая опасность нефтепродуктов в природных водах связана с их химическим составом и физическими свойствами. Масло-нефтепродукты плохо растворимы в воде и обычно принимают вид пленки или капельной эмульсии. Если их концентрация в воде невелика, то вследствие их малой (по сравнению с водой) плотности они растекаются по поверхности тонкой пленкой. Нефтяное пятно ухудшает газообмен природного водоема и затрудняет поступление кислорода воздуха в толщу воды. Кроме косвенного вреда, нефть оказывает и прямое токсичное действие на водных обитателей: происходит закупорка клеточных мембран и очевидное угнетение метаболизма водных организмов.

При интенсивном перемешивании  сточной воды происходит эмульгирование нефти. Это явление способно значительно повысить ее концентрацию в сточной воде — до 100 мг/л. Для сравнения: ПДК нефтепродуктов в сточных водах не должно превышать 0,34 мг/л.

Существующие технологии очистки сточных вод от масло- и нефтепродуктов обычно предусматривают трехступенчатую систему очистки:

• ёмкостные отстойники-нефтеловушки;
• напорные флотаторы;
• фильтры с неподвижной загрузкой, где фильтровальным материалом служит кварцевый песок, керамзит или пенополистирол.

Если нефтесодержащие сточные  воды после очистки будут сбрасываться в городскую канализацию или  непосредственно в водоем, дополнительно  предусматривают адсорберы с загрузкой из активированного угля или другого эффективного сорбента.

Описанная технология очистки от нефтепродуктов может использоваться для очистки  сточных вод от масел и жиров, что актуально для пищевых  производств или предприятий  общепита.

Эффективная конструкция отстойников  и фильтров позволяет во многих случаях  спроектировать двухступенчатые системы  очистки нефтесодержащих сточных  вод, исключив стадию флотации. Подобное решение снижает затраты на монтаж и эксплуатацию установки.

Если к сбрасываемой воде предъявляются  повышенные требования по качеству, на финальной стадии очистки от масло- и нефтепродуктов предусматривают доочистку методом адсорбции.[1]

 

 

 

Сточные воды,их состав и классификация

Производственные сточные  воды делятся на условно-чистые, которые  использовались преимущественно на охлаждение и почти не загрязнены, и загрязненные. Последняя категория  может быть разделена на три группы стоков, содержащих:  
 
преимущественно минеральные вещества;  
 
преимущественно органические вещества;  
 
органические, ядовитые вещества.  
 
В зависимости от концентрированности производственные сточные воды могут быть высококонцентрированными и слабоконцентрированными, по значению показателя pH стоки делятся на малоагрессивные (в том числе слабокислые и слабощелочные) и высокоагрессивные (сильнокислые и сильнощелочные).

 

Предприятие вагоноремонтного завода приспособлено для следующих  видов производств:

-сборочного

-сварочного

-механообрабатывающего

-пресс-штамповочного

-лакокрасочного

-инструментального

-гальванического.

Вода подается на охлаждение котельных, промывку маслянистых деталей от загрязнений: масла, мазута, бензина и тому подобных нефтепродуктов, лакокрасочные  работы, и очистке территории места производства от вышеизложенных загрязнений путем смыва гидрантами их в локальную ливневую канализацию промышленного предприятия, также следует учитывать атмосферные осадки попадающие в ливневую канализацию.

Сточные воды большинства вагоноремонтных  заводов можно разделить на следующие  основные категории: 
I — чистые от охлаждения технологического оборудования (50—80% общего количества); 
II — загрязненные механическими примесями и маслами (10—15%); 
III — загрязненные кислотами, щелочами, солями, соединениями хрома, циана и другими химическими веществами (5—10%); 
IV — отработавшие смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) или эмульсии (до 1%); 
V — загрязненные пылью вентиляционных систем и горелой землей литейных цехов (10-20%); 
VI — поверхностные (дождевые, талые, поливочно-моечные).

Характеристика сточных вод  разных категорий приведена в  табл. 54.1. Концентрация загрязнений  в сточных водах уточняется по технологическим данным или по натурным измерениям.[2]

 

* Сбрасываются не чаще 1 раза в 1—2 недели. 
** В зависимости от качества воды источника водоснабжения. 
*** В зависимости от марки и состава применяемого эмульсола.  
**** Над чертой даны механические примеси в основном от пыли вентиляционных систем, под чертой — от горелой земли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очистка сточных  вод вагоноремонтного завода 

 

Рис. 1. Схема очистки сточных вод вагоноремонтного завода  
1 — усреднитель;

2 — песколовки;

3 — установка электрокоагуляции; 

4 — установка реагентной напорной флотации;

5 — установка реагентной коагуляции;

6 — маслосборник;

7 — установка обезвоживания  масел;

8 — отстойники;

9 — фильтры доочистки; 

10 — резервуары очищенной воды;

11 — песковые площадки;

12 — уплотнители осадка;

13 — установка обезвоживания  осадка;

14 — установка стабилизационной  обработки воды;

I — сточные воды; II — очищенная  вода; III — осадок; IV — масла; V —  фильтрат; VI — регенерация фильтров

 

Сточные воды I категории следует  использовать в системе оборотного водоснабжения с охлаждением  на градирнях, в брызгальных бассейнах, в закрытых теплообменных аппаратах.

Сточные воды II категории после  очистки до концентрации механических примесей 10—30 мг/л и масел 5—20 мг/л  целесообразно возвращать на технологические  нужды в те производства, откуда они получены, а также использовать для подпитки систем оборотного водоснабжения  и для полива территории. При возврате на подпитку очищенная вода подлежит стабилизационной обработке. Очистку  и доочистку сточных вод II категории  можно осуществлять по схеме рис. 54.1, выбирая вариант использования  электрокоагуляции, напорной флотации или реагентной коагуляции. Для улавливания крупных механических примесей и песка используют также напорные и безнапорные гидроциклоны.

При применении реагентной напорной флотации используется сернокислый алюминий дозой 20—30 мг/л по активному продукту.

При варианте реагентной коагуляции можно применять сернокислый алюминий дозой 30—60 мг/л и известковое молоко для поддержания рН обрабатываемых сточных вод в пределах 7,5—8,5; продолжительность смешения сточных вод с реагентами 10—15 мин.

Для отстаивания сточных вод  могут применяться горизонтальные и вертикальные отстойники, нефтеловушки с продолжительностью отстаивания не менее 2 ч или полочные отстойники.

Для доочистки воды можно применять  встроенные в отстойники фильтры  с загрузкой синтетическими волокнистыми материалами, отходами лавсанового  производства и пр. Направление движения воды в фильтрах — снизу вверх, высота загрузки 0,8—1 м, скорость фильтрования 8—10 м/ч. Отмывка загрузки проводится в течение 20—30 мин прямым током  жидкости с подачей под загрузку сжатого воздуху интенсивностью 80—100 м3/(ч*м2). Кроме того, применяются каркасно-засыпные фильтры, а также фильтры с загрузкой из пенополиуретана, регенерируемой механическим отжимом.

Количество осадка, выпадающего  в отстойниках, составляет 1—3% объема сточных вод; влажность выпадающего  осадка 98—99%. Осадок обезвоживают на подсушивающих  площадках или вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах. Перед подачей на аппараты обезвоживания осадок предварительно уплотняют не менее 1 сут до влажности 96—95%. Удельная произво-дительность обезвоживающих аппаратов 15—20 кг/(ч*м2). Влажность обезвоженного осадка при применении вакуум-фильтров составляет 70—75%, фильтр-прессов — 55—65%, центрифуг — 80—85%. В некоторых случаях перед механическим обезвоживанием целесообразна предварительная коагуляция осадка хлорным или сернокислым железом и известью.

Из отстойников обводненные (содержание 60—80% воды) масла поступают в сборник, рассчитанный на накопление 5—7-суточного  их количества. Обезвоживание масел  производится их подогревом - до температуры 70—80° С. После обезвоживания содержание воды в маслах обычно составляет 10—20%. Собранные масла регенерируют или  сжигают.

Стабилизационная обработка заключается  в хлорировании очищенной воды для  обезвреживания и предотвращения биологического обрастания. Остаточная доза хлора 1,5—2 мг/л при 3—4-разовом хлорировании в 1 сут. В отдельных случаях требуется подкисление воды для предотвращения карбонатных отложений: ориентировочная доза кислоты 1,5 мг-экв/л.

Возможна также обработка воды ингибитором для борьбы с коррозией. Сточные воды окрасочных камер, особенно при их значительных объемах, целесообразно  выделять в самостоятельный поток  с очисткой на локальных сооружениях. Применяется реагентная коагуляция, электрокоагуляция (алюминиевые электроды), фильтрование. Очищенная вода направляется в бытовую канализацию, а при глубокой очистке возвращается вновь на окрасочные камеры.

Сточные воды III категории расходом до 100 м3/сут целесообразно обрабатывать реагентами в камерах-реакторах периодического действия, расходом более 100 м3/сут в камерах проточного типа с обязательным автоматическим регулированием процесса очистки. Воду предварительно усредняют не менее 1—2 ч.

Для обезвреживания хромсодержащих сточных  вод используют серную кислоту и  бисульфит или сульфат натрия. Количество серной кислоты должно обеспечивать поддержание рН сточных вод в пределах 2,5—3. Дозу бисульфита натрия при концентрации шестивалентного хрома до 100 мг/л принимают равной 7,5 частей по массе на 1 часть хрома; при концентрации хрома более 100 мг/л — 5,5 частей по массе на 1 часть хрома. Затем в хромсодержащие воды для осаждения гидроокисей перед отстойниками подают известковое молоко до достижения стоками рН=8,5-9. Для очистки сточных вод от шестивалентного хрома возможно применение железосодержащих реагентов (железного купороса, отработавших травильных растворов, железной стружки).

Для обезвреживания циансодержащих сточных  вод рекомендуется использовать щелочь (известковое молоко) и хлорсодержащие компоненты (жидкий хлор, гипохлорит натрия, гипохлорит кальция, хлорную известь  и пр.). Количество щелочи должно обеспечивать поддержание рН сточных вод в пределах 10,5—11. Дозу активного хлора принимают равной 3,5 части по массе на 1 часть циана. Затем циансодержащие воды перед отстойниками подкисляют до рН=7-4-8,5. Для очистки от цианидов возможно также применение марганцевокислого калия и перекиси водорода. При значительных концентрациях циана в сточных водах (например, сточные воды от участков цианирования термических цехов) целесообразно применение электрохимической очистки. Количество реагентов при этом следует определять по стехеометрическим отношениям с учетом необходимого их количества для выделения соединений тяжелых металлов в виде гидроокисей в осадок. После реагентной обработки, отстаивания и в некоторых случаях фильтрования сточные воды обычно сбрасывают в бытовую канализацию или в водоем. Возврат очищенных реагентным методом и доочищенных на фильтрах сточных вод возможен лишь на неответственные операции процессов гальванических покрытий, гидрошламоудаление и т.п.

Перед отстойниками целесообразна  подача 0,1%-ного раствора полнакриламида, что сокращает продолжительность отстаивания до 45 мин. При периодической схеме очистки отстаивание может быть предусмотрено непосредственно в реакторах.

Количество осадка с влажностью 98—99%, выпадающего в отстойниках, составляет 5—12% объема сточных вод. Сооружения по уплотнению и обезвоживанию  осадка принимаются те же, что и  при очистке сточных вод II категории.

Для стоков, загрязненных шестивалентным хромом с концентрацией до 100 мг/л, можно применять электрокоагуляционную очистку. В процессе электрокоагуляции одновременно с очисткой сточных вод от шестивалентного хрома происходит их очистка от других тяжелых металлов в пределах ПДК для сброса на городские сооружения биологической очистки.

Остальные очистные сооружения (отстойники, усреднители, установки обезвоживания осадка и пр.) такие же, как при реагентной очистке.

При необходимости возврата очищенных  сточных вод на нужды цехов  металлопокрытий следует предусматривать  ионообменную очистку. Очистка отработавших регенерациоиных растворов и отработавших растворов ванн покрытий производится реагентным методом. Применение ионного обмена наиболее целесообразно при регенерации (возврате в производство) элюатов и отработавших растворов. Для возврата сточных вод возможно применение и других методов: электродиализа, гиперфильтрации, дистилляции, выпаривания.

Для очистки сточных вод от шестивалентного  хрома возможно применение биохимического метода (рис. 54.2), заключающегося в переводе шестивалентного хрома в трехвалентный и далее в легко осаждаемую гидроокись под действием микроорганизмов, находящихся в бытовых сточных водах. Процесс очистки происходит в специальных сооружениях — биовосстановителях при отсутствии кислорода воздуха и при смешении в определенных пропорциях сточных вод, загрязненных шестивалентным хромом, и бытовых сточных вод. Стоки, загрязненные шестивалентным хромом, не должны содержать легкоосаждающихся и всплывающих взвешенных веществ, масел, нефтепродуктов, катионов меди и никеля более 5 мг/л для каждого катиона в отдельности или в сумме. Концентрация шестивалентиого хрома в стоке не ограничивается, рН стока должен быть в пределах 6—ме эмульсию можно направить для дальнейшей очистки и доочистки в поток сточных вод II категории. Производительность центрифуг отечественного производства 0,5—1 м3/ч. Peaгентно-сепарационный метод применим для разрушения эмульсий указанных выше типов.