Материал: Загрязнение гидросферы железнодорожным транспортом

Загрязнение гидросферы железнодорожным транспортом

Введение

Вода, употребляемая во многих технологических процессах железнодорожного хозяйства и отводящаяся за пределы производственных помещений, предприятий после использования, относится к сточным водам. В зависимости от происхождения, вида и степени загрязнения на железнодорожном транспорте образуются производственные, бытовые и поверхностные сточные воды.

Рассмотрим основные предприятия железнодорожного транспорта, использующие воду.

Локомотивные и вагонные депо занимают территории, площадь которых колеблется в среднем в пределах 4-5 га. Все подразделения локомотивного и вагонного хозяйств обеспечивают подготовку к работе тягового подвижного состава, вагонов, их техническое обслуживание и ремонт. Большинство производственных операций в локомотивных и вагонных депо связано с потреблением воды и образованием загрязненных сточных вод. Производственные сточные воды локомотивных и вагонных депо образуются в процессе наружной обмывки подвижного состава, при промывке узлов и деталей перед ремонтом, в гальванических цехах или участках, при промывке и заправке аккумуляторов, регенерации фильтров, при продувке и промывке паровых котлов, мытье смотровых канав и стирке спецодежды.

Сточные воды, поступающие в канализацию, содержат большое количество различных загрязнений. По происхождению загрязнения подразделяются на: минеральные, органические, бактериальные (биологические).

1.Загрязнение гидросферы железнодорожным транспортом

Вода, употребляемая во многих технологических процессах железнодорожного хозяйства и отводящаяся за пределы производственных помещений, предприятий после использования, относится к сточным водам. В зависимости от происхождения, вида и степени загрязнения на железнодорожном транспорте образуются производственные, бытовые и поверхностные сточные воды

Производственные сточные воды образуются в результате технологического цикла (обмывка подвижного состава, промывка цистерн, мытье смотровых канав) и производственных операций (очистка узлов и деталей в моечных машинах, ремонт аккумуляторных батарей, гальваническая и механическая обработка деталей, гидравлические и реостатные испытания и т. д.).

Бытовые сточные воды образуются при эксплуатации на территориях предприятий столовых, прачечных, душевых.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смыва дождевой, талой и поливочной водой примесей, скапливающихся на загрязненной территории и крышах производственных зданий.

Санитарные правила охраны поверхностных вод устанавливают нормируемые значения показателей качества, воды и водных объектов в зависимости от категории водоема: I категория - водоемы питьевого и культурно-бытового назначения; II категория - водоемы рыбохозяйственного назначения. Железнодорожный транспорт использует воду в хозяйственно-бытовых и питьевых целях.

Рассмотрим основные предприятия железнодорожного транспорта, использующие воду.

Локомотивные и вагонные депо занимают территории, площадь которых колеблется в среднем в пределах 4-5 га. Все подразделения локомотивного и вагонного хозяйств обеспечивают подготовку к работе тягового подвижного состава, вагонов, их техническое обслуживание и ремонт. Большинство производственных операций в локомотивных и вагонных депо связано с потреблением воды и образованием загрязненных сточных вод. Производственные сточные воды локомотивных и вагонных депо образуются в процессе наружной обмывки подвижного состава, при промывке узлов и деталей перед ремонтом, в гальванических цехах или участках, при промывке и заправке аккумуляторов, регенерации фильтров, при продувке и промывке паровых котлов, мытье смотровых канав и стирке спецодежды.

Пункты подготовки пассажирских и грузовых вагонов, где осуществляется наружная и внутренняя обмывка вагонов из-под различных грузов (минеральные удобрения химикаты, строительные материалы, комбикорма, зерно и др.) занимают небольшие территории, в среднем 2-3 га. Технологические процессы этих предприятий не способствуют образованию больших загрязненных площадей: в среднем они составляют 3-5 % занимаемой территории. Эти стоки загрязнены, как правило, тяжелыми минеральными примесями, содержат растворенные соли, нефтепродукты, тетраэтилсвинец, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и т. д. Производственные стоки после наружной обмывки ходовых частей содержат органические соединения животного или растительного происхождения. Последние приводят к загниванию стоков. Сточные воды пунктов обмывки пассажирских вагонов и электросекций содержат в основном взвешенные вещества и нефтепродукты, а также бактериальные загрязнения, смываемые при обмывке подвагонных узлов (рис. 22). Внешний вид моечной машины показан на рис. 23.

Сточные воды пунктов подготовки грузовых вагонов загрязнены тяжелыми минеральными примесями, содержащими остатки минеральных удобрений - растворенные соли, нефтепродукты с ходовых частей, органические соединения растительного и животного происхождения, в которых также присутствуют бактериальные загрязнения. Пункты подготовки, как правило, не имеют оборотного водоснабжения. Это резко увеличивает потребление водных ресурсов.

Рис. 1. Взвешенные вещества и нефтепродукты в сточных водах

Рис. 2. Моечная машина вагонного депо

Сточные воды промывочно-пропарочных станций образуются при пропарке и промывке цистерн из-под нефти, дизельного топлива, мазута, керосина, бензина, смазочных масел и других продуктов переработки нефти, а также при обмывке эстакад и лотков. Эти стоки загрязнены нефтепродуктами и взвешенными веществами. В них могут присутствовать фенолы, органические кислоты, ацетон, тетраэтилсвинец, ПАВ. Производственные стоки после наружной обмывки цистерн содержат в основном взвешенные вещества и нефтепродукты. Температура этих стоков обычно повышена до сорока градусов. Территории промывочно-пропарочных станций занимают в среднем до 12 га, из которых примерно четвертая часть довольно сильно загрязнена остатками перевозимых нефтяных грузов. Сточные воды промывочно-пропарочных станций (объемом от 60 до 500 м3) загрязнены нефтепродуктами, растворенными органическими кислотами, фенолами. Если в цистерне осуществлялась перевозка этилированного бензина, то в стоках содержится, помимо перечисленного, и тетраэтилсвинец. Для обмывки используется оборотное водоснабжение, при котором обмывочная вода после прохождения через очистные сооружения и отделения от нефтепродуктов используется повторно. Количество производственных сточных вод от промывочно-пропарочных станций составляет 500-2000 м3/cут. Концентрация нефтепродуктов в стоках промывочно-пропарочных станций составляет 20000-50000 мг/л и более, а механических примесей - 2000-3000 мг/л.

Шпалопропиточные заводы. Один шпалопропиточный завод сбрасывает в год от 40 до 150 тыс. м3 производственных и хозяйственно-бытовых вод (рис. 24). Объемы бытовых и производственных сточных вод составляют около 12-35 м3/cут и 100-150 м3/cут. Соответственно и состав сточных вод связан с наличием смол, масел, фенолов и других примесей. Концентрация смол и масел в производственных стоках заводов, работающих на масляных антисептиках, колеблется от 100 до 60000 мг/л, а содержание фенолов достигает 2500 мг/л, составляя в среднем 500-600 мг/л.

Железнодорожные станции предназначены для приема, пропуска и обработки поездов. Сточные воды пассажирских станций в основном представляют собой хозяйственно-бытовые стоки, загрязненные минеральными и органическими примесями, включая жиры и моющие средства.

Дезинфекционно-промывочные станции предназначены для обработки вагонов после перевозки скота, птицы, кожи, шерсти, костей. В зависимости от состава перевозимых грузов и их санитарного состояния обрабатываемые вагоны подразделяются на три категории: 1) вагоны I категории, предназначенные для перевозки здоровых животных, а также животного сырья, благополучного по инфекционным заболеваниям; 2) вагоны II категории, предназначенные для перевозки больных животных или подозреваемых в заражении инфекционными заболеваниями; 3) вагоны III категории, предназначенные для перевозки больных животных или подозреваемых в заражении стойкими и опасными инфекционными заболеваниями (сибирская язва, столбняк и др.).

После промывки вагонов сточные воды этих предприятий загрязнены остатками перевозимых грузов, веществами, применяемыми для дезинфекции вагонов (хлорная известь, каустическая сода и др.), а также бактериальными загрязнениями. По составу растворенных загрязнений эти стоки близки к хозяйственно-бытовым стокам.

Производственные и сточные воды на щебеночных заводах образуются при помывке щебня, мокрой очистке воздуха от пыли в аспирационных системах, в гидрозатворах дробилок, обмывке ремонтируемого оборудования, уборке помещений. Преобладающим загрязнением стоков являются минеральные взвешенные вещества, в незначительных количествах могут присутствовать нефтепродукты. Сточные воды щебеночного завода в объеме от 10 до 250 м3 в год могут представлять опасность для экосистем при попадании в близлежащие водоемы.

Рельсосварочные поезда и промывочно-пропарочные комплексы необходимы для производства путевых работ по сварке рельсовых путей и обмывки старогодних рельсов. Производственные сточные воды образуются при охлаждении сварочных и закалочных агрегатов, а также при выпуске воды из моечных машин, предназначенных для обмывки рельсов. Сточные воды загрязнены нефтепродуктами и взвешенными веществами, а при использовании моечных дезинфицирующих средств в стоках содержатся щелочи и поверхностно-активные вещества.

1.2 Методы очистки сточных вод

.2.1 Классификация загрязнителей

Сточные воды, поступающие в канализацию, содержат большое количество различных загрязнений. По происхождению загрязнения подразделяются на: минеральные, органические, бактериальные (биологические). К минеральным загрязнениям относят песок, частицы грунта, минеральные масла, соли, кислоты, щелочи. Наибольшую опасность в санитарном отношении представляют органические загрязнения, так как они являются благоприятной средой для развития различных бактерий, в том числе болезнетворных. К ним относятся вещества растительного происхождения (остатки овощей, фруктов, бумага, растительные масла) и животного происхождения (физиологические выделения людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей животных), искусственного происхождения (органические кислоты, фенолы, амины, нефтепродукты, клеевые вещества). Бактериальные загрязнения представляют собой живые микроорганизмы, бактерии, вирусы, дрожжевые и плесневые грибки, многие из которых являются болезнетворными [8].

По размерам загрязняющие вещества, находящиеся в воде, подразделяют на крупные примеси (частицы размером более 0,1 мм до 0,1 мкм), коллоидные частицы (от 0,1 до 0,001 мкм); молекулярно-дисперсные частицы (менее 0,001 мкм).

В зависимости от степени и характера загрязнения применяют механические, химические, физико-химические и биологические методы очистки сточных вод.

.2.2 Механические методы очистки и оборудование

Механические методы очистки (предварительные) предназначены для очистки производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод от крупных плавающих твердых примесей, взвешенных частиц, а также прочих загрязнителей: нефтепродуктов, нерастворимых металлов и их соединений путем отстаивания и фильтрования, отделения взвешенных частиц с использованием центробежных сил. Основные типы оборудования: отстойники, песколовок, нефтеловушки, фильтры, гидроциклоны.

.2.3 Отстаивание

Отстаивание (седиментация) - естественный процесс выделения из воды грубодисперсных примесей путем осаждения под влиянием сил тяжести, если плотность частиц больше плотности воды, или всплывания, если наоборот. Отстаивание осуществляется в отстойниках, септиках, песколовках и масловушках (нефтеловушки).

В зависимости от типа движения воды процесс отстаивания осуществляется в отстойниках вертикального, горизонтального, радиального, в том числе двухъярусного типа, септиках. Эффект очистки по взвешенным веществам в горизонтальном отстойнике составляет 50 %, в радиальном - 50-60 %, в вертикальном - 40-50 %.

Во многих отстойниках осуществляется минерализация (перегнивание) выпавшего в них осадка (двухъярусные отстойники, горизонтальные отстойники, септики). Интенсификация процесса отстаивания воды достигается предварительной обработкой её реагентами, т.е. добавлением соединений (гидроксилы тяжелых металлов) или активного ила, или пузырьков газа, которые способны образовывать с водными загрязнениями агрегаты большой гидравлической крупности.

Вертикальный отстойник (рис. 3) представляет круглый или квадратный резервуар с камерой хлопьеобразования, расположенной в центре отстойника. Диаметр отстойника - 50-10 м, глубина - до 7 м. Скорость входящего потока воды должна составлять до 0,6 мм/с, время отстаивания - 2 часа, производительность - до 20 м3/сут.

Рис. 3.Схема вертикального отстойника: 1 - сопло для поступления сточной воды;

- центральная труба - водоворотная камера хлопьеобразования;

- водосборный желоб для слива осветленной воды;

- зона осаждения для поднятия воды; 5 - зона накопления осадка

Горизонтальный отстойник (рис. 4) представляет собой прямоугольный резервуар, выполненный из железобетона. Для повышения равномерности распределения воды его делят в продольном направлении перегородками на ряд коридоров шириной от 3 до 6. Для сгребания осадка устраивается скребковый механизм в виде транспортера со скребками или осадок удаляется через дырчатые лотки расположенные на дне отстойника.

а                                                      б

Рис. 4. Горизонтальный отстойник: а - схема (1 - распределительные трубы для подачи сточной воды; 2 - камера хлопьеобразования; 3 - водослив; 4 - перегородка; 5 - зона осаждения; 6 - водосборный желоб для слива осветленной воды; 7 - трубы или дырчатые лотки для удаления осадка; 8 - зона накопления и уплотнения осадка); б - отстойник вагонного депо

Радиальные отстойники (рис. 5) являются разновидностью горизонтальных. Применяются для осветления сильно мутных вод при большой производительности очистных сооружений более 25 тыс. м3/сут. Диаметры радиальных отстойников колеблются от 15 до 50 м, глубина - до 3,5 м у центра.

Радиальный отстойник представляет собой круглый в плане резервуар. Сточная вода подается в центр отстойника снизу вверх и движется радиально от центра к периферии. Особенность гидравлического режима работы радиального отстойника заключается в том, что скорость движения воды изменяется от максимального его значения в центре отстойника до минимального значения у периферии. Плавающие вещества удаляются с поверхности воды в отстойнике подвесным устройством, размещенным на вращающейся ферме, и поступают в приемный бункер или в сборный лоток. Выпадающий осадок с помощью скребков, укрепленных на подвижной ферме, сдвигается в приямок отстойника. Осадок удаляется по трубопроводу с помощью плунжерных и центробежных насосов, устанавливаемых в расположенной рядом насосной станции. Всплывающие вещества отводятся в жиросборник. Осветленная вода поступает в сборный лоток

Рис. 5. Схема радиального отстойника: 1 - воздухоотделитель; 2 - стояк; 3 - дырчатые трубы; 4 - поддон; 5 - выпуск осадка; 6 - шламоуплотнитель; 7 - перфорированное днище; 8 - слой взвешенного осадка; 9 - водосборный лоток

Двухъярусные отстойники (рис. 6) - это круглые или прямоугольные глубокие резервуары, предназначенные как для отстаивания сточных вод, так и для перегнивания выпавшего на дно осадка. Они представляют собой горизонтальные отстойники, в которые вмонтированы один или два желоба. Нерастворенные загрязнения по мере протекания воды по желобу проваливаются в септическую часть, предназначенную для перегнивания осадка. Сбраживание осадка осуществляется в зависимости от температуры сточных вод: от 60 до 180 суток. Выпуск сброженного осадка производится один раз в 10 суток.

Рис. 6. Схема двухъярусного отстойника: 1 - полупогруженные доски для равномерного распределения воды; 2 - желоб; продольная щель для проникновения твердых частиц в септическую часть; 3 - септическая часть отстойника; иловая труба для выпуска сброженного осадка

Септики - это прямоугольные или круглые резервуары (рис. 7), в которых бытовые сточные воды медленно протекают в течение 2-3 суток. Загрязнения, содержащиеся в сточных водах, выпадают на дно и перегнивают (сбраживаются) в течение 6-12 месяцев, а затем вывозятся на иловые площадки. Легкие загрязнения поднимаются на поверхность воды и в септике образуется корка толщиной до 1 м. Септики и горизонтальные отстойники применяются при малых количествах сточных вод - до 25 м3/сут.