Разработка способов обезвреживания и утилизации сточных вод ОАО "Автотранс"

ВВЕДЕНИЕ

Город – это живой, постоянно изменяющийся организм, сложная экологическая система с целым комплексом проблем. Загрязнение окружающей среды – одна из основных проблем экологии города. Меры, принимаемые по ее защите и сохранению городской экосистемы, недостаточны. Для сохранения жизнеобеспечивающих функций нужен экологический подход к городу, сущность которого заключается в рациональном использовании природной среды и ресурсов, что будет способствовать повышению устойчивости экосистемы города к технологическому и антропогенному воздействию. Негативный результат данного влияния на город заключается в загрязнении воды, воздуха и почвы города и прилежащих к нему территорий. Одним из мощных источников загрязнения природной среды является автомобильный транспорт, увеличение численности которого в начале второй половины XX века привело к насыщению городов легковыми автомобилями и переключению на них большей части пассажирских перевозок. Это резко ухудшило санитарные условия проживания в крупных городах: автомобиль не только загрязняет воздушную среду и создает шум, но еще и негативно влияет на гидросферу. Каким же образом автомобиль загрязняет гидросферу? В качестве примера загрязнения водной среды транспортом обычно рассматривается загрязнение окружающей среды при транспортировке нефтепродуктов.

Но для города эта проблема выглядит несколько иначе. Всему миру хорошо известны российские дороги. Самара и Самарская область не являются исключением. Все мы еще не забыли те времена, когда желающие заработать мальчишки выставляли на дорогах ведра и импровизированные таблички «Мойка машин». Машины мыли прямо у обочины дороги или во дворах, лишь бы рядом была колонка. Грязные ручьи текли, куда придется, а через них прыгали горожане. Но будем надеяться, что эти времена уже прошли, ведь это были первые мойки машин.

В настоящее время предъявляются очень высокие требования к строящимся автомойкам. Прежде чем начать свою работу, автомойка должна быть одобрена государственными экологическими службами и СЭС. В Самаре разрешено использовать только те мойки, в которых предусмотрено оборотное водоснабжение. На бумаге все, как правило, выглядит замечательно, а на практике возникает еще множество проблем. О них и пойдет речь в данной работе.

РЕЦЕНЗИЯ

На выпускную квалификационную работу …., выполненную на тему "Разработка способов обезвреживания и утилизации сточных вод ОАО "Автотранс".

Работа выполнена на актуальную тему, т.к. количество автотранспорта на улицах города резко возрасло, что привело к увеличению объемов сточной воды, образующейся в результате мойки автомобилей. Увеличилось также число автозаправочных станций и автосервисов, практически в каждом из которых присутствует автомойка. И на каждом из этих предприятий не высоком уровне должна быть решена проблема очистки сточной воды, поскольку требования экологических служб и СЭС очень жесткие.

В работе описано множество способов очистки применяемых как в нашей, так и в других станах. Особое внимание уделено Самаре и Самарской области. Подробно описаны три наиболее часто встречающиеся схемы очистки.

В этой области уже достаточно технических решений и проблема заключается в выборе максимально экономически выгодного способа очистки сточных вод. Для решения этой проблемы автор предлагает исключить наиболее дорогие и энергоемкие процессы или оптимизировать работу аппаратов.

Недостатком работы является то, что не рассматриваются возможности выбора аппаратов на оптимальный режим.

Считаю, что выпускная квалификационная работа Величко А.А. заслуживает оценки "ОТЛИЧНО", а ее автор – присвоения квалификации инженера-эколога.

РЕФЕРАТ

Табл. 6. Ил. 11. Библиогр.: 15 назв. 60с.

Мойка автомобилей. Оборотное водоснабжение. Сточная вода. Нефтепродукты. Взвешенные вещества. Очистка. Песколовка. Гидроциклон. Фильтр. Шлам.

Рассмотрены предлагаемые способы очистки сточных вод от мойки автомобилей. Описаны схемы оборотного водоснабжения для мойки автомобилей, применяемые в Самаре и Самарской области. Произведена экономическая оценка этих схем. Наиболее применяемая по экономическим и экологическим параметрам схема предложена для очистки стоков автотранспортного предприятия ОАО "Автотранс".

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. Места образования сточных вод.

Сточные воды от мойки автомобилей образуются на специализированных мойках для легковых автомобилей в черте города, на постах мойки транспортных средств за городом, на передвижных установках для мойки автомобилей, на автотранспортных предприятиях, трамвайно-троллейбусных парках, городских автостанциях. Сточные воды аналогичного состава могут образовываться при мойке гаражей, автостоянок, заправочных станций, помещений автотранспортного сервиса.

1.2. Вещества, содержащиеся в сточных водах.

Основные загрязнители сточных вод, образующиеся при мойке автомобилей – механические примеси и нефтепродукты.

Сточные воды содержат моторные масла, асфальт, песок, СОЖ, ПАВ, соли тяжелых металлов, различные виды топлива, а также моющие вещества, используемые при мойке. Концентрация углеводородов в сточных водах достигает 10 мл/л.

1.3. Основные направления в способах очистки сточных вод, образующихся в процессе мойки автомобилей.

Существуют два основных направления в способах очистки сточных вод – локальная очистка и оборотное водоснабжение.

Для снижения нагрузки на очистные сооружения предлагается проводить локальную очистку сточных вод от мойки автомобилей на установке с безотходной утилизацией отходов. Установка осуществляет непрерывный процесс пиролиза углеводородсодержащих отходов в цепные углеводороды с возможностью их дальнейшего использования в газогенераторах и котлах утилизаторах. В качестве адсорбента предлагается верховой сфагновый торф с последующей утилизацией (1т торфа сорбирует до 6т нефти и нефтепродуктов, в пересчете на сухое вещество). Установка может работать в автоматическом режиме. Установка является экологически безопасной, т.к. лабораторные исследования показали, что в атмосферу выбрасывается CO, SO₂, NO₂ с концентрацией, ниже ПДФ в 4 – 25 раз.

Однако в большинстве способов предлагается осуществлять оборотное водоснабжение. Эти способы позволяют повторно использовать 90-95% исходной воды и обеспечить бессточный цикл мойки автомобилей. Свежую воду применяют только в конце мойки машины.

1.4. Способы очистки сточных вод, обеспечивающие оборотное водоснабжение.

В настоящее время предпочтение отдается установкам с оборотным водоснабжением. Это связано с необходимостью уменьшить расход питьевой воды не по назначению.

Все предлагаемые способы включают предварительную механическую очистку.

Предлагается способ механобиологической очистки сточных вод в аэрируемом отстойнике, аэротенке и двух последовательно установленных вторичных отстойниках (рисунок 1.1). Часть очищенных сточных вод после дополнительной фильтрации собирается в накопительной емкости для повторного использования на стадии мойки автомашин. Другая часть сточных вод возвращается в аэрируемый отстойник и циркулирует через контур всех ступеней очистки.

Достоинством представленной на рисунок 1.1 схемы является отсутствие токсичных осадков в связи с их обезвреживанием в процессе аэрируемой биологической очистки. Недостаток схемы заключается в громоздкости конструкций и больших затратах времени на очистку воды. Данный способ представлен в Германии.

 

Рисунок 1.1

Представленная схема установки электрохимической очистки воды. При производительности 5 м³/ч, соответствующей потребностям автоколонны из 250–300 автомобилей, установка занимает производительную площадь 100 м² и может быть размещена как в существующем закрытом помещении, так и на открытой площадке. В случае размещения установки на открытой площадке, аппараты и коммуникации, заполняемые водой, термостатируют. Установка имеет энергопотребление от 0.6 до 1 кВт/(ч^. м³) и не требует каких-либо реагентов для корректировки кислотности среды. Стоимость комплекта оборудования установки, включая стоимость монтажа и пуско-наладки, в ценах октября 1993 года составляет 12 миллионов рублей. Система позволяет вернуть очищенную воду для повторной мойки автомобилей (95% исходной воды) и таким образом обеспечить бессточный цикл мойки автомобилей.

Описывается установка и способ очистки сточной воды (рис 1.2), в котором предварительно очищенная от песка и смазки сточная вода подается на фильтр, заполненный диатомовой землей, для отделения механических загрязнителей, затем на фильтр с активным углем для отделения растворенных органических веществ. Далее вода поступает в сборник и циркулирует через названные фильтры до тех пор, пока не достигает степени очистки, необходимой для ее повторного использования.

Рисунок 1.2

Данный способ очистки воды предложен в Австралии.

Технология очистки сточных вод мойки автомобилей разработана КНПВЦ “Экоергис” (г. Пермь). Производительность установки – 3.5 м³/ч, она очищает от взвешенных веществ и нефтепродуктов сточные воды, образующиеся при мойке до 60 автомобилей в день. Установка оборудована аппаратами заводского изготовления: тонкослойными отстойниками и фильтрами с зернистой загрузкой. Вода, прошедшая очистку, возвращается в оборот и повторно используется для мойки автомобилей, сброс очищенной воды в городскую канализацию отсутствует.

Фирма Cheminvest (Швеция) разработала свой способ очистки сточной воды от мойки автомобилей. Предусмотрено применение химических добавок, осветление, фильтрование сточной воды от взвешенных веществ и повторное использование 90% очищенной сточной воды. Промывку фильтров проводят в ночное время. Расход свежей воды на 1 автомобиль сокращен до 40 л. Свежую воду применяют только в конце мойки машины. []

Предложен способ очистки сточной воды, образующейся в процессе мойки автомобилей, от нефтепродуктов и взвешенных веществ, включающий отстаивание и фильтрацию с предварительным введением флокулянта (рисунок 1.3).

Недостатком данного способа является высокая продолжительность времени отстаивания сточных вод (3 – 5 часов) и недостаточная степень очистки воды. []

Московский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт “МосводоканалНИИпроект” предлагает способ очистки сточных вод от мойки автомашин. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способ очистки сточных вод от мойки автомобилей включается отстаивание, фильтрация и сорбция на загрузках, при этом в качестве загрузок используют фильтрующий и сорбционный материал, при следующих отношениях диаметров и высот слоев загрузок:

и , где

D₁ – диаметр частиц фильтрирующей загрузки;

D₂ – диаметр частиц собцирующей загрузки;

H₁ – высота слоя фильтрирующей загрузки;

H₂ – высота слоя собцирующей загрузки.

Предлагаемое изобретение дает возможность максимально использовать сорбционную емкость загрузки, что позволяет резко сократить объем сооружений и достичь степени очистки воды, позволяющей использовать ее повторно. Способ осуществляется следующим образом: исходная вода, содержащая нефтепродукты и взвешенные вещества, поступает в отстойник, затем в фильтровальный аппарат с фильтрующей загрузкой, а затем в фильтрующий аппарат с сорбционной загрузкой (рисунок 1.4). []

Предприятие группы KAPXEP предлагает установку для очистки воды Rainbow. Установка работает автоматически. Это комплексная система очистки воды. Вода, получаемая в результате очистки, используется для мойки автомобилей. Составные части системы: фильтр с активированным углем, дезинфицирующая труба и управление. Принцип работы: с помощью насоса вода попадает в гидроциклон, далее проходит через угольный фильтр, затем вода попадает в буферный резервуар. Дезинфекция воды происходит перманентно. Дополнительно работает дезинфекционная труба. Перед началом работы или каждый час после начала работы можно проводить обратную промывку. Промывка возможна не только чистой водой, но и очищенной. Вода после очистки вновь поступает в шламоулавливатель. Пропускная способность установки до 20 м³/ч, токоподвод 2.2 кВт, необходимая площадь (приближенно): длина 1200 мм, ширина 1200 мм, высота 2200мм.

2. СХЕМЫ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В САМАРЕ 2.1. Обзор систем.

В настоящее время в Самаре разрешена эксплуатация только моек, имеющих оборотное водоснабжение. Такое решение связано с желанием уменьшить расход не по назначению питьевой воды.

Системы оборотного водоснабжения позволяют повторно использовать 90 – 95% исходной воды и исключить сброс сточных вод в окружающую среду. Свежую воду только добавляют в систему для восполнения потерь (15% от всей используемой воды).

В Самаре в основном используются три системы очистки воды после мойки автомобилей, осуществляющие водооборот:

1)   Система рециркуляции воды для автомобильных моек. Фирма Karcher (Германия). Моноблок с реагентами и фильтрами.

2)   Установка для мойки легковых автомобилей с оборотным водоснабжением (УМ). АО “Самарский Опытно-Эксперементальный завод”.

3)   Мойка с оборотным водоснабжением. ЗАО “СамараАВТОтех”.

2.2. Система рециркуляции воды для автомобильных моек фирмы Karcher (Германия).

Принцип работы системы заключается в следующем. Как изображено на рисунке 2.1, грязная вода, после операции мойки аппаратом высокого давления (11), скапливается в отстойнике (1), где оседают крупные частицы грязи. Затем, с помощью погружного насоса (2), вода поступает в бак-смеситель. Здесь встроенная дозирующая система добавляет необходимое количество специального реагента RM 847 (3) и антибактериального вещества RM 851 (4). После интенсивного перемешивания смесителем (5), происходит отделения грязи и масел. При этом тяжелые частицы оседают на дне, а минеральные собираются наверху. Очищенная вода накапливается в буферном баке (6), затем проходит через специальные фильтры (7) в резервуар (8), откуда через клапан (9) снова подается в аппарат высокого давления.

Ополаскивание автомобиля должно производиться свежей водой. Во избежание переполнения системы, расход свежей воды на ополаскивание не должен превышать 15% от общего расхода воды. После определенного периода (до 50 циклов) отработанная вода должна быть вывезена специальными службами для утилизации.

Очищенная после мойки автомобилей вода может снова использоваться для работы аппаратами высокого давления, что позволяет экономить до 80% воды и значительно (в 5 раз) снизить расход моющих средств.

Достоинства системы:

-    экономия воды;

-    экономия моющих средств;

-    автоматический режим работы;

-    работа с аппаратами высокого давления с нагревом и без нагрева;

-    компактность: система HDR 555 при размерах 1200´1082´800 мм весит 100 кг;

-    выполнение требований санитарно-технических служб.

Однако в процессе эксплуатации системы стали очевидны и ее недостатки. Во-первых, используются дорогостоящие реагенты; во-вторых, при интенсивной работе оказывается недостаточным время пребывания загрязненной воды в отстойнике; в-третьих, необходимость вывоза отработанной воды для ее утилизации после пятидесяти циклов.

Но основной недостаток, о котором говорят работники моек, - это недостаточная степень очистки воды. То есть в воде, поступающей из аппарата высокого давления, присутствует даже песок, который может повредить краску на машине или поцарапать стекла.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что данная установка не пригодна для Российских условий. В связи с этим АО “Электрощит” предлагает установку МОВ1, принцип действия которой полностью соответствует принципу действия германских установок, но на трубопроводе, соединяющем блок очистки с аппаратом высокого давления, установлен фильтр тонкой очистки, что делает установку применимой к Российским условиям. В таблице 2.1 даны характеристики вышеописанных установок.

Таблица 2.1

Характеристики систем рециркуляции воды для автомобильных моек.

Название	Производи-тельность	Размеры	Мощность	Цена
Karcher HDR 555	0.2 м3/час	1.2´1.082´0.8 м	0.6 кВт	6700 $
Karcher A3A 600	0.6 м3/час	1.55´0.63´1.3 м	1.2 кВт	14500 $
Электрощит МОВ1	1 м3/час	10´5´2.7 м	5.6 кВт	185000 руб. (» 7400 $)

Как видно из таблицы, мойка МОВ1 при самой большой производительности имеет низкую цену по сравнению с германскими. Плюс ко всему мойка завода АО “Электрощит” приспособлена к работе с очень сильно загрязненной водой.

2.3. Установка для мойки легковых автомобилей с оборотным водоснабжением (УМ) Самарского Опытно-Эксперементального завода. 2.3.1. Устройство мойки легковых автомобилей.

Мобильная установка мойки легковых автомобилей с оборотным водоснабжением представляет собой комплекс, состоящий из двух блоков-модулей:

-    блока мойки легковых автомобилей с применением водо-воздушной смеси с подогретой водой и системой сушки автомобилей после мойки;

-    блок двухступенчатой очистки стоков, загрязненных от мойки автомобилей.

Первая ступень очистки обеспечивает отстой взвеси механических примесей, очистку стоков на напорном гидроциклоне от мелкодисперсных частиц и нерастворимых нефтепродуктов, очистку стоков низконапорной флотацией с флокуляцией.

Вторая ступень очистки включает в себя фильтрацию на фильтре с текстильно-волокнистой загрузкой, бактерицидную обработку стоков гипохлоритом натрия и финишную очистку в адсорбере с активированным углем и де хлорированием стока на подслое дробленого антрацита марки АС.

2.3.2. Назначение и область применения.

Установка мойки легковых автомобилей предназначена для косметической и углубленной мойки легковых автомобилей с очисткой загрязненных стоков с оборотным водоснабжением, исключающим сброс стоков в окружающую среду.

Метод очистки стоков мойки легковых автомобилей – физико-химический с применением следующего оборудования:

-    напорного гидроциклона;

-    узла низконапорной флотации;

-    фильтра с текстильно-волокнистой загрузкой;

-    узла адсорбции на активированном угле;

-    узла бактерицидной обработки воды;

-    узла приготовления и дозирования флокулянта.

Основное технологическое оборудование мойки легковых автомобилей изготовлено в виде двух транспортабельных блок-модулей полной заводской готовности.

2.3.3. Основные технологические данные и характеристики.

Определяющие характеристиками комплекса мойки являются:

Производительность мойки по пропускной способности автомобилей, шт. в час шт. в сутки	6 96
Расход воды на мойку одного автомобиля, л	50
Расход воды в сутки (максимальный), м3	4.8 – 5.0
Производительность по очистке загрязненных стоков, м3/час	3.5
Экономия водопроводной воды, %	96 – 98
Качество очищенной воды, мг/л, не более: -    по взвешенным веществам -    по нефтепродуктам	5 0.05 – 0.1

Характеристики сети питания оборудования: -    напряжение, В -    частота, Гц	220/380 50
Установленная мощность, кВт	43.8
Потребляемая мощность, кВт в режиме -    мойки -    очистки -    мойки с нагревом воды -    мойки с нагревом воды и обдувом теплым воздухом	0.8 8.2 8.3 31.4
Вентиляция – принудительная, вытяжная с естественным притоком.
Кратность обмена воздуха	10
Рабочие помещения установки имеют естественное и искусственное освещение, выполненное с учетом СНиП 11-4-79
Численность обслуживающего персонала в одну смену, чел.	2
Блок мойки оборудован 4 точками подачи воды: -    давление воды, мПа (кгс/см2), не менее -    давление воздуха, мПа (кгс/см2), не более	0.15 (1.5) 0.5 (5)

Санитарно-защитная зона между установкой и жилыми застройками определяется заказчиком (покупателем) и согласовывается с местными органами санитарного надзора в соответствии со СНиП.

Требуемая площадь размещения мойки, м2	120
Габаритные размеры мойки автомобилей, м: -    длина с пандусами -    ширина -    высота	12 6.5 3.41
Масса установки (сухой вес), т. с. не более в том числе: -    блок мойки (порожний) (с водой) -    блок очистки (порожний) (с водой)	13 5.2 11.3 7.5 16.2
Расход сырья и материалов: -    флокулянт ВПК-402, мг/л, г/м3 не более всего в сутки, г не более в год, кг не более -    гипохлорит натрия, мг/л, г/ м3 всего в сутки, г в год, кг -    вода (для возмещения естественной убыли) не более л/час л/сут подпитка в год, м3	5 75 27 3 45 16.2 3 48 17.3
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 УХЗЛ, при этом: а) для эксплуатации в рабочем состоянии температура, °С: -    окружающей среды, не ниже -    внутри установки мойки, не ниже б) нормативная снеговая нагрузка в) нормативная ветровая нагрузка г) сейсмичность в баллах, не выше	-30 +5 до 150 кг/м2 до 55 кг/м2 6
Показатели надежности а) коэффициент готовности б) ресурс, назначенный до 1-го капитального ремонта, лет, не менее	0.98 5

2.3.4. Описание технологического процесса очистки сточных вод установки мойки автомобилей.

Установка мойки автомобилей показана на рисунке 2.2. Загрязненные сточные воды из бака грязной воды (1) поступают на прием насоса (2). Очистка сточной воды производится последовательно и раздельно в 2 ступени: