Глава 3. Системы оборотного водоснабжения и очистки сточных вод

1. Системы оборотного водоснабжения автотранспортных предприятий

Возрастающая потребность промышленных предприятий в воде для технических нужд, в том числе автотранспортных предприятий для мойки автомобилей, создает предпосылки к необходимости повторного и оборотного водоснабжения,

По данным научно-исследовательского и проектно-изыскательского института Мосводканалниипроект, только на мойку автомобилей в Москве ежесуточно расходуется 50 тыс. м³ питьевой воды, прошедшей дорогостоящую обработку на водопроводных станциях или подаваемой из артезианских скважин. За год расход воды по всем московским ДТП составляет 15 млн. м³. В связи с этим поставлена задача уже в ближайшие годы перевести промышленные, в том числе и автотранспортные предприятия на систему повторного и оборотного водоснабжения. Эта задача решается комплексно с возведением сооружений по очистке промышленных сточных вод, а также ливневых стоков (как обязательное условие по выполнению "Основ водного законодательства Союза ССР и союзных республик").

За последнее время в крупных промышленных центрах страны, и прежде всего, в Москве, наряду с локальными сооружениями по очистке сточных вод отдельных предприятий, возводятся групповые очистные сооружения, на которых очищаются промышленные сточные и ливневые воды, поступающие от нескольких предприятия, что обеспечивает снижение как первоначальных затрат на возведение очистных сооружений, так и на их содержание. Кроме того, в групповых очистных сооружениях осуществляется более надежная и качественная очистка сточных и ливневых вод при автоматической контроле за работой очистных сооружений и качеством очистки. Однако данная система оборотного водоснабжения и очистки сточных вод еще не получила массового распространения, в связи с чем АТП должны решать задачу создания оборотного водоснабжения путем строительства собственных очистных сооружений и системы оборотного водоснабжения для повторного использование воды при мойке автомобилей.

Система оборотного водоснабжения, как правило, включает в себя сборник-резервуар сточной воды, откуда она насосами подается в фильтры очистки от взвешенных частиц и нефтепродуктов. После фильтрации очищенная вода поступает в сборник-резервуар чистой воды, из которого она забирается насосами для расхода на промышленные цели и для мойки автомобилей. В данной схеме оборотного водоснабжения повторное использование воды для мойки может производиться, минуя сборник-резервуар чистой воды, и прямо подаваться насосом к моечной машине.

Основными загрязнителями производственных сточных вод:, автотранспортных предприятий являются нефтепродукты к взвешенные частицы; других каких-либо химических веществ в них содержится ничтожно малое количество, в связи с чем упрощается процесс очистки. Существующие очистные сооружения для улавливания взвешенных частиц и остатков нефтепродуктов, в основном действующие по методу флотационной очистки (основанному на прилипании частиц нефти или других загрязнений к пузырькам воздуха, которыми искусственно насыщаются сточные воды, "и всплывании образующегося комплекса), сложны, требуют реагентной обработки воды с применением коагулянтов (сернокислого алюминия или сернокислого железа и др.), не обеспечивают надежного качества очистки, воды.

Для размещения таких очистных сооружений требуются значительные территории, выделить которые в условиях действующего АТП не всегда возможно.

В связи с указанными недостатками таких очистных сооружений нецелесообразно на их основе создавать систему оборотного водоснабжения. При организации оборотного водоснабжения исходят из следующих основных требований:

достаточно высокое и надежное качество очистки сточных вод без повседневного лабораторного контроля;

компактность очистных сооружений - возможность размещения их на сравнительно небольшой площади;

возможность серийного заводского изготовления всех агрегатов очистных сооружений и простота в эксплуатации;

широкий диапазон производительности установок (путем их комплектации из унифицированных узлов) на различную производственную мощность АТП.

Указанным требованиям отвечает разработанная институтом Мосводканалниипроект установка для очистки производственных сточных вод, получившая название "Кристалл". Принцип действия установки основан на последовательной фильтрации через устройства для задержания взвешенных частиц к дальнейшем извлечении нефтепродуктов по замкнутому циклу.

Высокое качество и эффективность очистки сточных вод на установке "Кристалл" достигается за счет вибрационного фильтра и применения в качестве фильтрующих элементов загрузок синтетических нетканых материалов (таких, как сипрон, возопрон, синтепрон и др.), имеющих наиболее высокую адсорбционную и адгезионную способность к нефтепродуктам и являющихся отходами легкой промышленности. Невысокая стоимость этих материалов (от 8 до 40 руб. за 1 м³) и возможность многократной их регенерации ставят эти материалы на первое место по сравнению с другими фильтрующими загрузками по ючистке сточных вод.

Показатели качества очистки сточных вод на выходе установки "Кристалл" приведены в табл. 2.

В результате очистки вода может быть повторно использована для мойки автомобилей и других технических целей при оборотном водоснабжении, сброшена в ливневую канализацию кли в открытые водоемы без нарушения нормального состояния биологической среды.

Следует особо отметить компактность установки "Кристалл", что позволяет монтировать ее непосредственно в помещениях AT П. Так, например, в 9-м Московском таксомоторном парке (размещенном под Автозаводским мостом через р. Москву в пандусах) очистные сооружения с установкой "Кристалл" напольного типа и системой оборотного водоснабжения смонтированы на площади всего 100 м².

Применение установок "Кристалл" также эффективно не только в тех АТП, где еще нет очистных сооружений и где они возводятся впервые, но и в тех, где они уже действуют. Это подтверждается опытом устройства оборотного водоснабжения с дополнением действующих флотационных очистных сооружений установкой "Кристалл" в 4-м Московском таксомоторном парке. С пуском этой установки в эксплуатацию в 1973 г. при создании системы оборотного водоснабжения напольного типа годовой расход воды из московского водопровода на мойку автомобилей-такси сократился со 145 тыс. м³ до 7,5 тыс. м³ (расход свежей воды из водопровода происходит только на пополнение системы оборотного водоснабжения).

Институтом Мосводоканалниипроект разработаны проекты установок "Кристалл" с батареями производительностью 10, 30, 60, 90 и 120 м³/ч, различных по своей конфигурации, применительно к имеющимся в автотранспортных предприятиях помещениям. Управление работой установками и контроль качества очистки сточных вод автоматизированы и осуществляются без: повседневной лабораторной проверки.

Регенерация фильтрующей загрузки, насыщенной нефтепродуктами, осуществляется путем отжатия в стиральной центрифуге. Кратность регенерации фильтрующих нетканых материалов более 60 при восстановительной способности 94-97% по адсорбционной емкости материала к нефтепродуктам.

Установка "Кристалл" имеет сравнительно небольшие габариты. При ее монтаже не требуется земляных и строительных, работ; осуществляется только сборка унифицированных узлов и агрегатов с использованием стандартных комплектующих изделий (вибратор для фильтра, насосы и др.).

Изготовление установки несложно, причем требуется небольшое количество материалов. Например, для установки производительностью 30 м³/ч необходимо: черных металлов 3700 кг, нержавеющей стали 247 кг, цветных металлов 13 кг, чугуна 7 кг, стеклопластика 130 кг.

Ниже приводится описание устройства и принцип работы: установки "Кристалл" производительностью 30 м³/ч как наиболее распространенной в системе оборотного водоснабжения. При этом объектом канализования являются промышленные сточные и ливневые воды, загрязненные взвешенными веществами и нефтепродуктами, что соответствует характеру сточных вод АТП.

Установка "Кристалл" (рис. 2) содержит приемный резервуар 1 сточной воды, насос 2 подачи сточной воды, виброфильтр 3, бункер-сборник 4 осадка, блок очистки сточных вод от нефтепродуктов, имеющий камеру 6 грубой (первичной) очистки воды, камеру 7 для окончательной очистки сточных вод, сборник 5 чистой очищенной воды, насос 11 подачи чистой воды с патрубком 12, соединяющим насос с моечной установкой, сборник 8 нефтеотходов с патрубком 9 отвода нефтепродуктов и патрубком 10 слива воды в осадок.

Рис. 2. Схема очистки сточных вод по замкнутому циклу на установке 'Кристалл'

Одним из главных агрегатов установки является виброфильтр, предназначенный для очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ - песка, ила и т. п.

Виброфильтр (рис. 3) выполнен в виде металлического цилиндрического корпуса 5, переходящего в нижней части на конус и опирающегося на трубчатое основание; внутри корпуса размещены тринадцать кассет 6, обтянутых мелкой металлической сеткой; сверху корпуса имеется кассетодержатель 3, на трубе которого крепится вибратор 1. Промежутки между кассетами заполняются гранулами полистирола. Для приема и подачи в установку сточной воды имеется входной патрубок 4, а для. выхода воды, очищенной от взвешенных веществ, в верхней части корпуса имеется выходной патрубок 2; для спуска осадка в нижней части корпуса имеется переливная труба 7, соединяющая корпус с элеватором. Для контроля за давлением в виброфильтре имеется манометр.

Рис. 3. Виброфильтр установки 'Кристалл'

В описываемой установке оригинально решена конструкция блока вторичной очистки сточных вод от нефтепродуктов, в котором осуществляется окончательная очистка воды. Основными узлами блока (рис. 4) являются камера 16 грубой (первичной) очистки с крышкой 11, кассеты 18 каскадного фильтра окончательной очистки воды, расположенные в средней части блока, и сборник 20 чистой воды.

Рис. 4. Блок вторичной очистки сточных вод от нефтепродуктов (установка 'Кристалл')

Камера грубой очистки воды от нефтепродуктов имеет патрубок 13, через который поступает вода из виброфильтра, очищенная от взвешенных частиц; в камере имеются две рамки 12 с коалесцирующими фильтрами, перегородка 9 с желобом 10, патрубок 7 слива нефтепродуктов, заслонка 8 с электромагнитным приводом и распределительный коллектор 6.

Расположенные в средней части кассеты 18 размещены в трех горизонтальных рядах и выполнены подвижными на роликах по направляющим каркаса камеры. Кассета состоит из наружного и внутреннего корпусов 4, двух металлических сеток 5, лотка 17 и переливной трубы 1 телескопического типа; внутренний корпус кассеты заполнен фильтрующим синтетическим волокном 21 (например, сипрон) для окончательной очистки воды от нефтепродуктов.

Слив чистой воды осуществляется через сливной патрубок 2, Кроме того, имеются патрубок 3 перелива и патрубок 19 для слива отстоя.

В верхней части камеры смонтированы воздушные коллекторы 14 для удаления (с помощью воздуха) слоя нефтеотходов с поверхности воды; для наблюдения за процессом очистки воды имеется смотровое окно 15.

Загрязненная вода поступает в резервуар 1 сточных вод (см. рис. 2); когда уровень воды в резервуаре достигнет среднего датчика сигнализатора уровня, автоматически включается насос 2, далее вода под давлением 2-2,5 кгс/см² поступает по трубопроводам в виброфильтр 3; после фильтрации из виброфильтра вода поступает в блок вторичной очистки от нефтепродуктов сначала в камеру 6 грубой (первичной) очистки, а затем в камеру 7 для окончательной (вторичной) очистки, откуда она направляется в сборник 5 чистой воды.

Осадок в виде песка, ила и т. п. оседает в конусной части виброфильтра 3, из которого он периодически удаляется в бункер-сборник 4 осадка.

В камере грубой очистки воды происходит коалесценция (укрупнение частиц) эмульсии и образование слоя нефтеотходов. Ускорение сброса нефтеотходов с поверхности воды осуществляется путем подачи сжатого воздуха; далее нефтеотходы самотеком поступают в сборник 8, а оттуда через патрубок 9 на установку "Вихрь" для сжигания.

Очищенная от нефтепродуктов вода из камеры 6 грубой (первичной) очистки поступает в камеру 7 окончательной (вторичной) очистки воды; пройдя окончательную очистку, вода сливается в сборник 5 чистой воды; когда уровень воды в сборнике 5 достигнет среднего датчика сигнализатора уровня воды (на рисунке не показано), включается насос 11 чистой воды,, подающий очищенную воду в систему оборотного водоснабжения.

Высокое качество очистки воды от взвешенных частиц достигается в виброфильтре благодаря применению кассет, обтянутых сеткой с размером ячейки 40 мкм, на которой задерживаются частицы размером 40 мкм и выше, создающие рабочий слой, через который фильтруется вода. Встряхивание кассет е помощью вибратора обеспечивает интенсивное удаление осевших взвешенных частиц, а благодаря автоматизации процесса встряхивания, которое осуществляется при возрастании гидравлического сопротивления воды до определенного предела,обеспечивается поддержание оптимальной толщины рабочего слоя. ила, гарантирующего эффективность очистки.

Электрическая схема установки "Кристалл" включает в себя электроприводы трех насосов загрязненной воды, двух виброфильтров, четырех камер для окончательной (вторичной) очистки воды и трех насосов чистой воды, а также водо- и воздухоприводы с сигнализаторами, электровентилями и электроклапанами.

В работе очистных сооружений установки предусматривается следующий объем автоматизации:

включение основного насоса подачи сточных вод при достижении необходимого уровня в резервуаре сточных вод;

аварийное отключение основного насоса (при загрязнения всасывающей магистрали или в случае срабатывания световой или звуковой сигнализации) и включение резервного насоса;

включение третьего (резервного) насоса загрязненной воды при увеличении притока сточных вод в отстойник;

включение вибратора ИВ-38 и перекрытие трубопровода подачи сточных вод при загрязнении основного виброфильтра. Происходит автоматическое переключение подачи сточных вод в резервный виброфильтр, причем включаются аварийная световая и звуковая сигнализация;

включение и отключение насоса очищенной воды (на 2-3 мин каждого часа работы) для промывки фильтра гидроэлеватора;

слежение за накоплением слоя нефти на поверхности приемного резервуара в камере окончательной (вторичной) очистки воды. При уровне, достаточном для срабатывания фотоэлемента, выдается сигнал на электромагнитный клапан перелива и на клапан подачи воздуха сброса нефтепродуктов, установленный в воздухопроводе;

включение сигнальной лампы при загрязнении одного из верхних фильтров камеры окончательной (вторичной) очистки воды;

включение звуковой и световой сигнализации в случае загрязнения всех трех верхних фильтров;

включение насоса откачки чистой воды при достижении установленного уровня в сборнике чистой воды;

включение резервного насоса, а также звуковой и световой сигнализации при аварийном отключении одного из работающих насосов чистой воды.

Технические характеристики установки 'Кристалл'

Установка "Кристалл" с системой оборотного водоснабжения в комплексе с установкой "Вихрь" (для уничтожения путем сжигания образующихся при очистке сточных вод органических отходов, главным содержанием которых являются нефтепродукты) как наиболее совершенные одобрены к массовому внедрению Госстроем РСФСР и Санитарно-эпидемиологической станцией Москвы.