Ремонтные работы, мойка машин. Водопотребление и водоотведение. Основные компоненты загрязнения и требования к качеству сточных вод.

Машинно-тракторный парк (объекты ремонта) эксплуатируют в сложных условиях. Из-за контакта с почвой, растениями, топли-восмазочными материалами, удобрениями и влияния ряда других факторов поверхности тракторов, автомобилей и сельскохозяй­ственных машин покрываются сорбционными слоями сложного и разнообразного состава — загрязнениями. Последние уменьшают устойчивость защитно-декоративных покрытий, повышают ско­рость коррозионных процессов, снижают уровень культуры тех­нического обслуживания и ремонта машин и в конечном итоге служат одной из причин, приводящих к понижению надежности машин и агрегатов. При некачественной очистке деталей в про­цессе сборки дизелей снижается их послеремонтный ресурс на 20...30%.

Для практических целей загрязнения делят на две разновиднос­ти (рис. 2.5).

Загрязнения наружных поверхностей (почвенные частицы, рас­тительные остатки и др.) имеют слабые когезионно-адгезионные связи. Основным моющим реагентом для их удаления служит вода.

Загрязнения внутренних поверхностей (масла, смолистые отло­жения и др.) отличаются значительными когезионно-адгезионными связями, и для их удаления применяют водные растворы техни­ческих моющих средств (ТМС).

ТМС представляют собой многокомпонентные композиции, включающие в свой состав поверхностно-активные вещества (ПАВ) и активные солевые добавки (карбонаты, силикаты и фосфа­ты). ТМС выпускают в виде белого или светло-желтого порошка, хорошо растворяющегося в воде. Препараты МС-15 и МС-37 не­токсичны, негорючи. Их используют для очистки деталей как из черных, так и из цветных металлов без заметной коррозии. Детали и сборочные единицы, подлежащие непродолжительному хранению (до 10... 15 сут), не нуждаются в дополнительной антикоррозионной обработке после очистки водными растворами ТМС, так как после­дние обладают ингибирующим эффектом.

Рабочие концентрации водных растворов ТМС зависят от заг­рязненности очищаемых поверхностей и составляют 5...20 г/л. Их наилучшее моющее действие проявляется при температуре раствора 80 ± 5 "С. При снижении температуры моющего раствора ниже 70 °С резко ухудшается его моющая способность (при 60 °С — в 2 раза, при 50 °С — в 4 раза).

Качественная очистка объектов ремонта может быть достигнута лишь в том случае, если физико-химический фактор воздействия на удаляемые загрязнения, зависящий от применяемых моющих реа­гентов, дополняется механическим фактором (струи высокого дав- , ления, вибрация и т. д.). Последний определяется конструкцией моечных машин и установок, которые изготовляют трех основных типов: струйные, погружные и комбинированные.

Существуют струйный и погружной способы очистки.

При струйной очистке механический фактор проявляется как удар струи на удаляемые загрязнения, что приводит к их раз­рушению и размыву. Сила удара, Н,

где т₀ — секундная масса моющей жидкости, кг/с; v_o — скорость потока, м/с; a — угол падения струи, рад; у — коэффициент, учитывающий изменение силы удара при удалении очищаемой поверхности от сопла.

Анализ этой зависимости показывает, что с применением высо­конапорных струйных устройств достигается вполне удовлетвори­тельная наружная очистка машин. Поданным ГосНИТИ, повыше­ние давления воды с 2,5 до 15 МПа при удалении наружных загряз­нений приводит к увеличению производительности процесса очис­тки до 20 раз, снижению энергозатрат в 4 и расхода воды в 10 раз.

При погружной о ч и с т к е наиболее эффективным факто­ром механического воздействия на удаляемые загрязнения следует считать вибрацию ремонтируемых объектов, моющей жидкости или их совместного колебательного движения.

Очистка ремонтируемых объектов с использованием жидких сред сопровождается накоплением в последних удаляемых загряз­нений. При этом очищающая среда постепенно теряет свое моющее действие. Отработанные моющие растворы подлежат регенерации. На рисунке 2.6 показана схема замкнутой технологии очистки заг­рязненных объектов с устройством для регенерации очищающей среды.

Известно несколько способов регенерации жидкой очищающей среды: естественное отстаивание, центрифугирование, коагуляция и ультрафильтрация.

Естественное отстаивание происходит под действием гравитационных сил. Скорость осаждения частиц (с известными допущениями) определяют по формуле Стокса, м/с, В результате твердые частицы оседают на дно, а нефтепродукты всплывают на поверхность. Такой процесс можно наблюдать при использовании в качестве моющей жидкости чистой воды без ТМС.

Естественное отстаивание реализовано на пункте наружной очистки машин с оборотным водоснабжением. Использованная для очистки машин грязная вода с площадки 2 (рис. 2.7) самотеком поступает в грязеотстойник 5 с бензомаслоуловителем. Очищенная вода направляется в резервуар 5, откуда насосом / снова подается на очистку машин.

Поверхностно-активные вещества, входящие в состав ТМС, удерживают загрязнения в объеме моющего раствора в виде суспен­зий и эмульсий. Чем эффективнее применяемое ТМС, тем труднее выделяются из моющего раствора накапливающиеся в нем загряз­нения.

Количество загрязнений в моющих растворах постепенно стаби­лизируется (рис. 2.8). По мере увеличения скорости старения мою­щих растворов (потери моющей способности), что видно из нижне­го графика, возрастает концентрация накапливаемых в растворе загрязнений. Выделить последние из отработанного моющего ра­створа на основе высокоэффективных ТМС непросто. Для таких растворов естественное отстаивание под действием лишь гравита­ционных сил неэффективно. В связи с этим сделана попытка ин­тенсифицировать этот процесс, заменив естественное отстаивание центрифугированием.

Центрифугирование зависит от фактора разделения цент­робежного очистителя F_p, показывающего, во сколько раз ускоре­ние центробежных сил превышает ускорение сил земного тяготе­ния, т. е.

В процессе центрифугирования в моющем растворе остаются мельчайшие частицы загрязнений, которые снижают его эффек­тивность. При накоплении их определенной концентрации, назы­ваемой критической, моющую способность водных растворов ТМС не удается восстановить дополнительным введением любого коли­чества ТМС.

Работающий на принципе центрифугирования гидроциклон ГЦ-25 используют лишь как средство механизации удаления из от­работанного раствора более крупных загрязнений, однако он не обеспечивает замкнутой технологии очистки объектов ремонта.

Для удаления из отработанного моющего раствора мельчайших частиц применяют коагуляцию.

Коагуляция — это «склеивание» мелкодисперсных загрязнений и выведение их в осадок воздействием специальных коагулянтов.

По разработанной в МГАУ технологии в моющий раствор вводят смесь коагулянтов сернокислого железа FeSO₄ и гидроксид кальция Са(ОН>2 при соотношении 1 : 1 и концентрации 6 г/л. При этом обеспечивается удаление взвешенных веществ и нефте­продуктов до 98 % и создаются условия для организации замкну­той очистки ремонтируемых объектов. При введении в осветлен­ный моющий раствор 50...60 % моющего средства полностью вос­станавливается первоначальная моющая способность водного ра­створа ТМС.

На растворном пункте ОМ-21613 насосом 7 (рис. 2.9) моющий раствор подается из рабочей емкости 1 в моечную машину, откуда загрязненная очищающая среда возвращается в рабочую емкость 7 через фильтр 9 грубой очистки с помощью фекального насоса 8. Крупные загрязнения задерживаются в фильтре 9 грубой очистки и оседают на дно, откуда по мере накопления удаляются сжатым воз­духом в специальный грязесборник. Приносимые в рабочую ем­кость масляные загрязнения вылавливаются и через воронку нефте­ловушки периодически сливаются в нефтесборник, из которого по мере заполнения удаляются сжатым воздухом. Тяжелые загрязне­ния выпадают в нижнюю часть рабочей емкости /, а из нее в грязеотстойник 10, откуда с помощью сжатого воздуха поступают в спе­циальную емкость.

При накоплении в растворе, находящемся в рабочей емкости /, до 4...9 г/л взвешенных веществ и 5...7 г/л нефтепродуктов наступа­ет коагуляция. Для этого загрязненный моющий раствор из рабочей емкости / перекачивается фекальным насосом 8 в регенерационную емкость 2, куда через дозатор расходного бака 3 направляются растворы коагулянтов FeSO₄ и Са(ОН)₂. Для интенсивного переме­шивания коагулянтов с загрязненным моющим раствором в регенерационную емкость подают сжатый воздух.

Коагуляция длится 6...8 ч. В последние З...3,5ч подачу воздуха прекращают. В процессе взаимодействия коагулянтов с моющим раствором образуются хлопья, которые, осаждаясь, адсорбируют на своей поверхности удаляемые загрязнения.

После охлаждения хлопьев и некоторого уплотнения осадка в регенерационной емкости 2 образуются верхний слой отстоявшей­ся очищенной среды и нижний — скоагулированной суспензии (объемное соотношение 4:1).

Осветленный раствор перекачивают насосом 7 в рабочую ем­кость 1, куда доливается недостающее количество воды и вводится 50...60 % моющего средства. Техническое моющее средство раство­ряется в баке 4.

Скоагулированная суспензия из нижней части регенерационной емкости 2 подается в вакуум-фильтр для обезвоживания. Твердый осадок загрязнений складируется с помощью поддона-тележки, а моющий раствор через сборный бак перекачивается насосом в ем­кость 2для коагуляции при очередном цикле его регенерации.

Ультрафильтрация — это безреагентный способ регенера­ции отработанных моющих растворов с использованием трубчатых мембран. Этот процесс впервые разработан фирмой «Абкор-Дюрр» (Германия — США) для разделения водомасляных эмульсий, по­добных отработанным моющим растворам.

Установка для ультрафильтрации представляет собой блок мем­бран трубчатой формы. На опорную трубу 2 (рис. 2.10, а), изготов­ленную из специальной стеклоткани, наносят пористую мембрану Зтолщиной в несколько десятков или сотен микрометров.

Разделяемая эмульсия 1 прокачивается вдоль трубок под давле­нием 0,5 МПа. Фильтрат 5 представляет собой раствор солей, вхо­дящих в состав ТМС. Он проходит через мембрану 3 и опорную тру­бу 2, а частицы масла 4 задерживаются мембраной.

В зависимости от размера мембран можно достичь таких усло­вий, при которых вместе с раствором солей через мембрану пройдут и растворы ПАВ, служащие одним из компонентов ТМС.

Таким образом, фильтрат 5 после ультрафильтрации будет со­держать все исходные компоненты ТМС без масла и механических примесей, т. е. отработанный моющий раствор регенерируется.

Схема ультрафильтрации загрязненных моющих растворов в установках «Абкор-Дюрр» показана на рисунке 2.10, б. Порция гряз­ной моющей жидкости подается из бака 6 в емкость 7 установки. Далее насос 9 качает регенерируемую жидкость по замкнутому кон­туру: трубчатая мембрана 10— емкость 7— насос 9 — мембрана 10.

Осветленный раствор собирается в отдельный бак для повторно­го использования, а концентрат из масла и твердых взвесей собира­ется в емкости 8.

Разработана ультрафильтрационная установка ОМ-21619, в ко­торой реализуется описанная схема регенерации отработанных мо­ющих растворов с использованием трубчатых мембран.