Влияние железнодорожного транспорта на сточные воды

     Влияние железнодорожного транспорта на сточные воды. 

     1. Введение.

     Сегодня очень важно сознавать неразрывную  связь природы и общества, которая  носит взаимный характер. Уместно  вспомнить слова        А. И.Герцена о том, что «природа не может перечить человеку, если человек не перечит ее законам». С одной стороны, природная среда, географические и климатические особенности оказывают значительное воздействие на общественное развитие. Эти факты могут ускорять или замедлять темп развития стран и народов, влиять на общественное развитие труда.

     С другой стороны, общество влияет на естественную среду обитания человека. История  человечества свидетельствует как  о благотворном влиянии деятельности людей на естественную среду обитания, так и о пагубных ее последствиях.

     Вспомним  известные слова тургеневского  героя Базарова: «Природа – не храм, а мастерская, и человек в ней  работник». К чему ведет и уже  привела эта установка сегодня, хорошо известно на конкретных фактах.

     Рост  масштабов хозяйственной деятельности человека, бурное развитие научно-технической революции усилили отрицательное воздействие на природу, привели к нарушению экологического равновесия на планете.

     Самой уязвимой частью природы стала пресная  вода. Пестициды, удобрения, ртуть, мышьяк, свинец, нефтепродукты и многое в огромных количествах попадают в реки и озера. По заключению многих специалистов, в некоторых районах земли 80% всех болезней вызваны недоброкачественной водой. 

2. Методы очистки  сточных вод от  вредных примесей. 

      В ряде регионов нашей страны все больше ощущается загрязнение окружающей среды антропогенного происхождения. При этом особую озабоченность вызывают масштабы загрязнений водных бассейнов.

      Ученые  различают три вида загрязнения  водной среды: физическое, биологическое  и химическое.

      Под физическим понимают прежде всего тепловое загрязнение, образующееся в результате сброса в водоемы и водотоки подогретых вод, уже использованных для охлаждения ТЭС и АЭС. Сброс таких вод приводит к изменению водного режима. В замкнутых системах подобный подогрев приводит к уменьшению содержания кислорода, что отрицательно сказывается на рыборазведении. Он же способствует бурному развитию одноклеточных водорослей и «цветению» воды. К физическому загрязнению принято относить также поступление в водную среду радиоактивных веществ.

      Биологическое загрязнение создается прежде всего  микроорганизмами, многие из которых  имеют характер болезнетворных. В  водную среду они попадают вместе со стоками химической, целлюлозно-бумажной, пищевой промышленности, а в сельской местности – со стоками крупных животноводческих комплексов. Такие стоки могут служить источником самых разных заболеваний.

      Химическое  загрязнение гидросферы возникает  в результате попадания в нее  различных химических веществ и  соединений. Один из наиболее ярких примеров такого рода – сброс в водоемы и водостоки тяжелых металлов, среди которых особенно опасны свинец и ртуть. Другой пример – собственно химические вещества, такие как нитраты, фосфаты, углеводороды.

      В соответствии с загрязнением существуют и методы очистки сточных вод.

Механические  методы:

- песколовки,

- усреднители,

- нефтеловушки,

- гидроциклоны,

- первичные отстойники. 

Биологические методы

Естественные:

- почвенные,

очистка в биологических прудах.

Искусственные:

- аэротенки,

биофильтры. 

Физико-химические:

- нейтрализация,

- окисление,

- коагуляция,

- сорбция,

- флотация,

- экстракция,

- ионный  обмен,

- доочистка.

      Достаточно  сильное воздействие на экологическую  систему города Рузаевка оказывает  железнодорожный транспорт. Данная работа написана по материалам деятельности производственно-экологической лаборатории Рузаевского отделения Куйбышевской железной дороги.

      Цель  исследования: изучение степени воздействия  локомотивного депо на окружающую среду, в частности на сточные воды; определение направлений улучшения состояния окружающей среды. 

3. Загрязнение водоемов  железнодорожным  транспортом. 

     Негативное  влияние железнодорожного транспорта проявляется в большей степени  через загрязнение водных источников. Значительный расход воды на производственные нужды железнодорожного транспорта и недостаточно рациональное ее использование в производственных процессах являются одним их основных недостатков в работе железнодорожного водоснабжения. На предприятиях применяются в основном прямоточные водоснабжения, при которых вода используется один раз. Вода участвует почти во всех производственных процессах: при ремонте и промывке подвижного состава, его узлов и деталей, охлаждении компрессоров, получении пара, заправке вагонов.

      Атмосферные (поверхностные) стоки с загрязненной территории предприятия очищаются системами ливневой канализации и используются на технические нужды.

      При наружной обмывке пассажирских вагонов, вагонов электропоездов, дизельных  поездов образуется сточная вода, загрязненная минеральной взвесью, эмульгированным маслом и моющими средствами, в состав которых входят поверхностно-активные вещества (ПАВ) и кислоты. В этой воде содержится до 300 мг/дм³ нефтепродуктов, большое количество минеральной и органической взвеси и до 250 мг/дм³ моющих веществ. Концентрация загрязнений значительно превышает допустимые нормы для сбросов в канализацию.

      Чтобы устранить загрязнение используют разнообразные методы очистки сточных  вод от вредных примесей.

      Основное  количество воды на железнодорожном  транспорте расходуют локомотивное и вагонное депо. Локомотивное депо города Рузаевка сбрасывает ежегодно в городской коллектор 54 тысячи куб. метров воды. В связи с этим проблема очистки сточных вод здесь стоит особенно остро.

      Наиболее  распространенным методом удаления взвешенных  веществ и нефтепродуктов из воды является отстаивание. Оно основано на разности плотности воды и нефтепродуктов, благодаря чему они всплывают на поверхность. Всплывание основной массы нефтепродуктов происходит за 30-40 минут.

      Другим устройством для очистки сточных вод является флотация. Она основана на прилипании частиц нефтепродуктов и  других загрязнений к пузырькам воздуха, которыми искусственно насыщается вода. При этом скорость всплывания частиц загрязнения увеличивается в несколько сотен раз. Флотация протекает в 8-10 раз быстрее, чем отстаивание, продолжительность ее 10-15 минут. При этом содержание нефтепродуктов в воде сокращается в 5-10 раз по сравнению с их содержанием после очистки в нефтеловушке.

      Сточная вода из внутренней канализации депо самотеком попадает в подземную насосную станцию, из которой насосами подается в нефтеловушку, где удаляется плавающая нефть, которая сбрасывается в нефтесборные колодцы. Далее сточные воды, содержащие эмульгированную нефть (шаровые частицы нефти размером до десятых долей микрона) самотеком попадают в приемный колодец, откуда засасываются через клапан во флотаторную, где проводится окончательная очистка сточных вод от нефти.

      Из  флотаторной установки очищенные  сточные воды самотеком попадают в надземную насосную станцию, из которой по напорной канализации подаются в городскую канализационную сеть.

      Для проверки степени очистки сточных  вод проводится их полный анализ, куда входит определение запаха и цвета  воды, определение количества взвешенных частиц и нефтепродуктов. 
 
 
 

4. Анализ сточной  воды. 

4. 1. Определение запаха  воды.

      Качественное  определение запаха производят как  при комнатной температуре, так  и при нагревании до 50-65Сº. При определении исследуемую воду наливают в колбу, емкостью 150-200 мл с широким горлом на 2/3 ее объема. Колбу закрывают часовым стеклом и встряхивают вращательными движениями, после чего ее открывают и нюхают запах.

      Результаты  определения запаха выражают описательно  по соответствию: запах хлорный, фенольный, запах нефти, сероводородный и т. д. 

4. 2. Определение цвета  воды.

      Цвет  воды определяют качественно характеризуя его словами: светло-желтый, желтый, бурый, красноватый, темно-коричневый и т. д.

      В тех случаях, когда окраска сточной  воды маскируется присутствием в ней большого количества взвешенных веществ воду надо профильтровать. 

4. 3. Определение содержания  взвешенных веществ  в воде.

      Содержание  в воде взвешенных веществ определяют взвешиванием. Для определения взвешенных веществ воды, последнюю фильтруют через бумажные фильтры (белая лента), фильтры помещают в бюксы (по одному в каждый бюкс) и просушивают в сушильном шкафу при Т= 105ºС  до постоянного веса, фильтры взвешивают вместе с бюксами.

      Через подготовленный таким образом фильтр пропускают 100-1000 мл анализируемой воды, в зависимости от содержания в ней грубодисперсных примесей. Оставшийся на стенках сосуда осадок, смывают небольшой порцией фильтрата в воронку, через которую проводят фильтрование, если фильтрат мутный, его следует профильтровать вторично через тот же фильтр.

      Переносят фильтры вместе с находящимися на них взвешенными веществами в  те бюксы, в которых производилось  взвешивание фильтров без осадка. Высушивают их в сушильном шкафу  до постоянного веса при Т=105ºС. Содержание взвешенных веществ вводе определяют по формуле: 

Х= мг/л,

Х –  содержание взвешенных веществ в  мг/л,

А –  вес бюкса с фильтром вместе со взвешенными веществами,

В –  вес бюкса с фильтром без осадка в гр.,

1000 –  коэффициент приведения к объему  1л,

1000 –  множитель перевода в миллиграммы,

у –  объем воды в миллиграммах. 

4. 4. Определение нефтепродуктов.

      Реактивы: хлороформ, гексан.

      Объем исследуемой сточной воды в количестве 100-150 мл, помещают в делительную воронку. Приливают 20 мл хлороформа и экстрагируют 5 минут. Отстоянный хлороформный слой сливают в стаканчик. Затем приливают 10 мл хлороформа и эту операцию повторяют еще раз. Пробу подкисляют 2-3 каплями соляной кислоты плотностью 1,19, так чтобы РН < 5.                  

     Приливают 20 мл хлороформа и перемешивают несколько минут, затем дают отстояться. Хлороформный слой сливают в тот же стаканчик, где сливались первые вытяжки. Эту операцию повторяют два раза. Обмывают стенки воронки хлороформом. Собранные хлороформные вытяжки выпаривают на водяной бане при Т= 70-75ºС. Приготавливают колонку с активированной окисью алюминия. Для этого в небольшую трубочку длинной 10 см и диаметром 1 см, нижним концом оттянутым до диаметра 1 мм, помещают  слой оксида алюминия (III) в 1 см для хроматографии, затем ваты.

      После отгонки хлороформа обрабатывают  5 мл сухого и чистого гексана  и переносят раствор в колонку  с окисью алюминия, подставляют маленькую  колбу (доведенную до постоянного веса). Стаканчик, где был остаток после  отгонки хлороформа несколько раз промывают несколькими порциями гексана, перенося каждую порцию на колонку с окисью оксида алюминия (III). После этого промвают колонк еще раз несколькими порциями гексана, собирая их в ту же колбу. Получив, таким образом, раствор нефтепродуктов в гексане, освобожденный от примеси полярных соединений с помощью вентилятора (колбочку довести до постоянного веса в эксикаторе). Разность между массой колбы с остатком после удаления растворителя и массой пустой колбы показывает содержание нефтепродуктов во взятом для анализа объеме пробы.