«Технология защиты окружающей среды» курсовая (ТЗОС_мой курсач)

Посмотреть архив целиком

Московский Авиационный Институт

(Государственный Технический Университет)


Факультет Экономики и Менеджмента

Кафедра Безопасности Жизнедеятельности




Курсовая работа по дисциплине «Технология защиты окружающей среды»

Тема: «Выбор средств защиты окружающей среды от загрязнений промышленного предприятия»












Выполнила студентка Зятькова Н. Е.

Группы 05-412


Научный руководитель Кудрявцева Н.С.






Москва

2006

Содержание:

Задание……………………………………………………………..………………………….3

1. Определение отрицательного воздействия цеха механической обработки металлов на окружающую среду ………..……………………………………………...4

1.1. Состав и количественные характеристики загрязняющих веществ

в отходящих газах…………………………………………………………………………..4

1.2. Состав и количественные характеристики загрязняющих веществ

в сточных водах………………………………………………….………………………….6

1.3. Состав и количественные характеристики твердых отходов………….….7

1.4. Энергетические загрязнения……………………………………………….……….7

1.5. Схема основного взаимодействия цеха механической обработки

металлов с окружающей средой………………………………………………………..9

2. Средства защиты окружающей среды от загрязнений кузнечно-прессового

и прокатного цехов………………………………………………………………………..10

2.1. Очистка отходящих газов от загрязняющих веществ……………………....10

2.1.1. Очистка ОГ от пыли, выделяющейся при работе

круглошлифовальных станков…………………………………………..……….……...10

2.1.2 Очистка ОГ от ЗВ, выделяющихся при работе шлифовальных

станков при охлаждении эмульсией и содовым раствором……………………...13

2.1.3. Очистка ОГ от ЗВ, выделяющихся при работе шлифовальных

станков при масляном охлаждении…………………………….………………..……..13

2.1.4 Очистка отходящих газов от ЗВ, выделяющихся при работе металлорежущих и заточных станков………………………………….…………….14

2.2. Очистка сточных вод от загрязняющих веществ……………….……….……16

2.2.1. Очистка сточных вод отстаиванием………………………….………………16

2.2.2. Очистка сточных вод в гидроциклоне………………………….…………..….17

2.2.3. Очистка сточных вод методом флотации…...……………….……………..19

2.2.3.1 Утилизация шлама и масла …..………………………………………………..20

2.2.4. Очистка сточных вод методом адсорбции…...………………….…………..21

2.2.5. Очистка сточных вод методом обратного осмоса..………….………….. 22

2.3. Переработка и утилизация твердых отходов………………………….………24

2.3.1. Переработка шлама, флюсов, абразивов, пыли …………………….……….24

2.3.2. Переработка древесных отходов, бумаги, картона, мусора …….………25

2.3.3. Переработка пластмасс…………………………………………………….…...27

2.4. Средства защиты от энергетических загрязнений…………………….…….28

2.4.1. Защита от шума………………….…………………………………………..…...28

2.4.2. Защита от инфразвука……………………………………………………..….…29

2.4.3. Защита от вибрации………………………………………………………..…….30

2.5. Малоотходные и безотходные производства………………………….……...33

Заключение…………………………………………………………………………….…...36

Список литературы……………………………………………………………….……..37

Задание:

1. Определение отрицательного воздействия цехов механической обработки металлов на окружающую среду


Цех механической обработки металлов имеет по 50 единиц каждого из следующих видов оборудования: металлорежущие станки при масляном охлаждении и эмульсионном охлаждении, шлифовальные станки при охлаждении эмульсией и маслом, круглошлифовальные станки, заточные станки.


1.1. Состав и количественные характеристики загрязняющих веществ в отходящих газах


В цехе применяются местная (для круглошлифовальных станков и шлифовальных станков с применением СОЖ) и общая (для заточных и металлорежущих станков) вентиляционные системы.

Проведем расчет выбросов по каждому виду оборудования:

а) на металлорежущих станках при масляном охлаждении выделяется масляный туман массой 0,2 г, а при эмульсионном охлаждении – пары воды массой 150 г и туман эмульсиола массой 0,0063 г с каждого станка за 1 час работы в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателях. Вентиляция общеобменная, Vобщеоб = 60 м3/час на одного человека, в цехе работает 20 человек, Vобщ = 1200 м3/час на 20 человек в цехе.

Расчет загрязнения ведем по формуле:

с = а / V ,

где с – концентрация выброса в мг/м3,

а – выброс в мг/час,

V – вентиляция в м3/час.

амасл.тум = 0,2 г/час * 50 * 5,5 кВт = 55 г/час = 55 * 103 мг/час

смасл.тум = 55 *103 мг/час / 1200 м3/час = 45,83 мг/м3


атум.эмульс. = 0,0063 г/час * 50 * 5,5 = 1,7325 г/час = 1,7325 * 103 мг/час

стум.эмульс = 1,7325 * 103 мг/час / 1200 м3/час = 1,44 мг/м3


б) для шлифовальных станков при охлаждении эмульсией и содовым раствором выделяется 150 г паров воды и 0,165 г тумана эмульсиола, а при охлаждении маслом – 30 г масляного тумана с каждого станка за 1 час работы в расчете на 1 кВт мощности устанавливаемых на станках электродвигателях. Вентиляция для шлифовальных станков местная. Vмест = 100 м3/час.


амасл.тум = 30 г/час * 50 = 1500 * 103 мг/час

смасл.тум = 1500 * 103 мг/час / 5000 м3/час =300 мг/м3


атум.эмульс. = 0,165 г/час * 50 = 8,25 * 103 мг/час

стум.эмульс= 8,25 *103 мг/час / 5000 м3/час = 1,65 мг/м3


в) для круглошлифовальных станков основным загрязнителем является пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, состоящая на 40% из материала абразивного круга, на 60% из материала обрабатываемого изделия. Для круглошлифовальных станков применяется местная вентиляция.

Размер частиц dч= 0,3…4 мкм, в цехе имеются станки с диаметрами шлифовального круга 350, 400, 600, 750, 900 мм по 10 станков каждого диаметра.

а = (170 + 180 + 235 + 270 + 310) г/ч * 103 * 10 = 11650* 103 мг/ч

Vмест = 100 м3/час * 50 = 5000 м3/час

с = 11650* 103 мг/час / 5000 м3/час = 2330 мг/м3

г) для заточных станков основным загрязнителем является пыль, состоящая из частиц неправильной формы, медианный диаметр пыли 38 мкм при среднеквадратичном отклонении σ = 1,64; плотность материала частиц пыли 4,23 г/см3 .

Концентрация пыли c = 100 ПДК = 5 мг/м3

Полученные данные сводим в таблицу, где сравниваются исходные концентрации с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) загрязняющих веществ атмосферного воздуха населенных мест.


Таблица 1.1 Загрязняющие вещества в отходящих газах

Оборудование

Загрязняющее вещество

Концентрация, мг/м3

ПДК, мг/м3

Металлорежущие станки при масляном охлаждении

Масляный туман

45,83

0,05

Металлорежущие станки при эмульсионном охлаждении

Туман эмульсола

1,44

0,05

Шлифовальные станки при охлаждении эмульсией и содовым раствором

Туман эмульсола

1,65

0,05

Шлифовальные станки при охлаждении маслом

Масляный туман

300

0,05

Круглошлифовальные станки

Пыль, dч =0,3…4 мкм

2330

0,05

Заточные станки

Пыль, dч =38 мкм

5

0,05







1.2. Состав и количественные характеристики загрязняющих

веществ в сточных водах


В цехе механической обработки металлов машиностроительного предприятия вода используется для приготовления смазочноохлаждающих жидкостей (СОЖ), промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основные загрязнители: пыль, металлические и абразивные частицы, сода, масла, растворители, мыла, краски.

Загрязнители:

1. Отработанные СОЖ:

  • Взвешенные вещества с размером частиц 2;10;60 мкм в количестве 1 кг/м3, что составляет 103 мг/л;

  • Сода в количестве 10 кг/м3, что составляет 10*103 мг/л;

  • Масла в количестве 2 кг/м3, что составляет 2 *103 мг/л;

2. Из гидрокамер окрасочных отделений:

  • Органические растворители в в количестве 0,2 кг/м3, что составляет 0,2 *103 мг/л;

  • Масла в количестве 0,3 кг/м3, что составляет 0,3 * 103 мг/л;

  • Краска в количестве 0,3 кг/м3, что составляет 0,3 * 103 мг/л;

3. Из отделений гидравлических испытаний:

  • Взвешенные вещества с размером частиц 0,5 мм в количестве 0,2 кг/м3, что составляет 0,2 * 103 мг/л;

  • Масла в количестве 0,05 кг/м3, что составляет 0,05 * 103 мг/л.


Сравним концентрации примесей сточных вод с ПДК загрязняющих веществ в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения.

Таблица 1.2

Вид сточных вод

Вредное вещество

Концентрация, мг/л

ПДК мг/л

Отработанные СОЖ

Взвешенные вещества 2;10;60 мкм

1000

0,75

Сода

10000

0,5

Масла

2000

0,1

Из гидрокамер окрасочных отделений

Органические растворители

200

0,1

Масла

300

0,1

Краска 5 мкм

300

0,75

Из отделений гидравлических испытаний

 

Взвешенные вещества 0,5 мм

200

0,75

Масла

50

0,1

Концентрации краски и взвешенных веществ суммируем, они будут удаляться вместе с взвешенными веществами, так как диаметр частиц краски dч = 5мкм, также суммируем концентрации масел, в итоге получаем:


Таблица 1.3

Вредное вещество

Концентрация, мг/л

ПДК мг/л

Взвешенные вещества 2;10;60 мкм; краска 5 мкм

1300

0,75

Сода

10000

0,5

Масла

2350

0,1

Органические растворители

200

0,1

Взвешенные вещества 0,5 мм

200

0,75



1.3. Состав и количественные характеристики твердых отходов

Твердые отходы цеха механической обработки металлов машиностроительного предприятия составляют: т/год:

Шламы, флюсы………………………………….……600

Абразивы ……………………………………………...48

Древесные отходы………………………………….1500

Пластмассы……………………………………………780

Бумага, картон…………………………………………12

Мусор……………………………………………….20000


1.4. Энергетические загрязнения

Цех металлообработки характеризуется еще и наличием таких физических вредных факторов как шум, вибрация, инфразвук.


1.4.1. Шум

Шум как физическое явление — это колебание упругой среды. Он характеризуется звуковым давлением как функцией частоты и времени. С физиологической точки зрения шум определяется как ощущение, которое воспринимается органами слуха во время действия на них звуковых волн в диапазоне частот 16—20 000 Гц.

Характер производственного шума зависит от вида его источников. Механический шум возникает в результате работы различных механиз­мов с неуравновешенными массами вследствие их вибрации, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или конструкций в целом. Аэродинамический шум образуется при движении воздуха по трубопроводам, вентиляционным системам или вследствие стационарных или нестационарных процессов в газах. Шум электромагнитного происхождения возникает вследствие колебаний элементов электромеханических устройств (ротора, статора, сердечника, трансформатора и т. д.) под влиянием переменных магнитных полей.





1.4.2. Инфразвук

Инфразвук — это колебание в воздухе, в жидкой или твердой средах с частотой меньше 16 Гц.

Инфразвук человек не слышит, однако ощущает; он оказывает разрушительное действие на организм человека. Высокий уровень инфразвука вызывает нарушение функции вестибулярного аппарата, предопределяя головокружение, головную боль. Снижается внимание, работоспособность. Возникает чувство страха, общее недомогание. Существует мнение, что инфразвук сильно влияет на психику людей.

Все механизмы, которые работают при частотах вращения меньше 20 об/с, излучают инфразвук. При движении автомобиля со скоростью более 100 км/час он является источником инфразвука, который возникает за счет срыва воздушного потока с его поверхности. В машиностроительной отрасли инфразвук возникает при работе вентиляторов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания, дизельных двигателей.

Согласно действующим нормативным документам уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8, 16, Гц должен быть не больше 105 дБ, а для полос с частотой 32 Гц — не более 102 дБ. Благодаря большой длине инфразвук распространяется в атмосфере на большие расстояния.

Нормирование инфразвука в окружающей среде производят по санитарным нормам СанПин 42-128-4948-89.


1.4.3. Вибрация

Вибрация – это движение точки или системы, при которой происходит поочередное возрастание и убывание во времени вибрирующей поверхности. Существуют вибродатчики, которые измеряют параметры вибрации.

Вибрации от различных видов машин хорошо распространяются по строительным конструкциям и излучаются в виде шума. Основной причиной вибраций фундаментов и общего вибрационного фона в цехе механической обработки является работа основного и вспомогательного оборудования (станков различных видов).

.


.



1.5. Схема основного взаимодействия цеха механической обработки металлов с окружающей средой



Атмосфера


Пыль Туманы масел, Туманы масел, эмульсола,

эмульсола пыль

Теплота, шум

Цех

Заточный участок

Шлифовальный

участок




Металлорежущий

участок



Окрасочное отделение

Участок гидравлических испытаний






Шламы, флюсы, абразивы, древ. отходы,

пластмассы, бумага, картон, мусор Теплота

Шум, вибрация масла взвешенные вещества

орг. масла масла масла

Литосфера растворители сода сода

краска

Гидросфера


2. Средства защиты окружающей среды от загрязнений цеха механической обработки металлов


2.1. Очистка отходящих газов от загрязняющих веществ


Так как для металлорежущих станков при масляном и эмульсионном охлаждении применяется общеобменная вентиляция, то мы суммируем полученные концентрации туманов масла и эмульсола.


Метод очистки



Система вентиляции

Оборудование



Загрязняю-щее вещество

Концентрация, мг/м3

ПДК, мг/м3

Фильтр с вращающимся фильтрующим элементом

Общеобменная

Металлореж. станки при масляном охлаждении

Масляный туман

45,83 +

1,44

=

47,27

0,05

Металлореж. станки при эмульсионном охлаждении

Туман эмульсола

Высокоскорост-ной туманоуловитель

Мест-ная

Шлифовальные станки при охлаждении эмульсией и содовым раствором

Туман эмульсола

1,65

0,05

Фильтр с вращающ.фильтр. элементом

Мест-ная

Шлифовальные станки при охлаждении маслом

Масляный туман

300

0,05

Вихр.пылеул-ль, волокн.фильтр тонк.очистки

Мест-ная

Круглошлифовальные станки

Пыль, dч =0,3…4 мкм

2330

0,05

Батарейный циклон

Общеобмен-ная

Заточные станки

Пыль, dч =38 мкм

5

0,05



2.1.1 Очистка отходящих газов от загрязняющих веществ, выделяющихся при работе круглошлифовальных станков

При работе круглошлифовальных станков выделяется пыль с размером частиц dч = 0,3…4 мкм. Для очистки отходящих газов от частиц пыли с размером частиц dч более 1 мкм используем вихревой пылеуловитель.

В вихревых пылеуловителях (рис. 2.1.1) частицы пыли снимаются вспомогательным закручивающим газовым потоком, что и отличает их от циклонов.

В аппарате соплового типа запыленный газ закручивается лопаточным завихрителем и движется вверх, подвергаясь при этом воздействию трех струй вторичного газа, вытекающих из тангенциально расположенных сопел. Частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к периферии, а оттуда в возбуждаемый струями спиральный поток вторичного газа, направляющий их вниз, в кольцевое межтрубное пространство и удаляется в пылесборник. Вторичный газ в ходе спирального обтекания потока очищаемого газа постепенно полностью проникает в него. Очищенный воздух через выходной патрубок выводится из пылеуловителя.



В качестве вторичного газа в вихревых пылеуловителях может быть использован свежий атмосферный воздух, часть очищенного газа или запыленные газы. Использование в качестве вторичного газа запыленных газов экономически наиболее выгодно, в этом случае производительность аппарата повышается на 40-65% без заметного снижения эффективности очистки. Оптимальный расход вторичного газа составляет 30-35% от первичного.




РРис 2.1.1 Вихревой пылеуловитель

1 – камера; 2 – выходной патрубок; 3 – сопла; 4 – лопаточный завихритель типа «розетка»; 5 – входной патрубок; 6 – подпорная шайба; 7 – пылевой бункер; 8 – кольцевой лопаточный завихритель


Входящая концентрация пыли составляет 2330 мг/м3.

Нам необходимо дочистить ОГ до ПДК = 0,05 мг/м3. Выходную концентрацию считаем по формуле:

Свых = Свх * (1- ), где


Свых концентрация примесей на выходе;

Свх – концентрация примесей на входе;

 – эффективность очистки. Для вихревого пылеуловителя = 90%

I этап очистки:

С1 = 2330 мг/м3* (1-0,9) = 233 мг/м3

Необходимая концентрация не достигнута, следовательно, необходима дальнейшая очистка.

II этап очистки:

На данном этапе для очистки опять используем вихревой пылеуловитель.

С2 = 233 мг/м3* (1-0,9) = 23,3 мг/м3. Это больше ПДК, значит, продолжаем очистку.

III этап очистки:

С3 = 23,3 мг/м3* (1-0,9) = 2,33 мг/м3

Концентрация, равная ПДК опять не достигнута, но для дальнейшей очистки будем использовать волокнистый фильтр тонкой очистки с фильтровальным полотном из лавсановых волокон, так как он позволяет достигнуть большую эффективность очистки отходящих газов от очень мелкодисперсной пыли с размером частиц dч менее 1 мкм. Эффективность очистки = 99%

Фильтрующий элемент этих фильт­ров состоит из одного или нескольких слоев, в которых однородно распределены волокна. Это фильтры объемного действия, так как они рассчитаны на улавливание и накапливание частиц преимущественно по всей глубине слоя. Сплошной слой пыли образуется только на поверхности наиболее плотных материалов. Для фильтров ис­пользуют естественные или специально получаемые волокна тол­щиной от 0,01 до 100 мкм. Толщина фильтрующих сред составляет от десятых долей миллиметра до 2 м.

Волокнистые фильтры тонкой очистки позволяют очищать большие объемы отходящих газов от твердых частиц всех размеров, включая субмикронные. Для очистки на 99% применяют материалы в виде тонких листов или объемных слоев из тонких или ультратонких волокон (диаметр менее 2 мкм).

Улавливание частиц в филь­трах тонкой очистки происходит за счет броуновской диффузии и эф­фекта касания. Регенерация отработанных фильтров неэффективна или не­возможна. Они предназначены для работы на длительный срок (0,5-3 года). После этого фильтр заменяют на новый.

Требованиям оптимальной конструкции фильтров тонкой очистки соответствуют рамные фильтры (рис 2.2).

Фильтрующий матери­ал в виде ленты вкладывают между П-образными рамками, череду­ющимися при сборке пакета, открытыми и закрытыми сторонами в противоположных направлениях. Между соседними слоями материала устанавливают гофрированные разделители, чтобы не допустить при­мыкания их друг к другу. Материал для рамок: фанера, винипласт, алюминий, нержавеющая сталь. Загрязненные газы поступают в одну из открытых сторон фильтра, проходят через материал и выходят с противоположной стороны.


Итак, IV этап очистки проводим на рамном фильтре тонкой очистки:

С4 = 2,33 мг/м3* (1-0,99) = 0,023 мг/м3 < ПДК.

Необходимая концентрация пыли достигнута, в дальнейшей очистке от пыли нет необходимости.


2.1.2 Очистка отходящих газов от загрязняющих веществ, выделяющихся при работе шлифовальных станков при охлаждении эмульсией и содовым раствором


При работе шлифовальных станков при охлаждении эмульсией и содовым раствором выделяется туман эмульсола, концентрация составляет 2,065 мг/м3, применяется местная вентиляционная система.

Для очистки отходящих газов будем использовать фильтры с вращающимися элементами. Они обеспечивают эффективную и непрерывную регенерацию слоя от уловленного масла. Производительность таких фильтров от 500 до 1500 м3/час, эффективность очистки составляет 85 – 94%.

Входящая концентрация тумана эмульсола составляет 1,65 мг/м3. Нам необходимо дочистить до ПДК = 0,05 мг/м3. Для фильтра с вращающимися элементами= 90%.

I этап очистки:

С1 = 1,65 мг/м3* (1-0,9) = 0,165 мг/м3

При первичной очистке отходящих газов от тумана эмульсола полученная концентрация больше предельно допустимого значения. Значит, необходима дальнейшая очистка.

II этап очистки:

С2 = 0,165 мг/м3* (1-0,9) = 0,0165 мг/м3 < ПДК.

Итак, отходящие газы очищены от тумана эмульсола за 2 этапа.


2.1.3 Очистка отходящих газов от загрязняющих веществ, выделяющихся при работе шлифовальных станков при масляном охлаждении

При работе шлифовальных станков при масляном охлаждении выделяется масляный туман, его концентрация составляет 375 мг/м3, применяется местная вентиляционная система. Для очистки отходящих газов будем использовать высокоскоростные волокнистые фильтры — туманоуловители.

Принцип их действия основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя. Осаждение капель жидкости происходит под действием броуновской диффузии или инерционного механизма отделения частиц загрязнителя от газовой фазы на фильтроэлементах в зависимости от скорости фильтрации Wф. Туманоуловители делят на низкоскоростные (Wф ≤ 0,15 м/с), в которых преобладает механизм диффузного осаждения капель, и высокоскоростные (Wф = 2...2,5 м/с), где осаждение происходит главным образом под воздействием инер­ционных сил.

 Волокнистые низкоскоростные туманоуловители обеспечивают высокую эффективность очистки газа (до 0,999) от частиц размером менее 3 мкм и полностью улавливают частицы большего размера. Волокнистые слои формируются из стекловолокна диамет­ром 7...40 мкм. Высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие размеры и обеспечивают эффективность очистки, равную 0,85...0,99 от ту­мана с частицами менее 3 мкм. В качестве фильтрующей набивки в таких туманоуловителях используют войлоки из полипропиленовых волокон.

Рис. 2.1.3 Схема высокоскоростного туманоуловителя

 

 На рис. 2.1.3 показана схема высокоскоростного волокнистого туманоуловителя с цилиндрическим фильтрующим элементом 3, ко­торый представляет собой перфорированный барабан с глухой крыш­кой. В барабане установлен грубоволокнистый войлок 2 толщиной 3...5 мм. Вокруг барабана по его внешней стороне расположен брызгоуловитель 1, представляющий собой набор перфорированных плоских и гофри­рованных слоев винипластовых лент. Брызгоуловитель и фильтроэлемент нижней частью установлены в слой жидкости.


Входящая концентрация масляного тумана составляет 300 мг/м3. Нам необходимо дочистить до ПДК = 0,05 мг/м3. Для высокоскоростного туманоуловителя= 95%.


I этап очистки:

С1 = 300 мг/м3* (1-0,95) = 15 мг/м3

При первичной очистке отходящих газов от масляного тумана полученная концентрация больше предельно допустимого значения. Значит, необходима дальнейшая очистка.

II этап очистки:

С2 = 15 мг/м3* (1-0,95) = 0,75 мг/м3

Проводим дальнейшую очистку.

III этап очистки:

С2 = 0,75 мг/м3* (1-0,95) = 0,0375 мг/м3 < ПДК.

Итак, отходящие газы очищены от тумана эмульсола за 3 этапа.


      1. Очистка отходящих газов от загрязняющих

веществ, выделяющихся при работе металлорежущих и заточных станков


При работе металлорежущих станков при масляном и эмульсионном охлаждении выделяются туманы эмульсола и масел, а при работе заточных станков происходит выброс пыли с медианным диаметром частиц dч = 38 мкм. Применяется общеобменная система вентиляции.

Вначале будем очищать отходящие газы от пыли. Так как размер частиц dч = 38 мкм, то оптимальным будет использовать батарейный циклон, эффективность очистки = 95%.

Батарейный циклон (рис.1.2.4) – объединение большого числа малых циклонов (рис.6.4) в группу. Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное дви­жение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой

Рис. 1.2.4

Схема батарейного циклона

1 – корпус; 2 – распределительная камера; 3 – решетки; 4 – циклонный элемент.


слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу 3. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.


Входящая концентрация пыли составляет 5 мг/м3. Нам необходимо дочистить до ПДК = 0,05 мг/м3. Для батарейного циклона= 90%.


I этап очистки:

С1 = 5 мг/м3* (1-0,9) = 0,5 мг/м3

При первичной очистке отходящих газов от пыли полученная концентрация больше предельно допустимого значения. Значит, необходима дальнейшая очистка.

II этап очистки:

С2 = 0,5 мг/м3* (1-0,9) = 0,01 мг/м3 < ПДК..

Итак, очистка от пыли завершена за 2 этапа.

Теперь необходимо очистить отходящие газы от туманов масел и эмульсолов. Суммарная концентрация составляет 47,27 мг/м3, для очистки будем использовать фильтр с вращающимся фильтрующим элементом, = 90%.


III этап очистки:

С3 = 47,27 мг/м3* (1-0,9) = 4,727 мг/м3

Необходимая концентрация не достигнута, следовательно, необходима дальнейшая очистка.

IV этап очистки:

С4 = 4,727 мг/м3* (1-0,9) = 0,4727 мг/м3. Это больше ПДК, значит, продолжаем очистку.

V этап очистки:

С3 = 0,4727 мг/м3* (1-0,9) = 0,04727 мг/м3 < ПДК.


Итак, отходящие газы очистили от загрязняющих веществ, выделяющихся при работе металлорежущих и заточных станков, за 5 этапов очистки.



2.2. Очистка сточных вод от загрязняющих веществ


Метод очистки

Вредное вещество

Концентрация, мг/л

ПДК мг/л

гидроциклоны

Взвешенные вещества 2;10;60 мкм; краска 5 мкм

1300

0,75

Обратный осмос

Сода

10000

0,5

Отстойник, гидроциклон, Флотация

Масла

2350

0,1

Адсорбция

Органические растворители

200

0,1

Отстойник, Флотация

Взвешенные вещества 0,5 мм

200

0,75



2.2.1. Очистка сточных вод отстаиванием

Вначале проведем очистку сточных вод от взвешенных частиц с dч = 5 мм и масел до концентрации С=10-200 мл/л, применяя метод отстаивания.

Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твердых частиц в жидкости. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Отстаивание масла основано на закономерностях всплывания маслопродуктов в воде по тем же законам, что осаждение твердых частиц. Различие заключается в том, что плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды.

Отстаивание проводим в маслоловушках, предусматривающих также отстаивание твердых частиц.

Вода движется от одного конца маслоловушки к другому при скорости около 0,01 м/с и времени пребывания 1-3 часа.

Всплывание масла на поверхность происходит в отстойной камере. При помощи скребкового транспорта масло подают к нефтесборным трубам, через которые оно удаляется и отправляется на переработку на специализированные предприятия.



I этап очистки:

Входящая концентрация взвешенных частиц с dч = 5 мм составляет 200 мг/л (необходимо дочистить до ПДК = 0,75 мг/л), масла - 2350 мг/л (ПДК = 0,1 мг/л). Эффективность отстаивания взвешенных частиц =60%, для маслоулавливания = 80%.

С1взв.ч, = 200 мг/л* (1-0,6) = 80 мг/л

С1масла = 2350 мг/л* (1-0,8) = 470 мг/л

Необходимая концентрация не достигнута, значит, продолжаем очистку:

II этап очистки:

С2взв.ч, = 80 мг/л* (1-0,6) = 32 мг/л

С2масла = 470 мг/л* (1-0,8) = 94 мг/л


Далее будем очищать воду от взвешенных частиц и масла в гидроциклоне и применяя метод флотации.


2.2.2. Очистка сточных вод в гидроциклоне

В гидроциклоне очищаем воду от масла и взвешенных веществ с dч = 2;10;60 мкм; краски 5 мкм.

в гидроциклонах и центрифугах проводят осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы. Для очистки сточных вод используют напорные и открытые (низконапорные) гидроциклоны. Напорные гидроцик­лоны применяют для осаждения твердых примесей, а открытые­ для удаления осаждающих и всплывающих примесей. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, их легко обслуживать. Они отличаются высокой производительностью и небольшой стоимостью.

При вращении жидкости в гидроциклоне на частицы действу­ют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к пери­ферии потока, силы сопротивления движущегося потока, гравита­ционные силы и силы инерции. Силы инерции незначительны, и ими можно пренебречь. При высоких скоростях вращения центробежные силы значительно больше сил тяжести.

Сточную воду тангенциально подают внутрь гидроциклона. При вращении жидкости под действием центробежной силы внутри гид­роциклона образуется ряд потоков. Жидкость, войдя в цилиндричес­кую часть, приобретает вращательное движение и движется около стенок по винтовой спирали вниз к сливу. Часть ее с крупными час­тицами удаляется из гидроциклона. Другая часть (осветленная) по­ворачивает и движется вверх около оси гидроциклона. Кроме того, возникают радиальные и замкнутые циркуляционные токи. В цент­ре образуется воздушный столб, давление которого меньше атмос­ферного. Он оказывает влияние на эффективность гидроциклонов.

Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил осуществляют в напорных гидроциклонах. При этом целесообраз­нее использовать напорный гидроциклон для одновременного выде­ления и твердых частиц и маслопродуктов.

Исходная сточная вода (рис.2.10) через установленный тангенциально по отношению к корпусу гид­роциклона входной трубопровод поступает в гидроциклон. Вслед­ствие закручивания потока сточной воды твердые частицы отбра­сываются к стенкам гидроциклона и стекают в шламосборник, откуда периодически удаляются. Сточная вода, с содержащимися в ней маслопродуктами движется вверх, при этом вследствие мень­шей плотности маслопродуктов они концентрируются в ядре закрученного потока, который поступает в приемную камеру и через трубопровод выво­дятся из гидроциклона для последую­щей утилизации. Сточная вода, очи­щенная от твердых частиц и масло­продуктов, скапливается в камере, откуда через трубопровод отводится для дальнейшей очистки. Регулируемое гидравлическое сопротивление пред­назначено для выпуска воздуха, кон­центрирующегося в ядре закрученно­го потока очищаемой сточной воды.

Входящая концентрация взвешенных частиц с dч = 2;10;60 мкм; краски 5 мкм составляет 1300 мг/л (необходимо дочистить до ПДК = 0,75 мг/л), масла - 94 мг/л (ПДК = 0,1 мг/л). Эффективность гидроциклонов находится на уровне 70%.


III этап очистки:

С1взв.ч,краски = 1300 мг/л* (1-0,7) = 390 мг/л

С3масла = 94 мг/л* (1-0,7) = 28,2 мг/л

Дальше масло не будет улавливаться, гидроциклон не будет очищать коллоидную систему.

IV этап очистки:

С2взв.ч,краски = 390 мг/л* (1-0,7) = 117 мг/л


V этап очистки:

С3взв.ч,краски = 117 мг/л* (1-0,7) = 35,1 мг/л


VI этап очистки:

С4взв.ч,краски = 35,1 мг/л* (1-0,7) = 10,53 мг/л


VII этап очистки:

С5взв.ч,краски = 10,53 мг/л* (1-0,7) = 3,159 мг/л


VIII этап очистки:

С6взв.ч,краски = 3,159 мг/л* (1-0,7) = 0,947 мг/л

IX этап очистки:

С7взв.ч,краски = 0,947 мг/л* (1-0,7) = 0,284 мг/л < ПДК


Итак, необходимая концентрация взвешенных веществ с dч = 2;10;60 мкм; краски 5 мкм достигнута за 7 ступеней очистки, далее будем очищать воду от крупнодисперсных взвешенных частиц и масел методом флотации.


2.2.3. Очистка сточных вод методом флотации

Методом флотации очищаем сточные воды от взвешенных частиц с dч = 0,5 мм и масла до ПДК.

Флотация предназначена для интенсификации процесса всплывания взвешенных частиц при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса имеет место молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде газа. Образование агрегатов «частица — пузырьки газа» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия содержащихся в воде веществ, избыточного давления газа в сточной воде и т. п.

В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую, пенную, хи­мическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др.

Напорные установки имеют большое распространение, они просты и надежны в эксплуатации. Схема напорной флотации показана на рис. 2.2.3.

Рис. 2.2.3 Принципиальная схема установки напорной флотации

1 – емкость; 2 – насос; 3 – напорный бак; 4 - флотатор

Сточная вода поступает в приемный резервуар, откуда ее перекачивают насосом, во всасывающий трубопровод которого закачивается воздух. Образующуюся водно-воздушную смесь направляют в напорную емкость, где при повышенном давлении (0,15 – 0,4 МПа) воздух растворяется в воде. При поступлении водно-воздушной

Рис. 2.2.4 Флотатор «Аэрофлотор» смеси во флотатор

1 – камера; 2 – скребок; 3 – шламоприемник который работает при

4 – поверхностные скребки атмосферном давлении, воздух

выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы.

Пену с твердыми частицами удаляют с поверхности воды скребковым механизмом. Осветленная вода выходит из нижней части флотатора. При использовании коагулянтов хлопьеобразование происходит в напорной емкости.

Входящая концентрация взвешенных частиц с dч = 0,5 мм – 32 мг/л (ПДК = 0,75 мг/л), масла – 28,2 мг/л (ПДК = 0,1 мг/л). Эффективность очистки =97%.


Х этап очистки:

С3взв.ч, = 32 мг/л* (1-0,97) = 0,96 мг/л

С4масла = 28,2 мг/л* (1-0,97) = 0,846 мг/л

ХI этап очистки:

С4взв.ч, = 0,96 мг/л* (1-0,97) = 0,0288 мг/л < ПДК

С5масла = 0,846 мг/л* (1-0,97) = 0,0846 мг/л < ПДК

Итак, мы очистили сточную воду от взвешенных частиц с dч = 2;10;60 мкм, краски с dч = 5 мкм за 7 этапов, применяя гидроциклоны, от масла – за 5 этапов, применяя метод отстаивания, гидроциклоны и флотацию, и от взвешенных частиц с dч = 0,5 мм - за 4 этапа при помощи методов отстаивания и флотации.


2.2.3.1 Утилизация шлама и масла

Шлам перерабатываем вместе с твердыми отходами, а масло отправляем на специальные предприятия переработки масла. Далее отработанное масло может быть повторно использовано в качестве альтернативного источника тепла (см. раздел 5).

2.2.4. Очистка сточных вод методом адсорбции

После очистки сточной воды от взвешенных частиц, краски и масла приступаем к очистке от растворенных органических веществ, применяя метод адсорбции.

Адсорбция применяется для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки, для биохимических не разлагающихся веществ, при небольшой концентрации органических веществ. Ее используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ красителей и др.

Адсорбционная очистка может быть регенеративная – с извлечением уловленного вещества и его утилизацией, и деструктивная – вещества вместе с адсорбентом уничтожаются.

Мы будем применять адсорбер непрерывного действия с кипящим слоем адсорбента (рис. 2.2.4). Активный уголь через воронку по тубе 3 непрерывно поступает под распределительную решетку 4, диаметр отверстий которой равен 5-10 мм. Сточная вода захватывает зерна адсорбента и проходит вместе с ними через отверстия решетки. Над решеткой образуется псевдоожиженный слой, в котором происходит процесс очистки. Избыток угля поступает в сборник, а оттуда на регенерацию. Очищенную воду отводят через желоба в верхней части колонны. В качестве сорбента будет использоваться активированный уголь.



Рис. 2.2.4 Цилиндрический одноярусный адсорбер.

1- колонна; 2 – воронка; 3 – труба; 4 – решетка; 5 -сборник



Адсорбент 2 4


Сточная вода Очищеннач вода


1 3

Отработанный адсорбент


Схема очистки воды с применением абсорбера с псевдоожиженным слоем.

1 - колонна; 2 – труба; 3 – решетка; 4 - сборник


Важнейшей стадией адсорбционной очистки является регенерация активного угля. Адсорбционные вещества из угля извлекают десорбцией насыщенным или перегретым водяным паром, либо нагретым инертным газом. Т перегретого пара при этом равна 200-3000С, а инертных газов 120 –1400С. После десорбции пары конденсируют и вещество извлекают из конденсата. Затем возвращаем активный уголь в процесс очистки.

Входящая концентрация органических веществ составляет 200 мг/л, необходимо дочистить до ПДК = 0,1 мг/л. Эффективность очистки =90%.

IX этап очистки:

С1орг.в-ва= 200 мг/л* (1-0,9) = 20 мг/л

Необходимая концентрация не достигнута, значит, продолжаем очистку.

X этап очистки:

С2орг.в-ва= 20 мг/л* (1-0,9) = 2 мг/л


XI этап очистки:

С3орг.в-ва= 2 мг/л* (1-0,9) = 0,2 мг/л


XII этап очистки:

С4орг.в-ва= 0,2 мг/л* (1-0,9) = 0,02 мг/л < ПДК

Итак, мы очистили сточную воду от растворенных в ней органических веществ до ПДК за 4 этапа.



2.2.5. Очистка сточных вод методом обратного осмоса

Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет. Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением. Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется

"осмотическим давлением".


В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление (создаваемое насосом), превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс называется «обратным осмосом». В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне - при этом, с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля. Кроме того, метод обратного осмоса гораздо проще и дешевле в эксплуатации по сравнению с ионообменными системами.

Обратный осмос широко используется для обессоливания воды на предприятиях различных отраслей промышленности. Установки обратного осмоса состоят из большого числа элементарных модулей, для увеличения выхода фильтрата применяют схему с последовательным соединением модулей. Раствор для концентрата из первой ступени служит исходной водой для второй ступени. Такая схема обеспечивает коэффициент выхода фильтрата 70 – 90 % (для двух- или трехступенчатой установок).


вода 2 3


4

1 Концентрат



Очищенная вода


Рис. 2.2.5 Схема установки обратного осмоса:

1 – насос высокого давления; 2 – модуль обратного осмоса; 3 – мембрана; 4 – выпускной клапан

Входящая концентрация соды составляет 10000 мг/л, необходимо дочистить до ПДК = 0,5 мг/л. Эффективность очистки =90%.

XIII этап очистки:

С1соды= 10000 мг/л* (1-0,9) = 1000 мг/л


XIV этап очистки:

С2соды= 1000 мг/л* (1-0,9) = 100 мг/л


XV этап очистки:

С3соды= 100 мг/л* (1-0,9) = 10 мг/л


XVI этап очистки:

С4соды= 10 мг/л* (1-0,9) = 1 мг/л


XVII этап очистки:

С5соды= 1 мг/л* (1-0,9) = 0,1 мг/л < ПДК

Итак, мы достигли необходимой концентрации соды в сточной воде за 5 ступеней очистки, применяя метод обратного осмоса.


2.3. Методы, аппараты и технологические схемы подготовки и переработки твердых отходов

Твердые отходы цеха механической обработки металлов машиностроительного предприятия составляют: т/год:

Шламы, флюсы………………………………….……600

Абразивы ……………………………………………...48

Древесные отходы………………………………….1500

Пластмассы……………………………………………780

Бумага, картон…………………………………………12

Мусор……………………………………………….20000




2.3.1. Переработка шлама, флюсов, абразивов, пыли

Уловленную пыль от газоочистительной аппаратуры разделяем на металлическую и неметаллическую путем магнитной сепарации. Так же поступаем со шламом, предварительно осушив его. Сушку проводим уплотнением (например, методом напорной флотации (прилипание частиц к пузырькам воздуха и всплывание вместе сними на поверхность)) и обезвоживанием на шнековых центрифугах. Неметаллические частицы отправляем на предприятия для изготовления строительных материалов. Металлические частицы перерабатываем методом высокотемпературной агломерации.

Агломерация – это металлическое спекание. Суть процесса агломерации состоит в термическом окусковании мелких материалов (пыли, шламов, флюсов), являющихся составными частями шихты, с целью придания им формы и свойств, необходимых для дальнейшего использования (например, для плавки). Таким образом, шламы и флюсы после обезвреживания и сушки используют в качестве добавки к агломерационной шихте.

Д