Экологическая безопасность при обработке конструкций кондиционеров - (диплом)

Экологическая безопасность при обработке конструкций кондиционеров - (диплом)

Дата добавления: март 2006г.

    Библиотека 5баллов. ru
    Соглашение об использовании

Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для написания собственных работ с целью последующей сдачи в учебных заведениях. Во всех остальных случаях полное или частичное воспроизведение, размножение или распространение материалов данного файла допускается только с письменного разрешения администрации проекта www. 5ballov. ru. У РосБизнесКонсалтинг

    Государственный комитет Российской Федерации
    по высшему образованию
    Московский государственный технологический
    Университет «станкин»
    Факультет физико-технический.
    Кафедра Общей и прикладной химии
    Выпускная работа
    На соискание академической степени бакалавра
    Техники и технологии по направлению 552900
    «Технология, оборудование и автоматизация
    машиностроительных производств»
    Тема:

Экологическая безопасность при обработке конструкций кондиционеров завода «Кондиционер».

    Студент Кынтикова Е. А.
    Группа Ф-8-1
    Руководитель работы к. н. х. , доц. Ромина Н. Н.
    Дата: __________
    Консультант к. х. н. , доц. Соловьев Г. С.
    Дата: ___________
    Допускается к защите
    Зав. Кафедрой Козлов Г. В.
    Дата: __________
    Москва 2000 год.
    содержание.
    Введение. 5
    Обзор литературы 9

2. 1. Рациональное водопотребление в гальваническом производстве. Структура водопотребления. 9 2. 1. 1 Промывка 9

    2. 2 Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов. 11
    2. 3 Очистка сточных вод от ионов хрома. 13

2. 3. 1 Источники поступления соединений хрома в сточные воды. 13 2. 3. 2 Современные методы очистки сточных вод от ионов хрома. 15 2. 4 Физико-химические методы очистки вод. 16

    2. 4. 1 Флотация. 17

2. 5. Электрохимические методы очистки сточных вод 19 2. 5. 1 Электрофлотация. 20

2. 5. 2 Электрофлотационный метод извлечения ионов металлов из стоков гальванопроизводств. 21 2. 5. 3 Электрофлотационные установки. 22

    2. 5. 4. Физико-химические аспекты электрофлотации. 26
    Выводы из литературного обзора. 27

Выбор и обоснование электрофлотационного способа обезвреживания сточных вод. Электрофлотационный метод извлечения ионов металлов из стоков гальванопроизводств 28 Ионный обмен. 31

Реагентная очистка сточных вод от шестивалентного хрома. 32 Вывод. 38

    Экспериментальная часть. 40
    Описание установки. 41
    5. 2. Исследуемые вещества 44
    5. 3. Методика проведения опыта. 46
    5. 4. Результаты снятия вольт-амперных характеристик. 50
    Обсуждение результатов. 52
    Расчет основного оборудования и основных операций. 53
    Материальные потоки в электрофлотаторе. 53
    Определение расхода воды при элктрофлотации. 53
    6. 2. 1 Определение количества образовавшихся газов 54

6. 2. 2. Определение количества растворителя (воды), уносимого с газообразными продуктами Энергетический баланс электрофлотатора. 55

    Расчет теоретического напряжения разложения 56
    Определение перенапряжения на электродах 58
    Расчет падения напряжения в электролите 58
    Баланс напряжений на электрофлотаторе. 60
    Расчет расхода электроэнергии на электрофлотацию. 60
    Оборотная вода. 61
    Камера окраски двухсекционная. 61
    Схема камеры окраски. 62
    Изменение состава воды. 63
    Расчет оборота воды в камере окраски. 63
    Данные для расчета. 63

Расчет величины испарения и количества добавляемой воды. 63 Расчет продувки системы. 64

    Выводы. 66
    Основные понятия и определения. 67
    Список литературы. 69

Цель и задача работы: проанализировать цех покраски деталей и технологию нанесения гальванических покрытий с точки зрения обеспечения экологической безопасности производства. В задачи проектного исследования входило совершенствование системы обезвреживания и очистки промывных вод гальванического производства и вод завесы окрасочной камеры. В системе промывных сточных вод предполагается использование электрофлотационного модуля для выделения твердой фазы осадков, содержащих ионы тяжелых металлов. В этой части предполагается так же выполнение экспериментальных исследований на выяснение принципиальной возможности использования электрофлотации для данных вод производства, а так же оценки составляющих энергетического и теплового баланса, определение удельного расхода на обработку. Предполагается разработать технологическую схему обработки промывных стоков гальванического производства и сделать поверочный расчет электрофлотатора на производительность данных сточных вод. В частности решения кондиционирования вод, используемых в системе водяной завесы в окрасочной камере. Предполагается обеспечить ее использование в замкнутом цикле. ВВЕДЕНИЕ.

В последние годы существенно обострились проблемы, связанные с загрязнениями воды. Сброс неочищенных или плохо очищенных сточных вод в различные водоемы только из-за нехватки кислорода может привести к исчезновению всякой жизни в воде. Кардинальное решение проблемы охраны окружающей среды состоит в разработке и внедрении экологически безопасных, безотходных технологических процессов и производств. Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды в настоящее время решаются в двух направлениях. Одно из них – разработка и внедрение малоотходных и безотходных технологий и процессов, другое – модернизация действующих предприятий, замена устаревших процессов новыми, повышение качества очистки газообразных выбросов, сточных вод, внедрение замкнутых производственных циклов («Оборотная вода»). Современный уровень технологии очистки сточных вод позволяет получить воду практически любой степени чистоты. Поэтому можно считать, что загрязнение водоемов происходит по причине не технического, а экономического характера. Чем меньше свежей воды использует предприятие на 1 тонну продукта, тем экологически совершеннее его система водоснабжения. При этом большое значение имеет кратность (повторность) использования в производстве. Кратность k использования воды можно рассчитать по формуле: k=Vi/V0 , где Vi – общий объем воды; V0 – объем свежей воды. В настоящее время в оборотных системах циркулирует примерно 215 км3 воды, что составляет две трети всего объема воды, используемого промышленностью. На одну треть сократился сброс загрязнений в водоемы. Количество вредных веществ, выбрасываемых стационарными источниками, уменьшилось на 13%. Из сточных вод легче всего удаляются органические вещества, труднее всего – соли тяжелых металлов. В различных отраслях народного хозяйства, в первую очередь, в машиностроении, широко применяется технология нанесения гальванических покрытий. Гальваническое производство является одним из крупных потребителей цветных металлов и достаточно дорогих химикатов. При химических покрытиях и подготовительных операциях потери химикатов с промывными водами иногда в десятки раз превышает их расход на обработку поверхности. Расход воды на промывку после подготовительных операций в 3-7 раз превышает расход воды на промывку после гальванических покрытий. Таким образом, гальваническое производство является одним из крупнейших потребителей воды, а его сточные воды – одними из самых токсичных и вредных. Снижению количества сточных вод может способствовать применение новой технологии производства. Это связано со значительными материальными затратами. Поэтому используют другой путь – повышение эффективности очистки сточных вод. Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов, объединяют с кислотно-щелочными. Очистка таких стоков затруднена, так как не удается выделить металлы из шлама сложного состава. Для снижения количества тяжелых металлов в сточных водах до предельно допустимых концентраций (ПДК) необходимо использовать замкнутую систему водоснабжения с электрофлотационной очисткой, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей, возвращать в технологический процесс, а извлеченные примеси – на захоронение или переработку. Таким образом, очистка сточных вод является одной из самых актуальных проблем. В Западной Европе оборот только промывных вод гальванических производств составляет 97-98% от общего числа стоков. В нашей стране уровень очистки сточных вод и, в частности, регенерации из них цветных металлов, составляет не более 10%. Основным компонентом сточных вод гальванических производств являются промывные воды, которые в больших количествах используются в производстве. Из ионов тяжелых металлов, находящихся в сточных водах, наиболее распространенными являются хром, никель и медь. Хромсодержащие стоки образуются в результате промывки деталей после хромирования, электрохимического полирования и удаления некачественных покрытий. Основные вещества, подлежащие обезвреживанию – шестивалентные соединения хрома, цианиды (CN-), ионы тяжелых и цветных металлов: Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Sn2+, Pb2+. Соединения хрома (III), а особенно, хрома (VI) токсичны для человека и животных. Смертельная доза K2Cr2О7 (дихромат калия) для человека составляет 0, 2-0, 3гр. Поэтому очистка сточных вод гальванического производства от отходов соединений трех- и шестивалентного хрома является актуальной. Наиболее перспективным и эффективным методом очистки сточных вод гальванического производства является электрофлотационный. преимущества этого метода – относительная простота конструкции установки, высокая надежность и высокая степень очистки. Гальваническое производство является одним из крупнейших потребителей воды, а его сточные воды – одними из самых токсичных и вредных. В связи с этим, перед гальваническим производством встает ряд важных проблем. Снижению количества сточных вод может способствовать применение новой технологии производства. Это потребует значительных материальных затрат, что нереально на данном уровне развития экономики страны. В результате остается другой путь сохранения окружающей среды – повышение эффективности очистки сточных вод. Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов и других примесей. Очистка таких стоков затруднена. При этом не удается выделить металлы из шлама сложного состава, а если и удается, то возникают проблемы с дальнейшим использованием и переработкой отходов. Для решения проблемы снижения количества тяжелых металлов в сточных водах до ПДК необходимо использовать замкнутую систему водоснабжения с электрофлотационной очисткой, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей возвращать в технологический цикл, а извлеченные примеси – на захоронение или переработку. Т. о. , очистка сточных вод является одной из самых актуальных проблем.

    Обзор литературы.

РАЦИОНАЛЬНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ В ГАЛЬВАНИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ. СТРУКТУРА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ.

Вода в гальваническом производстве является необходимым компонентом практически всех операций, связанных с нанесением покрытий: подготовки поверхности, приготовления и корректировки электролитов, профилактики оборудования, мойкой готовых изделий и производственных площадей. Количество потребляемой воды зависит от мощности производства, вида наносимых покрытий, применяемого оборудования и эффективности использования воды. Основное количество воды приходится на промывные операции и профилактику оборудования. Важным показателем расхода воды является ее количество, приходящееся на единицу площади покрываемых деталей.

    ПРОМЫВКА.

Характерной чертой процессов гальванопокрытий является их многостадийность, причем отдельные виды обработки осуществляются в растворах различного состава и природы. Технологическим приемом, позволяющим предотвратить смешение рабочих растворов, а также удалить остатки растворов с поверхности деталей при их переходе в дальнейший передел, является меж- и послеоперационная промывка. От качества промывки во многом зависит качество гальванопокрытий. Например, при многослойных покрытиях возможно отслаивание, выход из строя ванн хромирования при заносе кислоты, нейтрализация ванн декапирования при заносе щелочи из ванн обезжиривания, коррозия готовых недостаточно промытых деталей. Поскольку электролиты представляют собой, в основном, водные растворы, то наиболее широкое распространение получила промывка водой. Качество воды, идущей на промывку, регламентируется технологическим процессом, а также указывается в отраслевых регламентах. Жесткость воды предназначенной для приготовления электролитов, заполнения ванн улавливания, промывок перед нанесением покрытий и сушкой составляет до 1, 5 мг*экв/дм3, а также солесодержание – до 80 мг/дм3. Поэтому вода перед использованием ее в гальванике должна пройти предварительную очистку. Так, для обычных покрытий используется питьевая вода, для специальных – деминерализованная. Для снижения критерия промывки после основных процессов гальванопокрытий перед ваннами промывки устанавливают дополнительную ванну улавливания, содержимым которой периодически компенсируют потерю уровня воды рабочей ванны. Ванна улавливания обычно доливается свежей водой, либо водой следующей за ней ванной промывки. Использование такой ванны позволяет существенно сократить вынос компонентов электролитов в сточные воды. Концентрация примесей в ней значительно выше, чем в ваннах промывки, но ниже, чем в основной ванне. Ванна улавливания представляет собой буферный объем для предварительного разбавления пленки электролита. Концентрация электролита в ванне улавливания возрастает со временем и, в пределе, может оказаться равной концентрации в рабочей ванне. При этом будет сведено к минимуму ее свойство снижать коэффициент промывки. С точки зрения снижения расхода воды на промывку объем подпитки ванны улавливания должен быть максимальным. Важное значение имеет концентрация электролита в ванне улавливания, поскольку для целей возврата электролита необходима максимальная концентрация, а для снижения расхода воды – минимальная. На практике концентрация электролита в ванне улавливания редко достигается 10 – 15 % от концентрации рабочей ванны. В общем случае установка ванн улавливания позволяет сократить расход промывной воды на 20 – 30 %. Это целесообразно делать там, где стоит задача возврата электролита, т. е. После основных ванн. После вспомогательных ванн (обезжиривания, декапирования), где основной задачей является сокращение количества промывных вод, предпочтительней системы из нескольких ванн. Расход воды – один из основных факторов, влияющих на загрязнение окружающей среды и экономические показатели технологии гальванопокрытий. Задачей промывки является разбавление до нужной степени поверхностного слоя электролита. [23]

    Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Для практической реализации любого метода необходимо исследовать процесс обработки реальных промывных вод промышленных предприятий. Необходимо отметить, что в настоящее время не сформулирована четкая концепция обезвреживания сточных вод промышленных предприятий. Необходимо отметить, что в настоящее время не сформулирована четкая концепция обезвреживания жидких отходов гальванических производств (растворы, сточные воды), нет сравнительной технико-экономической оценки современных методов, типовых технологических схем, базового оборудования. Поэтому важной задачей является разработка различных технологических схем обработки промывных вод с учетом конкретного их состава и требований к степени очистки и качеству воды. Для более быстрого и эффективного использования данных технологий необходимо так же разработать новые конструкции аппаратов. [8, 20] Сточные воды после обезвреживания хроматов, а также кислотно-щелочные стоки должны быть очищены от ионов тяжелых металлов (никеля, цинка, хрома, меди и др. ). Традиционно воду от соединений тяжелых металлов очищают путем перевода их в нерастворимые в воде соединения, которые затем удаляют отстаиванием, флотацией, фильтрацией и др. способами разделения твердой и жидкой фаз. Перевод в твердую фазу в основном осуществляют введением щелочи с образованием гидроксидов, гидроксокарбонатов, карбонатов, а также сульфидных ионов, что приводит к образованию водонерастворимых сульфидов тяжелых металлов. На результаты очистки сточных вод существенное влияние оказывают происхождения стоков, исходная концентрация загрязнителей, рН, наличие комплексообразователей, ионная сила раствора, природа щелочного реагента, а также особенности технологии коагуляции, флуктуации и разделения осадков и жидкой фазы. С увеличением рН растворимость гидроксидов тяжелых металлов уменьшается, достигает минимума и затем возрастает. При высоких значениях рН некоторые гидроксиды амфотерных металлов (цинк, хром) легко образуют растворимые гидрокомплексы при небольшом избытке щелочи. Гидроксиды тяжелых металлов оказывают взаимное влияние на полноту очистки смешанных сточных вод. Присутствие ионов хрома(3) при очистке цинкосодержащих сточных вод снижает растворимость гидроксида цинка и его содержание в исходной воде проявляется в меньшей мере. [23] Но основными проблемами, которые возникают сегодня при очистке стоков гальванотехники от соединений хрома, являются : обезвреживание хрома (6) до ПДК (0, 005-0, 01 мг/л); минимальные расходы реагента и электроэнергии при восстановлении; эффективное удаление дисперсной фазы Cr(ОН)3 до концентрации 0, 1-, 05 мг/л. Важной задачей является так же сокращение расхода реагента-восстановителя [27].

    Очистка сточных вод от ионов хрома.
    Источники поступления соединений хрома в сточные воды.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5