Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Э К О Л О Г И Я

Сборник типовых инженерных расчетов

Методические указания –

руководство по дипломному проектированию для

студентов всех специальностей всех форм обучения.

Одобрено

редакционно-издательским отделом

Саратовского государственного Технического университета саратов-2004

Введение

Быстрыми темпами идет распад экологических ниш, разрушаются геномы многих видов животных организмов, а целый ряд из них исчез или исчезает, развивается техногенное опустынивание, разрушающаяся биота выступает как один из источников загрязнения окружающей среды.

Развитие человеческой цивилизации вошло в глубокое противоречие с состоянием биосферы, ее прочности и целостности.

Неуклонное развитие экологического кризиса ставит вопрос о самом существовании человечества в мире как вида. Мы находимся на таком временном отрезке существования жизни на планете, когда, сколько бы ни тратилось средств – денег на экологические программы, природу восстановить нельзя, а можно лишь только сдержать приближение экологической катастрофы и тем самым сохранить само существование человечества на земле.

Особенно опасны уменьшения продуктивности биоты и ее деградация, которая уже отчетливо видна в ряде стран (Бангладеш, Узбекистан). Процесс несоответствия потребностей и возможностей идет по возрастающей и может принять характер общепланетарной катастрофы уже при жизни поколения, родившихся в ХХ веке.

Сейчас все больше людей начинают понимать, что сила человека в его связях с природой, а знание экологии развивает и дополняет их новым содержанием. Во всем мире резко возросло внимание к вопросам природо-

пользования. Признано необходимым, чтобы каждый проект, каждое вновь вводимое предприятие имели экологическое обоснование, прошли эколо-

гическую экспертизу.

Решение экологических задач на современном этапе должно реализо-

ваться как в деятельности специальных государственных органов, так и

всего общества. И целью такой деятельности является не только

рациональное использование природных ресурсов, но и устранение загрязнения среды с помощью новых экологически чистых технологий, предотвращение возможности поступления загрязнений в окружающую природную среду с помощью современных технологий, поднятие на должную величину экологической культуры каждого члена общества через образование, через изучение основ экологии. Что особенно важно для специалистов в области наук технического направления.

1. Расчет количества твердых производственных отходов.

При проектировании новых технологических линий, цехов, заводов необходимо оценивать характер и количество твердых производственных отходов, часть из которых может быть использована вторично, а часть захоронена в отвалах. Подобные расчеты необходимо проводить также при выборе того или иного варианта технологического процесса для выявления наиболее малоотходного способа производства.

К твердым отходам производства относятся: металлоотходы, стекло, строительный мусор, радиоактивные твердые отходы, древесина, бумага, картон, резина, пластмасс, зола, шлаки, шламы, горелая земля металлургических и литейных производств, котельных, ТЭЦ и другие.

Массу отходов основных материалов, употребляемых при изготовлении машин и приборов, определяют из выражения

кг, (1.1)

где: - масса нетто единицы продукции, кг, например отливки, поковки или готовой детали, кг;

- коэффициент использования.

, (1.2)

где: - исходная масса материала (заготовки), кг.

Для расчетов можно пользоваться приведенными в табл. № 1.1 средними значениями коэффициентов использования материалов для заготовительных операций.

Расчет массы отходов проводят с учетом особенностей техпроцесса получения каждой заготовки.

Массу отходов материала для операции ковки заготовок из слитков необходимо определить по формуле:

, (1.3)

где: - коэффициент отходов с данной части слитка (табл. 1.1);

- коэффициент отходов, характеризующий долю удаляемого металла с прибыльной части слитка (табл. 1.1);

- коэффициент отходов на угар;

- коэффициент отходов на обсечки (табл. 1.1).

Для расчетов находим среднее значение суммы последних двух коэффициентов.

Количество твердых отходов при механической обработке заготовок определяется согласно выражению (табл. 1.1).

Принято проводить расчет количества производственных твердых отходов за год для данного типа продукции. Для этого вначале определяют суммарную массу отходов при заготовительных операциях и механической обработке отдельных деталей или группы деталей. Затем, учитывая годовую программу выпуска данного изделия, рассчитывают общую массу твердых производственных отходов каждого вида материала, и, наконец, суммарное количество твердых отходов всех видов.

Расчет суммарного количества производственных твердых отходов проводят по формуле:

, кг, (1.4)

где: - общая масса отходовi-го материала, при заготовительных операциях, кг;

- общая масса отходов i-го материала при механической обработке деталей, кг;

m – количество машин (приборов), выпускаемых за год;

n – количество материалов, использованных в изделии.

Количество твердых отходов промышленности составляет сотни тысяч тонн в сутки, поэтому основное направление экологической защиты – использование отходов в качестве вторичного сырья.

По окончании расчета необходимо сделать вывод о том, какие отходы и в каком количестве могут быть подвергнуты вторичной переработке.

Пример расчета.

Определить характер и количество твердых отходов при производстве поршневых компрессоров с массой единицы продукции 2650 кг, годовой выпуск 1500 шт. От общего веса машины чугунное литье средних размеров составляет 58%, мелкое стальное литье – 4%, пластмассовые и резиновые детали – 0,75%, холодная штамповка мелких заготовок – 1,2%, алюминиевое точное литье – 1,75%, бронзовые и медные детали из сортового материала – 0,5%, стальные детали из сортового материала – 1,8%, детали свободной ковки – 5%, комплектующие изделия – 18,5%, деревянная тара – 8,5%.

Дать рекомендации по утилизации отходов.

Порядок расчета.

1. Определить чистую массу группы деталей одной технологии однородного материала.

Результаты расчетов сведены в табл. 1.2.

2. Рассчитать массу отходов заготовительных операций и отходов при механической обработке(выражения 1.1, 1.3).

3. Подсчитать массу отходов каждой группы материалов за год (выражение 1.4).

4. Распределить отходы по виду материала в тоннах. Отходы чугуна составляют 579,9 т; стали – 463,7 т; пластмасса и резины – 3,45 т; алюминия – 8,2 т; бронзы и меди – 12,8 т; древесины – 144,6 т.

5. Определить суммарное количество производственных твердых отходов за год при производстве компрессоров

т (выражение 1.4).

Масса единицы продукции задается преподавателем.

Отходы черных и цветных металлов необходимо использовать для переплавки, отходы древесины переработать на картон, большинство способов утилизации резины связаны с ее механическим измельчением. Порошок используют как добавку при производстве новой резины (до 20% для качественной резины и до 95% - для низкокачественной), при производстве самых разнообразных строительных материалов, а также для собирания нефтяных и масляных пятен с поверхности водоемов, поскольку он замечательно впитывает нефтепродукты.

На нефтеперерабатывающих предприятиях, предприятиях металлообработки и машиностроения широко применяют топлива, смазочные материалы, смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) на водной и органической основах, а также индустриальные масла. В результате накапливаются различные отходы, которые необходимо утилизировать. Часть нефтепродуктов (индустриальные масла) улавливается и направляется на регенерацию, часть – хранятся в маслонакопителях на территории предприятий; используется в качестве добавок к котельному топливу или его заменителей; часть вместе со сточными водами попадает на очистные сооружения, где выделяется в отдельную фазу и затем используется вторично. Также масло- и нефтешламы можно использовать в качестве керамзита; заменяется наполнитель и мягчитель в рецептуре резиновых смесей для амортизаторов на основе каучуков этими отходами; используют в производстве дорожного битума, гидроизоляционных материалов, для производства мягкой кровли.

В связи с разнообразием нефте- и маслошламов области их применение не ограничиваются описанными выше.