Введение

Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов. Природа и природные ресурсы - база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей.

Лет 30-50 назад объемы и токсичность техногенных выбросов в целом не превышали способности биосферы к их поглощению и нейтрализации. Сегодня же они достигают предела возможностей природных экосистем к самоочищению.

Помимо истощения природных ресурсов, развитие промышленности создало новую проблему - проблему загрязнения окружающей среды. Оказались сильно загрязненными преимущественно промышленными отходами водоемы, атмосферный воздух, почва. Эти загрязнения не только крайне отрицательно сказались на плодородии почв, растительности и животном мире, но и стали представлять существенную опасность для здоровья людей. К настоящему времени не сохранилось ни одного уголка на Земле, где отсутствовало бы влияние человека на природу.

Загрязнение окружающей среды — это нежелательное изменение ее свойств, которое приводит или может привести к вредному воздействию на человека или природные комплексы. Наиболее известный вид загрязнения — химическое (поступление в окружающую среду вредных веществ и соединений), но не меньшую потенциальную угрозу несут и такие виды загрязнений, как радиоактивное, тепловое (неконтролируемый выброс тепла в окружающую среду может привести к глобальным изменениям климата природы), шумовое.

В биосферу внесены вредные отходы промышленности, пестициды, избыток удобрений, радиоактивные вещества, перегретые воды электростанций и другие отходы. Эти отходы не могут естественным путем быть переработаны и войти в дальнейший круговорот веществ. Они становятся источником загрязнения биосферы, препятствуя самовосстановлению природных условий и возобновлению ресурсов.

Проблема охраны природы стала одной из важнейших естественно-научных и социально-экономических проблем современности, от правильного решения которой в значительной мере зависит благополучное существования человечества. Важность и острота этой проблемы определяются процессом все усиливающегося истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды. Значимость этой проблемы усиливается появлением таких глобальных изменений в биосфере, как избыточное накопление углекислого газа в атмосфере, повышения фона радиации, резкое сокращение зеленого покрова земного шара и т.д., которые могут вызвать опасность для существования жизни на Земле.

Основными путями решения экологических проблем могут быть не только строительство разнообразных очистных сооружений и устройств, но и внедрение новых малоотходных технологий, перепрофилирование производств, перенос их на новое место с целью снижения «концентрации» давления на природу.

Целью курсовой работы является технико-экономическое обоснование инженерных мероприятий по снижению воздействия машиностроительного предприятия выпускающего различные виды дорожных машин на окружающую среду. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) рассмотреть проблемы влияния машиностроительной отрасли на окружающую среду;

2) изучить метод очистки или защиты воздушногазовых выбросов от предприятия;

3) произвести расчет экономических показателей аппаратов очистки воздушногазовых выбросов предприятия.

1 Воздействия машиностроительной отрасли на окружающую среду

Машиностроительный комплекс является крупнейшим промышленным образованием, включающим более десятка отраслей, большое количество промышленных предприятий с разнообразными технологиями производства и присутствует в основном в крупных индустриальных городах РФ .

Машиностроительная и металлообрабатывающая промышленности имеют около 6 % всех выбросов России от промышленных стационарных источников и 6,5 % по выбросам твердых веществ.

Основными источниками загрязнения атмосферы на машиностроительных предприятиях являются литейные, сварочные и покрасочные производства, цехи механической обработки.

В процессах нагрева и обработки металла в кузнечно - прессовых и прокатных цехах выделяются пыль, кислотный и масляный аэрозоль ( туман), оксид углерода, диоксид серы и др.

При прокатки пыль образуется главным образом в результате измельчения окалины валками, при этом около 20 % пыли имеет размер частиц 10мкм. Выброс пыли из цеха составляет в среднем 200 г на 1т товарного проката. Если в процессе проката применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 500-2000 г/т. При этом в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, состоящей на 75-90 % из оксидов железа.

Общеобменной вентиляцией кузнечно – прессового цеха в атмосферу выбрасываются оксиды углерода и азота, диоксид серы. От пролетов с молотами выбросы оксида углерода на 1 т топлива составляют 7 кг/т ( газ или мазут), диоксида сер ы – 5,2 кг/т (мазут); от пролетов с прессами и ковочными машинам и - соответственно 3 и 2,2 кг/т.

Вентиляционный воздух, выбрасываемый из термических цехов, обычно загрязнен парами и продуктами горения масла, аммиаком, цианистым водородом и другими веществами, поступающими в систему

местной вытяжной вентиляции от ванн и агрегатов для термической обработки. Источниками загрязнений в термических цехах является также нагревальные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, а также дробеструйные и дробеметные камеры. Концентрации пыли в воздухе, удаляемом из дробеструйных и дробеметных камер, где металл очищается после термической обработки, достигает 2-7 г/м³.

При закалке и отпуске деталей в масляных ваннах в отводимом от ванн воздухе содержится до 1 % паров масла от массы металла. При цианировании выделяется до 6 г/ч цианистого водорода на один агрегат цианирования.

В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления.

При нанесении гальванических покрытий (воронение, фосфорирование, анодитрование и т.п) образуются различные вредные вещества. Так, при фосфатировании изделий выделяется фтористый водород, концентрация которого в отводимом воздухе достигает 1,2-1,5 г/м³. Концентрации HCl, H₂SO₄, HCN, Cr₂O₃, NO₂, NaOH и др. в улавливаемом от гальванических ванн воздухе колеблются в значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в атмосферу. При проведении подготовительных операций в гальванических цехах (механическая очистка и обезжиривание поверхностей) выделяется пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей.

Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений. Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, состоит на 30-40 % из материала абразивного круга, на 60-70 % из материала обрабатываемого изделия. Количество выделяющейся пыли зависит от размеров и твердости обрабатываемого материала, диаметра и окружной скорости круга и типа круга, а также способа подачи изделия. При зачистки и шлифовки изделий выделяется более 50 г/ч пыли с одного станка.

На участках сварки и резки металлов состав и масса выделяющихся вредных веществ зависит от вида и режимов технологического процесса, свойств применяемых сварочных и свариваемых материалов. Наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной электродуговой сварки покрытыми электродами. При расходе 1 кг электродов в процессе ручной дуговой сварки стали образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1,5 оксидов углерода и азота; в процессе сварки чугунов- до 45 г пыли и 1,9 г фтористого водорода.

При полуавтоматической и автоматической сварке (в защитной среде и без нее) общая масса выделяемых вредных веществ меньше в 1,5-2 раза, а при сварке под флюсом - в-6 раз.

Сварочная пыль на 99 % состоит из частиц размером от 10^-3 до 1 мкм, около 1 % пыли имеет размер частиц 1-5 мкм, частицы размером более 5 мкм составляют всего десятые доли процента. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и в меньшей степени от состава свариваемых металлов, примесей атмосферы (СO, SO₂, NO_x, С_nH_m, пыль) в выбросах содержатся и другие токсичные соединения, которые почти всегда оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах часто невелика, но из-за больших объемов вентиляционного воздуха валовые количества вредных веществ, поступающих в атмосферу, весьма значительны. В течение суток выбросы производятся неравномерно. Из-за большой высоты выброса, рассредоточенности и , как правило, плохой очистки они сильно загрязняют воздух на территории предприятий. Поскольку ширина санитарно-защитных зон для машиностроительных заводов обычно не превышает 100 м даже при наличии в составе завода литейных цехов, то возникают большие трудности в поддержании требуемой чистоты воздуха селитебных зон, примыкающих к

предприятию.

В результате использования воды в технологических процессах образуются сточные воды. Их количество, состав концентрацию примесей определяют типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов.

В металлургических цехах машиностроительных предприятий воду используют в основном для охлаждения печей. Основным видом примесей образующихся сточных вод являются взвешенные вещества и масла.

Основными примесями сточных вод, используемых для охлаждения технологического оборудования, поковок, гидросбива металлической окалины и обработки помещения, являются частицы пыли, окалины и масла. Например, при прокатке металлов на крупносортных, средне- и мелкосортных прокатных станах образуется соответственно до 2,3 и 4 % окалины от массы прокатываемого металла; при этом частиц размером более 1 мм составляют около 90 % всей массы окалины.

В механических цехах вода используется для приготовления смазочноохлаждающих жидкостей, промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основными примесями сточных вод являются пыль, металлические и абразивные частицы, сода, масла, растворители, мыла, краски.

Для приготовления технологических растворов, используемых при закалке, отпуске и отжига деталей; а также для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов и для обработки помещения используют воду.

Основные примеси сточных вод- пыль минерального происхождения, металлическая окалина, тяжелые металлы, цианиды, масла и щелочи.

В травильных гальванических участках вода используется для приготовления растворов электролитов, промывных операций перед нанесением покрытий и перед сушкой деталей, наполнения ванн улавливания загрязняющих веществ, а также для промывки деталей после нанесения

гальванических покрытий. Из всех видов сточных вод машиностроительных предприятий стоки гальванических цехов в наибольшей степени загрязнены ядовитыми химическими веществами; при этом концентрации загрязнений существенно зависят от вида технологического процесса нанесения гальванопокрытий. Так, концентрация загрязнений сточных вод промывных ванн после нанесения покрытий не превышает 0,2 г/л, а в периодически сбрасываемых сточных водах ванн нанесения покрытий она достигает 100 г/л.

Основные виды загрязнений сточных вод гальванических цехов: при травлении- различные кислоты; обезжиривании-цианиды и кислоты; декапировании- кислоты; осветлении-щелочи и азотная кислота; электрополировании- серная и азотная кислоты; латунировании-цианиды; нанесении металлических покрытий медь, никель, хром, кадмий, цинк, серебро, олово ( в зависимости от вида покрытий); анодировании- кислоты и т.д.

В остальных цехах машиностроительных предприятий (сборочно-сварочных, монтажных, испытательных, лакокрасочных и т.д) сточные воды содержат механические примеси, маслопродукты, кислоты и другие вещества, однако концентрации этих веществ значительно ниже, чем в описанных видах производств.

Бытовые сточные воды машиностроительных предприятий по составу и концентрации загрязняющие вещества подобны городским сточным водам, очищаемым на городских станциях канализации. К ним относятся воды, поступающих из раковин, санитарных узлов, душевых и т.д. Основные загрязнители бытовых сточных вод: крупные примеси (остатки пищи, тряпки, песок, фекалии), примеси органического и минерального происхождения в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях, различные (в том числе болезнетворные) бактерии. Концентрация загрязнений в бытовых сточных водах зависит от степени разбавления бытовых стоков водопроводной водой.

Атмосферные сточные воды образуются в результате смывания дождевыми, снеговыми и поливными водами загрязнений, имеющихся на территории предприятий, крышах и стенах зданий и т.д. Снижение концентрации загрязнений в атмосферных сточных водах достигается поддержанием в чистоте рабочей территории. Количество атмосферных сточных вод, как правило, выше, чем производственных сточных вод, а концентрация загрязнений в них значительно ниже. Основные загрязнители- механические частицы (земля, песок, камень, древесные и металлические стружки и пыль, сажа) и нефтепродукты (масла, бензин, керосин, используемые в двигателях транспортных средств).

Твердые отходы машиностроительного производства содержат амортизационный лом (модернизация оборудования, оснастки, инструмента), стружки и опилки металлов, древесины, пластмасс и т.п., шлаки, золы, шламы, осадки и пыли ( отходы систем очистки воздуха и др.).

Количество амортизационного лома зависит от намеченного списания в лом изношенного оборудования и имущества, а также от замены отдельных деталей в планово-предупредительном ремонте. На машиностроительных предприятиях 55% амортизационного лома образуется от замены.

Отходы, образующиеся на предприятиях машиностроения в результате использования радиоактивных веществ, обычно содержат небольшое количество изотопов с коротким периодом полураспада до 15 суток. Отходы производства, технология переработки которых еще не разработана, складируют и хранят до появления новой (рациональной) технологии переработки отходов.

Отвальные шлаки и прочие отходы производства, технология переработки которых еще не разработана, складируют и хранят до появления новой (рациональной) технологии их переработки.

Твердые отходы машиностроительных предприятий имеют ограниченную номенклатуру и постоянны по составу. Их количество колеблется в широких пределах в зависимости от применяемой технологии,

характера выпускаемой продукции и масштабов производства. Основную массу твердых отходов составляют черные и цветные металлы, шлаки, окалины, абразивы, пластмассы, бумага, картон и др. Свыше 90 % производственных отходов пока еще не находят сбыта и не используются. Почва земель, используемых для отвалов и свалок, безвозвратно погибает.

2 Техническое обоснование инженерных мероприятий по снижению негативного воздействия ОАО «Брянский арсенал» на окружающую среду

2.1 Методы очистки газо-воздушной смеси

На ОАО «Брянский арсенал» занимаются производством различных видов дорожных машин, в том числе автогрейдеров, колесных асфальтоукладчиков. В сборочном цехе при окрашивании автогрейдеров ( участок грунтования) выбрасывается в атмосферный воздух 2,1773 т/год ксилола и по 1,0828 т/год бензола и толуола, источником выделения является конвейер ( установки Mercur). На участке установлен насосный каскадный гидрофильтр с S-образным промываемым каналом со степенью очистки 67,9 % ( год ввода в эксплуатацию −1969).

На современном этапе для большинства промышленных предприятий очистка вентиляционных выбросов от вредных веществ является одним из основных мероприятий по защите воздушного бассейна. В настоящее время используются различные методы улавливания и обезвреживания паро- и газообразных веществ из воздуха. На практике применяют следующие способы очистки газа: абсорбционный, адсорбционный, каталитический, термический и другие.

В промышленности применяют механический, электрический и физико-химический способы очистки газов. Механическую и электрическую очистку используют для улавливания из газов твёрдых и жидких примесей, а газообразные примеси улавливают физико-химическими способами.

Механическую очистку газов производят осаждением частиц примесей под действием силы тяжести или центробежной силы, фильтрацией сквозь волокнистые и пористые материалы, промывкой газа водой или др. жидкостью. Наиболее простым, но малоэффективным и редко применяемым является способ осаждения крупной пыли под действием силы тяжести в т. н. пылевых камерах. Инерционный способ осаждения частиц пыли (или капель жидкости) основан на изменении направления движения газа со взвешенными в нём частицами. Т. к.

плотность частиц примерно в 1—3 тыс. раз больше плотности газа, они, продолжая двигаться по инерции в прежнем направлении, отделяются от газа. Инерционными уловителями пыли служат т. н. пылевые мешки, жалюзийные решётки, зигзагообразные отделители и т.п. В некоторых аппаратах используется и сила удара частиц. Всеми такими аппаратами пользуются для улавливания сравнительно крупных частиц; высокой степени очистки газов эти методы не дают.

Для очистки газов широко применяют циклоны, в которых отделение от газа твёрдых и жидких частиц происходит под действием центробежной силы (при вращении газового потока). Т. к. центробежная сила во много раз превосходит силу тяжести, в циклонах осаждается и сравнительно мелкая пыль, с размером частиц примерно 10—20 мкм.

Тканевые и бумажные фильтры, а также фильтры в виде слоя коксовой мелочи, гравия или каких-либо пористых материалов (например, пористой керамики) применяют для очистки газов посредством фильтрации. Наиболее распространёнными газоочистителями такого типа являются тканевые мешочные, или рукавные, фильтры. В зависимости от характера пыли и состава газа мешки изготовляют из шерстяной, хлопчато-бумажной или специальной (например, стеклянной) ткани. Газ проходит сквозь ткань, а частицы пыли задерживаются в мешках (рукавах). Рукавные фильтры служат главным образом для улавливания весьма тонкой пыли; например, при очистке газов, отходящих от ленточных агломерационных машин или от шахтных печей, в рукавных фильтрах улавливается 98—99 % всей пыли.

Методы физико-химической очистки применяют для удаления газообразных примесей. К таким методам относятся промывка газов растворителями (абсорбция); промывка газов растворами реагентов, связывающих примеси химически (химическая абсорбция); поглощение примесей твёрдыми активными веществами (адсорбция); физическое разделение (например, конденсация компонентов), каталитическое превращение примесей в безвредные соединения. Абсорбция газообразных примесей растворителями производится

путём промывки газов в орошаемых аппаратах типа скрубберов либо в барботёрах , в последних газ проходит сквозь жидкий растворитель, хорошо растворяющий газообразные примеси и очень плохо — остальные компоненты газовой смеси. Так производится, например, улавливание водой аммиака из коксового газа, улавливание различными маслами ароматических углеводородов из коксового газа, извлечение двуокиси углерода из различных газов и т.д. В том случае, если необходимо использовать уловленные продукты, их извлекают из насыщенного ими растворителя путём десорбции. Очистка газов средствами химической абсорбции производится в аппаратах аналогичного типа. Извлекаемые газовые примеси химически связываются растворами реактивов. Затем растворы нередко регенерируют, т. е. в результате тех или иных операций выделяют связанные примеси, и свойства растворов восстанавливаются.

Адсорбция газообразных примесей производится с помощью различных пористых активных веществ: активного угля, силикагеля, бокситов и др. Вредные примеси адсорбируются на поверхности поглотителя, а после его насыщения отгоняются продувкой горячим воздухом, газом или перегретым паром.

Некоторые содержащиеся в газах вредные газообразные примеси могут быть каталитически превращены в др., легкоулавливаемые, вещества; иногда превращение и улавливание совмещаются в одном процессе. Так производится, например, очистка газов от органических соединений серы (сероуглерода, сероокиси углерода, тиофена, меркаптанов); соединения эти при 300—400 °С в присутствии водорода или водяного пара превращаются на катализаторах в сероводород, который затем извлекается из газа и может быть разложен с утилизацией серы.