Розділ І. ЕкОЛОГІЧНА РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ ГАЗОПИЛОВИХ ВИКИДІВ

Курсова робота

на тему:

«ЕКОЛОГІЧНА РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЙ ОЧИЩЕННЯ ГАЗОПИЛОВИХ ВИКИДІВ ТА СТІЧНИХ ВОД»

Виконала:

Студентка 5 к. ОКР «Магістр»

Екологічного ф-ту

Гранківський М.В.

Перевірила:

к.г.н., доцент

Мислива Т.М.

Житомир 2012

ЗМІСТ

ВСТУП

В сучасному світі відбувається дуже стрімкий розвиток індустрії, що створює негативний вплив на навколишнє середовище. Антропогенний (людський) вплив має глобальне (планетарне) значення.

Ступінь змін і масштаби наслідків залежать, по-перше, від інтенсивності й характеру самого забруднення, по-друге, стійкості атмосферного повітря та водних об’єктів до антропогенного навантаження. Однією з найважливіших проблем при охороні навколишнього середовища є захист повітряного басейну та світового океану від надмірних забруднень.

Метою даного курсового проекту є прийняття інженерного рішення для обраного підприємства щодо впровадження певних технологій, які б могли забезпечити мінімальний вплив на атмосферу і гідросферу.

В курсовій роботі проведений аналіз джерел забруднень, які є на державному підприємстві «Коростишівський спиртовий завод», та запропоновані очисні споруди, які можуть зменшити вплив виробництва на природне середовище.

Розділ І. ЕкОЛОГІЧНА РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ ГАЗОПИЛОВИХ ВИКИДІВ

1.1. Забруднення атмосферного повітря, нормативи та вимоги до його якості

Згідно з прийнятим у 2001 р. Законом України «Про охорону атмосферного повітря», під забрудненням атмосферного повітря розуміють зміну його складу і властивостей у результаті надходження або утворення в ньому фізичних, біологічних факторів і (або) хімічних сполук, які можуть несприятливо впливати на здоров’я людини та стан навколишнього природного середовища. При цьому забруднюючими речовинами вважаються речовини хімічного чи біологічного походження, що присутні або надходять в атмосферне повітря і можуть прямо або опосередковано негативно впливати на здоров’я людини та стан довкілля.

За походженням всі джерела забруднення атмосфери поділяють на природні та антропогенні. До природних джерел забруднення атмосфери відносять виверження вулканів, лісові пожежі, поверхні вивітрювання, також в деяких аспектах сюди відносяться космічний пил, сонячне та космічне випромінювання тощо. Серед основних джерел антропогенного забруднення особливу увагу слід приділяти викидам промислових підприємств та енергетичних систем та багато інших факторів. Промислові викиди поділяються на організовані та неорганізовані. Організовані промислові викиди - це викиди, що надходять в атмосферу через спеціально споруджені газоходи, повітропроводи та труби. Неорганізовані викиди надходять в атмосферу у вигляді ненаправлених потоків внаслідок порушення герметизації, невиконання вимог охорони атмосфери при навантаженні та розвантаженні, порушення технології виробництва або несправності обладнання.

Всі види забруднень від промислових об’єктів наведені в рисунку 1.1.

Рис. 1.1. – Промислові забруднення довкілля

Основними джерелами забруднення є енергетика (теплові та електричні станції), промислові підприємства, транспорт (у першу чергу автомобільний), комунальне й сільське господарство та військово-промисловий комплекс. Внаслідок спалювання палива утворюється 15% вуглеводнів, 60 - оксидів нітрогену, 80 - сірчистого ангідриду і 26% - пилу; від автотранспорту - 50% вуглеводнів, 15 - оксидів нітрогену, 21 - пилу і 1% - вуглекислого газу. У містах багато пилу утворюється внаслідок стирання автопокришок об поверхню покриття, а також органічних речовин і бактерій з побутових відходів та сміття.

Слід відзначити основні особливості забруднюючих речовин і їх класифікацію:

1) Основні (критерійні) забруднювачі атмосфери - СО, SO₂ оксиди азоту, вуглеводні, тверді частинки.

2) Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ)

3) Сліди елементів (в основному метали)

4) Постійні гази (СО_2, фтоpхлоpметани і ін.)

5) Пестициди

6) Абразивні тверді частинки (кварц, азбест і ін.)

7) Різноманітні забруднювачі, що надають багатобічну дію на організм (нітроза міни, озоносульфати, нітрати, кетон, альдегіди та інші.).

Охорона атмосферного повітря в Україні регламентується цілим рядом законодавчих актів, метою яких є збереження та відновлення природного стану атмосферного повітря та створення сприятливих умов для життєдіяльності, забезпечення екологічної безпеки та запобігання шкідливому впливу атмосферного повітря на здоров’я людей та навколишнє природне середовище.

Основні терміни та визначення показників забруднення атмосферного повітря, визначається ГОСТ 17.2.1.03-84. Охорона природи. Атмосфера. Терміни та визначення контролю забруднення. Згідно з законом України «Про охорону атмосферного повітря», для обмеження забруднення та контролю за станом повітряного середовища Міністерство охорони здоров’я (МОЗ) встановлюються гранично допустимі концентрації забруднюючих атмосферу речовин. Для більшості речовин, що забруднюють атмосферу, встановлено дві гранично допустимі концентрації – максимально разова та середньодобова.

ГДВ — це маса викидів шкідливих речовин за одиницю часу від одного або сукупності джерел забруднення атмосфери міста чи іншого населеного пункту з урахуванням перспективи розвитку промислових підприємств і розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, що створює приземну концентрацію, яка не перевищує гранично допустимі їх концентрації для населення, рослинного і тваринного світу, якщо немає більш жорстких екологічних вимог і обмежень. Для недопущення викиду в атмосферу понаднормативних об’ємів шкідливих твердих речовин розроблено нормативи гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин у атмосфері населених пунктів (табл. 1.1).

Таблиця 1. 1.

ГРАНИЧНО ДОПУСТИМІ КОНЦЕНТРАЦІЇ (ГДК) ШКІДЛИВИХ
РЕЧОВИН У АТМОСФЕРІ НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ

Використовуються два типи ГДК: у повітрі робочої зони (ГДК р.з.) і населеного пункту (ГДК н.п.). ГДК р.з. — це концентрація, яка за щоденного 8-годинного перебування (крім вихідних днів) на роботі (не більш як 41 година на тиждень) протягом усього робочого стану не може спричинити захворювань чи відхилень у стані здоров’я людей для нинішнього та наступного поколінь. ГДК н.п. враховує перебування людей цілодобово. Всі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони порівнюються з максимальними разовими (протягом 30 хв.), а в повітрі населеного пункту — із середньодобовими за 24 години.

Атмосферне повітря в населених пунктах, на територіях підприємств, установ, організацій та інших об’єктів, повітря у виробничих та інших приміщеннях тривалого чи тимчасового перебування людей повинно відповідати санітарним нормам. (Закон України “Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення” від 24 лютого 1994 р., стаття 19).

Тимчасово погоджений викид (ТПВ) – це гранична кількість забруднюючих речовин, встановлена для підприємства на відповідний строк до досягнення ГДВ з урахуванням впровадження повітроохоронних заходів і на рівні викидів, досягнутих на підприємствах, аналогічних за потужністю і технологічними процесами, з найкращою (у частині охорони навколишнього середовища) технологією даного виробництва.

Величини ГДВ і ТПВ встановлюються в г/с і не повинні перевищуватися в будь-який двацятихвилинний інтервал часу (відповідно до інтервалу, прийнятого при встановленні максимальних разових значень гранично допустимих концентрацій речовин). Контрольні значення ГДВ і ТПВ встановлюються в т/рік. Величини ГДВ і ТПВ встановлюються для кожного джерела забруднення окремо для умов повного навантаження технологічного і газоочисного обладнання та їх нормальної роботи. Поряд із встановленням ГДВ і ТПВ для окремих джерел, підсумовуючи їх величини, встановлюють значення цих нормативів для підприємств, промислових об’єктів і комплексів у цілому. При встановленні ГДВ і ТПВ вказують кількість викиду по кожній речовині окремо з урахуванням значень ГДК для всієї групи речовин, що мають властивість сумації шкідливої дії.

Величини ТПВ затверджуються у встановленому порядку територіальними органами Мінекоресурсів України й органами санітарного нагляду України. Їх перегляд здійснюється у випадку зміни потужності, технології виробництва або режиму роботи підприємства, екологічної обстановки в регіоні (при появі нових або уточненні параметрів існуючих джерел забруднення), але не рідше одного разу на 5 років.

Відповідно до ст. 7 чинного Закону України «Про охорону атмосферного повітря» для діючих підприємств і підприємств, що проектуються, окремих типів обладнання і споруд залежно від часу розроблення та введення в дію, наявності наукових і технічних розробок та економічної доцільності встановлюються: норматив гранично допустимого викиду (ГДВ) забруднюючої речовини стаціонарного джерела; технологічні нормативи допустимих викидів забруднюючих речовин або їх суміші, які визначаються в місці їх виходу з устаткування.

1.2. Характеристика існуючих методів, способів та обладнання для очищення атмосферного повітря від газопилових викидів

Для ефективного видалення пилу з відпрацьованих газів існує безліч систем пиловловлення, епоха розвитку яких продовжується вже понад 70 років. Хоча різні методи пиловловлення навряд чи змінилися дотепер, проте досягнутий істотний прогрес у плані досяжного ступеня пиловидалення та розширення границь температури і тиску.

З метою зменшення забруднення атмосферного повітря пилом та іншими шкідливими домішками потрібно на всіх промислових підприємствах організовувати ефективне очищення газових викидів. Одним з основних показників очищення викидів є ступінь їхнього очищення від шкідливих речовин. Ступінь очищення повинен визначатися за кожною забруднюючою речовиною.

Способи очищення викидів в атмосферу від шкідливих речовин можна об'єднати в такі групи:

- очищення викидів від пилу та аерозолів шкідливих речовин;

- очищення викидів від газоподібних шкідливих речовин;

- зниження забруднення атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згорання транспортних засобів та стаціонарних установок;

- зниження забруднення атмосфери при транспортуванні, навантаженні і вивантаженні сипких вантажів.

Для очищення викидів від шкідливих речовин використовуються механічні, фізичні, хімічні, фізико-хімічні та комбіновані методи. Механічні методи базуються на використанні сил ваги (гравітації), сил інерції, відцентрових сил, принципів сепарації, дифузії, захоплювання тощо. Фізичні методи базуються на використанні електричних та електростатичних полів, охолодження, конденсації, кристалізації, поглинання. У хімічних методах використовуються реакції окислення, нейтралізації, відновлення, каталізації, термоокислення. Фізико-хімічні методи базуються на принципах сорбції (абсорбції, адсорбції, хемосорбції), коагуляції та флотації.

Вибираючи систему пиловловлювання, слід враховувати швидкість газового потоку, вміст пилу та його фізико-хімічні властивості, розмір часточок і наявність водяної пари. Існує два види пиловловлювання: сухе і мокре. З екологічного й економічного погляду досконалішими є сухі пиловловлювачі. Вони дають змогу повернути у виробництво вловлений пил, тоді як при мокрому утворюються водяні суспензії, переробка яких потребує більших матеріальних затрат. Недоліком сухого пилоочищення є те, що воно забезпечує високий ступінь очищення тільки у разі малої запиленості відхідних газів.

Пилоосаджувальні камери застосовують для гравітаційного грубого очищення газових викидів від частинок пилу розміром 30…100 мкм.

Принцип роботи пилоосаджувальних камер ґрунтується на виведенні частинок пилу з газопилового потоку шляхом їх осадження під дією сили ваги, їх застосовують для уловлення великих частинок сировинних матері­алів після обертових цементних печей, печей для обпалювання магнезиту і доломіту тощо.

Перевагою пилоосаджувальних камер є простота виготовлення,матеріалом для їх виготовленняцегла, збірний залізобетон, сталь та дерево для холодних газів. Перевагою також є незначний гідравлічний опір 50...100 Па.

Недоліком пилоосаджувальних камер є низька ефективність пило-уловлення (40...50%), особливо при вловлені дрібнодисперсного пилу (й<20 мкм), а також їх громіздкість.

Гравітаційні пилоосаджунальні камери - це порожнинна або з полицями коробка з листової сталі з бункером для збирання пилу. Гравітаційні пилоочисні камери працюють за принципом зниження швидкості руху газів до рівня, коли пил та частинки рідини осідають під впливом сил ваги. (рис.1.2.)

Рис. 1. 2. – Схеми пилоосаджувальних камер:
а) найпростіша конструкція з розширенням пилопроводу;
б) багатополична

При зниженні висоти камери процес очищення поліпшується, тому порожнину камери розділяють полицями, котрі проектуються під кутом або з можливістю регулювання. Гравітаційні пилоосаджувальні камери придатні для осадження частинок пилу діаметром понад 50 мкм. Гідравлічний опір гравітаційних камер лежить в межах 50—150 Па. Швидкість газу — 0,2—1,5 м/с. Камери забезпечують ступінь очищення не більше 50 %, тому їх використовують як попередній ступінь пиловловлювання.

Інерційні сепаратори працюють на принципі різкої зміни напрямку потоку газів. У місцях зміни напрямку відбувається осідання твердих частинок забруднюючих речовин. Сепаратори дозволяють осаджувати частинки діаметром 25— 30 мкм. Інерційні газоочисники мають продуктивність від 45 до 582 м3/год. До цього типу можна віднести і жалюзійні пиловловлювачі, котрі мають гідравлічний опір 100—400 Па, допускають температуру газу, що очищається, до 450 °С, швидкість на підході до решітки — 15—25 м/с.

Пилоосаджувачі інерційної дії наведені на рисунку 1.3.

Рис. 1.3. – Найпростіші пилоосаджувачі інерційної дії:
а) пиловий мішок з центральним підведенням газу;
б) пиловий мішок з боковим підведенням газу;
в) пилоосаджувач з відбивною перегородкою.

Практично використовуються такі типи циклонних сепараторів:

— горизонтальні пиловловлювачі, котрі працюють за принципом надання газам вихороподібного кругового руху за допомогою вертушки з системою невідхилюваних лопатей;

— вертикальні сепаратори, що працюють за принципом подавання газу зверху через горизонтально встановлену кільцеву крильчатку, котра надає газові обертового руху; тверді частинки осідають на дні, а очищений газ відводиться через центральну трубу;

— вертикальні сепаратори з тангенціально розташованою вхідною частиною. У цьому сепараторі затриманий газ надходить збоку або знизу і набуває тангенціального руху, котрий виносить тверді частинки до стінок, а потім в пилозбирачі;

— ротаційні струменеві пиловловлювачі є різновидом відцентрового циклонного сепаратора, в котрому вихоро-подібність руху газу посилена тангенціальним повітряним потоком. У них пил накопичується в середині повітряного середовища і під дією гравітаційних сил падає на дно пило-збирача.

Схеми циклонів наведені на рисунку 1.4.

Рис. 1. 4. – Конструктивні схеми циклонів:
а) циліндричний; б) конічний

Апарати мокрого очищення газів від пилу працюють за принципом промивання газів. Ці види очисних пристроїв застосовуються на дільницях фарбування виробів, нанесення полімерних покриттів, в замкнених системах повітрокори-стування. Такі пристрої дозволяють очищати гази від дрібних механічних забруднень. Існує велика кількість апаратів мокрого очищення газів. Застосовуються і прості водяні завіси, через котрі пропускаються забруднені потоки повітря.

За принципом роботи апарати мокрого очищення газів поділяються на порожнинні і насадкові; барботажні та пінні; ударно-інерційні; відцентрові; динамічні та турбулентні про-мивачі.

Порожнинні та насадкові апарати-скрубери працюють за принципом пропускання газів через потік розпиленої розбризканої або стікаючої по насадках води. Швидкість потоку газів не перевищує 1—1,2 м/с, гідравлічний опір апаратів не перевищує 250 Па. Витрата води складає до 10 м3 на 1 м апарата. Найбільш повно скрубери видаляють частки розміром більше 10 мкм. Недоліком скруберів є часте забивання отворів розпилювачів.

Відцентрові апарати мокрого очищення газів працюють за принципом завихрення газів спеціальними лопатками або за рахунок тангентального підведення газу з одночасним зрошенням з форсунок. їх використовують для очищення димових газів з великим вмістом сірчаних газів, забезпечуючи ступінь очищення до 90 %. Використовуються також динамічні та турбулентні промивачі.

При роботі електростатичних установок очищувані гази пропускають через електростатичне поле високої напруги (до 50 кВ), створюване спеціальними електродами. При проходженні через електричне поле частинки набувають негативного заряду і притягуються до електродів, котрі з´єднані із землею, тому мають позитивний заряд відносно частинок. Для очищення електродів передбачена спеціальна механічна система. Електростатичний метод очищення газів дозволяє вловлювати частинки розміром до 0,1 мкм. Початкові видатки на створення електростатичних фільтрів вищі, ніж для апаратів інших типів, однак експлуатаційні видатки нижчі. Споживання енергії цими пристроями складає 0,8—0,6 кВт на 10 000 м3 газу.

У пористих фільтрах забруднені гази пропускають через тканину, сукно, повсть, синтетичні матеріали (нітрон, лавсан, хлорин), металеві сітки, гравій тощо. Ці фільтри забезпечують високу якість очищення. Основний їхній недолік — зниження тиску газу після фільтрації, висока вартість експлуатації, часта заміна фільтрувальних елементів.

Схема фільтрувального апарату наведена на рисунку 1.5.

Рис. 1. 5. – Схема фільтрувального апарата:
1 – запиле­ний газ; 2 – корпус; 3 – очищений газ; 4 – фільтрувальна
перегородка; 5 – вловлю­ваний пил; 6 – пристрій
для вивантаження пилу

Метод абсорбції базується на розділенні газоповітряної суміші на складові частини шляхом поглинання шкідливих компонентів абсорбентом. В якості абсорбентів вибирають рідини, здатні поглинати шкідливі домішки. Для видалення з викидів аміаку, хлористого та фтористого водню використовується вода. Один кілограм води здатен розчинити сотні грамів хлористого водню та аміаку. Сірчисті гази у воді розчиняються погано, тому витрата води у цьому випадку дуже велика. Для видалення з викидів ароматичних вуглеводнів, водяної пари та інших речовин застосовується сірчана кислота. Для здійснення процесу очищення газових викидів методом абсорбції застосовуються плівкові, форсункові, трубчасті апарати — абсорбери.

Схема абсорберів наведена на рисунку 1.6.

Рис. 1. 6. – Схема абсорбера:
1 – корпус; 2 – горизон­тальні решітки; 3 – насадки; 4 – підведен­ня абсорбенту; 5 – перерозподільний пристрій для рідини; 6 – виведення абсорбенту

Метод хемосорбції базується на поглинанні газів та пари рідкими і твердими поглиначами з утворенням хімічних сполук. Цей метод використовується при очищенні викидів через вентиляції гальванічних дільниць. При цьому розчинником для очищення викидів від хлористого водню є 3 %-й розчин їдкого натру. Цей метод використовується також для очищення викидів від окисів азоту.

Метод адсорбції базується на селективному вилученні з газових сумішей шкідливих домішок за допомогою твердих адсорбентів. Найбільш широко як адсорбент застосовується активоване вугілля, іонообмінні смоли тощо.

У багатьох випадках для знешкодження відхідних газів застосовують каталітичні процеси окиснення, відновлення та розкладання.

1.3. Аналіз діяльності суб’єкта господарювання як джерела забруднення атмосферного повітря

Підприємство спеціалізується на виробництві спирту із зерна.

До 1994 року технологія виробництва спирту передбачала використання картоплі.

Сировину (зерно) доставляли до 2006 року залізничним транспортом з різних куточків країни спеціальними вагонами (хоперами) призначеними для транспортування зернових.

Нині доставка сировини реалізується виключно автотранспортом, так як залізниця демонтована. Після доставки зерна його зважують ще в машинах, якими воно було привезене. Розвантажується зерно, зазвичай, робітниками вручну у витратні склади, де воно зберігається до моменту подальшого його використанні на виробництві. Потім зерно подається у підробний цех, де піддається механічній очистці на зерноочисних машинах ПВС-25.

Наступний етап виробництва передбачає подачу зерна елеватором на зернодробарку. Тут сировинний матеріал перероблюється молотками і перед потраплянням у варочний цех він проходить етап змішування з водою.

У вище описаних процесах виробництва відбувається забруднення атмосферного повітря різнодисперсним пилом. Це являється першим джерелом забруднення при виробництві.

Нині на заводі функціонують варочний, дріжджовий, бродильний та апаратний цехи. Раніше у процесі виробництва спирту був задіяний солодовий цех, де вироблявся солод для оцукрювання сировини. Зараз цей процес замінений безпосереднім додаванням готових ферментів. Також раніше функціонував вуглекислотний цех, куди потрапляв вуглекислий газ, що виділявся в процесі бродіння, де він його збирали в балони для подальшого використання в харчовій та медичній галузях.

У варочному відділені є два ступені неперервного розварювання крохмалистої сировини, яке здійснюється гострою парою при температурі 150ºС у варочних котлах. У цьому ж відділенні при охолодженні розварена маса змішується з ферментом і потрапляє в оцукрювач, де після ферментації поступає до бродильного цеху в один із дванадцяти бродильних чанів об’ємом 120 дал. Невелика кількість сусла із варочного цеху потрапляє в дріжджовий цех для виробництва дріжджів. Ці дріжджі також подаються до бродильного чану. До повного дозрівання бражки (3 доби) відбувається виділення вуглекислого газу, який тепер за відсутності вуглекислотного цеху потрапляє в навколишнє середовище. Після бродіння бражка потрапляє у приймальний чан апаратного відділення, де проходить забір на перегонку. У цьому відділенні встановленні перегонні і ректифікаційні колони. Бродильне відділення обладнане загально обмінною витяжною вентиляцією, а в інших відділеннях забруднюючі речовини потрапляють в атмосферу через віконні і дверні пройоми. При бродінні та перегонці спирту як через загально обмінну вентиляцію, так і неорганізованим шляхом до атмосфери потрапляють спирт етиловий, кислота оцтова та ацетальдегід.

Після відгонки отримані продукти, до складу яких входять спирт, альдегідно-ефірна фракція (АЕФ) і сивушні масла, перекачують у спиртосховище. Там спирт зберігається у двох ємностях (15 і 16 тис. декалітрів), АЕФ – також у двох ємностях (6 і 3 тис. дал), а сивушні масла – в одній (650 дал). Барда через приймальну камеру перекачується у ємність- відстійник, звідки забирається на годівлю худоби. Зберігання спирту у цистернах пов’язано з незначним його випаровуванням в атмосферу. При перекачуванні барди через трубу, що знаходиться над приймальним резервуаром КНС барди, в атмосферу виділяються залишки летких органічних сполук, серед яких ацетальдегід, спирт етиловий і кислота оцтова.

Котельня працює цілодобово. В ній встановлено 3 котли (ДКВР-2,5/13, ДКВР-10/13, ДКВР-6/13). Котли експлуатуються на природному газі.

У механічній майстерні функціонує металообробна дільниця, де встановленні два заточувальних верстати, а також пост електрогазозварювання. Внаслідок роботи заточувальних верстатів в атмосферу виділяється пил абразивно-металічний. При електрогазозварюванні електродами АНО-4 виділяються сполуки залаза та марганцю, при газозварюванні - азоту діоксид.

У теслярній майстерні встановлено 3 деревообробних верстата, серед яких є: комбінований К40М, рейсмусний СР 6-8, фугувальний СФ-4 та заточний верстат для заточки пил. Заточний верстат є неорганічним джерелом викидів пилу абразивно-металічного.

Також на заводі функціонувало підсобне господарство з відгодівлі бичків. М’ясо, після їх забою, використовувалося для задоволення потреб працівників заводу. В процесі їх відгодовування також утворювалися відходи, зокрема після заготівлі їм їжі.

Джерелами утворення забруднюючих речовин є вузли вивантаження зерна до складів, зерноочисні машини, подрібнювачі зерна, вальці, солодові чани, сушки солоду, бродильні чани, дріжджогенератори, перегонні та ректифікаційні колони, деревообробне обладнання, заточні верстати, пости електрогазозварювання, резервуари з автомобільним паливом, котли котельні.

Джерелами викидів забруднюючих речовин в атмосферу є труби котельні і сушарок солоду; патрубки циклонів аспіраційних систем, що обслуговують зерноочисні машини, вальці і деревообробні верстати; вихлопи вентиляційних систем, що обслуговують солодовню, бродильне відділення, ряд неорганізованих джерел викидів, пов’язаних з операціями вивантаження зерна, заточки інструментів, заправки автомобілів.

Джерелами викидів забруднюючих речовин в атмосферу є труби котельні; патрубки циклонів аспіраційних систем, що обслуговують зерноочисні машини, вальці і деревообробні верстати; вихлопи вентиляційних систем, що обслуговують солодовню, бродильне відділення, ряд неорганізованих джерел викидів, пов’язаних з операціями вивантаження зерна, заточки інструментів, заправки автомобілів.

У таблиці 1. 2. наведено приклад характеристик джерел утворення та викидів забруднюючих речовин наявних на державному підприємстві «Коростишівський спиртовий завод»

Таблиця 1. 2. Характеристика джерел утворення та викидів забруднюючих речовин на підприємстві.

№ джер.викидів	Найменування джерела	Висота джерела викиду, м	Діаметр джерела викиду, м	Речовина	Характеристика пилогазоповітряної суміші	Факт. вик. г/с
Код	Найменування	Об’єм, м /с	Швидкість, м/сек	Температура, ºС
	Труба		0,5		Пил зерновий	0,294	1,497		91,93
	Вихлоп вентиляційний		0,4		Хлор	1,72	13,688		537,84
	Формальдегід
537,84
	Вихлоп вентиляційний		0,5		Пил зерновий	1,25	6,366		390,8 8
	Неорг.		0,45		Пил зерновий	1,32	8,3		412,76

1. 4. Вибір та обгрунтування пристрою для очищення газопилової суміші від забруднюючих речовин

Під час обстеження суб’єкта господарської діяльності, аналізі нормативно-технічної документації та довідкової інформації, особлива увага була звернена на технічний стан обладнання, яке може бути джерелом забруднення атмосферного повітря. В результаті встановлено, що через відсутність на підприємстві пилоочисного обладнання на зернодробарці відбуваються понаднормативні викиди пилу зернового в атмосферу.

Для зменшення викидів зернового пилу від зерноочисних машин і вальців ми пропонуємо використання на підприємстві циклону типу ЦН-15П-800.

Рис. 1.7. – Циліндричний (а) і конічний (б) циклони

Залежно від якостей пилу, його дисперсного складу та вимог до очищення газу циклони застосовуються як апарати першого ступеня очищення або в сполучені з іншими пиловловлювачами. Вони ефективно вловлюють з газу частинки пилу діаметром 5 мкм і більше. Допустима початкова концентрація пилу в пилогазовому потоці, що очищується у циклонах, залежить від якостей забруднених газів, конструкції й розмірів циклона. При невеликих капітальних і експлуатаційних витратах, циклони залежно від характеристик уловлюваного пилу, типу і режиму роботи забезпечують ефективність очищення газів і пиловловлювання на рівні 80-95 %.

Перевагою циклонів є:

§ відсутність рухомих частин у апараті;

§ надійне функціонування при температурах газів майже до 500°С;

§ можливість вловлювання абразивних матеріалів при захисті спеціальним покриттям внутрішньої поверхні;

§ простота виготовлення конструкції;

§ незалежність роботи апарата від тиску газу;

§ незалежність фракційної ефективності очищення від зростання запиленості газів;

§ висока продуктивність при порівняно низькій вартості.

Недоліком їх є те, що значний гідравлічний опір 1250...1500 Па високоефективних циклонів призводить до поганого уловлення частинок розміром менше 5 мкм.

Вихідні дані:

Тип циклона – ЦН-15-800П

Кількість газу, що очищується, Qг,– 1,32.

Температура очищуваного газу,t_г,^оС – 15,0.

Динамічна в′язкість очищуваного газу за нормальних умов,μ, мкПа• с - 8,6.

Густина газу, що йде на очистку,ρ, кг/м³ – 1,13.

Густина птлу,ρч, кг/м³ – 1500.

Розрідження газу на вході в циклон – 152 Па.

Характер пилу – зерновий.

Ступінь уловлення пилу – 88-95%.

1. Розраховуємо витрати очищуваного газу при робочих умовах, м³/с:

(1. 1.)

де: Q_г – об’єм (витрати) очищуваного газу, м³/с;

t_г – температура очищуваного газу, ^оС;

Т_о = 273°К– абсолютна температура.

 

м³/с

2. Визначаємо необхідну площу перерізу циклона, м²:

 

(1.2.)

 

де: Q_гр - витрати очищуваного газу при робочих умовах, м³/с;

w_ог – оптимальна швидкість руху очищуваного газу в циклоні, м/с.

 

м²

3. Обчислюємо діаметр циклона,

Dц = (1.3.)

 

Dц =

 

4. За вибраним значенням діаметра циклона знаходимо дійсну швидкість газів у циклоні, м/с:

 

(1.4.)

 

де: n – кількість встановлених паралельних циклонів (за необхідності).

 

Дійсна швидкість газу в циклоні wне повинна різнитися з оптимальною w_ог більше, ніж на 15-20 %. В розрахунках слід вказати відхилення дійсної швидкості від оптимального значення.

 

 

5. Знаходимо втрати тиску в циклоні:

ΔР = 0,5 φ₅₀₀ ρ_грw (1.5.)

де: ρ_гр – густина газу при робочих умовах, кг/м³.

 

Густина газу при робочих умовах визначається за формулою:

_(1.6.)

де:

ρ_Г – густина вологого газу за нормальних умов, кг/м³;

Ра – фактичний атмосферний тиск, Па;

Ро – нормальний атмосферний тиск, 101300 Па;

Р' – розрідження газу в циклоні, Па.

кг/м³

ΔР = 0,5*163*0,82*3,49= 233,24 Па

 

6. Визначаємо медіанну тонкість очищення при робочих умовах:

d₅₀^м = d₅₀^Т (1.7.)

де:

d₅₀^Т – середній розмір часточок пилу, мкм;

D –діаметр циклона;

D_T – 0,6 м;

ρ_Т – 1930 кг/м³;

w_Т – 3,5 м/с.

µ_Т – 22,2 ∙ мкПа ∙ с;

µ_гр – динамічна в’язкість газу при робочих умовах, мкПа×с, яка визначається за формулою:

 

µ_гр = µ_г ( (1.8.)

де С = 124 – константа.

 

µ_гр = 8,6( =8,26 мкПа с

 

d₅₀^м = 1,56

 

7. Знаходимо ефективність очищення газу в циклоні:

 

η = 50 [1 + Ф(х)] (1.9.)

 

де Ф(х)– нормальна функція розподілу від параметра Х, що обчислюється за формулою:

Х =lg (d₅₀ / d₅₀^т )(1.10.)

Х =lg (2,8/ 1,14 ) =2,6

 

 

η = 50 [1 + 0,995] = 98,55%.

 

Таблиця 1.2. Конструктивні розміри спірально-конічного циклона ЦН-15П-800 мм

Тип циклона	Діаметр циклона	Найменший діаметр конічної частини циклона	Довжина вхідного патрубка	Діаметр вхідного патрубка	Висота циліндричної частини циклона	Висота конічної частини циклона	Діаметр вихлопної труби	Висота заглибленої частини вихлопної труби	Діаметр бункера	Висота циліндричної частини бункера
ЦН-15П-800

 

Табл.. 4.1. Характеристика ефективності роботи запроектованого пило газоочисного обладнання на підприємстві

 

Найменування ПОУ	Параметри ПГПС на вході в ПОУ	Параметри ПГПС на виході з ПОУ	Назва речовини	Кількість ступенів очищення	Концентрація речовини на вході в ГОУ, мг/м	Ефективність очищення, %	Концентрація речовини на виході з ГОУ, мг/м
V, м /с	T, ºС	V, м /с	T, ºС
ЦН-15П діаметром 800 мм	1,32		1,31		Пил зерновий		312,7	98,55	28,6

 

 

Рис. 1. 8. – Схема циклону ЦН – 15

 

РОЗДІЛ 2. ЕКОЛОГІЧНА РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЙ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД ВІД ЗАБРУДНЮВАЧІВ

2.1. Характеристика природної або чистої води та вимоги до якості очищення води

Природна вода ніколи не буває цілковито чистою. У ній завжди містяться розчинені речовини, а інколи й нерозчинні домішки. Найчистішою є дощова і снігова вода. Але й дощова вода містить близько 0,003% розчинених мінеральних речовин, які перебувають в повітрі у вигляді пилу і вимиваються дощем.

Усі природні води, що містять до 0,1% розчинених солей, називають прісними. Коли розчинених речовин більше від 0,1%, воду називають солоною.

Оскільки природна вода не буває цілком чистою, то у більшості випадків для безпосереднього вжитку вона непридатна. Тому її попередньо піддають очищенню як від механічних домішок, так і деяких розчинених солей, а інколи і від усіх сторонніх речовин. Характер очищення води залежить від того, для якої мети її вживають.

Особливо високі вимоги висуваються до очищення питної води. Питна вода повинна бути цілком прозорою, безбарвною, без запаху і смаку, без органічних залишків і шкідливих бактерій, з помірною кількістю розчинених солей. Доброю для пиття вважається вода, що містить на 1 дм³ 0,3 г (або 0,03%) розчинених солей. Вода, в якій дуже мало або дуже багато розчинених солей, шкідлива.

Нормативні рекомендації складаються в результаті експертної оцінки, що ґрунтується на декількох факторах - аналізі даних про поширеність і концентрацію речовин, ; можливостях, що виявляють звичайно в питній воді, очищення від цих речовин; науково обґрунтованих висновках про вплив забруднюючих речовин на живий організм. Що стосується останнього фактора, то він має деяку невизначеність, оскільки експериментальні дані переносяться із дрібних тварин на людину, потім лінійно (а це умовне допущення) екстраполюються з більших доз шкідливих речовин на малі, потім уводиться "коефіцієнт запасу" - отриманий результат по концентрації шкідливої речовини ділиться звичайно на 100. Крім того, існує невизначеність, пов'язана з неконтрольованим надходженням у воду техногенних домішок і відсутністю даних про надходження додаткових кількостей шкідливих речовин з повітря й продуктів харчування. Щодо впливу канцерогенних і мутагенних речовин більшість учених уважають їхній вплив на організм безпороговим, тобто досить одній молекулі такої речовини потрапити на відповідний рецептор, щоб викликати захворювання. величини, що рекомендують Реально, таких речовин допускають один випадок захворювання через воду на 100 000 населення. Далі, у нормативах на питну воду приводиться дуже обмежений з підлягаючому контролю речовин і зовсім не враховується вірусна інфекція. І, нарешті, зовсім не враховуються особливості організму різних людей (що принципово неможливо). Таким чином, нормативи на питну воду відбивають, власне кажучи, економічні можливості держав^[3].

Найкращою для пиття вважається джерельна і артезіанська вода. Річкову воду теж вживають для пиття після її очистки.

Вода з домішками органічних речовин, в яких можуть розвиватися мікроби, цілком непридатна не тільки для пиття, а й для цілого ряду інших цілей. Така вода непридатна, наприклад, для харчової промисловості, для цукрового, крохмального і паперового виробництва. Органічні домішки можуть викликати гниття паперу і бродіння крохмалю і цукру. Крім того, вони надають крохмалю і цукру неприємного жовтого забарвлення. Природну воду очищають звичайно на водоочисних станціях. Спочатку її відстоюють у спеціальних відстійниках, де осідає пісок, глина і основна маса інших нерозчинних речовин, а потім фільтрують крізь шар гравію, коксу і піску, щоб відокремити каламуть, яка важко осідає. При цьому разом з каламуттю відфільтровуються залишки органічних речовин і більша частина бактерій. Для повного знезараження воду хлорують, додаючи до неї невеликі кількості хлору (звичайно у вигляді хлорного вапна з розрахунком 0,7 г хлору на 1 т води).

Для повного очищення від усіх сторонніх речовин воду піддають перегонці або дистиляції. Очищену таким способом воду називають дистильованою. Дистильована вода позбавлена не лише механічних домішок, а й розчинених солей. Дистильовану воду застосовують у хімічних лабораторіях для виготовлення розчинів різних речовин. В аптеках її використовують для виготовлення ліків. Дистильовану воду вживають для кислотних акумуляторів. Найбільші її кількості використовує хімічна промисловість. Останнім часом дистильовану воду застосовують також для парових котлів високого тиску.

Антропогенне евтрофування та забруднення води- це основні процеси, що викликають деградацію річок, водосховищ, озерних систем і погіршення якості води. Хоча головною причиною обох процесів є відходи господарської діяльності, що надходять у водойми з водозбору, кожний з процесів має свою специфіку.

Забруднення водойм токсичними речовинами техногенного походження часто ускладнює або робить неможливим використання води для питних цілей.

Крім того, забруднюючі речовини накопичуються в донних відкладеннях, а також у фіто- і зоопланктоні, вищій водній рослинності і рибах. При цьому нерідко утворюються нові, більш токсичні сполуки і виникають вогнища вторинного забруднення води.

Таблиця 2. 1. Граничні нормативні показники якості (ГН) стічних вод підприємств (загальні вимоги)

 

Ч/ч	Показник якості	Одиниця виміру	ГН (не більше)
1.	Азот амонійний та аміак (за азотом)	г/куб.м
2.	БСК5	г/куб.м
3.	Водневий показник рН (у межах)	–	6.5-9
4.	Жири рослинні і тваринні	г/куб.м
5.	Завислі та спливаючі речовини	г/куб.м
6.	Залізо (загальне)	г/куб.м	2.5
7.	Мідь	г/куб.м	0.5
8.	Нафтопродукти	г/куб.м
9.	Нітрати	г/куб.м
10.	Нітрити	г/куб.м	3.3
11.	Свинець	г/куб.м	0.1
12.	СПАР (аніонні, неіоногенні)	г/куб.м
13.	Сульфіди	г/куб.м	1.0
14.	Сухий залишок	г/куб.м
15.	Температура	°С
16.	Фосфати	г/куб.м
17.	ХСК	г/куб.м
18.	Цинк	г/куб.м	Інгредієнти