Реферат: Снижение степени загрязнения окружающей среды отходами переработки хлопка

Определим площадь каждого ответвления по формуле

F= , м2 (2.46)

где n - количество отделений, шт.

F= м2

При ширине каждого отделения В == 20 м длина их будет

 L= F/ В, м (2.47)

L=424.6/20=21.23 м

Расчёт установки тепловой обработки осадков сточных вод

Расчётный расход осадка равен 5,61 м3/ч при исходной влажности сырого осадка 90 %. Объём приёмного резервуара принимаем равным 9 м3 из учёта 1,5 ч хранения осадка.

Для теплового расчёта теплообменного аппарата принимаем следующие параметры:

 Т1= 200 °С - температура теплоносителя на входе в теплообменник;

t1 = 12 °С - температура осадка на входе в теплообменник;

t2 = 150 °С - температура осадков на выходе из теплообменников;

р = 1,8 мПа -рабочее давление в теплообменнике.

Принимаем противоточную схему движения греющего и нагревающего осадка - труба к трубе dвн =80 мм, dнар =150 мм.

Определим площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата по формуле

F=, м2 (2.48)

где Q- производительность аппарата, Дж/ч

k- коэффициент теплоотдачи, Дж/ч*м2;

∆tср- средняя разность температур греющего и нагревающего осадка, град.

Q = с• G • (t1 – t2) (2.49)

где с - теплоёмкость осадка, с=4,2 кДж/кг*К;

Q = 5610 л - количество подогреваемого осадка в 1 ч.

Q = 4,2 • 5610 • (150 - 12) =3,25 • 106 кДж

 (2.50)

Принимаем k = 2100 кДж/м2*К, тогда

F= м2

Длина секции составляет 4 м, при этом площадь поверхности нагрева одной секции равна 1,12 м2. Число труб n= 35,2 : 1,12 = 32.

Рабочий объём реактора, при продолжительности обработки осадка 1,5 ч равен 8,42 м3. К установке принимаем два реактора КОСП - 1СО (один рабочий и один резервный) диаметром 1400 мм, рабочим объёмом 10 м3 и рабочим давлением 1,8 МПа материал реактора ~ сталь марки 20, см. /5, с. 241./.

Уплотнение осадка производится в течение 3 часов. При этом выделяется 30% воды от первоначального объёма осадка.

Определим рабочий объём уплотнителя

у=5,61*3=16,83м3

Принимаем диаметр уплотнителя 2,5 м, площадь зеркала воды 4,9 м, рабочую глубину 3,4 м.

На вакуум-фильтр осадок подают с помощью плунжерного насоса по трубороводу d = 150 мм. Расчётный расход уплотнённого осадка, подаваемого на один вакуум-фильтр, Qрасч =2,81 м3/ч при влажности его 88 %. Период работы вакуум-фильтра 16 ч в сутки. На основании экспериментальных данных рекомендуется применять к установке два вакуум фильтра БОУ-5-1,75.

2.3 Очистка запыленного хлопком воздуха

2.3.1 Местный отсос пыли

Непосредственный отсос пыли от источника пылевыделения называется местным.

Все технологическое оборудование хлопкоочистительного завода выделяет пыль, и местный отсос пыли принят в качестве основного способа обеспылевания машин и цехов.

Количество запыленного воздуха, отсасываемого от технологического оборудования, характеризуется данными, приведенными в табл.2.4

Таблица 2.4 - Количество запыленного воздуха, отсасываемого от технологического оборудования

Оборудование	Количество воздуха, подлежащего отсосу, м3/с	Запыленность воздуха, мг/м3
Шнековый очиститель без отсоса сора	1,1	500-1000
Два барабанно-пильчатых очистителя без отсоса крупного сора	0,88	600-1200
То же, при отсосе пыли и крупного сора	0,88	15000-400000
Четыре барабанно-пильчатых очистителя при отсосе пыли и крупного сора	1,8	150000-400000
Два четырехбарабанных джина без отсоса сора	0,55	300-600
Четыре четырехбарабанных джина без отсоса сора	1,1	-
То же, при отсосе пыли и сора	1,8	50000-150000
Батарея из 12 валечных джинов	2,7	100-500
Отсос от линтеров в зависимости от числа их в батарее:
пять	1,1	500-800
шесть	1,3	500-800
семь	1,5	500-800
восемь	1,8	500-800
Угароочистительная машина без отсоса сора и орешка	0,2-0,25	400-1000
Угароочистительная машина с отсосом сора и орешка	0,2-0,25	30000-200000
Податчик волокна в ящик пресса	0,6	100-300

Каждая обеспыливающая установка местных отсосов характеризуется пылезадерживающим эффектом, который определяется по формуле (%):

 (2.51)

G1- общая масса пыли в отработавшем воздухе;

G2- масса пыли, задержанной обеспыливающей установкой.

Пылезадерживающий эффект можно определить и по разности в запыленности воздуха (мг/м3), входящего в пылеуловитель и выходящего из него (%):

Тогда

 ( 2.52)

где d1- запыленность воздуха, поступающего в пылеуловитель;

d2- запыленность воздуха, выходящего из пылеуловителя.

2.3.2 Процесс обеспыливания воздуха на хлопкоперерабатывающих предприятиях

На камышенском ХБК очистка производственного воздуха осуществляется в две стадии. На первой ступени очистки используют тканевые фильтры.

Процесс очистки газов от твердых или жидких частиц с помощью пористых сред называется фильтрацией.

Твердые частицы, уловленные в объеме фильтрующего материала или образующие пылевой слой на его поверхности, становятся для вновь поступающих частиц элементом фильтрующей среды, повышая эффективность очистки газов. Однако по мере накопления уловленных частиц газопроницаемость фильтрующего материала уменьшается, поэтому со временем возникает необходимость разрушения и удаления пылевого осадка. Иногда требуется замена забитого пылью фильтра или переснаряжение его новыми фильтрующими материалами. Таким образом, процесс фильтрации в большинстве случаев предусматривает периодическую регенерацию фильтра. При улавливании жидких частиц накапливающаяся жидкость может удаляться из пористой перегородки самопроизвольно. Подобный процесс называется саморегенерацией фильтра.

В тканевых фильтрах применяют фильтрующие материалы двух типов: обычные ткани и войлоки. В качестве фильтрующего материала применяется капрон.

Эффективность очистки тонкой тканью после регенерации резко уменьшается по сравнению с запыленной, в то время как различие в эффективности очистки при применении более толстых объемных тканей значительно меньше. Если в периоды между регенерациями на ткани образуется сплошной слой пыли, то можно ожидать высокой эффективности улавливания даже субмикронных частиц.

В тканевых фильтрах ткань выполняет роль несущей поверхности, т. е. служит основой для формирования и удержания фильтрующего пылевого слоя. Пористость и стабильность пылевых слоев в зависимости от размеров, формы и других свойств частиц, а также от скорости фильтрации, структуры ткани и способов ее регенерации изменяется в широких пределах. На объемных тканях из штапельного волокна образуются более рыхлые и более стабильные слои пыли.

Так как при низких входных концентрациях пыли процесс образования слоя занимает много времени, то лучшие результаты достигаются при очистке газов с высокой запыленностью. При этом накапливаются слои пыли, которые при регенерации не распыляются в газе, а разрушаются в виде крупных агрегатов. В результате повторное осаждение пыли на ткани снижается, обеспечивается быстрое выпадение ее в бункер. Способность большинства частиц с размерами менее 5 мкм коагулировать с образованием прочных агрегатов в потоке газа, в объеме ткани и на ее поверхности дает возможность использовать в качестве эффективной фильтрующей среды даже неплотные ткани, особенно при низких скоростях фильтрации. При регенерации часть осадка удаляется, но внутри ткани между нитями и волокнами остается значительное количество пыли, сохраняющее высокую эффективность очистки газов, поэтому при регенерации тканей нельзя допускать их «пере очистки».

В тканевых фильтрах целесообразно использовать небольшие скорости фильтрации, обычно 0,5—2 см/с. При большей скорости происходит чрезмерное уплотнение пылевого слоя, сопровождающееся резким увеличением его сопротивления. При повышенных перепадах давления и скорости частицы проникают в глубь ткани, наблюдается нарушение первоначально сформированного пылевого слоя, сопровождающееся вторичным уносом пыли, особенно через отверстия между нитями.

При повышенной скорости фильтрации резко возрастает проскок пыли сразу после регенерации. Кроме того, при высокой скорости фильтрации требуется слишком часто проводить регенерацию, ускоряющую износ ткани и механизмов. Таким образом, для обеспечения надежности работы фильтров и достижения высокой эффективности очистки необходимо иметь большие фильтрующие поверхности и избегать слишком глубокой их регенерации.

Хлопчатобумажные ткани обладают хорошими фильтрующими свойствами и характеризуются низкой химической и термической стойкостью, горючестью и высокой влагоемкостью.

На второй ступени очистки применяют пенно-вихревые газопромыватели.

Пенно-вихревые газопромыватели составляют группу безрешеточных самоорощаемых пенных аппаратов, в конструктивном оформлении которых заложен эффект действия закрученного потока газа.

Реализующие этот механизм инжекторно-пенные скрубберы (ИПС) образуют ряд унифицированных модификаций, которые по функциональному назначению относятся к средствам очистки газовых выбросов от пыли, туманов (паров) и химических примесей.

Рисунок 2.3 - Инжекторно-пенный скруббер

Скрубберы ИПС (рис. 2.3) независимо от исполнения имеют унифицированную структурную схему, включающую несколько функциональных блоков. К основным относятся: технологический (I), обеспечения (2) сепарации (3) и регулирования (4).Технологический блок включает коаксиальные рабочие камеры, из которых внутренняя оборудована снизу профилированным лопаточным закручивателем, образующим в сочетании с ней вихревой инжектор. Внешняя камера (корпус) снабжена тангенциальным или нормально расположенным входным патрубком и обеспечивает необходимую подготовку и распределение газа перед его входом в вихревой инжектор. Блок обеспечения включает поддон-контейнер, оборудованный системами подачи и слива промывной жидкости, удаления уловленного продукта (сливной или конвейерной), подключения блока регулирования и регенерации жидкости (утилизации ценных продуктов). Регулирующий блок содержит устройства для контроля расхода, параметров и технологического уровня промывной жидкости в поддоне аппарата. Блок сепарации включает каплеулавливающий узел инерционного действия и систему возврата отсепарированной жидкости.

Технологическую основу очистки в ИПС составляет вихревая инжекция. Действие вихревого инжектара реализуется путем высокоскоросного закручивания очищаемого газа над поверхностью промывной жидкости с образованием крупномасштабного вихря. Это вызывает подсасывание жидкости в газовый поток при интенсивном диспергировании ее на капли и последующем образовании из них взвешенного слоя подвижной (механической) пены с высокоразвитой поверхностью контакта. В результате очищаемый газ сначала контактирует с развитой капельной поверхностью, а затем с непрерывно образующейся механической пеной в г условиях быстрой смены поверхности контакта в ее объеме. Этим существенно увеличивается как время контакта, так и суммарная поверхность контакта в расчете на единицу объема жидкости, подаваемой в ИП скруббер.

В сочетании с относительной скоростью газа в сечении камеры он обеспечивает расчетный режим очистки.

2.4 Получение гидроизоляционного кровельного материала из отходов переработки хлопка

Важным вопросом в процессе контроля и организации очистки запыленного воздуха, выбрасываемого в атмосферу является проблема утилизации выделенных в процессе газовой очистки так называемых твердых отходов производства. В рассматриваемом нами случае – это отходы переработки хлопка.

На камышенском ХБК вывозятся на полигон 250-300 т/год хлопкоотходов, представляющих собой ценный компонент природного происхождения. Продукты деструкции хлопка безвредны для окружающей среды. Отходы хлопка, которые образуются в результате очистки воздуха производственных помещений целесообразно использовать для получения различных материалов.

Оптимальным решением данной проблемы является его утилизация в качестве компонента нового гидроизоляционного кровельного материала.

Предложенная рецептура позволяет получить новый строительный материал, который и может быть использован при устройстве гидроизоляционной кровли строительных ограждающих конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов с температурой поверхностей от -60 до +130 0С.

При этом уменьшается расход битума, а также снижается водопоглощение и теплопроводность получаемого материала.

Композицию готовят следующим образом.

Разогревают отработанный битум до 170-180°С и вводят ½ часть отхода хлопка. Хлопок берется в соотношении (4-7:1)по массе т.е. четыре части хлопка и одна битума. Тщательно перемешивают до полной пропитки хлопка битумом и получения однородной массы. Затем вводят чистый битум для модификации, в количестве 30-40 % от массы отработанного битума, добавляют вторую часть хлопка, перемешивают до однородной массы в течение 40-60 минут.

Полученную мастику наносят на предварительно обработанную бензином (растворителем) поверхность.

При изготовлении гидроизоляционного кровельного материала используют: отработанный битум (1), чистый битум (2), отходы хлопок, состав и физико-химические свойства, которого приведены в табл.2.5.

Битум, как чистый, так и отработанный имеет следующие показатели:

Температура размягчения, °С 45-60

Пенетрация 10-1 при 25°С, мм 40-80

Растяжимость при 25°С, см 30-85

Содержание водорастворимых соединений, мас.% 0,1-0,4, и представляет собой вязкую жидкость буро-коричневого цвета.

Таблица 2.5

Показатели	Количественная характеристика
Содержание органической массы, масс. %	60-80
Содержание водорастворимых соединений, масс. %	7-10
Содержание воды, масс. %	1-2
Содержание механических примесей, масс. %	5-8
Кислотное число, мг-КОН гудрона	1-3
Температура размягчения, 0С	80-90
Пенетрация 10-1 при 25 0С, мм	10-70
Растяжимость при 25 0С, см	3-6
Температура вспышки, 0С	≥200
Плотность, кг/ м3	980-1000
Вязкость при 20 0С, Па·с	25-30

Как видно из приведенных данных, материал из предлагаемой композиции имеет низкое водопоглощение и теплопроводность, при этом на приготовление композиции значительно снижается расход нового битума и в большей степени расходуется отработанный битум и отходы очистки хлопка.

Таблица 2.6 – Физико-механические свойства гидроизоляционного кровельного материала.

Физико-механические свойства	Данные для состава композиции
	известного	предлагаемого
		1	2	3	4
Средняя плотность, кг/м3	360	362	353	355	365
Предел прочности при сжатии, МПа	0,15	0,13	0,15	0,15	0,15
Водопоглощение за 24 ч, % по объему	5	2,8	2,83	2,9	3,0
Теплопроводность в сухом состоянии при 25 0С, ккал/ ч м град	0,084	0,063	0,063	0,064	0,065

2.5 Оценка экологичности технологического процесса

В современных условиях вопрос оценки экологического совершенства технологии с учетом количества отходов является архиважным. Отмечается, что общего подхода к получению данной оценки, к сожалению, еще не выработано. Однако интерес метод, примененный В. Ремезом и А. Шубиным количественной оценки экологического совершенства химического процесса. Авторы предлагают этот критерий оценить по формуле:

 (2.53)

суммирование производится по всем токсичным компонентам, где

mi- количество токсичных компонентов, т/г продукта;

Сi- концентрация вредного компонента, мг/дм3 или мг/м3;

ПДКi-предельно допустимая концентрация вредного компонента, мг/м3.

Верхние индексы Ж, Г, Т обозначают, что указанная характеристика относится к жидкому, газообразному и твердому состоянию вредной компоненты.

Как видно из формулы, зависимость параметра экологичности выражается тремя частями.

1. Для жидкой части

 (2.54)

где Q- количество жидких отходов, м3/ч;

n- число рабочих дней в году (производство непрерывное);

Р- выпуск продукции технологического процесса, т/год.

2. Выброс для газообразного i-го компонента для некоторого j-го источника:

, (2.55)

где CiГj концентрация i-го компонента для j-го источника, мг/м3;

Vj – объем выброса в j-м источнике, м3/ч.

Тогда полный выброс i-го компонента в газообразных отходах определяется по формуле:

 (2.56)

Тогда VГ=е*Vj – общий выброс газообразных веществ, м3/ч.

3. Количество i-го токсичного твердого компонента определяется по формуле:

 (2.57)

где ТТ – количество твердых отходов, т/год;

ri – содержание i-го токсичного компонента в твердых отходах, %.

Расчет критерия экологичности производства

Для жидкой части он будет постоянен т.к на ХБК предусмотрена локальная очистка сточной воды. Основные показатели, которые значительно превышают нормированные – взвешенные вещества, БПКполн, ХПК, сульфаты, азот аммонийный и хлориды, которые приведены в расчетах.

Взвешенные вещества: .

Сух. ост.: .

БПКполн: .

ХПК: .

Азот аммонийный: .

Хлориды: .

Сульфаты: .

Итого: ∑mi = 0,023

Два других показателя – для газа и токсичного твердого компонента взаимосвязаны т. к. при повышении качества очистки газообразного компонента (производственного воздуха) т.е. снижение части критерия экологичности по газу повышается часть критерия экологичности по твердым компонентам.

Если считать, что чистка газа производится в соответствии с требованиями и выбрасываемый в атмосферу воздух отвечает экологическим требованиям, то и эта часть коэффициента экологичности технологического процесса является постоянной.

Количество твердого компонента определяется: = 0,6.

Исходя из того, что коэффициент экологичности в идеале равен единице его составляющая по газу: 1-0,6-0,023=0,377, а в процентах 2,3%, 37,7% и 60% жидких, газообразных и твердых отходов соответственно. Диаграмма расчетных величин представлена на рисунке.

Исходя из того, что в данном проекте предлагается утилизировать твердые отходы путем использования их в качестве компонента при производстве гидроизоляционного кровельного материала, то коэффициент экологичности производства должен составить 1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте было рассмотрено состояние деятельности Камышенского хлопкоперерабатывающего комбината в вопросе очистки сточных вод и обеспыливания воздуха. И особое внимание уделено утилизации полученных твердых отходов.

В технологическом процессе переработки хлопка, кроме основной продукции — хлопкового волокна, получают большое количество волокнистых отходов (улюк волокнистый, волокно хлопковое регенерированное, пух хлопковый), которые ежегодно в количестве 280 – 300 тонн вывозятся на полигоны для захоронения.

Расчеты ПДС показали необходимость дополнительной очистки сточных вод. В результате было предложено использование электрохимической очистки.

В технологических процессах электрохимической очистки использовано следующее оборудование: электрокоагуляторы; отстойники; песчаные фильтры.

Для задержания щепы и пуха, поступающих от прядильно-ткацких фабрик предусмотрены устройства по установлению щепы и пуха. Стоки от отделочной фабрики после устройства по улавливанию щепы и пуха по направляются в насосную станцию пиковых сбросов с последующей перекачкой непосредственно на запроектируемые сооружения электрохимической очистки с последующим отведением под остаточным напором для обработки в нейтрализаторе и последующим отведением через сеть хлопчатобумажного комбината (ХБК) в городской коллектор.

Проектом предусматривается также возможность очистки общего стока ХБК в сооружениях электрохимической очистки, поступающего в насосную станцию в районе нейтрализатора. В этом случае стоки после сооружений электрохимической очистки под остаточным напором направляются в нейтрализатор с последующим отводом через сети ХБК в городской коллектор.

В работе так же были рассмотрены всевозможные способы очистки воздуха производственных помещений и произведено сравнение с действующей схемой его очистки на предприятии. В результате сделан вывод о удовлетворительном состоянии действующей схемы, которая включает двухстадийную очистку. На первой стадии используется тканевый фильтр для предварительной очистки, на второй – инжекторно-пенный скруббер.

Твердые отходы хлопка при очистке сточных вод и воздуха предложено утилизировать в качестве компонента нового гидроизоляционного кровельного материала.

Предложенная рецептура позволяет получить новый строительный материал, который и может быть использован при устройстве гидроизоляционной кровли строительных ограждающих конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов с температурой поверхностей от -60 до +130 0С.

При этом уменьшается расход битума, а также снижается водопоглощение и теплопроводность получаемого материала.

ЛИТЕРАТУРА

1. Биргер М.И. Справочник по пыле- и золоулавливанию/ М.И. Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков. – М.: Энергоатом издат, 1983. – 312 .

2. ГОСТ 12.1.007 – 76. Вредные вещества.- М.: Издат.-во стандартов, 1976.- 6с.

3. ГОСТ 12.1.005 – 88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.- М.: Издат.-во стандартов, 1988.- 75 с.

4. ГОСТ 17.2.3.02-78. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. – М.: Издат.-во стандартов, 1978.- 14 с.

5. ГОСТ 17.0.0.04-90. Экологический паспорт промышленного предприятия: Основные положения.- М.: Издат.-во стандартов, 1990.- 22 с.

6. СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. – М.: Стройиздат, 1972.-96 С.

7. СНиП 2.04.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. 1985 г. - 72с.

8. Диденко В.Г. Основы очистки и утилизации вентиляционных выбросов: учеб. пособие/ В.Г. Диденко. – Волгоград.: Изд. ВолгИСИ, 1992. – 103 с.

9. Канализация населённых мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика. /Под ред. В. Н. Самохина. М. 1981 г. - 639 с.

10. Канализация. С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, А. И. Жуков, С. К. Колобанов. М. 1975 г-631 с.

11. . Луконин В.Д., Курочкина М.И. Очистка вентиляционных выбросов в химической промышленности./ В.Д. Луконин, М.И. Курочкина.- М.: Химия, 1980. – 232 с.

12. Орлов Г.Г., Булыгин П. А. Инженерные решения по охране труда в строительстве./ Г.Г. Орлов, П. А. Булыгин. - М., 1985 г. 278 с.

13. Примеры расчётов канализационных сооружений. Ю. М. Ласков, Ю. В. Воронов, В. И. Калицун, - 256 с.

14. Стадницкий Г. В., Родионов А. И.. Экология./ Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. - М. 1997 .-240 с.

15. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н. Н. Павловского. М. 1975 г. - 160 с.

16. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов от пыли./ В.Н. Ужов. – М.: Химия, 1981. 390 с.

17. Яковлев С. В. Очистка производственных сточных вод/ С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков, Ю. В. Воронов. - М.: Стройиздат, 1985 г. - 336 с.