Материалы для студентов→ Курсовая работа /

Методы и Средства защиты окружающей среды

Скачать файл
Добавил: fafnir
Размер: 2 MB
Добавлен: 30.04.2015
Просмотров: 1483
Закачек: 0
Формат: doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Курсовая работа

По дисциплине: «Методы и Средства защиты окружающей среды»

Преподаватель:  Заломнова О. Н.

                                                               Студент:  Якушкин А. Н.

                                                Группа:   9123

Москва 2008

Введение.

Обосновывается актуальность задачи защиты окружающей среды и приводится краткий обзор технологических процессов экологической безопасности.

Данная работа посвящена проблеме утилизации и переработке промышленных отходов. Эта проблема носит глобальный характер, что и обусловило ее важность. Практически любое промышленное изделие "начинается" с сырья, добываемого из недр планеты или вырастающего на ее поверхности. На пути к промышленным предприятиям сырье что-то теряет, часть его превращается в отходы.

Проектная часть

  1. Расчет и схема скруббера Вентури:

Аппараты мокрой очистки воздуха от пыли работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель или пленки жидкости под действием сил инерции и броуновского движения. В качестве орошающей жидкости чаще всего используется вода.

Аппараты мокрой очистки воздуха от пыли нашли широкое применение, так как имеют ряд достоинств:

низкая стоимость;

пылей сd4 > 1 мкм;

токсичных газов;

от паро и газообразных компонентов.

Недостатки мокрых пылеуловителей:

переработки;

возможность уноса капель жидкости и осаждение с пылью в газоходах.

Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на скрубберы Вентури, форсуночные и центробежные скрубберы, аппараты ударно-инерционного типа, барботажно-пенные аппараты и др.

Скрубберы Вентури являются высокоэффективными аппаратами, применяемыми для тонкой очистки воздуха от пыли. Основная часть этого аппарата - труба Вентури, в которой под действием сил инерции и мельчайших капель тонкораспыленной воды происходит укрупнение частиц пыли до размеров, позволяющих отделять их от воздуха в простейших пылеуловителях.

Устройство и принцип работы скруббера Вентури (рис. 1),Через центробежные форсунки 1 в осевом направлении подводится жидкость (вода) на орошение под давлением 0,3...0,4 МПа. Основная часть скруббера - сопло Вентури 2. В конфузорной (узкой) части сопла происходит разгон газа от входной скорости 20 м/с до скорости 200 м/с и более. В диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 20 м/с и подается в каплеуловитель 3, выполненный в виде прямоточного циклона.

Очищенный газ

Шлам

Рис.1. Скруббер Вентури

1-центробежные форсунки; 2 - сопло Вентури; 3 - каплеуловитель.

Исходные данные для расчета скруббера Вентури

Методика расчета

Зная расход очищаемых газов и задаваясь скоростью их движения в горловине трубы Вентури, определяют диаметр горловины трубы по формуле

D =  =  =0,106 м;

гдеD- диаметр горловины трубы, м;Q- расход газа, м3/ч;ve-скорость движения газа в горловине трубы Вентури, м/с.

Средний диаметр капель жидкости, образующихся в трубе Вентури, определяют по формуле:

=  +28· = + 25· =126,242 мкм;

где  - диаметр капель жидкости, мкм;L- удельный расход жидкости.

Критерий СтоксаStkдля отдельных фракций пыли определяют по формуле:

Stk == =3,708

= =14,833

= =23,177

где рп - плотность пыли, кг/ м3; рг - плотность газа, рг=1,293 кг/м3;

υ- кинематическая вязкость газа в горловине трубы, м2/с; определяется по формуле υ=μ/, принимаем υ= 13,4 м2/с;Dn - диаметр частиц пыли, мкм.

Фракционный коэффициент очистки отдельных фракций пыли определяют по формуле:

=1- = 1- = 0,958

=1- = 1- = 0,998

=1- = 1- = 0,999

Общий коэффициент очистки в скруббере Вентури определяют по формуле:

= ()+ ()+ () = ()+()+()=0,007409

где Ф1..., Фп - содержание данной фракции пыли, %.

Сопротивление трубы Вентури определяют по формуле:

=  =  =888,937

где  - коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы Вентури, принимается  = 0,25-0,3;  - то же, при подаче жидкости в горловину;L - расход жидкости, л/м3 газа; •L- определяют по табл.1.

Таблица 1

Значение множителя в зависимости от расхода жидкости и скорости движения газа в горловине трубы Вентури

  1. РАСЧЕТ АППАРАТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Определение геометрических размеров горизонтальных отстойников

Промышленные и бытовые сточные воды содержат взвешенные частицы нерастворимых веществ и образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размеров частиц дисперсные системы делят на 3 группы:

грубодисперсиыеэмульсии;

коллоидные(размер частиц 0,1-0,001 мкм);

истинные растворы,имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов.

Механическая очистка осуществляется методамипроцеживания, отстаивания, отделения твердых частиц под действием центробежных сил, фильтрования.Выбор метода зависит от размера частиц примесей, необходимой степени очистки, расхода сточных вод и т.д.

Из-за неравномерного образования сточных вод перед передачей на очистные сооружения их усредняют по расходу и концентрации.

Отстаивание сточных вод применяется для выделения из них нерастворимых взвешенных (оседающих или всплывающих) грубодисперсных веществ и осуществляется в:

песколовках,их применяют для отделения частиц металла и песка. В зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на горизонтальные, вертикальные и аэрируемые (мелкие частицы, обволакиваясь пузырьками воздуха всплывают, а крупные оседают). Скребковый механизм песколовки сгребает осадок со дна в приямок;

отстойниках,их применяют для гравитационного выделения из сточных вод мелких взвешенных частиц или жировыхвеществ. В зависимости от направления движения потока воды отстойники подразделяют на вертикальные, горизонтальные, радиальные (круглого сечения, вода движется от центра - к периферии) и комбинированные;

осветлителях.восходящим потоком воды. Образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода;

жироловушки и нефтеловушки.счет разной плотности воды и примесей.

Отстойники применяют как основные сооружения механической очистки сточных вод. Различают первичные отстойники, которые устанавливают перед сооружениями биологической или физико-химической очистки, и вторичные отстойники — для выделения активного ила или биопленки. При расчете горизонтальных отстойников следует учитывать, что:

глубина проточной части отстойника Н= 1,5-3,0 м в зависимости от производительности очистных сооружений, в некоторых случаях глубина допускается до 4 м;

отношение длины к глубине от 8 до 12, в отдельных случаях (для производственных сточных вод) это отношение составляет от 8 до 20;

находится в пределах 6-9 м.

Горизонтальные отстойники (рис.2) оборудуются скребковыми механизмами (3) тележечного или ленточного типа, сдвигающими выпавший осадок в приямок. Объем приямка равен двухсуточному количеству выпавшего осадка. Из приямка осадки удаляют насосами, гидроэлеваторами, грейферами или под гидростатическим давлением. Угол наклона стенок приямка принимают равным 50-60°.

Исходные данные для расчета горизонтального отстойника:

Методика расчета

Необходимый эффект осветления сточной воды определяется по формуле:

Э =   × 100 =   × 100=53,409 %

гдеЭ -эффект осветления, %. В большинстве случаев в отстойниках эффект отстаивания составляет 40-60%, при продолжительности отстаивания 1,0-1,5 ч;

-начальная концентрация взвешенных веществ в сточной воде г/ м3;

- допустимая конечная концентрация взвешенных веществ в осветленной воде, принимаемая в соответствии с нормами (ПДК при выпуске в водоём) или технологическими требованиями (подача воды на последующую очистку или систему водооборота), г/ м3.

Количество задерживаемых в виде осадка взвешенных веществ определяется в зависимости от принятого эффекта осветления сточных вод по формуле:

W =   × 100 =  = 0,611 м3

гдеW- количество задерживаемых взвешенных веществ, м3;

-начальная концентрация взвешенных веществ в сточной воде,  г/м3

С2 - концентрация взвешенных веществ в осветленной воде, г/м3;

Q - количество сточных вод, м3;

р - влажность осадка, %;

γ -объемная масса осадка, г/м3;  принимаем  γ= 1040 г/м3.

Расчетная продолжительность отстаивания сточных вод в отстойнике Т (сек), соответствующая заданному эффекту осветления, определяется по формуле:

Т =τ×  = 450× = 592,233 сек;

где Т - расчетная продолжительность отстаивания сточных вод, сек;

Н- глубина проточной части отстойника, м;

h - высота эталонного цилиндра, м;

n-коэффициент, зависящий от свойств взвешенных веществ; принимается для коагулирующих взвешенных веществ 0,25, для мелкодисперсных минеральных - 0,4, для структурных тяжелых - 0,6 или устанавливается опытным путем;

τ - продолжительность отстаивания воды в эталонном цилиндре (определяется по табл. 2).

Основным показателем для определения размеров отстойников является расчетная гидравлическая крупность взвешенных частиц.

Гидравлическая крупность частиц - это скорость оседания частиц, размеры которых равны или больше размеров частиц, оседающих со скоростью со. Гидравлическая крупность взвешенных частиц определяется по формуле:

=  –ω =   – 0,5 = 0,817 мм/с;

где - гидравлическая крупность частиц, мм/с;

k - коэффициент, зависящий от типа отстойника; принимается для горизонтальных отстойников 0,5, вертикальных - 0,35, радиальных-0,45;

z - коэффициент, учитывающий влияние температуры воды на ее вязкость (принимается по табл. 3);

ω - вертикальная составляющая скорости движения воды в отстойнике, мм/с (принимаем по табл. 4).

Значения  приведены в табл. 5.

Таблица 3

Коэффициентz,учитывающий влияние температуры воды на ее вязкость

Таблица 4

Вертикальная составляющая скорости движения воды в отстойнике

Таблица 5

Значения величины (k-H/h)n в расчетах отстойников

Длина горизонтального отстойника(L)определяется по формуле:

L =  =  = 73,439

гдеv- скорость движения воды в проточной части отстойника, мм/с;

к- коэффициент объемного использования, равный 0,5.

Ширина горизонтального отстойника(B) определяется по формуле:

B =  =  = 1,125

гдеv -скорость движения воды в проточной части отстойника, мм/с.

Расчетный расход сточных вод3/ч) определяется  по формуле:

=  =  =823,17 (м3/ч)

гдеT- продолжительность отстаивания сточных вод, ч.

  1. Расчет флотационной установки

Флотация- это всплытие частиц на поверхность с образованием пены. Частицы обволакиваются мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду.

Комплекс частица-пузырекподнимается на поверхность воды. Пузырьки собираются и возникает пена. Осуществляется во флотационных камерах.

Флотационные установки применяют для удаления из сточных вод масел, жиров, нефтепродуктов, смол, продуктов органического синтеза, поверхностно-активных веществ, тонкодиспергированных взвешенных веществ, имеющих гидравлическую крупность до 0,01 мм/с и менее, некоторых эмульгированных жидкостей и т.д.

Различают различные способы флотации:

вакуумная.Сточные воды насыщают воздухом при атмосферном давлении в аэрационной камере. Затем их направляют во флотатор, где вакуум-насос создает разрежение. При уменьшении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха.

напорная.Воду насыщают воздухом в напорной башне при повышенном давлении. Водо-воздушная смесь поступает во флотатор, где при атмосферном давлении воздух выделяется в виде пузырьков.

импеллерная   (импеллер  -турбины   насосного  типа). Представляют собой диск с радиальными обращенными вверх лопатками. При  вращении  импеллера в жидкости  возникает большое число мелких вихревых потоков, которые разбиваются на пузырьки.

пневматическая.Воздух  пропускают через  сопла на воздухораспределительных трубках. Скорость струи воздуха на выходе из сопел достигает 200 м/с.

безнапорные.Завихрения воздуха создаются рабочим колесом центробежного насоса.

использование пористых пластин.Воздух пропускают через пористые керамические пластины или колпачки.

химическая.В сточную воду вводят вещества (хлорная известь). При протекании химических процессов выделяются газы: О2, СО2, С12.

биологическая.При очистке бытовых сточных вод оса док из отстойника подогревают паром приt = 35-5 5 °С и выдерживают в емкости несколько суток. В результатедеятельностимикроорганизмов выделяются пузырьки газов.

ионная флотация.Флотацию используют для извлечения из сточных вод металлов (Mo,W,V) .

Самое широкое распространение в практике очистки сточных вод и разделения иловых смесей получила компрессионная (паровая) флотация. При напорной флотации жидкость пропускают черезсатуратор,в котором происходит её насыщение воздухом под давлением (0,3-0,5 МПа). Воздух вводят с помощью компрессора либо через эжектор, установленный на перемычке между всасывающим и напорным патрубками центробежного насоса. Из сатуратора вода поступает во флотационную камеру, в которой за счёт снижения давления до атмосферного происходит выделение растворенного воздуха и осуществляется процесс флотации.

Устройство радиального флотатора представлено на рис.3. Флотаторы представляют собой отстойники радиального типа с встроенной флотационной камерой. Камера имеет механизм для сгребания пены.

Рис.3. Радиальный флотатор

1 — кольцевая перегородка; 2 — шламоприемиик; 3 — скребок;

4отвод очищенной воды; 5 — флотационная камера;

6-вращающийся водораспределитель;7 -отвод осадка;

8 - подвод сточной воды

Исходные данные для расчета флотационной установки:

Методика расчета

При расчете радиального флотатора принимаем:

высоту флотационной камеры - Нк = 1.5 м;

время пребывания во флотационной камере - 4-6 мин;

эффект задержания взвешенных веществ - 30...50% (соответственно при флотации без коагуляции и с коагуляцией);

влажность свежевыпавшего осадка - 95% при объёмной массе 1,05 т/м3;

содержание жиров в осадке - 20% по массе.

Диаметр флотационной камеры Д., м определяется по формуле:

= 0,6× = 0,6× = 1,68 м

где- расход сточных вод, поступающих на один флотатор,м3

и-восходящая скорость движения воды во флотационной камере, принимают равной 10,8 м/ч.

Диаметр флотатора (м) определяется по формуле:

=  =   = 0,559 м

гдеt0 - время пребывания в отстойной зоне (t0 = 14-16 мин);

- высота отстойной зоны, м; принимаем  = 1.5 м;

Расход сточных водQ3), поступающих на очистку, определяется по формуле:

Q = ×T = 85×0,33 = 28,05 м3

гдеТ-общее время пребывания во флотационной камере и отстойной зоне(Т=20 мин).

Количество выпавшего осадкаWoc(т/сут) по сухому веществу определяется по формуле:

=  =  = 0,0129 (т/сут)

где С - начальное содержание взвешенных веществ в сточной воде, г/ м3;

-конечное содержание взвешенных веществ, г/ м3;

Количество жиросодержащей пеныWnопределяется по формуле:

=  =  = 0,0741 (т/сут)

гдеQ - расход сточных вод, поступающих на очистку, м /ч;

А - начальное содержание жиров в сточной воде, мг/л;

- конечное содержание жиров в сточной воде, мг/л;

0,95 - объемная масса жиросодержащей пены, т/ м ;

90 - обводненность жиросодержащей пены, %.

  1. Графическая работы по разработке технологической схемы утилизации вторичных материальных ресурсов.

Тема : Утилизация строительных материалов.

Проблема утилизации строительных отходов остро стоит во всем цивилизованном мире. По данным международной организации RILEM в странах ЕС, США и Японии к 2008 г. ежегодный объем только бетонного лома должен составить более 760 млн. т. Начиная с 70-х годов во многих странах ведутся широкомасштабные исследования в области переработки бетонных и железобетонных отходов, изучения технико-экономических, социальных и экологических аспектов использования получаемых вторичных продуктов. По сведениям из иностранных источников энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при получении щебня из бетона, а себестоимость бетона, приготавливаемого на вторичном щебне, снижается на 25 %.

При сносе панельных домов первого периода индустриального домостроения, при производстве строительно-монтажных и сопутствующих работ образуется значительное количество строительных отходов, большая часть которых вывозится на полигоны и свалки, в том числе, несанкционированные, что отрицательно влияет на экологическую ситуацию в Московском регионе.

В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки на вторичный щебень и песчано-гравийную смесь может снизить затраты на новое строительство объектов в городе и одновременно позволяет уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок.

В настоящее время в г.Москве ежегодно образуется около 1500 тыс.тн. строительных отходов. Только 70-80 тыс.тн. перерабатывается в щебень, остальные вывозятся на полигоны, либо скапливаются на десятках несанкционированных свалок.

Переработка строительных отходов осуществляется, в основном, на дробильно - сортировочных установках.

В мировой практике применяются два основных принципа организации переработки тяжелых строительных отходов и некондиционной продукции стройиндустрии:

  • переработка образовавшихся отходов на месте их возникновения (на стройплощадке);
  • переработка отходов на специальных комплексах.

Первый вариант не позволяет применять высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее получение чистого и фракционированного продукта. Кроме этого, оно требует особых мер экологической защиты близлежащих жилых домов, исключает возможность непрерывной работы дробильной установки.

Второй вариант предусматривает дополнительные транспортные расходы на доставку отходов к месту переработки, которые компенсируются эффективной работой дробильно-сортировочного комплекса большой мощности, возможностью более глубокой переработки, отбором всех посторонних включений, возможностью организации постоянной логистики и маркетинга, относительно простым решением экологических проблем.

Как правило, комплекс состоит из нескольких участков.

Участок приема отходов, где осуществляется их складирование, предварительная сортировка и разделка негабаритных плит или обломков до размеров, которые способна пропустить дробилка. Этот участок обычно обслуживают экскаваторы с гидрокусачками.

Участок подготовленного материала, где работают фронтальные погрузчики с емкостью ковша 4 - 5 м3 способные обеспечить непрерывную работу высокопроизводительной дробилки.

Перерабатывающая установка, включающая приемный бункер, дробильный агрегат, магнитный сепаратор и сортировочный узел. На крупных перерабатывающих предприятиях в состав установки входят также дробилка вторичного дробления, более полный набор грохотов, система воздушной сепарации легких частиц (остатки утеплителя, обоев, линолеума и др.), а иногда и установка для мойки вторичного щебня.

 Склад готовой продукции может быть укомплектован поворотными конвейерами, отсыпающими щебень разных фракций в конические отвалы, или автоматизированными силосными складами, где в силосах хранится щебень, распределяемый по фракциям и но прочности, откуда он автоматически отгружается заказчику в заданном процентном соотношении.

Обычно комплексы оборудованы автомобильными весами для взвешивания поступающего материала и отпускаемой продукции.

В качестве первичных дробильных агрегатов чаще всего используют щековые дробилки, а также роторные агрегаты ударно-отражательного действия, причем последние часто не требуют установки дробилки второй ступени.

Работающие за рубежом комплексы не только выполняют важную экологическую и экономическую задачи государственного значения, но также являются высокорентабельными предприятиями. Их доходы складываются из платы за приемку материала на переработку (поставщик экономит транспортные расходы на доставку к месту свалки и плату за свалку) и доходов от продажи вторичного щебня, который дешевле природного и ему обеспечен сбыт. Производительность комплексов в зависимости от их комплектации и загрузки составляет 100-800 тыс. т в год.

В заключение следует отметить, что реальной переработкой строительных отходов в Москве занимаются пять-шесть предприятий. В то время как, например, в Берлине действует около 100 перерабатывающих центров.

Список Литературы

1.Безопасность жизнедеятельности. Практические занятия: учебно-методическое пособие / Под ред. И.Г. Гетия.    М.: Колос, ИПРСПС), 2002. 103 с.

  1. Безопасность жизнедеятельности / СВ. Белов, А.В. Ильиницкая, А.Ф. Козьяков и др. - М.: Высшая школа, 2001. 485 с.
  2. Обеспечение   безопасности    жизнедеятельности    в   машиностроении / В.Г. Еремин, В.В. Сафронов, А.Г. Схиртладзе и др. -М.: Машиностроение. 2002. 398 с.

  1. Родионов   А.И.   Технологические   процессы   экологической безопасности / В.Н. Клушин, В.Г. Систер.- Калуга: Изд. И. Бочкаревой, 2000. 799 с.
  2. Родионов А.И. Защита биосферы от промышленных выбросов /ЮЛ. Кузнецов. Г.С. Соловьев. - М.: Химия, Колос, 2005. 387с.

6.Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения.СНиП2.04.03 — 85. - М.: Гострой СССР по делам строительства, 1986. 268 с.