5
Содержание
Введение ....................................................................................................................... 5
1 Теоретические аспекты разработки проекта очистки сточных вод ................... 9
1.1 Общая характеристика предприятия АО «КНИРТИ» ....................................... 9
1.2 Воздействие компонентов растворов и электролитов на окружающую среду
..................................................................................................................................... 11
1.3 Способы очистки сточных вод .......................................................................... 16
1.4 Обеспечение безопасности труда при эксплуатации сооружений,
предназначенных для очистки сточных вод гальванического производства АО
«КНИРТИ» ................................................................................................................. 17
2 Анализ основных методов очистки сточных вод гальванического производства
..................................................................................................................................... 23
2.1 Общие сведения о гальванических покрытиях ................................................ 23
2.2 Обоснование целесообразности модернизации существующей
технологической схемы ............................................................................................ 43
2.3 Расчет реагентного хозяйства и эффективности очистки ............................... 44
2.4 Утилизация гальванических шламов ................................................................ 50
2.5 Характеристика сточных вод АО «КНИРТИ» ................................................. 60
2.6 Обоснование схемы канализования промышленного предприятия АО
«КНИРТИ» ................................................................................................................. 61
2.7 Описание процессов очистки сточных вод ...................................................... 66
2.8 Расчет издержек и эффективность очистки сточных вод гальванического
производства .............................................................................................................. 73
3 Обеспечение безопасности производства ............................................................ 80
3.1 Производственный контроль (производственный экологический контроль)
..................................................................................................................................... 80
3.2 Плановые мероприятия по утилизации отходов на предприятии АО
«КНИРТИ» ................................................................................................................. 81
6
3.3 Организация мероприятий на предприятии АО «КНИРТИ», по снижению
негативного воздействия на окружающую среду .................................................. 83
3.4. Оценка условий и безопасности труда персонала АО «КНИРТИ» .............. 84
3.5 Пожарная безопасность. Основные требования пожарной безопасности
производства .............................................................................................................. 94
Заключение ................................................................................................................ 97
Список использованных источников .................................................................... 100
7
Введение
Сокращение поступления гальванических отходов в окружающую среду
является важнейшей народнохозяйственной, социальной и актуальной задачей.
Экологические проблемы гальванотехники привлекают к себе широкое
внимание в основном из-за продолжающегося загрязнения поверхностных вод
ионами тяжелых металлов.
Целью работы является разработка технологии очистки сточных вод АО
«КНИРТИ», которая обеспечит выполнение современных норм, возврат воды в
оборотный цикл и формирование утилизируемых осадков.
Объект исследования – АО «Калужский научно-исследовательский радио-
технический институт».
Задачи исследования:
– проанализировать существующую технологию водоочистки гальваниче-
ского стока АО «КНИРТИ» и обосновать необходимость разработки технологи-
ческой схемы водоочистки предприятия;
– разработать модернизированную схему очистки гальваностоков АО
«КНИРТИ».
– подобрать и произвести расчет оборудования, используемого в выбран-
ной технологической схеме;
– оценить экономическую целесообразность внедрения разрабатываемой
технологии очистки сточных вод гальванического производства;
– рассмотреть основные опасные и вредные производственные факторы
при эксплуатации очистных сооружений, а также оценить их соответствие нор-
мативным документам в области охраны труда.
Методы исследования – системный анализ и применение стандартных рас-
четных методик. Предложения разработаны на основании научных трудов веду-
щих отечественных и зарубежных ученых, статьи в экологической периодиче-
ской печати.
8
В первом разделе выпускной квалификационной работы рассмотрена ха-
рактеристика предприятия АО «КНИРТИ», выявлены основные проблемы пред-
приятия, связанные с очисткой гальванического стока. Так же описаны требова-
ния к охране труда и технике безопасности при эксплуатации предлагаемых
очистных сооружений.
Во втором разделе приведены и рассмотрены особенности реагентного ме-
тода очистки гальванических сточных вод, а также изучена проблема обработки
и размещения осадка гальваностока АО «КНИРТИ». Выполнен и представлен
расчёт чистого экономического эффекта от внедрения природоохранного меро-
приятия и срока окупаемости капитальных вложений.
В третьем разделе приведены основные меры, обеспечивающие безопас-
ную эксплуатацию производства. Основные требования пожарной безопасности
и организация мероприятия по снижению негативного воздействия на окружаю-
щую среду предприятия.
9
1 Теоретические аспекты разработки проекта очистки сточных вод
1.1 Общая характеристика предприятия АО «КНИРТИ»
Калужский научно-исследовательский радиотехнический институт, име-
нуемый далее АО «КНИРТИ», расположен в Калужской области, г. Жуков в сло-
жившейся промышленной зоне.
Площадка данного предприятия ровная, перепадов высот не имеет. Распо-
ложение зданий и сооружений не препятствует хорошему проветриванию дан-
ной территории. Территория института ограничена: с запада и юго-запада – лес-
ным массивом с преобладанием смешанных пород деревьев; с юга – водоемом и
лугом; с юго-востока – АТС (автоматическая телефонная станция) паросиловым
цехом (котельной) и пятиэтажными жилыми домами; с севера – растворо-бетон-
ным узлом; с севера-запада – пионерским лагерем «Солнечный».
АО «КНИРТИ», занимается изготовлением деталей и блоков, сборку, мон-
таж, регулировку и испытание радиоэлектронной аппаратуры и характеризуется
применением большого количества специализированного оборудования. Для
осуществления производственной деятельности на предприятии имеются следу-
ющие производственные участки и цеха, связанные с выбросами в атмосферу,
воду.
Площадка 1:
– Цех защитных покрытий и производства печатных плат. В цехе изготов-
ляют печатные платы и наносят на детали защитные гальванические и лакокра-
сочные покрытия. На гальванических участках цеха установлены ванны для про-
ведения подготовленных операций (обезжиривание, травление, декапирование
деталей), ванны для нанесения гальванических покрытий (никеллирование, цин-
кование, меднение, олово- свинец, олово- висмут, кадмирование, хромирование,
анодирование, серебрение) и ванны для обработки деталей после покрытия. На
участках изготовления печатных плат также установлены ванны для химической
10
обработки плат, на участках механической обработки плат установлены станки
для сверловки и другой механической обработки. На участках нанесения защит-
ных лакокрасочных покрытий установлены окрасочные кабины, сушильные
шкафы, места приготовления и хранения ЛКМ.
– Цех сборки и монтажа микросборок и блоков, в котором установлены
столы монтажников, установки заливки деталей, установки лазерной и плазмен-
ной резки.
– Цех слесарно-механический, в этом цехе проводятся сварочные, слесар-
ные работы, проводится термическая обработка деталей в печах вакуумных и за-
калка их в масле.
– Вспомогательные участки – ЭМО (вентбюро), ЦЗЛ, участок деревообра-
ботки. На вспомогательных участках имеются сварочны посты, вытяжные
шкафы, с химреактивами, деревообрабатывающие станки.
Площадка 2:
– две миникотельные, которые являются источником теплоснабжения про-
изводственного участка. Источниками выделения загрязняющих веществ явля-
ются четыре котла «Хопер», установленный по два в каждой миникотельной.
Топливом служит природный газ, при сгорании которого в атмосферу через ды-
мовые трубы выбрасываются продукты горения: оксиды углерода и азота, бен-
запирен.
– участок нанесения порошкового покрытия, где размещены установка
напыления и камера полимерезации. Вещества, которые предположительно
должны выделяться в атмосферу при работе данного оборудования (согласно
сертификата на краску порошковую), а именно: стирол, эпихлоргидрин, фор-
мальдегид, аэрозоль краски, при проведении инструментальных замеров не об-
наруживаются. Краска наносится в установке напыления краскораспылителей.
Установка имеет скруббер для улавливания части выделяющейся пыли. Инстру-
ментальные замеры, проведенные на источнике после очистки, подтверждают
11
отсутствием выбросов пыли краски. Можно считать фактический КПД скруб-
бера 100%.
– участок пластмасс, где установлены 2 термопластавтомата для изготов-
ления деталей из полистирольных пластмасс. При разогреве пластмасс, происхо-
дящем в термопластавтоматах, теоретически выделяются продукты деструкции
пластмасс: стирол и оксид углерода. Замеры на источники не обнаруживают вы-
бросы стирола и оксида углерода. Пыли пластмасс не выделяются, так как ис-
ходный материал применяется в виде гранул, который не дает выделений пыли:
– сварочный участок, где ведутся работы электросварочными аппаратами
с применением электродов. При работе электросварочных аппаратов в рабочую
зону выделяется сварочный аэрозоль, состоящий в основном из оксида железа и
диоксида марганца, которые определяются инструментальным способом. Другие
компоненты при проведении инструментальных замеров не обнаруживаются. В
атмосферу через вытяжную систему выделяются диоксид марганца и оксид же-
леза.
– механический участок, где установлены заточные станки, при работе ко-
торых в рабочую зону и затем через систему вытяжной вентиляции попадают
взвешенные вещества, представляющие собой смесь пыли металлической и
пыли абразивной.
Завод снабжается водой (горячей и холодной) через городскую сеть. Ис-
пользуется 60600 м
3
/год, в том числе на производственные нужды 51300 м
3
/год
и хозяйственно-бытовые нужды 9300 м
3
/год.
Загрязнение производственных сточных вод производится от гальваниче-
ского производства, участка производства печатных плат и лаборатории
КНИРТИ в объеме 51348 м
3
/год.
1.2 Воздействие компонентов растворов и электролитов на
окружающую среду
12
Гальваническое покрытие является одним из наиболее опасных источни-
ков загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подзем-
ных водоемов, по причине образования большого объема сточных вод, которые
содержат вредные примеси тяжелых металлов, неорганических кислот и щело-
чей, поверхносто-активных веществ и других высокотоксичных соединений, а
также большого количества твердых отходов, особенно реагентного способа
обезвреживания сточных вод, содержащих тяжелые металлы в малорастворимой
форме.
Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического про-
изводства, весьма вредно влияют на экосистему водоем – почва – растения – жи-
вотный мир – человек. Например, соединения кадмия даже в малых концентра-
тах оказывают резко выраженное токсичное действие на рыб и другие водные
организмы. Весьма вредны соединения шестивалентного хрома, который при
концентрации в воде более 0,01 мг/л оказывают токсичное действие на микро-
флору водоемов.
Многие химические вещества, поступающие в окружающую среду, в том
числе и в водоемы, а через питьевую воду в организм человека, помимо токсич-
ного действия обладают канцерогенным (способны вызвать злокачественные но-
вообразования), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности) и те-
ратогенным действием (способны вызвать уродства у рождающихся детей). Кан-
церогенное действие на теплокровных животных при поступлении в организм с
питьевой водой оказывает мышьяк, селен, цинк, палладий, а при поступлении в
организм другими путями – хром, бериллий, свинец, мышьяк, кобальт, алюми-
ний, литий. В опытах с радужной форелью описано мутагенное действие суль-
фида цинка, т.е. изменение в генах, которые могут проявляться не только в том
поколении, когда возник новый признак, но и в последующих поколениях. Неко-
торые неорганические соединения, например, соединения хрома (IV), оказывают
на людей аллергенное действие. Многие неорганические даже в очень малых
13
концентрациях оказывают вредное воздействие на рыб и их кормовые ресурсы.
Большинство водных организмов более чувствительно к действию токсичных
веществ, чем человек и теплокровные животные. Разные виды организмов не-
одинаково переносят действие неорганических соединений. Так,
(леталь-
ная концентрация, при которой гибнет 50% особей) кадмия составляет для цик-
лопов 3,8 мг/л, а для дафний – 0,055 мг/л. Икра лососевых рыб более чувстви-
тельна, чем взрослые особи, к действию меди и цинка.
Кумуляция вредных неорганических соединений тканями рыб создают
угрозу отравления людей, употребляющих такую пищу. Ртуть накапливается
микроорганизмами, рыбами и их кормовыми ресурсами до высоких концентра-
ций. А, например, кадмия обнаружено в тканях рыб в 200 раз больше, чем содер-
жалось в воде, что подтверждено в опытах на молоди окуня черного большеро-
того и ушастого, продолжающихся 6 месяцев при концентрациях кадмия в воде
0,0005-0,85 мг/л. Ткани устриц из водоемов кумулируют свинец, ртуть, кадмий,
цинк, медь и кобальт.
В крупных городах и промышленных центрах вредные вещества посту-
пают в водоемы в виде различных соединений и смесей, оказывающих совмест-
ное, или так называемое комбинированное действие на организм человека, теп-
локровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных соору-
жений канализации. Это может быть:
1. Синергизм или понтеционированние- это эффект действия больше про-
стого суммирования.
2. Антагонизм- это когда действие нескольких ядов может быть меньше
суммированного.
3. Аддитивное или простое суммирование. Наблюдается и отступление от
этой схемы кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде усиливает их дей-
ствие, мышьяк является антагонистом. В опытах с радужной форелью токсич-
14
ность смеси сульфидов цинка и меди в малых концентрациях была примерно та-
кая же, как и каждого компонента в отдельности, а при высоких концентрациях,
наблюдался синергизм.
Физико-химические свойства воды – температура, содержание кислорода,
жесткость, и pH влияют на токсичность многих неорганических веществ. С по-
вышением температуры воды увеличивается обмен веществ водных организмов,
и они получают больше яда. При увеличении общей жесткости воды с 20 до 260
мг/л по карбонату кальция средние летальные концентрации (
) различных
соединений кадмия, меди, олова и свинца увеличиваются примерно в 100 раз.
Увеличение pH с 6,6 до 8,0 также снижает токсичность многих веществ. Таким
образом, в водоемах с малой жесткостью воды ядовитое действие металлов, как
правило, будет больше, хотя и бывают исключения из этой закономерности. По-
этому снижение жесткости водопроводной воды может повысить токсичность
содержащихся в ней металлов.
Некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие
на микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют про-
цессы биологической очистки сточных вод и сбраживание осадков метантенках.
Токсичные металлы в водоемах не подвергаются самоочищению, а наоборот, гу-
бительно действуют на флору и фауну и тормозят процессы самоочищения во-
доемов. Концентрация их в водоемах может уменьшаться за счет разбавления,
осаждения на дне и частично усвоения флорой и фауной. Количество выпадаю-
щих в осадок веществ увеличивается при понижении скорости течения жидко-
сти.
При использовании воды загрязненных водоемов для орошения цветные
металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодород-
ном гумосодержащем слое почвы. Концентрация металлов в этом слое приводит
к снижению азотфиксирующей способности почвы и урожайности сельскохозяй-
ственных культур, накоплению металлов выше допустимых концентраций в кор-
мах и других продуктах.