Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1.Характеристика отрасли машиностроения

Глава 2. Характеристика производства

Глава 3. Воздействие производства на окружающею среду

3.1 Воздействие на атмосферу

3.2 Воздействие на гидросферу

3.3 Твердые отходы

Глава 4. Методы защиты окружающей среды применяемые на производстве

4.1 Очистка выбросов в атмосферу

4.2 Очистка сточных вод

4.3 Утилизация твердых отходов

Глава 5. Перспективы решения экологической проблемы отросли

Выводы

Список литературы



Введение

Машиностроение является важной отраслью промышленности, так как без продукции этого комплекса не может существовать ни одна отрасль народного хозяйства России. [2]

Продукция предприятий машиностроения играет решающую роль в реализации достижений научно- технического прогресса во всех областях хозяйства. На долю машиностроительного комплекса приходится почти 30 % от общего объема промышленной продукции. В нашей стране эта отрасль развита недостаточно. В Японии, Германии, США удельный вес машиностроения в промышленной структуре составляет от 40 до 50%

Рост промышленности основан на переработке громадного количества полезных ископаемых, однако существующие способы и приемы их переработки, не позволяют полностью извлекать ценную составляющую, превращая ее в отходы производства и вредные выбросы. Поэтому необходимо осознавать актуальность и значимость проблемы загрязнения окружающей среды выбросами машиностроения. Не менее важным является необходимость усовершенствования и создание новых технологий для последующего их внедрения на предприятиях.

Целью данной курсовой работы является раскрытие особенностей отраслевой организации машиностроения в РФ.

Для достижения цели необходимо выполнить ряд задач:

1. Используя литературные данные, дать характеристику отрасли;

2. Изучить характеристику производства;

3. Проанализировать какие вещества поступают в атмосферу, гидросферу, и какие твердые отходы образуются в отрасли;

4. Ознакомиться с техникой защиты окружающей среды;

5. На основе полученных результатов сделать вывод о перспективе решения экологических проблем машиностроительной отрасли.

Глава 1. Характеристика отрасли машиностроения

Современное машиностроение -- комплексная отрасль промышленности, производящая различные машины, орудия, приборы, а также предметы потребления и продукцию оборонного назначения. [3]

Машиностроение - главная отрасль обрабатывающей промышленности. Именно эта отрасль отражает уровень научно-технического прогресса страны и определяет развитие других отраслей хозяйства. Современное машиностроение состоит из большого числа отраслей и производств. Предприятия отрасли тесно связаны между собой, а также с предприятиями других отраслей хозяйства. 2

Отраслевая структура машиностроения отражает степень общественного разделения труда, дифференциации и специализации отраслей. Она позволяет судить о пропорциях и взаимосвязях отраслей, о распределении общественного труда между отраслями и производствами, об их роли в промышленном производстве. [8]

На карте (рис.1.1) рассмотрено 9 районов РФ. Почти 90 % продукции машиностроения выпускается в европейской части России. В Западной экономической зоне проживает 80% населения страны, что способствует развитию трудоёмких видов машиностроения (фактор трудовых ресурсов) и отраслей машиностроения.

Самая большая доля в машиностроении России (43%) занимает центральный федеральный округ и часть приволжского федерального округа (Москва, Ярославль, Нижний Новгород, Воронеж).

Рисунок 1.1 - География машиностроительного комплекса

Ассортимент выпускаемой продукции российского машиностроения отличается большим разнообразием, что обусловливает глубокую дифференциацию его отраслей и существенно влияет на размещение отдельных видов продукции. Машиностроение делится на три группы - трудоёмкое, металлоёмкое и наукоёмкое. [10] В структуре машиностроения насчитывается 19 крупных комплексных отраслей, более 100 специализированных подотраслей и производств. Основные отраслевые подгруппы: тяжёлое машиностроение, общее машиностроение, среднее машиностроение, точное машиностроение, производство металлических изделий и заготовок, ремонт машин и оборудования.

Рассмотрим основные отраслевые подгруппы:

1.Тяжелое машиностроение. Заводы этой отрасли отличаются большим потреблением металла и обеспечивают машинами и оборудованием предприятия металлургического, топливно-энергетического горнодобывающего и горно- химического комплексов. Предприятия отрасли выпускают как детали и узлы (например, валки для прокатных станов), так и отдельных виды оборудования (паровые котлы или турбины для электростанций, горно-шахтное оборудование, экскаваторы). Размещение тяжелого машиностроения в первую очередь зависит от сырьевой базы и районов потребления.[2]

Тяжелое машиностроение тяготеет к металлургическим базам, поэтому в основном концентрируется на Урале в таких городах как: Екатеринбург ("Уралмаш", "Уралхиммаш", "Уралэлектротяжмаш", заводы бурового и металлургического оборудования и др.), Орск (оборудование для металлургии и горнорудной промышленности), Пермь (горно-шахтное машиностроение), Уфа (завод горного оборудования), Карпинск (производство и ремонт горного оборудования) и др.); в Сибири: Красноярск (ОАО «Сибирский завод тяжелого машиностроения»), Иркутск (ОАО «Иркутский завод тяжелого машиностроения»); в Центральной России: Белгород (ОАО Белгородский Завод Горного Машиностроения), где производят оборудование для горной и металлургического промышленности, энергетики; Москва (ОАО «Электростальский завод тяжелого машиностроения»); Подольск (ОАО «Машиностроительный завод „ЗиО-Подольск“»); Историческим центром энергетического машиностроение является Санкт-Петербург (Ижорские заводы, ОМЗ-Литейное производство, ОМЗ-Спецсталь).

Транспортное машиностроение, в частности производство локомотивов, вагонов сосредоточенную в Центральной России (Коломна, Брянск, Тверь), на Северном Кавказе (Новочеркасск), Урале (Нижний Тагил). Судостроение тяготеет к морским (Санкт- Петербургом, Астрахань, Мурманск, Владивосток) и речных портов (Нижний Новгород, Волгоград, Тобольск). 11

2.Общее и среднее машиностроение. Как правило, предприятия этих отраслей размешаются в районах потребления продукции. Однако учитываются и такие факторы, как наличие квалифицированных кадров и близость сырьевой базы. Предприятия этой группы широко размещены по территории России.

Автомобилестроение, ориентируясь в размещении на трудовые ресурсы, начинало развиваться в центре европейской части России: Москва (АМО ЗиЛ), Брянск (ЗАО «Брянский автомобильный завод»), впоследствии переместилась на восток и сейчас его основным районом является Поволжье. Здесь выпускают большегрузные (Набережные Челны) и легковые автомобили (Тольятти, Нижний Новгород), автобусы. Производство тракторов размещено в Поволжье (Волгоград, Чебоксары), в Центральной России (Владимир, Липецк, Санкт-Петербург), на Урале (Челябинск) и в Сибири (Рубцовск). Станкостроение исторически сложилось в Центральной России (Москва, Санкт-Петербург), а сейчас развито повсеместно, часто определяя специализацию экономического района, узла, центра.

Военно-промышленный комплекс (ВПК), деятельность которого и размещения предприятий до недавнего времени считались государственной тайной. Основные районы сосредоточения ВПК - Урал (20%), центральная Россия (17%), Волго-Вятский район (13%), северо-западные районы России (10%). В Москве треть предприятий и почти половина научных установок связана с военным производством. Сейчас ВПК подвергся значительной перестройке в связи с конверсией, которая открыла возможности использования большого научно-технического потенциала для нужд экономики страны.

3.Точное машиностроение.  Концентрируются в районах с развитым научным потенциалом, обеспеченным кадрами высокой квалификации - в Центральной России: Москва («Электрозавод»), Санкт-Петербург (Завод «Электросила»), на Урале: Екатеринбург (ОАО «Уральское производственное предприятие „Вектор“»), в Сибири: Новосибирск(ОАО «НПО «Сибсельмаш»).

Из вышесказанного, можно выделить факторы размещения предприятий машиностроения:

· Трудоемкость

· Транспортный фактор

· Ориентация на потребителя

· Военно-стратегический фактор

· Металлоемкость

· Специализация и кооперирование

· Наукоемкость



Глава 2. Характеристика производства

В каждой отрасли машиностроения существуют свои специфические технологические методы и приемы, но в целом для машиностроения характерна общность сырьевых материалов (черные и цветные металлы, их сплавы) и идентичность основных технологических принципов превращения их в детали (литье, ковка, штамповка, обработка резанием), а деталей в изделие (сварка, сборка).

На машиностроительных заводах различают следующие основные цеха:

• заготовительные цеха (чугунолитейные, сталелитейные, литейные, цветных металлов, кузнечные, прессовые лесопильный);

• обрабатывающие цеха (механические, термические, деревообрабатывающие, сборочные гальванический, окрасочный, холодной штамповки, сварочный);

• вспомогательные цеха (инструментальные, ремонтно-механические, модельные, экспериментальные, ремонтно-строительный, тарный);

• складские объекты (помещения- круглых материалов, пиломатериалов, шихтовых и формовочных материалов, инструментальных сталей, металлов, химических материалов, полуфабрикатов, топлива, ГСМ, сухих пиломатериалов, отливок, поковок, готовой продукции, отвал).

• энергетические объекты (электростанция, теплоэлектроцентраль, компрессорные, газогенераторная станция, центральная котельная);

• транспортные объекты (железная ветка, гараж и т.д.);

• санитарно-технические объекты и устройства (водоснабжение, канализация, вентиляция);

• общезаводские учреждения и объекты (заводоуправление, центральная лаборатория, проходная контора, медицинский пункт, столовая и т.д.).

Все цеха машиностроении подразделяются на четыре группы: основные, вспомогательные, побочные и подсобные.

В основных цехах выполняются операции по изготовлению товарной продукции, т.е. продукции предназначенной для реализации. Основные цеха, как правило, подразделяются на: заготовительные, обрабатывающие и сборочные.

К вспомогательным цехам относятся: инструментальные цеха, цеха нестандартного оборудования, модельные цеха, ремонтные цеха, энергетический цех, транспортный цех.

К побочным цехам относятся цеха по утилизации и переработки металлоотходов (например, методом прессования стружки в брикеты).

Подсобные цеха - цеха изготавливающие тару для упаковки продукции, а также цеха выполняющие консервацию изделий, упаковку продукции, ее погрузку и отправку потребителю. [3]

Машиностроительное предприятие представляет собой совокупность ряда производств, связанных единым технологическим процессом. В зависимости от масштабов производства, возможностей кооперирования с другими предприятиями и от ряда других технико-экономических условий машиностроительный завод либо сам осуществляет весь технологический процесс, т.е. изготовляет все детали машины и производит ее сборку, либо изготовляет лишь основные узлы машины, а детали и полуфабрикаты (литье, поковки) получает с других специализированных предприятий и в своих цехах производит только их обработку и последующую сборку.

Технологическая схема (рис. 2.1) машиностроительного завода включает в себя множество вариантов, рассмотрим общую технологическую схему начинающиеся с - склад шихтовых и формовочных материалов. Она в себя включает: сырье и топливо из шихтовых дворов, где их хранят и соответствующим образом подготавливают для производства, поступают в литейные цехи, производящие отливки. Полученное литье направляют в механический цех, туда же поступают и заготовки, изготовленные ковкой и штамповкой в кузнечно-прессовом цехе. В механическом цехе производят дальнейшую обработку заготовок резанием на различных металлорежущих станках. Кроме обработки литых и кованных заготовок на металлорежущих станках изготовляют детали из проката. В термический цех направляют детали, требующие термической обработки.

Готовые детали из механического цеха направляются в сборочный цех, куда поступают готовые детали из других цехов. Механические и сборочные цехи часто располагаются в одном здании, что сокращает расходы на внутризаводскую транспортировку деталей и узлов.



Глава 3. Воздействие производства на окружающею среду

Доля машиностроения достигает 2% в общем объеме загрязнения окружающей среды России промышленными отходами.

Машиностроительное производство отличается исключительным разнообразием создаваемых им загрязнений как материальных, так и энергетических, что обуславливается не меньшим разнообразием исходных материалов, применяемых технологических процессов и видов выпускаемой продукции [7]. Характер воздействия разных подразделений завода на окружающую среду различен. Так, цехи металлургического цикла загрязняют главным образом атмосферу, тогда как отходы гальванических и травильных цехов представляют основную опасность для гидросферы. Для большинства технологических процессов машиностроительного производства характерно образование твердых отходов, шума и вибрации.

Машиностроительный комплекс - потенциальный загрязнитель окружающей среды:

· воздушного пространства (выбросы газа, парообразных веществ, дымов, аэрозолей, пыли и т.п.);

· поверхностных водоисточников (сточные воды, утечка жидких продуктов или полуфабрикатов и т.п.);

· почвы (накопление твердых отходов, выпадение токсичных веществ из загрязнённого воздуха, сточных вод).

· Шумовое и вибрационное загрязнение.

В условиях машиностроения и металлообработки имеется большое количество отходов, химически инертных и потому нетоксичных, например углекислый газ, абразивные материалы и т.п.



3.1 Воздействие на атмосферу

Машиностроительная промышленности имеют около 6 % всех выбросов России от промышленных стационарных источников. [4]

Машинные предприятия выбрасывают в воздушный бассейн разнообразные загрязнения: пыли различного химического и гранулометрических составов; дымы; газы - сернистый ангидрид, окись углерода, окислы азота, сероводород, соединения фтора и др.

Процент улавливания загрязняющих веществ по комплексу (56,5 %) значительно ниже среднего по промышленности России (79,2 %). Основная доля приходится на твердые вещества (83 %). Улавливание диоксида серы и оксидов азота в машиностроении осуществляется на очень низком уровне (0,6 и 4,0 % соответственно). Выбросы предприятий комплекса в атмосферу характеризуются присутствием в них оксида углерода (36,9 % суммарного выброса в атмосферу), диоксида серы (22,1 %), различных видов пыли и взвешенных веществ (21,5 %), оксидов азота (8,45 %), а также таких вредных веществ, как ксилол - 1,8 %, толуол - 1,3 %, ацетон - 0,7 %, бензин - 0,5 %, бутилацетат - 0,35 %, аммиак - 0,2 %, этилацетат - 0,07 %, серная кислота - 0,07 %, марганец - 0,02 %, хром - 0,01 %, свинец - 0,01 % и др. Из наиболее опасных загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, значительна доля комплекса в выбросе шестивалентного хрома - 138 т, или 43 % выброса всей промышленности ежегодно. [4]

Источники загрязнения и компоненты, выбрасываемые в атмосферу машиностроительными предприятиями, представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. - Источники загрязнения и компоненты, выбрасываемые в атмосферу

Основные загрязнители	Источники загрязнения атмосферы	Загрязняющие вещества
Литейные цеха	Источники пылегазовыделения: 1) вогранки (печи) 2) электродуговые и индукционные печи 3) участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов  4) участки выбивки и очистки литья	пыль, CO, SO2, оксиды азота, углеводороды.
Кузнечно-прессовые цеха	Печи по нагреву металла, оборудование по обработке металла	пыль, CO, SO2, оксиды азота и другие вещества.
Термические цеха	Нагревательные печи, дробеструйные камеры, ванны масляные для закалки и отпуска металла	В дробеструйных камерах: пылевые выделения (7-10 г/м3 камеры).  В ваннах: в отходящем воздухе концентрация масла составляет 1%
Гальванические цеха	В процессах травления металла При нанесении гальванических покрытий (воронение, фосфатирование, анодирование) При подготовительных операциях (механическая очистка и обезжиривание поверхности)	-пары и туманы кислот (соляной кислоты - HCl, серной кислоты H2SO4); -HF, кислоты, соединения Cr и других тяжелых металлов, HCN; -пыль, пары бензина, керосина, органических растворителей, туманы щелочей.
Цеха механической обработки	При механической обработке металлов При обработке древесины При обработке полимерных материалов	-пыль, туманы масел; -в основном пыль; - пыль, пары различных химических веществ, входящих в состав обрабатываемых материалов (фенол, формальдегид, стирол и др.)
Участки сварки и резки металлов	При ручной сварки При автоматической сварке При резке металлов	Сварочный аэрозоль, вредные газы, пыли, HF, оксидов азота и CO. Химический состав определяется составом сварочных материалов и типом свариваемых металлов (Cr, Mg, фториды и т.д.)
Участки пайки и лужения	В процессе пайки В процессе лужения (методом погружения в припой)	CO, HF, аэрозоли (свинец).
Участки окраски (окрасочные цеха)	образуются в процессе обезжиривания поверхностей, подготовки лакокрасочных материалов, нанесении лакокрасочных материалов на поверхность изделий, при сушке.	пары органических растворителей (бензин, толуол) - до 10 г/м3

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

В литейном производстве воздух загрязняется главным образом пылью, окисью углерода, сернистым ангидридом. Состав пыли зависит от марки выплавляемой стали. При литье под действием теплоты жидкого металла из формовочных смесей выделяются бензол, фенол, формальдегид, метанол и другие токсичные вещества, количество которых зависит от состава формовочных смесей, массы и способа получения отливки и ряда других факторов [2].

Вентиляционный воздух, выбрасываемый из термических цехов, загрязнен парами масла, аммиаком, цианистым водородом и др. Источниками загрязнений окружающей среды в термических цехах являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе. Продукты сгорания топлива из печей обычно выбрасываются в атмосферу через трубы без специальной очистки.

При проведении сварочных работ в атмосферу попадают токсичные газы и пыль. Ручная электродуговая сварка электродами с покрытиями и сварка в защитных газах плавящимся электродом сопровождается выделением мелкодисперсной пыли. Сварочная пыль на 99% состоит из частиц размером от 10-3 до 1 мкм, около 1% пыли имеет размер частиц 1-5 мкм, а частиц размером более 5 мкм всего десятые доли процента. Химический состав выделяющихся при сварке загрязнений зависит в основном от состава сварочных материалов (проволоки, покрытий, флюсов) и в меньшей степени от химического состава свариваемых металлов.

Изделия перед нанесением защитных покрытий подвергают травлению растворами серной, соляной, азотной и плавиковой кислот. Концентрация туманов кислот в вентиляционном воздухе ванн травления составляет 30-500 мг/м3. Операции воронения, фосфатирования и т. п. сопровождаются выделением в воздух помещения различных вредных веществ. Особой токсичностью отличаются растворы цианистых солей, хромовой и азотной кислот и др. Концентрации вредных веществ (НСl, H2SO4, HCN, Cr2O3, NO2, NaOH и др.) в удаляемом от гальванических ванн воздухе колеблются иногда в довольно значительных пределах, что требует специальной очистки воздуха перед выбросом в атмосферу. Анализ дисперсного состава туманов показал, что размер частиц находится в пределах 5-6 мкм при травлении, 8-10 мкм при хщжи-ровании и 5-8 мкм при цианистом цинковании.

3.2 Воздействие на гидросферу

На долю отрасли приходится 7 % объема используемой свежей воды промышленности РФ. По сбросу сточных вод в поверхностные водоемы на отрасль приходится 5 % общего объема промышленного сброса (2 млрд м3), по объему сброса загрязненных сточных вод вклад машиностроения оценивается на уровне 10 % общего объема сброса в целом по промышленности (около 1 млрд м3). Доля нормативно-очищенных сточных вод составляет около 20 %. [4]

Главным источником загрязнения поверхностных вод является сброс отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей, электролитов и моющих средств, содержащих нефтепродукты, растворимые соединения металлов, взвеси, вредные химические элементы. Основные виды загрязнения сточных вод это механические взвеси - песок, окалина, металлическая стружка и пыль, флюсы, волокна хлопчатки и т.п., и минеральные масла - продукт переработки высококипящих вязких фракций нефти и тяжелые металлы. Активная реакция таких сточных вод близка к нейтральной (рН = 6,5-8,5). Попадая в водоемы, сточные воды оказывают токсическое воздействие на растительные и водные организмы, сокращают содержание кислорода в воде, ухудшают качество воды для питьевого водоснабжения.

Таблица 3.2 - Типовой сток и максимальные параметры сточных вод машиностроительного завода

Тип цеха	Вид сточных вод	Основные примеси	Концент-рация, кг/м3	Темпе-ратура, °С
Металлургический	От охлаждения	Взвешенные вещества Масла	0,01…0,05 0,01	40…45
Литейный	От влажной газоочистки	Минеральная пыль	2…4	65
	От грануляторов стержневых смесей	Песок, частицы шлака	20…40	50
	От гидровыбивки, литья Регенерация земли	Песок, окалина, глина Органические вещества	0,5…15 0,05	15…30
Кузнечно-прессовый	От охлаждения поковок и оборудования	Взвешенные вещества Окалина Масла	0,1…0,2 5…8 10…15	30…40 30…40

Металлургические цехи используют воду в основном для охлаждения печей и основные примеси - взвешенные вещества и масла.

В процессах прокатки металла, термообработки и обезжиривания деталей, обработка давлением и резанием, происходит загрязнение сточных вод минеральными маслами и другими нефтепродуктами, а также за счет утечек из систем смазки и маслохозяйств. Содержание нефтепродуктов может достигать до 1200 мг/л.

Масло, содержащееся в сточных водах, частично плавает на поверхности, частично эмульгировано.

Гальваническое производство - один из наиболее крупных источников образования сточных вод в машиностроении. Сточные воды гальванических цехов обычно содержат ионные примеси катионов (меди, цинка никеля, кадмия, хрома, свинца, ртути, железа, алюминия, олова, висмута, кобальта, марганца и т.д.) и их гидроксиды (в виде суспензии и коллоидных частиц), анионов (хлоридов, сульфатов, фторидов, цианидов, нитратов, нитритов, фосфатов и т.д.), а также поверхностно-активных веществ. 13

Основными примесями сточных вод термических участков являются пыль минерального происхождения, металлическая окалина, тяжелые металлы, цианиды, масла и щелочи.

Загрязнители, образующиеся в процессе обезжиривания поверхностей, определяются типами используемых растворителей, в качестве которых наиболее широко применяются растворы щелочей, хлорорганические растворители и фреоны.

3.3 Твердые отходы

6,5 % по выбросам твердых веществ имеет машиностроение по РФ. [4] Твердые отходы машиностроительных предприятий имеют ограниченную номенклатуру и довольно постоянны по составу.

К твердым отходам относятся: металлы черные и цветные, шлак, окалина, зола, горелая формовочная смесь, шламы, флюсы, абразивы, древесина (опилки, обрезки, стружка, упаковка), пластмассы, бумага и картон, мусор (древесина, ветошь, бумага, картон, резина, пластмассы, стекло), также значительные количества разнообразной пыли.

На предприятиях машиностроения отходы составляют 260 кг на тонну металла, иногда эти отходы составляют 50% массы обрабатываемых заготовок (при листовой штамповке потери металла достигают 60%). Основными источниками образования отходов легированных сталей является металлообработка - 84% и амортизационный лом - 16%.

От замены технологической оснастки и инструмента образуется 55% амортизационного лома. Безвозвратные потери металла вследствие коррозии и истирания составляют примерно 25% от общего количества амортизационного лома.

Шламы из отстойников очистных сооружений и прокатных цехов содержат большое количество твердых материалов. Концентрация твердых частиц в шламах различна - от 20 до 300 г/л. После обезвреживания и сушки шламы используются в качестве добавки к агломерационной шихте или удаляются в отвалы. Шламы термических, литейных и других цехов содержат токсичные соединения свинца, хрома, меди, цинка, а. также цианиды, хлорофос и др.

В небольших количествах в промышленных отходах может содержаться ртуть, вылитая из вышедших из эксплуатации приборов и установок.

Отходы, образующиеся в результате использования радиоактивных изотопов на предприятиях машиностроения, обычно содержат небольшие количества радиоактивных изотопов с коротким периодом полураспада.

Отходы производства, технология переработки которых еще не разработана, складируют и хранят до появления новой (рациональной) технологии переработки отходов.



Глава 4. Методы защиты окружающей среды, применяемые на производстве

Важнейшими направлениями экологизации промышленного производства следует считать:

· совершенствование технологических процессов и разработку нового оборудования;

· уменьшение уровня выбросов примесей и образующихся отходов в окружающую среду;

· замена неутилизируемых отходов на утилизируемые;

· применение дополнительных методов и средств защиты окружающей среды;

· получения вторсырья;

· замена токсичных отходов на нетоксичные.

4.1 Очистка выбросов в атмосферу

Способы борьбы с загрязнением атмосферы основаны на усовершенствовании технологических процессов (работа по замкнутому циклу, безотходные технологии), снижении до минимума количества отходов комплексным использованием сырья, внедрении прогрессивных методов горения [7].

Оборудование для очистки выбросов:

· устройства для очистки газовых выбросов от аэрозолей (пыли, золы, сажи);

· устройства для очистки выбросов от газо- и парообразных примесей (NO, NO2, SO2, SO3 и др.)

Способы очистки газов от механических примесей: механические и физические. К механическим методам относятся гравитационная и инерционная сепарация, мокрая очистка газов, фильтрация через различные пористые материалы. К числу физических методов относятся осаждение в электрическом поле и акустическая коагуляция.

Первым этапом очистки выбросов в атмосферу является улавливание аэрозолей и газообразных примесей из загрязненного воздуха и отходящих газов. Для улавливания пыли и газов в цехах используются вытяжные зонты и другие аспирационные устройства (например, циклоны), отсасывающие запыленную и загрязненную среду. Далее запыленный газ идет на тонкую и химическую очистку. При химических методах очистки к отходам добавляются различные реагенты, вступающие во взаимодействие с теми или иными примесями.

Устройства для очистки технологических выбросов в атмосферу от аэрозолей. Сухие пылеуловители - циклоны (рисунок 4.1.А)). Сухие пылеуловители предназначены для грубой механической очистки от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы - оседание частиц под действием центробежной силы и силы тяжести. Широкое распространение получили циклоны различных видов: одиночные, групповые, батарейные.

Мокрые пылеуловители (скрубберы). Мокрые пылеуловители характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсной пыли размером до 2 мкм. Работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции или броуновского движения.

Фильтры. Предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли (до 0,05 мкм) на поверхности пористых фильтрующих перегородок (рисунок 4.1. Б)). По типу фильтрующей загрузки различают тканевые фильтры (ткань, войлок, губчатая резина) и зернистые. Выбор фильтрующего материала определяется требованиями к очистке и условиями работы: степень очистки, температура, агрессивность газов, влажность, количество и размер пыли и т.д.

Электрофильтры - эффективный способ очистки от взвешенных частиц пыли (0,01 мкм), от масляного тумана. Принцип действия основан на ионизации и осаждении частиц в электрическом поле. У поверхности коронирующего электрода происходит ионизация пылегазового потока. Приобретая отрицательный заряд, частицы пыли движутся к осадительному электроду, имеющему знак, противоположный заряду коронирующего электрода. По мере накопления на электродах частицы пыли падают под действием силы тяжести в сборник пыли или удаляются встряхиванием.

А)

Б)

Рисунок 4.1 - Схема циклона (А)и фильтра (Б).

Способы очистки от газо- и парообразных примесей

1. Очистка от примесей путем каталитического превращения. С помощью этого метода превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в безвредные или менее вредные вещества путем введения в систему катализаторов (Pt, Pd, Vd):

o каталитическое дожигание СО до СО2;

o восстановление NОx до N2.

2. Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента, например, используют воду для улавливания таких газов как NH3, HF, HCl.

3. Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов - твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь, цеолиты, Al2O3.

4.2 Очистка сточных вод

Для очистки стоков машиностроительных предприятий в настоящее время применяются:

• механические методы очистки (процеживание, отстаивание, фильтрование);

• химические (нейтрализация, коагуляция, флокуляция);

• физико-химические (флотация, отдувка, электрохимические методы);

• комбинированные.

Для очистки сточных вод от взвешенных частиц часто применяют отстаивание. Наиболее распространены горизонтальные отстойники, в которых частицы взвеси, оседая на дно или всплывая, движутся горизонтально вместе с осветляемой водой (рис.4.2.).

Рис. 4.2 Горизонтальный отстойник:

1 - лоток; 2 - трубопровод, по которому подается воздух; 3 - привод; 4 - лоток для всплывающих веществ; 5 - лоток, по которому отводится осветленная вода; 6 - механический скребковый механизм; 7 - эрлифт для определения уровня шлама; 8 - иловая трубка для отсасывания накапливающегося шлама.

Эффективность отстаивания можно повысить, осуществляя его дважды - в первичных и вторичных отстойниках. Конструкции применяемых в промышленности отстойников различны и зависят от расхода сточной воды и состава стоков.

Применяют метод фильтрования через слой зернистого или пористого материала. Для фильтрования сточных вод, загрязненных маслами, мазутами и взвесью рекомендуют в качестве загрузки фильтра применять дробленную кварцевую крошку с диаметром зерен 1 - 3мм. Промывка фильтров проводится каждой весной в направлении, обратном направлению течения фильтруемой жидкости. Для удаления частиц менее 5 мкм и для интенсификации осаждения частиц диаметром более 5 мкм применяется реагентная обработка с помощью коагулянтов и флокулянтов. При коагуляции сточных вод на машиностроительных заводах в качестве коагулянтов можно использовать отработанные травильные растворы, содержащие сульфат железа [9]. В этом случае для нормального хода коагуляции и выделения хлопьев гидроксида железа необходимо повышение рН раствора до 8,5-9,0, что достигается добавкой извести в виде 10%-го известкового молока.

Биохимические методы применяют для очистки сточных вод, содержащих незначительные количества органических и минеральных веществ (менее 1 г/л).

Стоки гальванических цехов и травильных отделений - сравнительно концентрированные отработанные растворы кислот, щелочей, солей и промывных вод. Основным реагентом для нейтрализации кислот в сточных водах является гашеная известь (5-10%-й раствор).

Для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, взвешенных веществ и других загрязнений разработан ряд локальных очистных сооружений, основанных на электрофлотации, ионном обмене, мембранном концентрировании. [10].

На рисунке 4.3 представлена технологическая схема очистки сточных вод гальванического цеха машиностроительного предприятия с последующим сбросом очищенной воды в систему городской канализации либо возвратом для использования на технические нужды предприятия. Данная система очистки сточных вод рекомендуется для использования при проектировании новых очистных сооружений, либо реконструкции и модернизации действующих станций водоочистки в целях повышения их экономической эффективности и экологической безопасности.

Рис.4.3 Технологическая схема очистки сточных вод:

Е1, Е2, Е3 - накопительная емкость; Н1, Н2 - насос; Д1, Д2 - емкость приготовления раствора реагента; НД1, НД2, НД3 - дозирующий насос; Р1 - реактор смешения; ЭФ - электрофлотационный модуль; ИПТ - источник питания электрофлотационного модуля; ФП - фильтр-пресс; КФ - кварцевый фильтр; ИФ - ионообменный фильтр.

Система работает следующим образом: исходные кислотно-щелочные сточные воды поступают в накопительную емкость Е1. Из накопительной емкости Е1 насосом Н1 усредненный сток подается в реактор Р1. В реактор Р1 дозирующими насосами НД2 и НД3 дозируются реагенты: едкий натрии и анионный флокулянт для предварительной обработки сточных вод. Из реактора Р1 сточные воды самотеком поступают на электрофлотатор ЭФ, в котором по описанному ниже механизму происходит извлечение гидроксидов тяжелых металлов, ПАВ и нефтепродуктов. Из накопительной емкости Е2 в накопительную емкость Е1 дозирующим насосом НД1 подаются отработанные растворы электролитов. Из электрофлотатора осветленная вода направляется в промежуточную емкость Е3. Осветленная вода из емкости Е3 насосом Н2 подается на кварцевый фильтр КФ, а затем на ионообменный фильтр ИФ, где в процессе ионного обмена вода очищается от следовых концентраций тяжелых металлов до норм ПДК. Очищенная вода сбрасывается в канализацию, либо может быть возвращена в технологический цикл на повторное использование для технологических нужд предприятия (в соответствии с ГОСТ 9.314- 90 вода 2-й категории).

Шлам из электрофлотатора и механического фильтра поступает на фильтр-пресс ФП для обезвоживания. Обезвоженный осадок с фильтр-пресса влажностью 70% сдается на утилизацию.

Основным техническим узлом системы очистки является электрофлотатор, включающий в себя блок нерастворимых электродов, систему сбора флотошлама, источник постоянного тока и вытяжной зонд. Работа установки основана на электрохимических процессах выделения водорода и кислорода за счет электролиза воды и флотационного эффекта. Установка работает в непрерывном и в периодическом режимах, обеспечивает извлечение взвешенных веществ, нефтепродуктов, ПАВ, катионов тяжёлых металлов Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Cr3+, Al3+, Pb2+, Fe2+, Fe3+, Ca2+, Mg2+ и др. в виде гидроксидов и фосфатов в любом соотношении катионов в присутствии различных анионов.

Другим важным узлом системы является ионообменный фильтр смешанного действия финишной очистки, который требуется для достижения нормативного ПДК сброса по катионам тяжелых металлов, таких как Cu2+, Ni2+, Zn2+. Схема предусматривает обработку кислотно-щелочных и хромсодержащих промывных вод в самостоятельных технологических цепочках. Схема обеспечивает глубокую очистку сточных вод от ионов тяжелых металлов до уровня 0,01 мг/л, взвешенных веществ и нефтепродуктов до 0,1-0,5 мг/л. Данную схему рекомендуется использовать для вновь строящихся очистных сооружений в регионах с жесткими требованиями ПДК.

4.3 Утилизация твердых отходов

Существует два пути утилизации металлических отходов: без переплава и с переплавом. Утилизация отходов без переплава подразумевает перераскрой листового металла с целью изготовления мелких и средних по размерам деталей из более крупных отходов. Она не требует больших энергозатрат.

Переработка металлических отходов с переплавом является основным путем их утилизации. Экономический эффект использования металлических отходов в качестве вторичного сырья металлургической промышленности очевиден. Проблема использования вторичных черных металлов включает ряд задач, таких как заготовка отходов, их транспортировка, подготовка к переплаву и непосредственное использование в плавильных агрегатах. При подготовке к переплаву металлолом подвергается разделке, сортируется, очищается от посторонних примесей и пакетируется. Выплавка вторичных металлов из амортизационного лома представляет собой самую крупную сферу потребления твердых отходов в промышленности (1 т чугунного или стального лома может сберечь народному хозяйству 3,5 т минерального сырья: 2 т железной руды, 1 т кокса и 0,5 т известняка).

В соответствии с ГОСТ 1639-78 на предприятиях организуется сбор лома цветных металлов. Промышленная классификация предусматривает разделение цветных металлов на подгруппы: тяжелые металлы (медь, свинец, никель, цинк и олово), легкие металлы (алюминий, магний и др.), благородные металлы (вольфрам, ванадий, кадмий и др.).

Твердые и жидкие радиоактивные отходы, содержащие нуклиды, с периодом полураспада до 15 сут., с активностью, не превышающей допустимых концентраций, удаляют через 15 сут с обычным мусором (твердые) и в коммунально-бытовую канализацию (жидкие).

Переработку производственного мусора в основном органического состава можно осуществлять по той же схеме, что и переработку бытовых отходов, для которой в настоящее время уже имеется отработанная технология. А для переработки металлосодержащего мусора применяется следующая технологическая схема: мусор пропускается через мусоросжигательную печь, в которой выгорают органические ингредиенты; из остатка, измельченного дроблением, магнитной сепарацией выделяют металлы с последующим разделением черных и цветных металлов. Для облегчения переработки отходов необходимо организовать раздельный сбор образующихся отходов в специальные контейнеры, тем самым уменьшить количество мусора.

Отходы, переработка которых нерентабельна из-за незначительного содержания в них металлов переводятся в отвальные шлаки. Отвальные шлаки и прочие отходы производства, технология переработки которых еще не разработана, складируются и хранятся до появления новой (рациональной) технологии переработки отходов.



Глава 5. Перспективы решения экологической проблемы отросли

Машиностроительный комплекс загрязняет и атмосферу, гидросферу и почву разнообразными загрязнениями как материальными, так и энергетическими. Перспективами экологического развития машиностроительной отрасли являются:

· Комплексное использование и глубокая переработка сырья.

· Оптимальное применение энергии и топлива, использования экологически более чистых видов топлива.

· Снижения токсичности отработавших газов.

· Создание принципиально новых малоотходных технологических процессов.

· Создание и внедрение замкнутых систем водопользования, включающих потребление свежей воды и сброс сточных вод в водоемы.

· Применения комбинированных источников энергии.

Гальваническое производство, находящееся в составе машиностроительных и оборонных заводов, периодически сливает рабочие растворы и непрерывно - промывные воды. Такие сточные воды содержат в своем составе в той или иной концентрации ионы тяжелых металлов, такие как шестивалентный хром, никель, медь, кадмий, висмут, олово и многие другие. Для их утилизации предлагается комплексная энергосберегающая технология переработки металлических порошков и оксидов в пористые изделия различного назначения [14]. Гальванический шлам используется в производстве строительных материалов - кирпича, керамзитового гравия. Также возможно использование гальваношламов с высоким содержанием оксидов железа при производстве строительной керамики (черепица, облицовочные плиты). Железосодержащие шламы могут быть использованы и в качестве пигментов при получении цветных металлов. Наличие железа, никеля и хрома придает изделиям при прокаливании стойкую темно-коричневую или зеленоватую окраску.

Практически все технологии обезвреживания смазочно-охлаждающие жидкости - СОЖ (отстаивание, флотация, центрифугирование, выпаривание) недостаточно эффективны. Это связано со стойкостью эмульсии, большим количеством химических соединений различного класса, механическими загрязнениями.Одним из наиболее перспективных направлений в решении указанной проблемы является создание комплекса установок по очистке и регенерации СОЖ, восстановлению отработанных масел и переработке металлосодержащих нефтешламов.

Кроме механических и физико-химических методов очистки нефтешламов, все большее значение приобретают биологические способы их утилизации.

Разнообразные отходы древесины - опилки, стружка, тара - могут быть использованы для производства технологической щепы и древесных плит (ДСП, ДВП), фанеры, картона. Технологический процесс получения изделий из отходов древесины складывается из двух основных операций: приготовления пресс-массы и прессования в пресс-формах. Одним из перспективных направлений переработки отходов древесины является получение из них композиционных материалов.

С точки зрения максимального предотвращения влияния вредных веществ в производственных условиях наиболее рациональными и перспективными являются механизация и автоматизация производственных процессов дистанционное управление всех технологических операций с помощью телевизионных устройств, а также применение промышленных роботов.



Выводы

1. Машиностроение является ведущей отраслью всей промышленности. Продукция предприятий машиностроения играет решающую роль в реализации достижений научно-технического прогресса во всех областях хозяйства.

2. В каждой отрасли машиностроения существуют свои специфические технологические методы и приемы, однако в целом для машиностроения характерна общность сырьевых материалов (черные и цветные металлы, их сплавы) и идентичность основных технологических принципов превращения их в детали (литье, ковка, штамповка, обработка резанием), а деталей в изделие (сварка, сборка).

3. Машиностроительное производство отличается исключительным разнообразием создаваемых им загрязнений как материальных, так и энергетических, что обуславливается не меньшим разнообразием исходных материалов, применяемых технологических процессов и видов выпускаемой продукции.

Машиностроительные предприятия выбрасывают в атмосферу разнообразные загрязнения, например, пыли различного химического и гранулометрических составов, дымы, газы - сернистый ангидрид, окись углерода, окислы азота, сероводород, соединения фтора и др.

Основные виды загрязнения сточных вод это механические взвеси - песок, окалина, металлическая стружка и пыль, флюсы, волокна хлопчатки и т.п., и минеральные масла - продукт переработки высококипящих вязких фракций нефти.

Твердые отходы машиностроительных предприятий имеют ограниченную номенклатуру и довольно постоянны по составу. К ним относятся: металлы черные и цветные, шлак, окалина, зола, горелая формовочная смесь, шламы, флюсы, абразивы, древесина (опилки, обрезки, стружка, упаковка), пластмассы, бумага и картон, мусор (древесина, ветошь, бумага, картон, резина, пластмассы, стекло), также значительные количества разнообразной пыли.

4. В машиностроение каждое воздействие на окружающую среды должно сопутствоваться с техникой защиты окружающей среды. Так для защиты атмосферы применяют разнообразные пылеуловители, фильтры, электрофильтры, а так же метод абсорбции, адсорбции и каталитическое превращение.

В защите гидросферы от загрязнённых сточных вод применяются:

· механические методы очистки (процеживание, отстаивание, фильтрование);

· химические (нейтрализация, коагуляция, флокуляция);

· физико-химические (флотация, отдувка, электрохимические методы);

· комбинированные.

В переработке твердых отходов существует два пути утилизации металлических отходов: без переплава и с переплавом.

5. Перспективами экологического развития машиностроительной отрасли являются:

· Комплексное использование и глубокая переработка сырья.

· Оптимальное применение энергии и топлива, использования экологически более чистых видов топлива.

· Снижения токсичности отработавших газов.

· Создание принципиально новых малоотходных технологических процессов.

· Создание и внедрение замкнутых систем водопользования, включающих потребление свежей воды и сброс сточных вод в водоемы.

· Применения комбинированных источников энергии.

промышленность машиностроительный загрязнение



Список литературы

1. Государственная Программа РФ «Развитие промышленности и развитие ее конкурентоспособности» от 15.04.2014г. №328

2. Александрова О.Б., Гаршина О.П. Экономика отрасли (машиностроение). Учебное пособие - Сызрань, - 2011. - с.148

3. Кузнецов В.А Черепахин А.А. Колтунов И.И., Пыжов В.В., Шлыкова А.В. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА. Учебное пособие - Москва издательство «Форум», - 2009. - с.163

4. Матвеев А.Н., Самусенок В.П., Юрьев А.Л. Оценка воздействия на окружающую среду: Учебное пособие. - Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. - 179 с.

5. Варламова С.И., Варламова И.С., Климов Е.С. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ПРОБЛЕМЫ ПРЕДПРИЯТИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ // научный журнал. Успехи современного естествознания. -  2005. - № 6 - С. 79-80

6. Моисеева Д.В., Емельяненко А.А. Отечественное машиностроение // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2009. - Т. 8.- № 5.- С. 18-20

7. Ансеров Ю.М., Дурнев В.Д. Машиностроение и охрана окружающей среды. - Л.: Машиностроение, 1979. - с. 224.

8. Лаптева В.А. «Экономика промышленности и управление предприятием» для студентов специальности 19020165 «Автомобиле- и тракторостроение» Учебное пособие. - Москва, -2008г. - с. 246.

9. Очистка производственных сточных вод - [Электронный ресурс]/ URL: http://ekologyprom.ru

10. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий: новые решения - 2010//журнал «Экспозиция Металлообработка»/ - [Электронный ресурс]/ URL: http://www.mmsv.ru

11. Видяпин В.И. Экономическая география России. - 1999

12. Белов С.В., Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды. - М.: Высшая школа, 1983. -264 с.

13. Борисов И.А. Методы очистки сточных вод. - 2008. - с.49

14.  Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.: Химия, 1983.

Размещено на Allbest.ru