WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Ресурсосберегающая химико-технологическая система водного хозяйства производства стекломатериалов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Усанова Ольга Александровна

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ

Специальность 03.02.08 – Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иваново – 2010 г.

Работа выполнена в ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» на кафедре общей химической технологии.

Научный руководитель: Невский Александр Владимирович, доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Кручинина Наталия Евгеньевна, доктор технических наук, профессор; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Корчагин Владимир Иванович, доктор технических наук, доцент; Воронежская государственная технологическая академия
Ведущая организация: Московский государственный университет инженерной экологии

Защита состоится 24 декабря 2010 г. в 10-00 часов в ауд. Г-205 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.02 при ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат диссертации разослан «……..» ноября 2010 г.

Ученый секретарь совета

по защите докторских и кандидатских

диссертаций, д.т.н., ст.н.с. Гришина Е.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Принятые мировым сообществом принципы устойчивого социально-экономического развития предусматривают создание ресурсосберегающих экологически безопасных производств, основу которых составляют эффективно действующие химико-технологические системы (ХТС). Особый интерес в связи с этим представляет изучение принципов проектирования ресурсосберегающих ХТС промышленных предприятий на основе изучения физико-химической сути технологических процессов, рассмотрения их термодинамических, технологических, экологических и экономических особенностей.

В современных условиях наблюдается ускоренное развитие и модернизация ХТС по производству стекломатериалов - высокотехнологичных изделий, находящих применение в приборостроении, машиностроении, светотехнике, электротехнике и других производственных областях. Тем не менее, имеющее место техническое перевооружение данных производств, к сожалению, не всегда связано с отказом от ресурсоемкого подхода к организации их систем водного хозяйства. Всего лишь порядка половины действующих в данной отрасли технологических схем соответствуют современному мировому уровню, а около трети являются устаревшими и не имеют резервов для модернизации.

В этой связи решение такой научной проблемы, как разработка и развитие методологии проектирования ресурсосберегающих водопотребляющих ХТС (ВХТС) производства стекломатериалов с целью повышения их технико-экономической эффективности и экологической безопасности является актуальной задачей.

Эколого-технологический анализ функционирования производств по выпуску стекломатериалов показал, что большинство их водоиспользующих технологических процессов представляют собой незамкнутые системы. Получение в них целевого продукта требует существенных сырьевых затрат, особенно такого ценного сырья, как свежая вода и энергетических ресурсов, в частности, затрат энергии на транспортировку, обработку воды, и сопровождается образованием значительного объема отработанной технологической воды. Даже для предприятий, оборудованных системами оборотного водоснабжения, количество потребляемой свежей воды в несколько раз превышает объем перерабатываемого сырья. Высокий уровень водопотребления обусловливает значительный объем образования сточных вод (СВ) производств по выпуску стекломатериалов, содержащих специфические загрязняющие вещества (ЗВ). Сброс недостаточно очищенных СВ данных производств осуществляется в природные водные объекты. Особенно остро стоит проблема антропогенного загрязнения водного бассейна в регионах с развитой промышленной инфраструктурой, таких как Центральный и Приволжский Федеральные округа России.

Содержание работы соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации: экология и рациональное природопользование; производственные технологии; а также перечню критических технологий Российской Федерации: природоохранные технологии, переработка и утилизация техногенных образований и отходов; снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.



Работа выполнена в соответствии с планом проекта Минобразования РФ № 01.03.005: «Научные основы и новые принципы синтеза ресурсосберегающих химико-технологических систем водопотребления промышленных предприятий» и гранта № 04-05-78035 Российского фонда фундаментальных исследований.

Цель работы:

Разработка научно-обоснованной ресурсосберегающей химико-технологической системы водного хозяйства производств по выпуску стекломатериалов, обеспечивающей сокращение удельных нормативов потребления свежей воды и отведения сточных вод, уменьшение массы сброса загрязняющих веществ в водоемы со сточными водами, высокоэффективную технологию локальной обработки сточных вод для их повторного использования.

Задачи работы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) провести комплексный эколого-технологический анализ основных производственных процессов действующих предприятий по выпуску стекломатериалов (стекловолокна, стеклоткани, бронированного стекла), способов организации и режимов эксплуатации их систем водопотребления и водоотведения;

2) развить и применить термодинамический эксергетический метод анализа при проектировании ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий, позволяющий научно аргументировать решение проблемы разделения - смешивания водных технологических потоков производств по выпуску стекломатериалов;

3) применить водный термодинамический пинч-метод проектирования высокоэффективных ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий с целью организации повторно-последовательного использования технологической воды и обеспечения существенного сокращения удельных нормативов потребления свежей воды и отведения СВ производствами по выпуску стекломатериалов;

4) изучить эффективность электромембранного метода обработки СВ производств по выпуску стекломатериалов и установить параметры процесса для обеспечения возможности повторного использования ценных сырьевых компонентов – серной и плавиковой кислот.

5) провести оценку эколого-экономической эффективности предлагаемых инновационных технических решений.

Научная новизна.

В ходе работы получены результаты, свидетельствующие о новом вкладе в теорию создания ресурсосберегающих систем водного хозяйства промышленных предприятий, а именно:

1) на базе термодинамического подхода показана возможность применения методологии проектирования ресурсосберегающих систем водного хозяйства промышленных предприятий для проектирования ресурсосберегающей ВХТС производств по выпуску стекломатериалов;

2) предложена методика оптимизации поэтапного проектирования ресурсосберегающих ВХТС при использовании термодинамического эксергетического анализа в условиях обработки значительного массива данных по вариантам разделения – смешивания водных технологических потоков;

3) исследованы физико-химические закономерности электромембранного метода обработки СВ производств по выпуску стекломатериалов с целью извлечения и повторного использования ценного сырья - серной и плавиковой кислот.

Практическое значение.

На основании научных результатов исследования, выводов и обобщений, сделанных в ходе работы, предприняты шаги к их реализации:

1) разработана ресурсосберегающая ВХТС производства по выпуску стекломатериалов (стекловолокна, стеклоткани, бронированного стекла), представляющая собой сочетание подсистем: разделения – смешивания индивидуальных водных технологических потоков производственных подразделений; повторно-последовательного использования технологической воды; высокоэффективной локальной электромембранной обработки СВ; водооборотной системы технологической воды;

2) предложены способы ресурсосбережения при функционировании производств по выпуску стекломатериалов: снижение удельных норм водопотребления и водоотведения, повторное использование в основной технологии очищенной СВ, ценных сырьевых компонентов - серной и плавиковой кислот;

3) разработаны технологические параметры высокоэффективной локальной обработки СВ производств по выпуску стекломатериалов на базе процесса электромембранного разделения сырьевых компонентов с целью их повторного использования в производстве.

Объектами исследования и экспериментальной проверки полученных результатов были предприятия: по выпуску стекловолокна и стеклоткани - ЗАО НПО «Стеклопластик» (г. Зеленоград, Московской обл.) и ООО «Бау Текс» (г. Гусь-Хрустальный, Владимирской обл.); по выпуску бронированного стекла - ООО «Магистраль» (г. Гусь-Хрустальный, Владимирской обл.) и ЗАО Фирма «Символ» (г. Курлово, Владимирской обл.).

Свидетельством практического значения работы являются заключения о возможности внедрении ее результатов на: ООО «Бау Текс» (г. Гусь-Хрустальный, Владимирской обл.) и ЗАО Фирма «Символ» (г. Курлово, Владимирской обл.).

Изучение эффективности электромембранного метода обработки СВ производств по выпуску стекломатериалов проводили на базе ЗАО НПО «Баромембранные технологии (БМТ)», г. Владимир.

Надежность результатов и достоверность выводов.

Надежность полученных результатов обеспечена: 1) использованием классического аппарата математического описания основных термодинамических закономерностей процессов в жидкофазных системах, 2) использованием исходных данных, описывающих технологические процессы, полученных на действующих в настоящее время промышленных предприятиях, 3) применением современной вычислительной техники на базе персональных компьютеров. Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций, сделанных в работе, обусловлена их соответствием фундаментальным представлениям о способах ресурсосбережения в промышленности.





Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: научной конференции «Молодая наука - развитию Ивановской области», г. Иваново, ИВГУ, 2005 г., IV Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука региону», г.Вологда, ВоГТУ, 2006 г., the 5-th China-Russia-Korea International Symposium On Chemical Engineering and New Material Science, Ivanovo, Rassia. ISUCT, 2007, 1-ой Междунар. научной конф. «Современные методы в теоретич. и эксперим. электрохимии», Плес, Ивановская обл., Россия, 23-27 июня 2008 г., «Наукоемкие химич.-ие технологии-2008». Тез. докл. XII Междунар. научно-техн. конф. г. Волгоград, 09-11 сент. 2008 г., с. 284., the XVII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia. Kazan. Russian Federation. June 29- July 3. 2009.

На защиту выносятся:

  1. структура ресурсосберегающей системы водного хозяйства производств по выпуску стекломатериалов (стекловолокна, стеклоткани, бронированного стекла);
  2. методика оптимизации поэтапного проектирования ресурсосберегающих ВХТС при использовании термодинамического эксергетического анализа в условиях обработки значительного массива данных по вариантам разделения – смешивания водных технологических потоков;
  3. способы ресурсосбережения при проведении технологических процессов на производствах по выпуску стекломатериалов: снижение удельных норм водопотребления и водоотведения, повторное использование в основной технологии очищенной СВ, сырьевых компонентов - серной и плавиковой кислот;
  4. технология высокоэффективной локальной обработки СВ производства стекломатериалов на базе процесса электромембранного разделения компонентов.

Личный вклад автора заключается в: совместном с руководителем участии в формулировке цели и задач исследования; проведении мониторинга и эколого-технологического анализа функционирования ряда действующих производств по выпуску стекломатериалов; получении и обработке экспериментальных данных по разработке структуры ресурсосберегающей ВХТС производства по выпуску стекломатериалов; получении и обработке экспериментальных данных по исследованию физико-химических особенностей электромембранного метода обработки СВ производств по выпуску стекломатериалов; разработке технологии высокоэффективной локальной обработки СВ производства стекломатериалов на базе процесса электромембранного разделения компонентов; обсуждении результатов работы и ее апробации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 работы - в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 160 страницах, содержит 36 рисунков, 28 таблиц; состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, основных результатов и выводов, списка используемой литературы (163 наименования) и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, дана краткая характеристика экологических проблем производств по выпуску стекломатериалов, показана необходимость внедрения в производство ресурсосберегающих ВХТС.

В разделе «Общая характеристика работы» сформулированы цель и задачи исследования, обоснованы научная новизна и практическое значение работы.

Первая глава посвящена эколого-технологическому анализу производственных процессов действующих предприятий по выпуску стекломатериалов и содержит 4 раздела.

В первом разделе дан анализ основных технологических процессов производств по выпуску стекломатериалов и их экологической опасности. В результате проведенного мониторинга показано, что данные производства представляют серьезную экологическую опасность, особенно в отношении воздействия на гидросферу.

Во втором разделе проведен анализ способов организации и режимов эксплуатации систем водопотребления и водоотведения производств по выпуску стекломатериалов. Приведены аргументы в пользу организации замкнутых систем водоснабжения с повторно-последовательным использованием технологической воды. Установлено, что на многих предприятиях традиционным подходом к организации систем водного хозяйства является использование прямоточного водоснабжения и объединение потоков отработанной технологической воды отдельных подразделений (цехов, участков). На многих предприятиях отсутствует оборотное водоснабжение.

Третий раздел посвящен анализу качества СВ производств по выпуску стекломатериалов, выбору критериальных ЗВ, их характеристики с точки зрения экологической опасности. Показано, что данные производства являются источниками попадания в технологическую воду и природные водоемы специфических ЗВ, а качественный состав СВ по основным ингредиентам, чаще всего, не отвечает требованиям на сброс в системы водоотведения населенных пунктов. Нарушения санитарных норм при отведении сточных вод наблюдается в основном, по таким ингредиентам, как минеральные кислоты и их соли, ПАВ, замасливатели, нефтепродукты.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.