Характеристика производственного процесса цементного завода и разработка проекта предельно-допустимого сброса вредных веществ в сточные воды - Курсовая работа
Предприятие АО "Осколцемент" как источник загрязнения водных объектов. Технологический процесс производства цемента. Вероятные загрязняющие вещества, которые могут попадать в сточные воды. Расчеты предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ.
Аннотация к работе
На него оказывают влияние: условия формирования поверхностного или подземного водного стока; разнообразные природные явления; индустрия; промышленное и коммунальное строительство; транспорт; хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют в зависимости от подходов, критериев и задач. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей, как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть, нефтепродукты, органические остатки, поверхностно - активные вещества, пестициды). Поверхностно активные вещества (жиры, масла, смазочные материалы), образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.Следовательно, сточные воды могут содержать: - оксиды кальция, алюминия, кремния, железа, которые входят в состав используемого для производства цемента сырья и обладают токсическими свойствами, попадая в водоемы; ионы меди, железа, никеля и другие, которые попадают в сточные воды вследствие растворения их соединений в воде и токсичны для живых организмов; Одним из мероприятий, направленных на снижение вредного влияния сточных вод на окружающую среду, является введение частичного или полного водооборота и повторное использование сточных вод, что может быть осуществлено при использовании очистных сооружений, эффективными мероприятиями, приводящими к снижению объема сбрасываемых сточных вод, устранение переливов, аварийных сбросов и т.д. Выбор метода очистки и конструктивное оформление очистных сооружений цементного завода зависят от состава и концентрации загрязняющих веществ, объема сточных вод, санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования, климатических условий, наличия у предприятий необходимых для процесса обезвреживания энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты и т.п.) и других факторов. На 1 куб метр сточной воды примерно расходуют 0,5 кг САО, т.е. примерно 1 кг негашеной извести на 1 куб. метр сточной воды.Завершая исследование по теме: «Характеристика производственного процесса цементного завода и разработка проекта предельно-допустимого сброса вредных веществ в сточные воды», делаем выводы. На него оказывают влияние: условия формирования поверхностного или подземного водного стока; разнообразные природные явления; индустрия; промышленное и коммунальное строительство; транспорт; хозяйственная и бытовая деятельность человека. Цементом называется гидравлическое вяжущее вещество - продукт тонкого измельчения цементного клинкера с добавкой гипса. Производство цемента требует использования большого количества воды и химических соединений, продукты которых сбрасываются в водоемы и загрязняют их. Они могут содержать: оксиды кальция, алюминия, кремния, железа, которые входят в состав используемого для производства цемента сырья и обладают токсическими свойствами, попадая в водоемы; ионы меди, железа, никеля и другие, которые попадают в сточные воды вследствие растворения их соединений в воде и токсичны для живых организмов; хлориды, которые обладают токсичностью IV степени; сульфаты, которые образуются в результате химических соединений и также обладают токсичностью IV степени; нефтепродукты, чаще всего мазут, который подается в печь при обжиге сырья и при попадании в водоемы образуют воздухонепроницаемую пленку и обладают общесанитарным лимитирующим признаком вредности.
План
Среднее содержание добавок - 30%. В качестве активной добавки используется гранулированный доменный шлак.
Введение
Среди загрязнений различных видов окружающей среды, химическое загрязнение природных вод имеет особое значение. Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние: условия формирования поверхностного или подземного водного стока; разнообразные природные явления; индустрия; промышленное и коммунальное строительство; транспорт; хозяйственная и бытовая деятельность человека.
Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют в зависимости от подходов, критериев и задач.
Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей, как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть, нефтепродукты, органические остатки, поверхностно - активные вещества, пестициды).
Неорганические загрязнения. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения: мышьяка; свинца; ртути; кадмия; хрома; меди; фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности.
С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16 млн. т. солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако, некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.
Органические загрязнения. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн. т/год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении донных осадков могут образовываться соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению воды в реке. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.
Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества (жиры, масла, смазочные материалы), образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Именно поэтому тема курсовой работы не только актуальна, но и практически значима.
Объект исследования: промышленная экология.
Предмет исследования: характеристика производственного процесса цементного завода и разработка проекта предельно-допустимого сброса вредных веществ в сточные воды.
Цель исследования: приобретение теоретических навыков оценки воздействия промышленных предприятий на водные объекты и проведение экологической экспертизы.
Исследования и расчеты проводились на материалах АО «Осколцемент». В ходе работы над проектом решались следующие задачи: - дана характеристика предприятия как источника загрязнения водных объектов;
- описан технологический процесс производства цемента;
- выявлены вероятные загрязняющие вещества, которые могут попадать в сточные воды;
- сделаны расчеты предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ и на основе анализа данных расчетов внесены предложения по применению очистных сооружений и технологий.
Охрана природы и водных ресурсов в частности задача нашего века, проблема, ставшая социальной.
Многие считают эту проблему неизбежным порождением цивилизации и полагают, что человечество еще успеет справиться со всеми выявившимися затруднениями.
Воздействие человека на водную среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, необходимы целенаправленные и продуманные действия.
Ответственная и действенная политика по отношению к водной среде возможна лишь при наличии надежных данных о современном состоянии среды, обоснованных знаний о взаимодействии важных экологических факторов, разработке новых методов уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.
Разработке, расчету и внедрению современных, надежных и высокоэффективных методов очистки сточных вод и посвящена данная курсовая работа. цемент загрязняющий вода концентрация
1. Характеристика АО «Осколцемент» как потенциального источника загрязнения водных объектов
1.1 Общие сведения о предприятии АО «Осколцемент»
АО «Осколцемент» образовано 13 февраля 1991 г. на основе Старооскольского цементного завода. АО «Осколцемент» расположено в 5 км к юго-западу от границы города Старый Оскол, Белгородской области и в одном километре от карьера Стойленского горно-обогатительного комбината.
Достаточный запас экологически чистого сырья (мела, глины и сланцев - вскрышных пород железнорудного карьера), отлаженный технологический процесс, большая потенциальная возможность производственного оборудования позволяют получать экологически чистый, высококачественный цемент. Гипс поставляется из Тульской области железнодорожным транспортом. Расстояние - 550 км.
АО «Осколцемент» - один из крупнейших производителей высококачественного цемента в России и входит в первую тройку крупных цементных предприятий страны. Его производительность составляет 3700000 т цемента в год. Потребности в импортном сырье не имеет [5,24].
АО «Осколцемент» обладает развитой инфраструктурой. Поставка вспомогательных материалов и отгрузка готовой продукции производится железнодорожным и автомобильным транспортом. Топливо - природный газ. Резервным видом топлива является мазут.
Электроснабжение АО «Осколцемент» осуществляется от сетей Белгородэнерго. Источником электроэнергии является существующая районная электростанция 110/35/6 кв. По надежности электроснабжения потребитель относится ко второй категории. Заявленная мощность - 30 МВТ.
Первые две технологические линии (печи типа «Леполь» с конвейерными кальцинаторами) были введены в эксплуатацию в период 1963-64 гг. В 1973 году вступила в действие третья технологическая линия, работающая по сухому способу производства (первая в бывшем СССР линия сухого способа отечественного производства, п/о «Волгоцеммаш») [5,25].
Основное оборудование: - щековая дробилка («Швермашиненбау», ГДР) 400 т/час, эксплуатируется с 1963 г. - первичное дробление известняков.
- молотковая дробилка (2 шт.) («Цементанлагенбау», ГДР) 200 т/час, эксплуатируется с 1963 г. - вторичное дробление известняков.
- сушильный барабан ? 2,6х20 м («Цементанлагенбау») 20 т/час, эксплуатируется с 1963 г. - сушка глины.
- сушильный барабан ? 3,5х27 м (мехзавод г. Донецк) 45 т/час, эксплуатируется с 1973 г. - сушка глины.
- склад сырьевых компонентов - 20 тыс. т.
- сырьевая мельница ? 3,2х8,5 м (4 шт.) («Цементанлагенбау», ГДР) 35 т/час, эксплуатируется с 1963-64 гг. - производство сырьевой муки.
- сырьевая мельница ? 4,2х10 м (2 шт.) (ПО «Волгоцеммаш») 130т/час, эксплуатируется с 1973 г. - производство сырьевой муки.
- силосы для хранения сырьевой муки ? 12 м (емкостью 2300 м3) - 10 шт., - силосы для хранения сырьевой муки ? 6 м (емкостью 353 м3) - 8 шт. Общая полезная емкость силосов - 20000 тонн.
- вращающаяся печь «Леполь» с конвейерным кальцинатором ? 4х60 м (2 шт.) («Цементанлагенбау») 35 т/час, эксплуатируется с 1963-б4гт.
- вращающаяся печь с циклонными теплообменниками (Волгоцеммаш) 75 т/час, эксплуатируется с 1973 г.
- холодильник клинкера «Волга-75С» (ПО «Волгоцеммаш») 75 т/час, эксплуатируется с 1973 г.
- склад клинкера - 30 тыс. т.
- цементная мельница ? Зх14 м (5 шт.) («Цементанлагенбау»), эксплуатируется с 1963-64 гг.
- цементная мельница ? 3,2х15 м (2 шт. ХТЮ «Волгоцеммаш»), эксплуатируется с 1973-74 гг.
- силоса для хранения цемента ? 12х27 м, общая емкость 60 тыс. т.
- упаковочная машина для упаковки цемента в бумажные мешки, тип 4ВВУ, 4-х патрубковая, («Хавер-Беккер», Германия) 60 т/час, бывшая в употреблении, смонтирована в 1992 г.
Расход топлива - на печах «Леполь» - 1034 ккал/кг;
- на печи с циклонным теплообменником - 960 ккал/кг.
Завершая исследование по теме: «Характеристика производственного процесса цементного завода и разработка проекта предельно-допустимого сброса вредных веществ в сточные воды», делаем выводы.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние: условия формирования поверхностного или подземного водного стока; разнообразные природные явления; индустрия; промышленное и коммунальное строительство; транспорт; хозяйственная и бытовая деятельность человека.
Цементом называется гидравлическое вяжущее вещество - продукт тонкого измельчения цементного клинкера с добавкой гипса. Клинкер получают путем равномерного обжига тонкодисперсной однородной сырьевой смеси определенного состава из известняка и глины. Совместно с глиной при расчете состава могут добавляться в смесь мергель, доменный шлак, нефелиновый шлам, опока и др.
Производство цемента требует использования большого количества воды и химических соединений, продукты которых сбрасываются в водоемы и загрязняют их. В зависимости от характера приготовления сырьевой смеси различают несколько способов производства цемента: мокрый, сухой и комбинированный. Каждый из этих способов имеет свои особенности, достоинства и недостатки. В АО «Осколцемент» преобладает мокрый способ.
При производстве цемента используется большое количество тепла (до 1300ОС). В зоне охлаждения температура понижается от 1300 до 1000°С, а клинкер из печи выходит в виде «горошка» зеленовато-серого цвета и быстро охлаждается до температуры 100°С в барабанных рекуператорах и холодильниках. Это также влияет на химический состав производственно-технической воды
Сточные воды АО «Осколцемент» могут загрязняться в результате процесса изготовления продукции, мойки оборудования (20%), получения пара в котельных (30%), хозяйственно-бытовых нужд (20%). Они могут содержать: оксиды кальция, алюминия, кремния, железа, которые входят в состав используемого для производства цемента сырья и обладают токсическими свойствами, попадая в водоемы; ионы меди, железа, никеля и другие, которые попадают в сточные воды вследствие растворения их соединений в воде и токсичны для живых организмов; хлориды, которые обладают токсичностью IV степени; сульфаты, которые образуются в результате химических соединений и также обладают токсичностью IV степени; нефтепродукты, чаще всего мазут, который подается в печь при обжиге сырья и при попадании в водоемы образуют воздухонепроницаемую пленку и обладают общесанитарным лимитирующим признаком вредности.
Сброс неочищенных сточных вод цементного завода в водоемы может привести к значительному загрязнению их воды. На заводе имеется два узла оборотного водоснабжения. Для регенерации стоков используются городские очистные сооружения. Методы очистки сточных вод от катионов металлов основаны на образовании и осаждении труднорастворимых соединений этих металлов в виде гидроксидов и основных карбонатов.
Очистка сточных вод от нефтепродуктов (керосина, мазута, масел), находящихся в нерастворенном эмульгированном виде, производится механическим их отстаиванием в нефтеловушках, фильтрованием через кварцевые фильтры и т.п. Для очистки сточных вод от нефтепродуктов, находящихся в растворенном состоянии, применяются методы, основанные на коагулировании или адсорбции. В качестве коагулянтов используется совместно сульфат двухвалентного железа и известь или сульфат алюминия и известь.
Таким образом, в АО «Осколцемент» используются разнообразные методы очистки сточных вод. Но расчеты показывают неиспользованные резервы в области защиты водной среды и сокращения вредных выбросов. В ходе работы даны предложения по улучшению процесса очистки сточных вод на данном предприятии.
Список литературы
1. Гигиенические требования к охране поверхностных вод: Санитарные правила и нормы. - М.: Фед. центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000. - 24 с.
2. Канализация: Учебник для вузов. - 5-е изд, перераб. и доп. / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, А.И. Жуков, С.К. Колобанов. - М.: Стройиздат, 1975. - 632 с.
3. Методика расчета предельно - допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты сточными водами. - Харьков, 1990. - 113 с.
4. Общий курс строительных материалов / Под ред. И.А. Рыбьева. - М.: Высш. шк., 1987. - 584 с.
5. Производственный и технологический отчет АО «Осколцемент» за 2005 год. - Ст. Оскол, 2006. - 220 с.
6. Разработка нормативов предельно-допустимых сбросов (ПДС) вредных веществ в сточных водах предприятий: Метод. Указ. к выполнению курсового проекта для студ. Специальности 320700 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов / Сост. С.В. Свергузова; Ред. В.И. Пустовая. - Белгород: Изд-во БЕЛГТАСМ, 2001. - 44 с.
7. Свергузова С.В. Экологическая экспертиза: В 2-х ч. Ч. 2. Охрана водных ресурсов: Учеб. пособие / С.В. Свергузова, А.А. Порожнюк. - Белгород: Изд-во БЕЛГТАСМ, 1999. - 76 с.