Учебное пособие Нижний Новгород 2002 удк 502/504 ббк icon

Учебное пособие Нижний Новгород 2002 удк 502/504 ббк


3 чел. помогло.

Смотрите также:
Учебное пособие Нижний Новгород 2003 удк 502 (075. 8) Ббк 65. 9(2)28...
Учебное пособие Нижний Новгород 2003 удк 69. 003. 121: 519. 6 Ббк 65. 9 (2) 32 5...
Учебное пособие Казань кгту 200 7 удк 31 (075) 502/ 504 ббк 60. 55...
Учебный курс Нижний Новгород 2003 удк 69. 003. 121: 519. 6 Ббк 65. 9 (2) 32 5...
Учебное пособие Нижний Новгород 2003 удк ббк к дмитриев М. Н., Иванов А. В...
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия...
Учебное пособие Нижний Новгород 2010 ббк к курникова М. В...
Учебное пособие Нижний Новгород 2007 Балонова М. Г...
Методическое пособие Нижний Новгород 2010 удк 378. 146 + 159. 9 Ббк 88. 3 + 74. 58...
Учебное пособие Томск-2002 ббк 65. 272 Удк 36. 4001...
Учебное пособие Нижний Новгород 2007 удк 373. 167. 1 Ббк 24 я 72...
Учебное пособие Нижний Новгород 2010 Печатается по решению редакционно-издательского совета гоу...



страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8
вернуться в начало
скачать



Таблица 4.

Технико-экономические показатели станций очистки гальванических цехов,

^ Q = 50 куб.м/ч (в ценах 1985 г.)


Схема


Шифр установки


Площадь, кв.м


Показатели схемы

Стоимость, тыс.руб.

Эксплуатаци­онные затраты


тыс.руб. /год

Себестоимость очистки


руб./ куб.м

Приведенные данные затраты

тыс. руб.

Коэффициент возврата,


Кв

общая

обоpy-дова-ния

а

Р

650

316

107

61

0.32

100

0

б

И

600

600

320

125

1.50

203







Р

650

316

107

61

0.32

100

0




ОС

1250

916

427

186

1.80

303




в

Р

600

316

107

61

0.32

100







Д

800

760

460

145

0.59

237

0.5




ОС

1400

1076

567

206

0.91

337







И

600

600

320

125

1.50

203




г

Р

650

316

107

61

0.32

100

0.5




Д

800

760

460

145

0.59

237







ОС

2050

1676

887

331

2.41

540







И

1000

650

300

160

0.9

258

0.7

д

Р

400

280

82

50

0.62

85







ОС

1400

930

382

210

1.5

348





^ Условные обозначения:

Р - реагентная; И - ионообменная; Д - электродиализная установка; ОС очистная станция; Кв - коэффициент возврата.

В схеме "а" принята прямоточная система водопользования. Водоснабжение осуществляется непосредственно от городского водопровода.

Образующиеся стоки обезвреживаются реагентным методом с последующим сбросом в канализационную сеть города. Схема может быть рекомендована для небольших гальванических производств, не требующих для технологических нужд воды высокого качества (производства машиностроительного профиля). В схеме "б" предусматривается водоснабжение цеха частично водопроводной водой (25 м3/ч) и частично деионизованной водой (20 м3/ч), получаемой на ионообменной установке. Стоки цеха и элюаты ионообменной установки обезвреживаются реагентным методом и сбрасываются в канализацию. Применение схемы оправдано для предприятий точного приборостроения, использующих в технологических целях воду высокого качества. Схемы "а" и "б" применяются в тех случаях, когда по тем или иным причинам невозможно или нецелесообразно решать задачу создания оборотного водоснабжения цеха.

Схемы "в", "г", "д", "е" ориентированы на оборотные системы водоснабжения, отличаются различной степенью возврата очищенной воды в производство и различными требованиями к качеству используемых в технологии обессоленных вод.

В схеме "в" в технологических целях используется водопроводная вода (20 м3/ч) и частично обессоленная (20 м3/ч), а также сточная жидкость, прошедшая реагентную обработку (Кз = 0,5). Часть стоков после реагентной обработки (10 м3/ч) и электродиализа (10 м3/ч) сбрасываются в канализацию. Качество сбросных вод по этой схеме выше, чем по предыдущим. Эта схема может быть применена для водоснабжения цехов гальванопокрытий машиностроительных заводов, не предъявляющих к качеству исходной воды повышенных требований.

Водоснабжение цеха по схеме "г" осуществляется частично по прямоточной схеме деионированной водой, получаемой на ионообменной установке, частично по оборотной схеме с очисткой стоков в оборотном цикле последовательно реагентным методом и электродиализом. Схема рекомендуется для гальванических цехов приборостроительных заводов, имеющих действующие сооружения реагентной очистки, реконструкция которых затруднена.

Схема "д" предусматривает оборотное водоснабжение цеха с очисткой воды в оборотном цикле методом ионного обмена. Очистка элюатов ионообменной установки, отработанных технологических растворов и ванн улавливания производится реагентным способом с последующим сбросом очищенных вод в канализацию. Подпитка системы производится частично обессоленной водопроводной водой. Эта схема рекомендуется для цехов гальванопокрытий производства точных приборов.

Схема "е" предусматривает организацию двух систем: системы оборотного водоснабжения деионизованной водой и системы оборотного цикла частично обессоленной водой, т.е. эта схема синтезирует схемы "г", "д" и рекомендуется для цехов гальванопокрытий производств точных приборов при значительных объемах водопотребления и различных требованиях к качеству воды.

Основой создания экологически безопасных, ресурсосберегающих производств является организация на предприятиях безотходных (малоотходных) технологий, обеспечивающих возврат в собственный, смежный или другой производственный цикл всех отходов производства, находящихся в жидком, газообразном и твердом состоянии. Эта проблема является наиболее сложной, как в техническом, так и технологическом плане. За последние 10-15 лет в стране и за рубежом радикально усовершенствованы с позиций экологической безопасности и экономичности технологические процессы с замкнутыми безотходными системами водопользования, обеспечивающее экономию органических и минеральных ресурсов со значительным сокращением поступления в окружающую среду токсичных загрязнений. [12]


4.1.2. Основные принципы создания малоотходных и безотходных, эколого-безопасных, ресурсосберегающих технологий

Создание малоотходных, экологически безопасных, ресурсосберегающих технологий базируется на трех основных положениях: технике, организации производства и экономике.

В соответствии с характером производственных процессов все отрасли промышленности могут быть сгруппированы в три группы: добывающая промышленность, перерабатывающая и выпускающая готовые изделия.

Исходя из приведенной выше классификации промышленных предприятий по отраслям, основные направления по созданию малоотходных, ресурсосберегающих технологий могут быть сформулированы следующим образом:

  • обеспечение высокой степени извлечения и использования природных ископаемых из месторождений, уменьшения количества отходов при их разработке;

  • использование традиционных природных ресурсов на качественно более высоком уровне (использование прогрессивных технологий);

  • использование новых видов источников сырья и энергии;

  • уменьшение удельного расхода сырья на производство готовой продукции;

  • комплексное использование природных ресурсов;

  • максимально возможное полное использование природных ресурсов;

  • использование в производстве отходов;

  • создание оборотных, повторных технологий по воде, воздуху, теплоносителю и др.;

  • замена ресурсосберегательных технологий на ресурсосберегающие;

  • замена природного сырья на искусственное;

  • замена опасных, токсичных видов сырья на экологически безопасные и т.д.

Остановимся на конкретном примере реализации этой задачи на промышленном предприятии производящем нанесение гальванических покрытий. Производства гальванических покрытий одни из самых распространенных участков предприятий машиностроения. Отходы от этого производства отличаются высокой токсичностью и ресурсорасточительностью, со сточными водами и газовыми выбросами теряется до 30% используемого в производстве сырья.

Основное количество загрязнений поступает в сточные воды в результате выноса электролита на поверхности деталей и оснастки. Количество выносимого электролита, в зависимости от формы деталей и вязкости электролита, составляет до 0,7 л на 1 кв.м обрабатываемой поверхности.

Для уменьшения выноса электролита покрываемыми изделиями проводятся следующие мероприятия: рациональное расположение деталей на подвесках, выдержка их над ванной (для стекания электролита) покрытия; встряхивание деталей; обдувка сжатым воздухом, паром или газом; установка ванн улавливания и др. (56.81). Такие мероприятия позволяют снизить вынос электролита на 70-85%.

Эффективность стекания электролитов с деталей во многом определяется конструкцией подвесочных приспособлений, которые должны обеспечивать не только качество покрытия, но и эффективное стекание электролита.

Основными направлениями, позволяющими значительно снизить загрязненность сточных вод, являются: совершенствование технологии нанесения гальванопокрытий, внедрение прогрессивного современного оборудования, создание экологически безопасных электролитов, разработка рациональных, эффективных межоперационных промывок.


^ 4.1.2.1. Подбор оборудования

Реализация мероприятий по созданию малоотходных технологических процессов гальванических процессов гальванического производства предполагает наличие современного оборудования, позволяющего обеспечить требования как технологического, так и экологического характера.

Существующее оборудование цехов гальванопокрытий, как правило, решает сугубо технологические задачи, не решая экологических проблем.

Автоматические линии с жестким циклом просты в эксплуатации, обладают высокой надежностью. Однако, с точки зрения экологической безопасности такие линии бесперспективны. Их применение не позволяет использовать новые технические решения, направленные на снижение выноса электролитов и сокращение промывных вод.

Автоматизированные линии с гибким программным управлением в экологическом отношении более перспективны, т.к. обеспечивают:

- движение автооператора с деталями как в прямом, так и в обратном направлении, что позволяет многократно использовать промывные позиции в технологическом процессе;

- простоту изменения последовательности выполнения технологических операций, что уменьшает частоту сброса отработанных растворов в канализацию;

- возможность программной установки временных интервалов выдержки загрузочных приспособлений над ваннами в верхней и нижней позициях;

- выполнение нескольких одноименных операций различных техпроцессов на одной позиции.


^ 4.1.2.2. Выбор электролитов

Важнейшим условием снижения загрязненности сточных вод гальванического цеха является правильный выбор электролитов.

Традиционные электролиты, обладая заданными технологическими показателями, зачастую не удовлетворяет экологическим требованиям из-за высокой концентрации солей тяжелых металлов и наличия других экологически опасных веществ.

При наличии в составе электролитов комплексообразующих соединений, повышающих уровень растворимости тяжелых металлов в технологических растворах, извлечение последних из сточных вод реагентным способом становится невозможным. Поэтому следует, по возможности, избегать применения различных скоростных электролитов, если их применение не вызвано технологической необходимостью.

Предварительную оценку экологической безопасности электролитов можно сделать по их рецептуре. Сложности обезвреживания создают входящие в состав электролитов цианиды, соединения шестивалентного хрома, соли аммония, трилон В, ПАВ и некоторые другие соединения.

Основные направления снижения экологической опасности от электролитов:

- замена цианистых электролитов меднения и цинкования на менее токсичные электролиты;

- отказ от электролитов никелирования на основе сульфаминовой кислоты;

- замена применяемых в растворах обезжиривания, биологически жестких СПАВ типа ОП-7 и ОП-10 на менее СПАВ типа ОС;

- замена широко применяемых аммиакатных электролитов цинкования на цинкатные с концентрацией цинка 10-15 г/л;

- применение для процесса защитно-декоративного хромирования электролита на основе соединения трехвалентного хрома "ДХТИ-трихром".

Значительное снижение выноса тяжелых металлов может быть достигнуто применением малоконцентрированных электролитов. Разработаны и применяются малоконцентрированные электролиты никелирования, цинкования, хромирования и др. Применение малоконцентрированных электролитов также позволяет снизить расход промывной воды.

Конкретными примерами значительного сокращение выбросов в окружающую среду, а также сокращения расхода воды в гальванопроизводстве являются:

- применение в операциях меднения электролитов, в которых концентрация сернокислой меди с 200 снижена до 70 г/л, а концентрация серной кислоты повышена с 50 до 150-170 г/л;

- снижение в ваннах хромирования концентрации хромового ангидрида можно снижать с 250 до 150 г/л с введением в электролит добавки "хромоксан", которая позволяет резко сократить унос электролита с ванны промывки и в вентиляционные системы;

- применение цинкатных электролитов позволяет поддерживать концентрацию цинка в технологических ваннах на уровне 10-15 г/л;

- применение для травления медных сплавов взамен применения концентрированных серной и азотной кислот раствора с общим содержанием кислот 300 г/л с ингибитором кислотной коррекции НТПС (в этом случае количество снятого травлением металла уменьшается примерно в 100 раз);

- применение для хроматной пассивации цинковых и кадмиевых покрытий возможно применение раствора с пониженным содержанием хромпика (до 10-14 г/л), что позволяет в несколько раз снизить сброс со стоками шестивалентного хрома.

Основные технологические покрытия по степени экологической безопасности можно расположить следующим образом: на первом месте стоит кадмирование, далее - хромирование, никелирование, меднение, цинкование, химическое оксидирование.

В настоящее время накоплен значительный опыт замены покрытий на менее экологически опасные. Например, кадмирование, как свидетельствует опыт ряда предприятий, можно заменить на цинкование или на покрытие из сплавов цинка с никелем; хромирование - на сплав никель-висмут, при этом по функциональным характеристикам новое покрытие не уступает хромовому; никелирование в большинстве случаев может быть заменено на блестящее цинкование.

^ 4.1.2.3. Определение оптимальной продолжительности стекания электролитов с подвесочных приспособлений

Вынос электролитов с деталями из рабочих ванн в промывные может быть значительно сокращен за счет выдержки их при выгрузке из рабочих ванн над поверхностью электролита для стекания не зафиксированного на поверхности покрываемого изделия раствора. Продолжительность выдержки деталей над рабочими ваннами определяется конфигурацией и размером изделий, составом и вязкостью электролитов и возможностью взаимодействия электролита с воздухом. Обычно продолжительность стекания электролита составляет 10-25 с, для вязких электролитов время выдержки может быть увеличено.

В автоматических линиях время выдержки можно ввести в программу движения автооператора. При ручном обслуживании ванн рекомендуется установить над ванной вспомогательную штангу и при выгрузки подвесок с деталями из ванны завешивать их на эту штангу; по окончании этой операции детали снимать со штанги и промывать как обычно.


^ 4.1.2.4. Установка ванн-улавливателей

Для уменьшения поступления загрязняющих веществ в сточные воды рекомендуется применение ванн улавливания. Применение одной такой ванны сокращает потери электролита на 50%, а трех ванн – на 85-90%. [1, 2, 14].

Как правило, все малоотходные технологии нанесения гальванических покрытий предусматривают установку одной или нескольких ванн-улавливателей. На практике используется до пяти ванн. Наиболее часто большое число ванн-улавливателей применяется при нанесении покрытий из драгметаллов.

По конструкции ванны-улавливатели не отличаются от обычных ванн химической обработки.

Для эффективной работы ванны-улавливателя в ней необходимо поддерживать минимальную концентрацию раствора.

Для первоначального заполнения ванн-улавливателей используется деонизированная вода.

В процессе работы раствор из них используется на компенсацию выноса и испарения электролита в ваннах нанесения покрытий или периодически утилизируется.

На практике достаточно часто возникает ситуация, когда регенерация растворов улавливателей не целесообразна по техническим или экономическим причинам. Для уменьшения содержания тяжелых металлов в ваннах-улавливателях могут быть применены различные способы их удаления.

Наиболее простое решение при внедрении электролитического метода извлечения металлов из стоков – превращение ванны-сборника в электролизер. Конструктивно это может быть выполнено различными способами – размещением электродов (анодов и катодов) у стенок ванны-сборника или введением в раствор особого устройства кассетного типа, содержащего анодные и катодные пластины. Чтобы обеспечить катодное выделение металла из разбавленных растворов, их рекомендуется интенсивно перемешивать. В качестве катодов используются пластины из титана или нержавеющей стали, в качестве анодов –графит или титан, покрытый окисно-рутениевой (ОРТА) или окисно-кобальтовой (ОПОКТА) пленкой. Аноды и катоды подключаются к источнику тока, питающего гальваническую ванну. Общий расход электроэнергии при этом увеличивается не более, чем на 5-10%.


^ 4.1.2.5. Предотвращение выноса электролитов в вентиляционные системы

Следует отметить, что вынос электролита происходит не только в промывные ванны, но и в воздух, удаляемый вентсистемами гальванических производств. Особенно это относится к аэрозолям электролита хромирования.

Уменьшить вынос электролита хромирования из гальванической ванны можно за счет применения депрессантов хромового тумана "Пенохром", "Хромин", "Хромоксан". Эти добавки не только уменьшают капельный унос с поверхности электролита деталей, но и снижают в воздухе рабочей зоны концентрацию хромового тумана в 2-10 раз. [14].

Очень часто значительный унос электролитов происходит при его стекании с подвесочных приспособлений при неудачной конструкции бортовых отсосов.


^ 4.1.2.6. Струйные и каскадные промывки

В настоящее время широкое распространение получила струйная промывка, позволяющая в несколько раз сократить расход промывной воды. Струйная промывка применима только к деталям простой формы, покрываемым на подвесках.

Струйно-погружная промывка совмещает в себе оба способа. Промывка производится в заполненной водой ванне, а окончательная промывка - струйным способом через форсунки, установленные в верхней части ванны при подъеме деталей.

Для сокращения расхода воды при высоких критериях промывки применяется двух- и трехкаскадная промывки с противоточным движением воды.

При удельном выносе растворов q = 0,2 л/м2 и критерии отмывки Ko = 10 000 на промывку 1 м2 площади поверхности деталей необходимо расходовать следующее количество воды:

одноступенчатая ^ Q = 2000 л/м2;

двухступенчатая Q = 20 л/м2;

трехступенчатая Q = 4,4 л/м2;

четырехступенчатая Q = 2,0 л/м2.

Технико-экономический анализ показывает, что для обеспечения экологической безопасности, а также для экономии воды гораздо целесообразнее использовать каскадно-противоточную промывку, нежели одинарную с возвратом воды в производство с помощью физико-химических методов кондиционирования. При каскадно-противоточной отмывке существенно увеличивается площадь гальванического цеха, но для локальных установок возврата воды площадей требуется гораздо больше. Стоимость же оборудования для реализации глубокой очистки стоков электродиализом, ионным обменом, обратным осмосом, сорбцией во много раз превосходит стоимость дополнительных ванн промывки.

Что касается обработки концентратов от каскадно-противоточной промывки, то здесь следует увязывать достижимые концентрации загрязняющих примесей, в зависимости от критерия отмывки, выноса электролита, площади покрытия, которые могут достигать 1,5-8,0 г/л, и подбирать метод переработки и утилизации этих концентрированных растворов.

Очень часто ванны каскадной промывки работают недостаточно эффективно из-за неудачного конструктивного оформления.

В ванны каскадных промывок подача более чистой воды должна производится в верхнюю зону ванны, а слив производится из нижней зоны через сливную секцию. Такой способ позволяет смывать детали при выгрузке в объеме более чистой воды и этим улучшить качество промывки при снижении водопотребления. Плотность гальванических электролитов значительно выше плотности воды, поэтому раствор повышенной концентрации формируется у дна ванны.

При промывке детали в горячей воде после химического или электрохимического обезжиривания слив воды надо осуществлять и с верхней зоны, т.к. остатки жировых загрязнений всплывают на поверхность воды.

При использовании многокаскадных промывных ванн с противоточным движением воды следует учитывать возможность обратного поступления воды при промывке объемных деталей или барабанов. Обычно для этого уровень каждой последующей ванны ниже на 40-80 мм, это приводит к тому, что уровень в последней ванне очень низкий. Для предотвращения этого можно использовать перелив с гидравлическим затвором специальной конструкции.

Высокие результаты достигаются при комплексном использовании технологических приемов улавливания электролитов: оптимальное время деталей выдержки над рабочей ванной; рациональная водо-воздушная промывка, осуществляемая непосредственно в технологическом процессе; оптимальное конструктивное решение комплекса – ванны промывки, вспомогательные средства интенсификации смыва электролита.

Нижегородским государственным архитектурно-строительным университетом разработана технология удаления и улавливания рабочих жидкостей с поверхности обрабатываемых изделий (рис.4.2).

Технология позволяет уловить 80-85% выносимого с обрабатываемыми деталями рабочего раствора и возвратить его в рабочую ванну гальванизации, что на 20-25% превосходит эффект улавливания в традиционных известных системах.

Установка содержит ванну улавливания, включающую емкость (1) улавливания рабочего раствора и емкость (2) разбавленного раствора, разделенные между собой перегородкой (3) и размещенный над ванной улавливания барабанный агрегат (4) с перфорированными стенками. В обхват барабанного агрегата (4) герметично установлены две полуцилиндрические створки зажима (5), присоединенные с помощью шарнира (не показан) к верхней кромке перегородки (3) с возможностью поворота вокруг оси. Установка содержит приспособление для подачи промывной воды и воздуха, состоящее из трубопровода (6) для подачи воздуха, трубопровода (7) для подачи воды, форсунки (8) для подачи воздуха и форсунки (9) для подачи воды. При этом форсунки (8) и (9) установлены по оси барабанного агрегата (4) на его торцовых стенках, а трубопроводы (6) и (7), выполненные в виде гибкого шланга, подсоединены к правой створке зажима (5) и связаны с форсунками (8) и (9) через промежуточную герметичную полость (10). Полость образована цилиндрическим выступом (11) в торце барабанного агрегата (4) и соответствующими ему выемками (12) на внутренней стенке полуцилиндрических створок зажима (5). Каждая створка зажима (5) снабжена обратным клапаном (13) для отвода рабочей жидкости. Створки зажима (5) присоединены к механизму (14) поворота, служащему для их автоматического открытия и закрытия. Положение створок зажима (5) фиксируется упорами (15). Перемещение барабанного агрегата осуществляется с помощью автооператора (16).



Установка работает следующим образом.

После обработки в гальванической ванне барабанный агрегат (4) с изделиями вынимают с помощью автооператора (16) из ванны и выдерживают некоторое время над этой ванной для того, чтобы часть вынесенного рабочего раствора была возвращена в рабочую ванну. Далее автооператор (16) с барабанным агрегатом (4) перемещают и устанавливают над емкостью (1). Барабанный агрегат (4) опускают в одну из створок зажима (5), причем цилиндрический выступ (11) в торцовой стенке барабанного агрегата совмещают с полуцилиндрической выемкой (12) одной из створок зажима (5). С помощью механизма перемещения (14) поворачивают вторую створку зажима (5) до совмещения с первой. По трубопроводу (6) подают сжатый воздух, который проходит через промежуточную герметичную полость (10), поступает на форсунку (8) и через нее - во внутрь барабанного агрегата (4). Часть рабочей жидкости, оставшейся на поверхности изделий, сдувается с помощью воздуха, поступающего по трубопроводу (6), после чего воздух с рабочей жидкостью через обратный клапан (13) отводится в емкость (1). С помощью механизма поворота (14) открывают одну из створок зажима (5) до положения, ограниченного упором (15), автооператором (16) барабанный агрегат (4) поднимают и устанавливают во второй створке зажима (5), но уже над емкостью (2) разбавленного раствора. Закрывают другой створкой зажима и через трубопровод (7) подают воду для промывки.





оставить комментарий
страница4/8
Дата30.09.2011
Размер2,1 Mb.
ТипУчебное пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8
отлично
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх