Характеристика производственных процессов предприятия

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Защита окружающей среды

Тема:

Техника защиты окружающей среды

 

Содержание

 

1. Общие сведения о предприятии

Характеристика производственных процессов предприятия

Характеристика сырья, используемого в производстве фосфорных удобрений

Технологическое оборудование, машины и агрегаты

. Характеристика производственных процессов как источников загрязнения окружающей среды

Характеристика производственных процессов как источников загрязнения атмосферы

Характеристика производственных процессов как источников образования отходов

Характеристика производственных процессов как источников образования сточных вод и загрязнения водотоков

. Разработка экологических нормативов предприятия

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Расчет нормативов образования отходов и лимитов на их размещение

. Разработка технических мероприятий, направленных на снижение влияния загрязняющих веществ на состояние окружающей среды

Литературный обзор

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для очистки газовых выбросов

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для очистки сточных вод

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для утилизации отходов

. Экономика природопользования

Расчет платежей за загрязнение окружающей среды

Экономическая оценка экологического ущерба

Определение экономической эффективности проведения природоохранных мероприятий

Заключение

Список используемой литературы

 

1. Общие сведения о предприятии:

 

Характеристика сырья, используемого в производстве фосфорных удобрений

 

Сырьем для производства фосфорных удобрений, фосфорной кислоты и элементарного фосфора служат природные фосфатные руды: апатиты и фосфориты. Основным фосфорсодержащим компонентом в них являются двойные соли трикальцийфосфата состав

 

ЗСаз(РО₄)2'СаХ

где X = F, ОН, С1. В соответствии с этим различают: фторапатиты (X = F) и гидроксилапатиты (X = ОН).

Апатиты представляют собой породы вулканического происхождения, имеют крупнозернистую структуру и помимо фтор(гидроксил)апатита, содержат нефосфатные минералы, основным из которых является нефелин состава Na₂O (K₂O)-Al₂O₃-2SiO₂. Поэтому для производства фосфорных удобрений используется продукт предварительного обогащения апатитовых рудапатитовый концентрат, содержащий до 40% Р₂О₅, выход которого составляет около 20% от массы апатитово-нефелиновой руды.

Фосфориты - руды осадочного происхождения, высокодисперсны и содержат фосфор в виде фторапатита и апатитоподобных минералов переменного состава. Содержание фосфора в фосфоритах колеблется от 16 до 30% Р₂Об.

 

Технологическое оборудование, машины и агрегаты

 

В производстве фосфорных удобрений используют следующее оборудование:

- Гранулятор-смеситель

-  Реактор-смеситель

-  Распылительная сушилка

-  Барабанная сушила

-  Барабан - нейтролизатор

-  Дробилка.

 

Характеристика производственных процессов как источников загрязнения окружающей среды

Разработка экологических нормативов предприятия

Таблица

Климатическая зона	Коэффициент А^*
Средняя Азия, Казахстан, Нижнее Поволжье, Кавказ, Молдавия, Сибирь, Дальний Восток	200
Север и Северо-Запад Европейской территории России, Среднее Поволжье, Урал, Украина	160
Центральная часть Европейской территории России	120

 

^* А - горячие выбросы ;

Для Калужской области А=120

М - масса выбрасываемых веществ, г/с.

Н - высота выбросов вредных веществ над уровнем земли (высота трубы), м;

Д - диаметр устья трубы, м;

rТ - разница между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой наружного воздуха, ^оС.

F - безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания вредных веществ в атмосферном воздухе:

для газообразных вредных веществ и мелкодисперсной пыли F = 1;

для крупнодисперсной пыли, при среднем коэффициенте очистки пылеулавливающих устройств η ≥ 90%, F = 2; при 75% < η < 90%, F = 2,5 и при η < 75%, F = 3;

W₀ - скорость выхода газов из устья трубы, м/с.

 

Параметр	Значение
Н, м	60
Д, м	0,9
rТ, ^оС	145,6
F	1
W0, м/с	11

 

V - объем выбрасываемых газов в единицу времени, м³/с;

 

,

V=(3,14*0,9²*11)/4=7 м³/с;

m - безразмерная величина. Для горячих выбросов определяется по формуле:

 

,

 

f - параметр для горячих выбросов:

 

, м/с²Ìград

f = (10³*11²*0,9)/(60²*145,6)=0,2 м/с²Ìград

 

m = 1,1

n - безразмерный коэффициент зависит от параметра V_М,, который находят из выражения:

V_m - безразмерный параметр для горячих выбросов:

 

,

Vm = 0,65 * 1,67

 

при 0,3 ≤ V_М ≤ 2,

 

;

n = 0,93

 

Тогда максимальные концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы равны:

 

 

Расчеты рассеивания не проводятся при соблюдении условия:

 

,

 

где С_мi -максимальная концентрация i-го вещества, мг/м³;

С_ф - фоновая концентрация, в долях ПДК;

e - коэффициент целесообразности расчета принимается до 1.

Расчет целесообразен для всех веществ не удовлетворяющих этим требованиям.

Таким образом, расчет целесообразен для всех веществ.

 

3) Определение расстояния Х_м от источника выбросов, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации вредных веществ

Расстояние Х_м определяется по формуле:

 

X_m = (5-F)/4*dН, м

 

где d - безразмерная величина, определяемое с учетом V_m для нагретых источников:

 

 при 0,5<V_m < 2.

 

Т.к. V _m=1,67

 

d=7*1,29(1+0,28 ) = 10,5

Хm=(5-1)/4*10,5*60=630м

 

) Расчет опасной скорости ветра по значению V_m

 

U_m = V_m при 0,5 < V_m ≤ 2.=1,67 м/с

 

) Определение концентрации вредных веществ при скоростях ветра, отличных от опасной.

Расчет выполняется по следующим формулам:

 

, мг/м³

 

При значениях  > 1, и < 1 найдем безразмерную величину r:

 

 при  > 1.

U/Um=2,99

r =

Сmu(пыль)=0,53*37,036=19,6 мг/м³

Сmu(H₂S)=0,53*0,000079=0,000042 мг/м³

Сmu(_SO2)=0,53*0,000026=0,000014 мг/м³

Сmu(CH4)=0,53*0,000017=0,0000092 мг/м³

Сmu(pxoy) = 0,53*0,00013=0,000069 мг/м³

 

) Расстояние от источника выброса, на котором при скорости ветра U и неблагоприятных метеоусловиях будет максимальная концентрация вредных веществ.

Расчет ведется по формуле:

 

 

Вычислим безразмерный коэффициент Р:

 

 при  > 1.

Р=0,32*2.99+0,68=1.63

Хmu=1,63*630=1026,9 м

 

) Расчет величины предельно допустимого выброса (ПДВ).

Произвести расчет величины предельно допустимого выброса (ПДВ), т.е. максимального количества вредных веществ в единицу времени (г/с), которое можно выбрасывать в атмосферу, чтобы ее загрязнение в приземном слое не превышало ПДК возможно по формуле:

 

 

 

Таблица

ПДК основных загрязняющих веществ.

Вещество
пыль	0,5
H2S	0,008
SO2	0,05
CH4	0,001
PxOy	0,15

 

ПДВ(пыль)=8*0,5* г/с

ПДВ(H₂S)=8*0,008* г/с

ПДВ(SO₂)=8*0.05* г/с

ПДВ(CH₄)=8*0,001* г/с

ПДВ(PxOy) = 8*0.15* г/с

 

Вещество	Cт, мг/м3	ПДКрз мг/м3	Сm мг/м3	0,1ПДКСС мг/м3	ПДВ, г/с	ПДКмр
Пыль	37037	0,5	37,04	0,05	17,88	0,5
Н2S	0,035	10	0,000079	0,0008	0,29	0,008
SO2	0,003	10	0,000026	0,005	1,79	0,05
CH4	0,035	1	0,000017	0,05	0,04	0,001
P2O5	0,009	1	0,00013	0	5,36	0,15

 

Зоны воздействия и зоны влияния:

 

Р, %	C	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Р/Р0	0,96	1,44	0,88	0,80	0,88	1,20	0,96	0,88
Lm	605	907	554	504	554	756	605	554
Lmu	986	1479	904	822	904	1232	986	904

 

Расчет нормативов образования отходов и лимитов на их размещение

 

На заводах производства фосфорных удобрений в результате технических процессов образуется, отходы из-за очистки сточных вод и загрязненного воздуха, на сооружениях. На циклоне образуется шлак, который мы складируем в баках на территории промышленной площадке, а затем вывозим на полигоны ТБО. На гидроциклоне образуется осадок, с влажностью 93%, который мы обезвоживаем на центрифугах, а затем складируем на площадках для хранения отходов.

Определяем массу и объем образовавшихся отходов:

На циклонах:

 

 

Определяем количество баков для складирования: V₁=1,5 м³. Принимаем 3 бака.

На гидроциклонах:

 

 

Определяем класс опасности осадка по классификатору.

Шлак - 4 класс опасности.

Осадок с центрифуги - 4 класс опасности.

В таблице приведен паспорт на отходы.

 

 

Наименование отхода	место образования	Класс опасности код	физико-химическая характеристика	Периодичность образования	количество отходов		использование отходов		способ удаления или складиров.	Приме-чание
					т/сут	т/год	передано другим т/год	Складиро-вано т/год
шлак из циклона	система очистки воздуха	4 3140010008004	твердый	раз в сутки	7,5	2737,5	2737,5	2737,5	Складирование в баках, с последующим вывозом на полигоны ТБО
Осадки сточных вод из гидроциклона	Система очистки сточных вод	49430000003004	Пастообразный, влажность 98%	раз в сутки	0,31	113,15	-	113,15	Обезвоживание на центрифугах, с последующем хранением осадка на площадках для хранения осадка

 

 

Литературный обзор

 

Существует много способов очистки воздуха от загрязнений.

Циклоны широко применяются для очистки от пыли вентиляционных и технологических выбросов во всех отраслях. Циклоны являются наиболее распространенным видом пылеулавливающего оборудования. Они имеют многие преимущества - простота устройства, надежность в эксплуатации при сравнительно небольших капитальных и эксплуатационных затратах.

Скрубберы-Вентури имеют распыливающие элементы в виде орошаемых труб Вентури или аналогичных устройств для ускорения газового потока. Эффект очистки достигает до 99,99%.

Сточные воды производства фосфорных удобрений в основном загрязнены взвешенными веществами.

Существуют следующие способы очистки сточных вод от взвешенных веществ.

Гидроциклон - открытые гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод оседающих, преимущественно тяжелых и грубодисперсных примесей. Открытые гидроциклоны относятся к сооружениям отстойного типа с вращательным движением потока в рабочей зоне.

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для очистки газовых выбросов:

 

Так как в состав газового выброса, преимущественно входит неорганическая пыль, то выбираем следующую схему очистки:

- циклон ЦН-15;

- скруббер-Вентури;

После первой ступени концентрация пыли снизится до 2148,1 ; после второй ступени концентрация пыли снизится до 2,15 .

Данные установки позволят обезвредить газовый выброс до установленных нормативов и выброс их в окружающую среду не нанесет вреда природе и человеку.

Теоретическая часть:

Циклоны предназначены для сухой инерционной очистки газов от дисперсных загрязнителей. Средний размер частиц максимально удаляемых циклоном 10-20 мкм. Избыточное давление газов поступающих на очистку в циклоны не должно превышать 2500 Па, температура газов не должна превышать 400 С, исходная запыленность не должна превышать 400 г/м³.

Наиболее применяемыми являются циклоны цилиндрические и конические. Типовые размеры циклонов начинаются с диаметра 200 миллиметра и заканчиваются диаметром 4000 миллиметров.

Расчетная часть:

Выбираем газ-носитель воздух

 

Компоненты	N2	CO2	O2
ri	0.82	0,11	0,07
r	1.251	1.977	1.429
h	17 14.7 19.3
TCR	126	132.9	154.3

 

1. рассчитаем плотность газоносителя:

 

r=

r= кг/м³

 

2. рассчитаем плотность газоносителя при заданных условиях:

кг/м³

 

3. рассчитаем вязкость газоносителя:

 

Па

h=16,95 Па

 

4. рассчитаем вязкость газоносителя при заданных условиях:

 

 

5. По справочным данным задаемся типом циклона и определяем оптимальную скорость движения газового выброса в циклоне и среднюю дисперсность очищаемого газового выброса (W_opt, s_p).

6. Определим диаметр циклона по следующему выражению:

 

 , м.

 

Где, W - расход газового выброса, м³/с;

W_opt - оптимальная скорость движения газового выброса в циклоне, м/с

n - число секций.

, м.

 

Принимаем стандартный диаметр 1000 мм.

7. Принимаем ближайшее стандартное значение диаметра и определяем действительную скорость движения газового потока

 

, м/с.

W-W_opt 15%.

 м/с

 

8. Определим коэффициент гидравлического сопротивления циклона

 

 

Где, К₁ - коэффициент, учитывающий уменьшение диаметра циклона.

Если d>500 мм, то К₁=1.

К₂ - поправочный коэффициент, учитывающий запыленность газа, К₂=0,93

x₅₀₀ - сопротивление одиночного циклона диаметром 500 мм.

К₃ - коэффициент, учитывающий группировку циклона.

Если число секций циклона равно 1, то К₃=0.

 

x=

9. Определим потери давления в циклоне

 

, Па

Где, r_G - плотность газового выброса при заданных условиях, кг/м³;

w - действительная скорость движения газового потока в циклоне, м/с.

 

 Па

 

10. Определим диаметр частиц удаляемых на 50% при заданных условиях

 

, м.

мкм.

 

11. Определим параметр Х

 

.

Ф(х)=88,49%.

 

12. На основании параметра Х определяем эффект очистки.

 

13. Определяем концентрацию загрязнения на выходе из аппарата

мг/м³

 

Выбираем циклон ЦН 15, со следующими техническими характеристиками:

 

Внутренний диаметр выхлопной трубы, м.	0,59
Внутренний диаметр пылевыпускаемого отверстия, м	0,3…0,4
Ширина входного патрубка в циклоне, м	0,2
Ширина входного патрубка на входе, м	0,26
Длина входного патрубка, м	0,6
Высота установки фланца, м	0,1
Высота входного патрубка, м	0,66
Высота выхлопной трубы, м	1,74
Высота цилиндрической части, м	2,26
Высота конической части, м	2,0
Высота внешней части выхлопной трубы, м	0,3
Общая высота циклона, м	4,56

 

Расчет скрубберов Вентури

Теоретическая часть: скрубберы Вентури предназначены для мокрой инерционной очистки газовых выбросов от дисперсных загрязнений. Наибольшую эффективность скрубберы Вентури демонстрируют при удалении частиц с диаметром 1-10 мкм. Условиями применения скрубберов является:

· температура газовых выбросов не должна превышать 220 8С;

·   исходная запыленность не должна превышать 100 г/м³.

Исходные данные для расчета:

Расход очищаемого газа W м³/с; плотность газа при рабочих условиях r_G, кг/м³; давление в системе р, Па; плотность орошающей жидкости r_L =1000 кг/м³; требуемый эффект очистки:

 

 

Алгоритм расчета:

.   По справочным данным определяем коэффициент смачиваемости и слипаемости загрязнителя В, n. В= , n=0,454.

.   По заданному расходу газа подбираем высоконапорный скруббер Вентури ГВПВ и находим его степень очистки:

 

Типо-размер аппарата ГВПВ	Площадь сечения горловины трубы Вентури м^2	Диаметр горловины D, мм	Производительность (по выходным параметрам газа), м^3/с	Расход жидкости на орошение, л/с	Давление жидкости перед форсункой, КПа	Габариты, мм	Масса, кг
0,019	0,019	155	1,55…3,15	1,08…3,55	80…980	645х785х3140	174

 

3. Задаемся удельным расходом орошающей жидкости и определяем массовый расход орошающей жидкости.

 

 л/м³.

 

Принимаем =1,08 л/м³

 

, м³/с

м³/с

 

4. Определим гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури

фосфорный загрязнение экологический природоохранный

 

, Па

 

 - сопротивление сухой трубы Вентури, определяется по справочнику: =0,15.

W - скорость движения газа в горловине W = 100 200 м/с.

 

кг/м³

, Па

 

5. определим гидравлическое сопротивление мокрой трубы Вентури

 

, Па

 

Где,  - коэффициент гидравлического сопротивление мокрой трубы Вентури.

 

 

Где, М_G- массовый расход газа, кг/с.

 

кг/с

 

6. Найдем общее сопротивление системы

 

, Па

 Па

 

7. Определим суммарную энергию сопротивления

 

, Па

Па

V_L - объемный расход жидкости.

, м³/с.

м³/с

8. Определим эффект очистки при рабочих условиях

.

 

9. Сравниваем требуемый и действительный эффект очистки.

 

мкм

 

Так как Y>150, то h=99,99%

10. Определяем концентрацию загрязнения на выходе из аппарата

 

, мг/м³.

мг/м³

 

11. Определим количество и степень загрязненности образующихся сточных вод

 

, м³/с

м³/с

, кг/с.

кг/с

 

Где, G - количество загрязнений переходящих в сточные воды, кг/с.

 

, мг/л.

мг/л

 

С_р - концентрация загрязнителей в сточных водах, мг/л.

w_L - скорость движения орошающей жидкости на входе в сооружение, 1-2 м/с.

 

Заключение

 

Данный курсовой проект представляет собой разработку природоохранных мероприятий направленных на снижение воздействия предприятия по производству фосфорных удобрений, расположенного в г. Калуге на окружающую природную среду.

Для снижения воздействия выбросов на атмосферу в качестве очистного оборудования применяются циклон, и скруббер-Вентури. Для снижения воздействия предприятия на водные объекты, следует установить ЛОС для очистки сточных вод. ЛОС включают:

Две стадии гидроциклона. В результате применения ЛОС в городскую водоотводящую сеть сбрасываются сточные воды с концентрацией ВВ 27,07 т/год.

Для снижения воздействия на почву, в результате образования отходов, отходы обезвоживаются на центрифуге, затем складируются на иловых площадках.

Применение данных природоохранных мероприятий позволяет снизить ущерб, наносимый окружающей природной среде.

 

Список используемой литературы

 

1. СНиП 2.04.03-85 «Канализация, наружные сети и сооружения»

. Зиганшин М.Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки, М.: Экопресс-ЗМ, 1998-505 с.

. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1981 г-639 с.

. Ласков Ю.М. и др. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. Пособие для вузов/ Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1987.

. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: - М.: АСВ, 2002 - 704с.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Защита окружающей среды

Тема:

Техника защиты окружающей среды

 

Содержание

 

1. Общие сведения о предприятии

Характеристика производственных процессов предприятия

Характеристика сырья, используемого в производстве фосфорных удобрений

Технологическое оборудование, машины и агрегаты

. Характеристика производственных процессов как источников загрязнения окружающей среды

Характеристика производственных процессов как источников загрязнения атмосферы

Характеристика производственных процессов как источников образования отходов

Характеристика производственных процессов как источников образования сточных вод и загрязнения водотоков

. Разработка экологических нормативов предприятия

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Расчет нормативов образования отходов и лимитов на их размещение

. Разработка технических мероприятий, направленных на снижение влияния загрязняющих веществ на состояние окружающей среды

Литературный обзор

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для очистки газовых выбросов

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для очистки сточных вод

Выбор методов, обоснование технологической схемы и расчет необходимого оборудования для утилизации отходов

. Экономика природопользования

Расчет платежей за загрязнение окружающей среды

Экономическая оценка экологического ущерба

Определение экономической эффективности проведения природоохранных мероприятий

Заключение

Список используемой литературы

 

1. Общие сведения о предприятии:

 

Характеристика производственных процессов предприятия

 

Методы переработки фосфатного сырья существенно зависят от состава руды и могут быть механическими и химическими. Механической обработкой (измельчением) получают простейшие фосфорные удобрения - фосфоритную муку и металлургические шлаки. Задачей химической переработки природных фосфатов в фосфорные удобрения является превращение нерастворимого трикальцийфосфата (ТКФ) в такие соединения фосфора, которые легко усваиваются растениями и являются высококонцентрированными, то есть содержат возможно больше Р₂О₅ в усвояемой форме, при минимальном количестве балласта и вредных примесей.

Химическая переработка природных фосфатов может быть осуществлена тремя методами: химическим разложением, восстановлением углеродом и термической обработкой. Наиболее распространенный метод переработки фосфатного сырья - его разложение серной, фосфорной или азотной кислотами, используемое в промышленных масштабах для производства фосфорных удобрений, фосфорной кислоты, фосфора и комплексных удобрений на основе соединений фосфора.

Двойной суперфосфат - фосфорное удобрение, которое в отличие от простого суперфосфата получают действием фосфорной (а не серной) кислоты на фосфорсодержащую руду. Производят его в виде гранул светло-серого цвета с содержанием усвояемой Р₂О₅ не ниже 45% и свободной кислотностью не выше 2,5%.

Основой двойного суперфосфата является фосфорная кислота. Методы получения фосфорной кислоты заключаются: в обработке фосфатного сырья серной кислотой (мокрый - экстракционный способ); в гидратации предварительно окисленного элементарного фосфора, полученного путем возгонки его в электрических печах из фосфатных руд (термический способ). В зависимости от метода получения промышленная фосфорная кислота называется либо экстракционной, либо термической.

Подавляющее количество экстракционной фосфорной кислоты идет на производство удобрений. Термическая фосфорная кислота в связи с высокой стоимостью ее производства в настоящее время в основном используется для получения технических солей.