Аналіз стану виробництва емалей і фарб та природоохоронних методів з екологічної позиці

                    

Рис.2.3. Схема технології виробництва фарб [3]:

1- знаходяться добавки та інгредієнти, які можуть використовуватися на різних етап стадіях виготовлення; 2 - ємності із зв’язуючи, зберігається один з основних компонентів фарби; 3 – бункер добавок, у ньому знаходяться різні добавки, які готують до змішування з продуктом, для того щоб надати нових властивостей; 4- диспергатор, в ньому змішують сухі  і рідкі компоненти в рівних пропорціях; 5- хопер, містяться компоненти, які поступово змішуються з рідиною; 6- силососи, в яких зберігаються складові майбутньої фарби: пігменти, наповнювачі; 7- міксер, у них паста змішується зі зв’язуючими речовинами і деякими добавками; 8- розливка, на цьому етапі фарба потрапляє у банки і щільно запечатується кришками

 

Отже технологія виробництва емалей і фарб є багатокомпонентною. Найголовнішим етапом виготовлення продукції є змішування, яке присутнє у всіх випадках виробництва. До основи складових лакофарбових матеріалів належать плівкоутворювальні речовини, пігменти, наповнювачі, допоміжні функціональні речовини.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 3. Характеристика джерел обсягів утворення та використання

відходів виробництва емалей і фарб

 

На підприємстві лакофарбової промисловості забруднення грунтів, атмосферного повітря і січних вод відбувається при виробництві продукції, а також при митті апаратури чи підлоги в приміщеннях. Промислові стоки забруднені домішками вихідної сировини і побічних продуктів, а також кінцевими продуктами, які вилучені разом з стічними водами з апаратів при їхньому митті, частковому винесенні із фільтрації, тощо. Ці домішки знаходяться в розчиненому або завислому стані обумовлюючи забарвлення і специфічний запах стоків. Кількість і склад промислових стоків залежить від виду виготовленого продукту і технології виробництва, від необхідної потужності очисних споруд, розміру виробничих площ, кількість технологічного обладнання і суми енергетичних витрат. Під час виготовлення емалей і фарб, викидається багато шкідливих речовин в навколишнє середовище. Основними забруднювачами НПС є стаціонарні технології виробництва, а також мобільні джерела. Найбільш поширеними забруднювачами є речовини у вигляді суспендованих твердих частинок, оксид вуглецю, метали та їх сполуки, а найнебезпечніші – неметанові  леткі органічні сполуки, нітрати, нітрити, фосфати, сульфати[4].

Одним з найнебезпечніших неметанових органічних сполук є формальдегід. Він надходить у водне середовище в результаті скидання промислових стічних вод, а також у процесі вимивання його з атмосферного повітря. Формальдегід – сильний відновник, конденсується з амінами, з аміаком утворює уротропін, у стерильній воді він не розкладається. У водному середовищі піддається біодеградації, яка обумовлена дією бактерій. Фонові концентрації становлять кілька мкг/м3, поблизу промислових джерел – вище.

Головними забруднювальними речовинами є пари плівкоутворювальних речовин, до складу яких входять акриламід, аміак, бутилакрилат, етилакрилат, метил акрилат, стирол, фенол, формальдегід частина цих речовин може викидатися в навколишнє середовище. Від розчинників виділяється амілацетат, ацетон, бензин (у тому числі уайт-спирт), бензол, бутилацетат. Від затверджувачів – етилендіамін, гексаметилендиамін. Пігменти небезпечні такими речовинами: алюміній, алюміній оксид, заліза оксид, ртуті неорганічні сполуки, свинець та його неорганічні сполуки, титану двооксид, цинку оксид, хрому оксид[11].

В процесі виготовлення емалей і фарб спостерігається дуже висока концентраціями формальдегіду в атмосферному повітрі. Він надає токсичну дію на людину, володіючи дратівливими і алергенними властивостями. У формальдегіді були виявлені також канцерогенні та мутагенні властивості. Найбільше число злоякісних новоутворень, що викликаються формальдегідом, пов'язано з дихальною системою людини. Найбільш часто він провокує розвиток раку носоглотки [21].

Знизити вплив формальдегіду складно. Дія даного газу дуже сильно через високу токсичність як його самого, так і його метаболітів, тому що потрапляючи в організм він або окислюється там в мурашину кислоту, або відновлюється до метанолу[1].

До неметанових летких органічних сполук, що виділяються в процесі виробництва належить акрилова кислота – найпростіший представник одноосновних ненасичених карбонових кислот. Безбарвна рідина з різким запахом, розчинна у воді, діетиловому ефірі, етанолі, хлороформі. Легко полімеризується з утворенням поліакрилової кислоти. Акрилова кислота сильно подразнює шкірні покриви, слизову оболонку очей (поріг дратівної дії 0,04 мг / л). При попаданні в очі викликає сильні опіки рогівки ока і може викликати незворотні ушкодження. Вдихання парів може викликати подразнення дихальних шляхів, головний біль, при великих концентраціях або експозиції – набряк легенів. Наявність запаху ще не означає будь-якої загрози здоров'ю, ГДК - 5 мг / м ³.

Для виробництва акрилових емульсій, лаків і фарб використовують бутилакрилат (бутиловий ефір акрилової кислоти) – безбарвна рідина з неприємним різким запахом. Добре розчинний в органічних розчинниках, погано – у воді. Крім того, бутилакрилат легко полімеризуються під дією тепла, світла. У робітників, що працюють з бутилакрилатом та з емульсіями на його основі, виявлені зрушення з боку нервової системи, а також деякі відхилення в морфологічному складі периферичної крові. Спричиняє подразнення шкіри при відкритому попаданні. Гранично допустима концентрація – 10 мг/м3[27].

При виробництві емалей і фарб спостерігаються значні викиди нітритів і нітратів, які небезпечні для живого організму. Нітрити можуть потрапити в кров людини двома шляхами: прямим, або ж нітратами, які в крові людини перетворюються в нітрити. Вони – отрута для гемоглобіну людини. Двовалентне залізо в гемоглобіні крові окислюється до тривалентного і виходить метгемоглобін. Він не здатний переносити О2 або ж СО2.

Фосфати – солі та ефіри фосфорних кислот, які використовуються в лакофарбовій промисловості. Фосфати, що потрапляють у навколишнє середовище, призводять до евтрофікації водойм.

У викидах також  спостерігаються сульфати, які основний вплив чинять на шлунок, гальмуючи його секреторну діяльність, негативно діють на функції системи травлення. Мінералізація негативно впливає також на вагітність, на плід і новонароджених, збільшує ймовірність гінекологічних захворювань.

Утилізація та переробка відходів. Використання вторинних матеріальних ресурсів – необхідна умова зростання економіки, вдосконалення виробництва та зменшення забруднення навколишнього середовища. У фарбувальних виробництвах такими ресурсами можуть служити відходи лакофарбових матеріалів, осідають в розпилювальних камерах, ваннах занурення, камерах облива та інших агрегатах. Кількість відходів визначається величиною втрат лакофарбових матеріалів[1].

Утилізують в основному відходи алкідних, меламіно-алкідних, мочевіноформальдегидних, поліакрілатних, епоксидних (гарячого затвердіння), перхлорвінілових, нітратцелюлозні та деяких інших рідких лакофарбових матеріалів. Найбільш широко освоєна утилізація та переробка емалей ПФ-115, ПФ-133, МЛ-12, МЛ-1110, МЧ-145, НЦ-11, ЕП-148. Утилізуються в основному пастоподібні і напівтверді матеріали, зібрані в ваннах гідрофільтрів розпилювальних камер, установок струменевого обливу і занурення. Вони містять до 50% води і до 30% плівкоутворювальних речовин[4].

Лакофарбові матеріали (містять пожежно-небезпечні та токсичні компоненти і їх необхідно утилізувати на спеціалізованих підприємствах, що мають відповідні ліцензії.

Важко забезпечити єдину технологію їх утилізації, у зв'язку з різноманіттям видів лакофарбових матеріалів. Найчастіше їх знищують спалюванням у спеціальних печах. Проте цим способом не можуть бути утилізовані ЛКМ, що містять галовмісні компоненти через утворення діоксидів. Висока в'язкість і клейкість цих матеріалів сильно ускладнюють їх вилучення з тари та подачу на спалювання. У результаті утилізація здійснюється не повністю і супроводжується збитком для навколишнього середовища[16].

Фірма «ЕКОТРАК» пропонує екологічно безпечну, ресурсозберігаючу і безвідходну технологію утилізації ЛФМ (фарби,емалі та ін.), а також утилізацію пігментів і барвників. Опис технологічного процесу утилізації розпочинається з дослідження відходів з вибором необхідної їх попередньої підготовки. Так рідкі компоненти поглинаються сорбентами (глауконіт, торф та ін.). Стверджувачі, що мають сильнокислу або сильнолужну реакції попередньо нейтралізуються до рН = 6-8. Потім відходи разом з тарою подрібнюються в дробарці «HAMMEL 750 D / DK». Подрібнені продукти поміщаються в контейнери, які герметично закриваються, в них вкладений поліетиленовий мішок (для полегшення подальшої вивантаження).

На другому етапі відходи змішуються в певному співвідношенні. Змішання здійснюється у змішувачах різного типу відповідно до затвердженого регламенту технологічного процесу переробки промислових відходів з отриманням добавок для виробництва цементу[15].

Отримана продукція використовується на цементних заводах, забезпечуючи ресурсозбереження. Відбувається корисне використання як мінеральної, так і енергетичної складової добавок. Технологія є повністю безвідходної і відходи не розміщуються на полігонах (для власників відходів це призводить до відсутності екоплатежів за негативний вплив на навколишнє середовище) [1].

Найбільше забруднення навколишнього природнього середовища відбувається при виробництві продукції, при митті апаратури і приміщень, також забруднювачами НПС є мобільні джерела. Головними забруднювальними речовинами є оксиди заліза, алюмінію, цинку, хрому, пари плівкоутворювальних речовин, до складу яких входять фенол, стирол, формальдегід, аміак.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ4. Характеристика рівня технології природоохоронних процесів виробництва емалей і фарб

 

Технології природоохоронних процесів виробництва емалей і фарб розробляють в залежності від концентрації і складу забруднення. Для очистки виробничих стоків використовують деструктивні методи, що передбачають руйнування шкідливих домішків чи перетворення їх в нетоксичний продукт, або регенеративні методи, які основані на вилученні і утилізації домішків. Вартість очистки залежить від виду промислових викидів, від рівня уніфікації застосованої технології і серії випуску, автоматизації технологічних процесів[8].

При скиді промислових стоків в природні водойми необхідно враховувати можливе зниження концентрації забруднення  в процесі самоочищення, що відбувається при біохімічному окисленні, нейтралізації кислих і лужних стоків, випаровування речовин, призначення водойми, в яку випускають стоки, загальний санітарний стан району та інші вимоги.

Після скиду промислових стоків в водойму, чистота води у ній повинна бути такою, щоб можна було її використовувати в побутових і промислових цілях, а також для розведення риб, тобто повинна відповідати певним санітарним нормам. У протічних водоймах вплив стічних вод не повинен поширюватися більш, ніж на одну третю ширини річки і не більше 0,5-1,0 км довжини по течії від місця скиду[9].

В залежності від об’єму стічних вод і складу забруднювальних речовин використовують різні методи очистки: механічні, фізико-хімічні, хімічні, електрохімічні, біологічні, термічні і комбіновані.

До механічних методів очистки належить відстоювання, фільтрація і освітлювання стічних вод.Фізико-хімічні методи передбачають видалення забруднювальних речовин методом адсорбції (активованим вугіллям, торфом тощо), коагуляції, іонного обміну, випарювання води. Хімічні методи очистки стічних вод ґрунтуються на утворенні нетоксичних продуктів в результаті протікання різних хімічних реакцій: конденсації, нейтралізації, і окислення. Біологічна очистка стічних вод забезпечується за рахунок різних мікроорганізмів.

Кращі результати можна отримати при застосуванні вищезазначених методів один з одним, зважаючи на різноманітний склад забруднювальних речовин. Ці методи називаються – комбінованими.Універсальним являється термічний метод, при його використанні можна повністю знешкодити промислові стоки[16].

Методи очистки стічних вод від органічних сполук можуть бути використані для очищення промислових вод від формальдегіду та інших органічних речовин. Деякі методи (біохімічний, метод ‘‘мокрого спалювання’’ тощо) являються універсальними, інші застосовують для очистки промислових стоків від фенолу, формальдегіду і спиртів.

Метод ‘‘мокрого спалювання’’ очищає промислові стоки від органічних домішок за допомогою кисню. Цей метод дозволяє провести достатньо глибоку очистку стічних вод від фенолу. Проте процес ефективніше і швидше протікає при високій температурі і тиску. Стиснення повітря, яке витрачається на окислення органічних домішок, потрібні великі витрати електроенергії, тому цей метод рідко використовують[25].

Біохімічний метод може використовуватися для очистки стічних вод, які містять різні органічні домішки на загальних очисних спорудах. Кількість кисню, що споживається мікроорганізмами для повного окислення вуглецю і  водню, що містяться в органічних речовинах називається повною біохімічним споживанням  у воді кисню і позначається БСК. Ця кількість менша ніж теоретична необхідна для повного окислення органічних речовин; остання називається хімічним споживанням кисню і називається ХСК.

ХСК води характеризується величиною біхроматної або йодної окислюваності. Необхідними вимогами являється також здатність органічних домішок до біохімічного окислення. Та наявність в стічній воді азоту, фосфору і калію. Крім того стічні води не повинні містити нерозчинних смол та масел. При застосуванні методу біохімічноної очистки можна знизити БСК до 25 мг/л[8].

Очистка стічних вод широко використовується в промисловості. Для очищення змішаних стоків від виробництва синтетичних емалей і фарб. Для очистки фарб застосовується апаратурно-технологічна схема з застосуванням напірної флотації з наступною доочисткою на флотаційно-піщаних фільтрах. По цій схемі вода яка очищається поступає в аераційний насос; вбираючу лінію цього насосу ежектором подається повітря. Суміш води та повітря у вигляді водоповітряної емульсії через ресівер подається в фільтр, проходить крізь водо розподілювач та через пористий піщаний шар. При цьому з суміші виділяються бульбашки повітря, які виносять коагуляцій ні частинки забруднень, які лишились в воді на її поверхню. При цьому в значному ступені знижується можливість утворення водонепроникної плівки на поверхню шару. Вміст речовин екстрагованих сірчистим ефіром в очищених стоках при застосуванні цього методу знижається на 96% [13].