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

Методи обесфенолювання стічних вод. Глибока очистка промислових стоків від фенолу являється одною з найскладніших задач. Тому очищені фенольні стоки не можна скидати в водойми без попереднього розбавлення.

Адсорбційний метод . цей метод полягає в сорбції фенолів сорбентами. в ролі сорбентів використовують активоване вугілля ,торф, генераторна зола. Для покращення адсорбційних властивостей сорбентів , з стічних вод потрібно видалити з них завислі та емульговані речовини. Для зменшення кількості сорбента , очистку стоків проводять багатоступінчастим або протитічним способом. В промисловості такий метод застосовується дуже рідко[8].

В наш час використовують фільтр для сорбції фенолів у вигляді циліндричної будови. Заповнений с сорбентом. Промислові стоки подають в фільтр знизу вверх, завдяки чому  отримується рівномірне розподілення рідини по всьому об’ємі сорбента. Процес фільтрації продовжують доти, поки не поглинутий фенол появиться в фільтрі. Після цього стічні води подають в інший фільтр, а відпрацьований фільтр направляють на регенерацію.

Обесфенолювання води озоновим повітрям. метод відбувається завдяки високій здатності озону окисляти, реагуючи з різними органічними  з’єднаннями. Озонування може використовуватися для очистки стічних вод забрудненими фенолом. Витрата фенолу залежить від концентрації фенолу в воді. Цей метод поки не використовується для очистки[17].

Електрохімічний метод.  очистка стічних вод від фенолу електрохімічним окисленням проводиться  в спеціальних ваннах, в яких паралельно один одному розташовані електроди: графітні пластинки(аноди) і стальні пластинки (катоди). В ролі електроліта використовують хлорид натрію. Метод електрохімічного окислення економніший в порівнянні з іншими, зате ефективність його різко знижується при наявності в стічних водах органічних домі шків, які також окислюються[25].

Метод очистки стічних вод від інших органічних сполук. Ці методи використовуються для очистки стічних вод від формальдегіду і інших органічних речовин. Деякі методи (біологічний , метод мокрого спалення, і ін. ) являються універсальними, інші використовуються лише для очистки промислових стоків від фенолу, формальдегіду і спиртів[18].

Комплексну очистку від метану, бутану  широко використовують на практиці, проте повне видалення з промислових стоків спиртів і інших домішок складно, через багатокомпонентний склад стічних вод .

Переважно в стічних водах присутні леткі продукти, фенол, формальдегід. Одним з найбільш раціональних методів очистки стоків з одночасною регенерацією цінних розчинників являється переведення наявних в соках фенолів у феноляти, а формальдегід в цукроподібні речовини, або в уротропін з наступною відгонкою і ректифікацією летких продуктів (спиртів, розчинників).

В газових викидах лакофарбового виробництва в атмосферне повітря викидається значна кількість шкідливих забруднювальних речовин. Методи очистки промислових викидів від газоподібних забруднень за характером фізико-хімічних процесів поділяють на п’ять основних груп: абсорбція, хемосорбція, адсорбція, термічна нейтралізація(застосування каталітичного перетворення викидання назів і поглинання домішок), біологічна очистка[16]. 

Очистка газових викидів може бути за допомогою окислення атмосферним киснем на каталізаторах і безпосереднім вогневим спаленням шкідливих домішок в газах, що викидаються, а також за допомогою сорбційних методів , завдяки яким можна видалити із газових викидів цінні речовини і використовувати їх повторно на виробництві.

Каталітичний метод використовується для очистки газових викидів з органічними речовинами. Високу ефективність має мідно-хромовий каталізатор, який складається з суміші хромату міді(60%), хроміта міді(30%), оксиду міді, хрому і кальцію. Метод відбувається при температурі 250-350 оС зі швидкістю потоку 24000-40000м3 на 1 м3, під час процесу фенол, толуол, ксилол,етанол практично повністю окислюються.

Сорбційний метод очистки газових викидів дозволяє не тільки захистити навколишнє середовище від забруднення шкідливими леткими органічними речовинами, але одночасно рекуперувати їх. Абсорбентом може бути вода, карбонат амонію, мінеральні олії. Як адсорбент використовують найчастіше активоване вугілля і інші дрібнодисперсні матеріали [16]. Метод адсорбції базується на властивостях твердих тіл  ультрамікроскопічною структурою селективно витягувати та концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти з газової суміші[4].

У пористих тілах з капілярною структурою поверхневе поглинання доповнюється капілярною конденсацією. Адсорбцію поділяють на фізичну, коли молекули газу прилипають до поверхні твердого тіла під впливом міжмолекулярних сил притягання і хемосорбцією, в якій відбувається хімічна взаємодія між адсорбатом і адсорбованою речовиною.

Адсорбенти характеризується наступними показниками: порівняно високою ємністю адсорбента розчинника при низькому вмісті його в газоповітряному середовищі, високим ступенем видалення цілого компонента, можливість уловлення будь-яких з органічних розчинників низькими експлуатаційними витратами і помірними капітальними затратами[1].

Абсорбційний метод полягає в поділі газоповітряної суміші на складові частини поглинанням одного або кількох газових компонентів (абсорбентів) цієї суміші рідким поглиначем (абсорбентом) з утворенням розчину. Розчинений в рідині абсорбент внаслідок дифузії проникає у внутрішні шари абсорбенту.головною умовою при виборі абсорбенту є розчинність у ньому видобувного компонента та її залежність від температури і тиску[8].

Очистка стоків від формальдегіду за допомого аміака. Цей метод базується на реакції утворення уротропіну (гексаметилентетраміна):

6CH2O + 4NH3 – (CH2)6N4 + 6H2O

Реакція протікає при нормальній температурі з лужним каталізатором протягом 30 хв. Для повної очистки стічних вод від формальдегіду беруть аміак в надлишку і додають 0,5 % Na2CO3 в залежності від обробляючої рідини для запобігання утворення гідролізу.

Для очищення стічних вод використовують механічні, фізико-хімічні, хімічні, електрохімічні, біологічні, термічні, комбіновані методи. До найефективніших відносять метод електрохімічного окислення, обесфенолювання води озоновим повітрям і адсорбційний метод. Для очистки газових викидів використовують сорбційний метод і каталітичний.

 

 

 

 

 

 

Розділ 5. Характеристика конструктивного оформлення природоохоронних процесів виробництва емалей фарб

 

Промислові стоки з виробництва емалей і фарб мають подібний склад, очистка проходить два етапи. Спочатку проводять конденсацію фенолу, який міститься в кислому середовищі і фільтрацію стоків від утворених продуктів конденсації. Потім проводять доочистку від фенолу, що залишився шляхом окислення його піролюзитом і регенерацію окислів марганцю з ціллю повторного повторного використання їх в циклі обесфенолювання стічних вод. Під час цього методу відбувається очистка від фенолу і при цьому відбувається обесфенолювання води.

Усереднення і відстоювання стічних вод. Забруднені стічні води з цеху феноловоформальфегідних смол по зовнішньому матеріальному проводу надходять в бак усереднення (рис.5.1.). Установлюються два баки, в одному проводиться очистка стоків, а в другий являється приймачем промислових стоків з цеху. Усереднення в баках  досягається примусовим перемішуванням за допомогою зжатого повітря [14]. У виробничих умовах зміна концентрації забрудненості носить циклічний характер, у цьому при розрахунках ємності баків усереднювача слід виходити з вимог технологічного процесу очистки, а не з середньої концентрації за обмежений період часу. При відсутності примусового перемішування, баки виконують роль відстійників. Нерозчинні в воді низькомолекулярні продукти конденсації фенолу з формальдегідом і емульсовані речовини частково випадають з промислових стоків. Накопичуються в нижньому або верхньому шарі стічної рідини. Їх періодично вигружають через спусковий кран, розміщений біля дна бака усереднювача, і направляють у відвал або на спалювання. Для полегшення спуску відстояних смолистих речовин з баку усереднювача (особливо в зимовий період) його обладнують обігріваючим приладом; скоріш за все для цього використовують паровий змійовик[18].

                

Рис.5.1. Схема очистки стічних вод за допомогою усереднення і відстоювання[8]:

1-бак усереднювач; 2-реактор; 3,6- центрифуги; 4- реактор окислення; 5- реактор регенерації оксидів марганцю

 

Для захисту бака від агресивних стічних вод на внутрішню поверхність баків усерднювачів наносять кислостійку емаль[16].

Конденсація фенолу з формальдегідом. Із усереднювача промислових стоків падають в куб(рис.5.2.) рекретифікаційні колони тарілкового типу. Колона 4-х секційна з 33 тарілками. Відстань між тарілками 150 мм. Коефіцієнт заповнення куба  0,6- 0,7. Куб, кожна секція колони обладнана термопарами, які дозволяють контролювати процес ректифікації. Для обігріву куба передбачені парова сорочка і змійовик. Гріючі поверхні куба протягом обробки промислових стоків знаходяться нижче рівня рідини в кубі. Що дозволяє попередити перегрів колони. Вміст куба колони переміщуються за допомогою насоса, який передає воду з нижньої частини куба в верхню. При подачі води в верхню частину куба попереджує можливе утворення піни. До завантаженої в куб стічної води додається їдкий натрій,

Рис.5.2. Схема очищення промислових стоків від фенолу і формальдегіду[8]:

1-бак усереднення; 2-куб; 3- ректифікаційна  колона; 4-дефлегмктор; 5-холодильник- конденсатор; 6-збірник водного дистилята; 7-збірник водо-бутанолової фракції; 8- збірник бутанолової фракції; 9- збірник метаново-бутанової фракції

 

після чого включають контрольно-вимірюючі прилади,  подають пар і нагрівають вміст куба при постійному перемішування до 60-65 оС, досягненні цієї температури в стічну воду додають  їдкий натрій, для досягнення рН до 9-11. Це складає близько 0,45% від маси обробляючої води(рахуючи на 100% продукт). В середньому на 1 м3 промислових стоків використовується 6 кг їдкого натрію.

Загрузка лугу в нагріту стічну воду , створює благополучні умови для протікання реакції альдової конденсації формальдегіду. Після цілого рідину нагрівають до 96 оС і утримують при цій температурі 20-30 хв. В цей час ректифікаційна колона (рис5.3.) виконує роль зворотного холодильника. Після установлення потрібного режиму роботи колони відбирають дистильовані продукти. Забруднене повітря подається в ротаметри з яких

 

 

Рис.5.3. Схема установки очистки газових викидів методом каталітичного окиснення[17]:

1-Вентилятор; 2- піч каталітичного окислення; 3- підігрів; 4- вогнеперегороджувач; 5,6 ротаметри

 

надходить через вогнеперегороджувач на підігрів. Після цього відбувається каталітичне окиснення і через вентилятор виходить назовні.

Каталітичний метод використовується для очистки газових викидів з органічними речовинами. Також високу ефективність має мідно-хромовий каталізатор, який складається з суміші хромату міді(60%), хроміта міді(30%), оксиду міді, хрому і кальцію. Метод відбувається при температурі 250-350 оС зі швидкістю потоку 24000-40000м3 на 1 м3, під час процесу фенол, толуол, ксилол, етанол, який практично повністю окислюються.

Отже до найефективніших установок очистки газових викидів є метод каталітичного окиснення, який є багатокомпонентним і складається з вентилятора, печі, підігріву, вогнеперегороджувача, ротаметра. Очистка стічних вод за допомогою усереднення і відстоювання найчастіше використовується і складається з бака - усереднювача, реактора, центрифуги, реактора окислення. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

Великий попит на лакофарбові матеріали збільшує кількість підприємств, що виготовляють цю продукцію. При цьому переважно розвивається виробництво водоемульсійних фарб. Незважаючи на численний склад, лідерами українського ринку виробництва фарб і емалей можна назвати невелику кількість.

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.

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.

Для очищення стічних вод використовують механічні, фізико-хімічні, хімічні, електрохімічні, біологічні, термічні, комбіновані методи. До найефективніших відносять метод електрохімічного окислення, обесфенолювання води озоновим повітрям і адсорбційний метод. Для очистки газових викидів використовують сорбційний метод і каталітичний.

До найефективніших установок очистки газових викидів є метод каталітичного окиснення, який є багатокомпонентним і складається з вентилятора, печі, підігріву, вогнеперегороджувача, ротаметра. Очистка стічних вод за допомогою усереднення і відстоювання найчастіше використовується і складається з бака - усереднювача, реактора, центрифуги, реактора окислення.