Помощь студентам в учебе
Опасность гальванических отходов ПАО «КАМАЗ»
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1. Производственный экологический мониторинг 10
1.1.1 Понятия и общая характеристика 12
1.1.2. ПЭМ отходов производства 16
1.2. Гальванические отходы: источники образования, класс опасности. .. 18
1.3. Гальванические сточные воды и гальваношламы 21
1.4. Характеристика ПАО « Камаз» 23
1.5. Сведения о деятельности Завода двигателей ПАО «КАМАЗ» 24
2. Методы и аппаратура 27
2.1. Атомно-эмиссионная спектроскопия 27
2.1.1. Принцип метода 27
2.1.2. Атомно-эмиссионный спектрометр Agilent 720-ОБ8 28
2.1.3. Обработка результатов измерений 29
2.1.4. Оформление результатов измерений 30
2.2. Ионная хроматорафия 30
2.2.1. Принцип ионообменной хроматографии 31
2.2.2. Хроматограф жидкостный «Стайер» 31
2.3. Кондуктометрия 33
2.4. Анализатор влажности ML-50 36
2.5.1. Иономер И-160М 39
2.6 Определение токсичности веществ по смертности тест-объектов 39
2.6.1 Принцип методики 39
3 ГЛАВА. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 44
3.1. Производство и образование гальваношламов 44
3.2. Обращение с отходами гальванического производства 49
3.3. Состав гальваношлама машиностроительного производства 51
3.4. Влияние шлама фосфатирования на водные объекты 56
3.5. Опасность исследуемого гальванического шлама 67
3.5.1. Описание биотестирования и его результаты 68
3.6. Эмиссия тяжелых металлов из различных проб шлама 70
3.7. Переработка гальваношламов методом ферритизации в лабораторных
условиях 78
3.8. Состав вытяжек из ферритизированного шлама фосфатирования 83
3.9. Биотестирование ферритизированного гальванического шлама 91
3.10. Сорбция тяжелых металлов ФГШ 92
4. Охрана труда и техника безопасности 95
4.1 Общие положения 95
4.2. Основные правила работы в лаборатории технического анализа 95
4.3. Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 96
4.4. Правила безопасной работы с огне- и взрывоопасными веществами ... 97
4.5. Правила безопасной работы с едкими и токсичными веществами 99
СПИСОК ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 103
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 104
ПРИЛОЖЕНИЕ А 112
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1. Производственный экологический мониторинг 10
1.1.1 Понятия и общая характеристика 12
1.1.2. ПЭМ отходов производства 16
1.2. Гальванические отходы: источники образования, класс опасности. .. 18
1.3. Гальванические сточные воды и гальваношламы 21
1.4. Характеристика ПАО « Камаз» 23
1.5. Сведения о деятельности Завода двигателей ПАО «КАМАЗ» 24
2. Методы и аппаратура 27
2.1. Атомно-эмиссионная спектроскопия 27
2.1.1. Принцип метода 27
2.1.2. Атомно-эмиссионный спектрометр Agilent 720-ОБ8 28
2.1.3. Обработка результатов измерений 29
2.1.4. Оформление результатов измерений 30
2.2. Ионная хроматорафия 30
2.2.1. Принцип ионообменной хроматографии 31
2.2.2. Хроматограф жидкостный «Стайер» 31
2.3. Кондуктометрия 33
2.4. Анализатор влажности ML-50 36
2.5.1. Иономер И-160М 39
2.6 Определение токсичности веществ по смертности тест-объектов 39
2.6.1 Принцип методики 39
3 ГЛАВА. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 44
3.1. Производство и образование гальваношламов 44
3.2. Обращение с отходами гальванического производства 49
3.3. Состав гальваношлама машиностроительного производства 51
3.4. Влияние шлама фосфатирования на водные объекты 56
3.5. Опасность исследуемого гальванического шлама 67
3.5.1. Описание биотестирования и его результаты 68
3.6. Эмиссия тяжелых металлов из различных проб шлама 70
3.7. Переработка гальваношламов методом ферритизации в лабораторных
условиях 78
3.8. Состав вытяжек из ферритизированного шлама фосфатирования 83
3.9. Биотестирование ферритизированного гальванического шлама 91
3.10. Сорбция тяжелых металлов ФГШ 92
4. Охрана труда и техника безопасности 95
4.1 Общие положения 95
4.2. Основные правила работы в лаборатории технического анализа 95
4.3. Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 96
4.4. Правила безопасной работы с огне- и взрывоопасными веществами ... 97
4.5. Правила безопасной работы с едкими и токсичными веществами 99
СПИСОК ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 103
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 104
ПРИЛОЖЕНИЕ А 112
На сегодняшний день одной из наиболее важных задач при организации промышленного производства является рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды. Решение осуществляется по двум основным направлениям - создание замкнутых безотходных производств, основанных на новых технологических процессах и полное обезвреживание жидких, твердых и газообразных отходов действующих предприятий.
Для производства промышленной продукции характерно образование большого количества отходов и выбросов, к которым относятся твердые отходы, шламы, осадки систем пылеулавливания и очистки сточных вод, газообразные выбросы, тепло и многое другое.
Основным видом отходов в гальваническом производстве являются гальваношлам, а также промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов.
Очистка стоков является трудоемким процессом, который связан с необходимостью выделения металлов из шламов сложного состава. В Западной Европе уровень очистки промывных вод гальванических производств, в частности, регенерация из них цветных металлов составляет 97-98% от общего числа стоков, в нашей же стране данный показатель не более 10%.
Одним из наиболее крупных предприятий промышленной отрасли (машиностроение), является градообразующее предприятие ПАО «КАМАЗ», расположенное в городе Набережные Челны. Данный вид шлама образуется в гальваническом цеху на одном из подразделений ПАО «КАМАЗ»-Заводе Двигателей, при нанесении фосфатных покрытий на металлы.
Актуальность работы состоит в том, что шламы фосфатирования машиностроительного производства являются трудно обезвреживаемыми отходами машиностроительного производства с высоким классом опасности, что обусловливает необходимость их обезвреживания и переработки.
Основная доля химических веществ поступая в окружающую среду, в том числе через водоёмы, питьевую воду оказывает на организм человека негативное воздействие токсического, мутагенного и тератогенного характера. Даже в незначительных концентрациях неорганические соединения наносят непоправимый ущерб фауне водоема, оказывая негативное влияние на рыб и их кормовые ресурсы. Водные организмы наиболее чувствительны к действию токсичных веществ, по сравнению с человеком и другими теплокровными животными.
Цель работы заключается в определении объемов эмиссии вредных ингредиентов шлама фосфатирования машиностроительного производства в водную фазу и в оценке возможности использования обезвреженного шлама в качестве сорбентов тяжелых металлов.
В работе ставятся следующие задачи:
1. Количественная оценка методами физико-химического анализа эмиссии вредных компонентов шлама фосфатирования (макро-ионов, нефтепродуктов и тяжелых металлов) в водную фазу и аммонийно- ацетатный буфер.
2. Частичное обезвреживание шлама способом ферритизации в лабораторных условиях и выделение образцов ферритизированного шлама.
3. Количественная оценка методами физико-химического анализа эмиссии вредных компонентов ферритизированного шлама фосфатирования (макро-ионов, нефтепродуктов и тяжелых металлов) в водную фазу и аммонийно-ацетатный буфер.
4. Определение приоритетных загрязняющих водную фазу ингредиентов шлама.
5. Изучение сорбционных свойств ферритизированного шлама
фосфатирования по отношению к тяжелым металлам.
6. Подготовка предложений по переработке и использованию шламов фосфатирования.
Для производства промышленной продукции характерно образование большого количества отходов и выбросов, к которым относятся твердые отходы, шламы, осадки систем пылеулавливания и очистки сточных вод, газообразные выбросы, тепло и многое другое.
Основным видом отходов в гальваническом производстве являются гальваношлам, а также промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов.
Очистка стоков является трудоемким процессом, который связан с необходимостью выделения металлов из шламов сложного состава. В Западной Европе уровень очистки промывных вод гальванических производств, в частности, регенерация из них цветных металлов составляет 97-98% от общего числа стоков, в нашей же стране данный показатель не более 10%.
Одним из наиболее крупных предприятий промышленной отрасли (машиностроение), является градообразующее предприятие ПАО «КАМАЗ», расположенное в городе Набережные Челны. Данный вид шлама образуется в гальваническом цеху на одном из подразделений ПАО «КАМАЗ»-Заводе Двигателей, при нанесении фосфатных покрытий на металлы.
Актуальность работы состоит в том, что шламы фосфатирования машиностроительного производства являются трудно обезвреживаемыми отходами машиностроительного производства с высоким классом опасности, что обусловливает необходимость их обезвреживания и переработки.
Основная доля химических веществ поступая в окружающую среду, в том числе через водоёмы, питьевую воду оказывает на организм человека негативное воздействие токсического, мутагенного и тератогенного характера. Даже в незначительных концентрациях неорганические соединения наносят непоправимый ущерб фауне водоема, оказывая негативное влияние на рыб и их кормовые ресурсы. Водные организмы наиболее чувствительны к действию токсичных веществ, по сравнению с человеком и другими теплокровными животными.
Цель работы заключается в определении объемов эмиссии вредных ингредиентов шлама фосфатирования машиностроительного производства в водную фазу и в оценке возможности использования обезвреженного шлама в качестве сорбентов тяжелых металлов.
В работе ставятся следующие задачи:
1. Количественная оценка методами физико-химического анализа эмиссии вредных компонентов шлама фосфатирования (макро-ионов, нефтепродуктов и тяжелых металлов) в водную фазу и аммонийно- ацетатный буфер.
2. Частичное обезвреживание шлама способом ферритизации в лабораторных условиях и выделение образцов ферритизированного шлама.
3. Количественная оценка методами физико-химического анализа эмиссии вредных компонентов ферритизированного шлама фосфатирования (макро-ионов, нефтепродуктов и тяжелых металлов) в водную фазу и аммонийно-ацетатный буфер.
4. Определение приоритетных загрязняющих водную фазу ингредиентов шлама.
5. Изучение сорбционных свойств ферритизированного шлама
фосфатирования по отношению к тяжелым металлам.
6. Подготовка предложений по переработке и использованию шламов фосфатирования.
Изучен технологический процесс фосфатирования деталей в цехе гальванического производства завода двигателей ПАО «КАМАЗ». Получены водные и аммонийно-ацетатные вытяжки образцов шлама, отобранные в разное время. Установлено, что в разных кусках шлама содержатся неодинаковые количества ингредиентов в подвижной форме, которые однако линейно соотносятся друг с другом с высоким коэффициентом корреляции, что свидетельствует о едином процессе их образования.
Методами ионной хроматографии и атомно-эмиссионной спектроскопии показано существенное превышение содержания макро¬ионов, нефтепродуктов и ионов ТМ в водной и аммонийно-ацетатной вытяжках шлама фосфатрирования над нормативными показателями качества водных объектов - хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, водоемов рыбохозяйственного назначения и сточных вод.
Предложен способ лабораторной переработки ШФ способом ферритизации с переводом в нерастворимую форму ионов ТМ и фосфатов. Определены ряды приоритетности загрязняющих ингредиентов неферритизированного и ферритизированного шламов фосфатирования. Установлено, что ферритизация уменьшает общее содержание ионов ТМ в десятки раз, а самых опасных (Mo, Cu, Cr) в десятки и сотни тысяч раз.
Методом биотестирования установлено, что ферритизация изменяет класс опасности шлама фосфатирования со 2 на 3.
Ферритизированный шлам фосфатирования оказался безопасным в водной вытяжке по отношению к сточной воде (нет превышения норматива по содержанию ни одного из ТМ, допущенной к сбросу в централизованные системы водоотведения. Это означает, что ферритизированный шлам можно использовать для очистки сточной воды, если шлам проявляет сорбционную активность по отношению к тяжелым металлам.
В связи с чем установлено, что ферритизированный шлам с эффективностью 90-96% извлекает из модельных растворов ионы Fe, Ni, Cu, Zn и на 80% Cr.
Методами ионной хроматографии и атомно-эмиссионной спектроскопии показано существенное превышение содержания макро¬ионов, нефтепродуктов и ионов ТМ в водной и аммонийно-ацетатной вытяжках шлама фосфатрирования над нормативными показателями качества водных объектов - хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, водоемов рыбохозяйственного назначения и сточных вод.
Предложен способ лабораторной переработки ШФ способом ферритизации с переводом в нерастворимую форму ионов ТМ и фосфатов. Определены ряды приоритетности загрязняющих ингредиентов неферритизированного и ферритизированного шламов фосфатирования. Установлено, что ферритизация уменьшает общее содержание ионов ТМ в десятки раз, а самых опасных (Mo, Cu, Cr) в десятки и сотни тысяч раз.
Методом биотестирования установлено, что ферритизация изменяет класс опасности шлама фосфатирования со 2 на 3.
Ферритизированный шлам фосфатирования оказался безопасным в водной вытяжке по отношению к сточной воде (нет превышения норматива по содержанию ни одного из ТМ, допущенной к сбросу в централизованные системы водоотведения. Это означает, что ферритизированный шлам можно использовать для очистки сточной воды, если шлам проявляет сорбционную активность по отношению к тяжелым металлам.
В связи с чем установлено, что ферритизированный шлам с эффективностью 90-96% извлекает из модельных растворов ионы Fe, Ni, Cu, Zn и на 80% Cr.