Введение
Защита окружающей средыявляется важнейшей социально-экономической задачей.
В условиях промышленноразвитого общества при все возрастающем уровне развития сельского хозяйства,средств транспорта, добычи и переработки природных материалов происходитпостепенное наступление на окружающую среду, ведущее к коренным, подчаснеобратимым ее изменениям.
Загрязнение атмосферы,водных источников и почвы приводит к снижению отдачи всех видовпроизводственных ресурсов. Экономический ущерб от загрязнений окружающей средыпроявляется в росте заболеваемости населения, ускорении износа и порче основныхфондов и личного имущества граждан, падении продуктивности земельных, водных илесных ресурсов.
Планирование функцийуправления охраной окружающей среды должно обеспечивать предотвращение вредноговоздействия промышленных отходов на окружающую среду и здоровье человека.Снижение загрязнения окружающей среды достигается путем разработки и внедренияразличных методов, направленных на охрану окружающей среды. Под методами охраныокружающей среды от загрязнений понимается совокупность технических иорганизационных мероприятий, позволяющих свести к минимуму или совершенноисключить выбросы в биосферу загрязнений. Методы охраны окружающей среды отпромышленных загрязнений включают как различные методы очистки с использованиемспециальной аппаратуры и очистных сооружений, так и совершенствованиесуществующих и разработку новых технологических процессов и оборудования с сокращениемотходов до минимума.
Состояние атмосферноговоздуха характеризуется содержанием загрязняющих веществ, концентрации которыхзависят от количества поступающих вредных ингредиентов в воздушную среду(выбросов) и рассеивания их в атмосфере.
В атмосферный воздухобласти выбрасывается более 300 наименований загрязняющих веществ, связанных схозяйственной деятельностью человека. Наиболее распространенными загрязняющимивеществами, обнаруживаемыми в атмосфере каждого населенного пункта, являютсявзвешенные вещества (пыль, сажа, зола, и т.п.), оксиды азота, углерода, серы, атакже углеводороды.
Контролируется содержание19 вредных примесей (взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксидазота, аммиак,формальдегид, диметилтерефталат, капролактам, спирт метиловый, бензапирен,растворимые сульфаты, ванадий, железо, марганец, медь, никель, свинец, хром).
Основными источникамизагрязнения атмосферного воздуха в Курской области являются выбросызагрязняющих веществ от промышленных, топливно-энергетических,транспортно-дорожных, сельскохозяйственных и др. предприятий.
Несмотря на очевидныедостижения научно-технического прогресса, современное производство, особенно втакой отрасли, как машиностроение сопряжено со множеством факторов, способныхсущественно ухудшить условия труда.
При производстве работ понанесению лакокрасочных материалов вредному воздействию могут подвергаться всесоставляющие биосферы – почва, вода, атмосфера. Нанесение ущерба земельнымресурсам происходит в основном за счет выбросов отходов лакокрасочныхматериалов, слива на почву составов химической обработки и их обезвреживания.Отходы краски, слитые на почву, делают ее непригодной для хозяйственногоиспользования на многие годы. Постепенно изо дня в день отчуждаются все новые иновые участки земли, куда сливают промышленные отходы, в том числе и отходылакокрасочных материалов. К еще более тяжелым последствиям приводит вредноевоздействие промышленных отходов на водные ресурсы. При производстве работ понанесению лакокрасочных материалов используется большое количество воды вкачестве растворителя, а также для предварительной обработки поверхности передокраской, промывки и гидроочистки воздуха, загрязненного аэрозолямилакокрасочных материалов, и других технологических нужд.
Поэтому необходимаразработка мероприятий по защите окружающей среды при нанесении лакокрасочныхматериалов.
1. Краткая характеристикаисточника выбросов
1.1 Способы нанесениялакокрасочных покрытий
Способы окрасочных работочень разнообразны. По характеру выполняемого труда и применяемого окрасочногооборудования методы нанесения можно условно разбить на группы: кистеваяокраска, окрашивание окунанием, окрашивание валками, пневматическое распыление,безвоздушное распыление, ручное электростатическое распыление, автоматическоеэлектростатическое распыление, окраска струйным обливом или окунанием свыдержкой в парах растворителей, окрашивание электроосаждением, окрашиваниенанесением порошковых полимерных материалов, окраска с помощью роботов.
Ручная механизированнаяокраскаосуществляется в основном тремя видами распылителей:пневматическим, безвоздушным и в электрическом поле высокого напряжения или ихразновидностями (пневмоэлектростатическим, гидроэлектростатическим и др.).Этими методами наносится более 75% лакокрасочных материалов и из них около 70%– пневматическим распылением. Потери в воздушную среду зависят от видараспылителей и составляют 5-75%. Пневматический метод нанесения сопровождаетсянаибольшим поступлением вредных выделений в рабочие помещения. При этом большоевлияние на величину потерь краски при распылении оказывают свойства краски ирежимы распыления: вязкость краски, форма факела распыла, давление воздуха,расстояние от краскораспылителя до окрашиваемой поверхности, угол между осьюфакела и окрашиваемой поверхностью и др. Новые методы окраски (безвоздушный ипри помощи ручных электростатических распылителей, которые применяются взаменпневматического способа) дают только 5-35% потерь лакокрасочных материалов,т.е. менее вредны и экономически более выгодны.
Автоматизированнаяокраска широко применяется в крупносерийном и массовом производстве.Автоматизированная окраска осуществляется следующими методами:электроосаждением, струйным обливом с выдержкой в парах растворителей,окунанием, стационарной электроокраской. При применении автоматизированныхметодов и оборудовании их соответствующими вентиляционными установкамивыделяющиеся вредные вещества почти не поступают в воздух рабочих помещений,так как они находятся внутри установок.
Кистевая окраска. Наиболее простым способом нанесенияпокрытий является ручная окраска кистями. Она используется лишь для отдельныхизделий трудоемкого единичного производства, в котором операция окраскизанимает небольшой процент времени. Преимущество метода окраски кистьюзаключается в простоте и универсальности, однако он трудоемок ималопроизводителен, связан с поступлением в воздух паров растворителей сокрашенной поверхности и непосредственным контактом работающих с лакокрасочнымиматериалами. По сравнению с другими ручными методами окраски кистевой методнаименее опасен, так как при низкой производительности (от 6 до 10 м2/ч)и небольшом расходе краски выделяется меньшее количество паров растворителей ине образуется красочного аэрозоля, что особенно важно при использованиисвинецсодержащих материалов.
Окрашивание окунанием.Окраска окунанием(погружением) осуществляется в стационарных ваннах, куда краску подают насосом,а при малом объеме работ заливают вручную.
Ванны с краской обычновозвышаются над уровнем пола приблизительно на 0,8 м или при расположении ниже этого уровня ограждаются барьером высотой не менее 0,8 м. в зависимости от объема производства и габаритов изделий их погружение в ванну осуществляютвручную, с помощью пневмо- и электроподъемников или на подвесных конвейерах снепрерывным или периодическим движением транспортной цепи.
При применениинепрерывных конвейеров используют ванны окунания большой длины, так какконвейер над ванной должен иметь спуск и подъем. При конвейерах периодическогодействия во время остановки осуществляется автоматический подъем ванны илиопускание изделия, что позволяет ограничить размер ванны размерами изделия.
Достоинствами данногометода являются простота установок и незначительные затраты труда, недостатками– невозможность окраски изделий, имеющих «карманы», и применения быстросохнущихлакокрасочных материалов, а также невысокий класс покрытий и повышеннаяпожароопасность установок.
Окрашивание валками. При редко применяемом впромышленности механизированном способе окрашивания валками нижняя частьвращающегося валика, погруженная в ванну с краской, захватывает ее и наносит напроходящее под или над валком плоское изделие.
Достоинство метода –высокая производительность валковых машин, недостаток – ограниченностьассортимента окрашиваемых изделий.
Пневматическоераспыление. Припневматическом распылении краска, захватываясь из емкости воздушной струей,распыляется, образуя факел красочного аэрозоля с углом раскрытия 60°. Струясмеси краски с воздухом на выходе из сопла, имеющая звуковую скорость 330 м/с(при обычно применяемом давлении воздуха выше 0,2 МПа), быстро теряет скорость,которая у окрашиваемой поверхности на расстоянии 300 – 400 мм от сопла на оси составляет около 10 – 15 м/с.
Краска наноситсякраскораспылителем, к которому подводятся краска и сжатый воздух. Сжатый воздухпод давлением 0,2 – 0,5 МПа подается от компрессора (черезмасловодоотделитель). Подача краски производится по трубам или открасконагнетательного бачка под давлением 0,02 – 0,025 МПа.
В зависимости от способаподачи лакокрасочных материалов к распылительной головке краскораспылителиподразделяются на три типа: I – с подачей ЛКМ из верхнего красконаливногостакана; II – с подачей ЛКМ из нижнего красконаливного стакана; III – с подачейЛКМ нагнетанием.
Пневматическимраспылением могут наноситься ЛКМ всех типов на изделия любого размера и почтилюбой конфигурации. Получаемые покрытия относятся к I классу. Поэтому данныйспособ является универсальным, наиболее широко распространенным впромышленности.
К недостаткам этогоспособа относятся большие потери ЛКМ на туманообразование (в среднем 20 – 30%,в отдельных случаях до 70%) и связанные с ними большие расходы на вентиляцию.
Безвоздушноераспыление. При этомспособе окрашивания ЛКМ подается к соплу распылителя под высоким давлением (4,0– 25 МПа) и распыляется без помощи сжатого воздуха. Создание мелкодисперсногофакела достигается за счет резкого падения давления (до атмосферного) ЛКМ привыходе его из сопла.
Качество окрашеннойповерхности зависит от правильности выбора технологических режимов нанесенияЛКМ (состава, вязкости, рабочего давления).
Способ рекомендуется дляокрашивания средних, крупных и особо крупных деталей, характеризуетсянезначительными потерями ЛКМ и обеспечивает покрытия не выше IV класса.
По сравнению спневматическим распылением способ безвоздушного распыления имеет следующиепреимущества: на 20 – 35% уменьшаются потери на туманообразование, вследствиечего сокращается удельный расход ЛКМ; на 15 – 25% сокращается расходрастворителей на доведение составов до рабочей вязкости, так как применяютсяболее вязкие системы; сокращается время окрашивания и в 1,5 – 2 раза повышаетсяпроизводительность труда благодаря возможности нанесения меньшего числа слоевпокрытия.
Установки безвоздушногораспыления выполняются в виде переносного или передвижного комплектаоборудования, состоящего из красконагнетательного насоса, краскораспылителя ишлангов, рассчитанных на высокое давление.
Способ требует тонкогоперетирания пигментов (с частицами размером до 15 мкм), входящих в состав ЛКМ,предназначенных для нанесения безвоздушным распылением. Иначе краскораспылителибыстро засоряются, что нередко приводит к отказу от использования этого метода.Подверженность сопла краскораспылителя засорению связана с его относительномалым размером.
Ручноеэлектростатическое распыление. В настоящее время большой ассортимент ЛКМ наноситсяэлектростатическим распылением с помощью ручных электроокрасочных установокразличных типов. Наиболее эффективен этот способ при окрашивании мелких изделийлюбой конфигурации и изделий типа сеток, решеток.
Способ ручногоэлектростатического распыления основан на переносе заряженных частиц вэлектрическом поле высокого напряжения, которое создается между двумяэлектродами, находящимися под разными потенциалами. Одним из электродовявляется окрашиваемое изделие, а другим (отрицательным) распыляющее устройство,к которому подаются высокое напряжение и ЛКМ.
В промышленности получилираспространение три вида электростатических распылителей.
Распыление краски впервом виде осуществляется центробежными распылителями: чашечными, грибковыми,дисковыми и другими, при втором – пневмораспылителями; при третьем –безвоздушными распылителями. В первом случае перенос заряженных частиц краски иосаждение их на изделие осуществляются в основном за счет сил электрическогополя; во втором и третьем – за счет сочетания электрического поля и механическихсил.
Ручные электроокрасочныеустановки бывают переносного и передвижного типов. Они состоят изпистолета-распылителя, дозирующего устройства (красконагнетательный бачок идр.), источника высокого напряжения, кабеля для подвода высокого напряжения краспылителю, шлангов для краски и воздуха.
В промышленностиприменяются следующие электроокрасочные установки: с механическим(центробежным) распылением ПЭРУ-3; с пневматическим распылением УЭРЦ-4,18-Э-130; с безвоздушным распылением УГЭР-1, УГЭР-2, УГЭРП.
При использовании ручныхэлектроокрасочных установок возможно загрязнение воздушной среды рабочей зоныпарами растворителей и красочным аэрозолем, имеющими электрозаряд, а такжеэлектризация окружающей воздушной среды и предметов (оборудования).
Основным преимуществомручного электростатического распыления перед автоматизированным являетсяманевренность, т.е. возможность разместить распылитель в любом положенииотносительно окрашиваемого изделия при сравнительно простом изменениипараметров процесса. Ручные электроокрасочные установки целесообразно применятьв единичном производстве для окрашивания изделий, выпускаемых мелкими сериями.
Автоматизированноеэлектростатическое распыление. Принцип автоматического окрашивания тот же, что и окрашиванияс помощью ручных электроокрасочных установок. Однако автоматическое окрашиваниеосуществляется в стационарных закрытых камерах, где используется значительноболее высокое напряжение. В камерах применяются центробежные распылители, вкоторых частицы краски переносятся под действием только электрических сил, ираспылители, в которых используются электрическое поле и механические силы.
При окрашивании встационарных камерах изделия движутся по конвейеру, проходя через камеру, вкоторой создается электрическое поле высокого напряжения. Отдельныеэлектрораспылители или их группы, закрепленные на неподвижных держателях,совершают вертикальный и горизонтальный путь, рассчитанный на покраску всейповерхности изделия. Управление распылителями часто осуществляется с помощью фотоэлементов.Вход в камеру при работе и установки исключается устройством специальнойблокировки.
Преимуществамирассматриваемого способа окрашивания являются сокращение потерь ЛКМ (которыесоставляют не более 10%) за счет полного осаждения распыленной краски наповерхность изделия и получения равномерного слоя покрытия; полнаяавтоматизация процесса окрашивания.
К недостаткам способаотносят: невозможность окрашивания изделий сложной конфигурации, имеющихглубокие впадины и сложные сопряжения, а также внутренние поверхности, чточасто приводит к необходимости дополнительного подкрашивания; необходимостьприменения относительно сложной и дорогой аппаратуры; требование строгогособлюдения режимов окрашивания и проведения контроля физико-химических и электрическихпараметров ЛКМ и их составляющих, а также требований техники безопасности.
Качество окрашиванияэлектростатическим распылением зависит от диэлектрических свойств ЛКМ и режимаокрашивания. Выпускаемые лакокрасочные материалы не всегда обладают свойствами,необходимыми для электростатического распыления. Получение этих свойствдостигается путем введения в ЛКМ соответствующих растворителей или их смесей.
Окрашивание струйнымобливом или окунанием (с выдержкой в парах растворителей).Сущность способа струйного обливасостоит в том, что изделия, продвигаясь по подвесному конвейеру, поступают втоннель, где они в определенном месте (в зоне облива) подвергаются обливуструями краски. Облив осуществляется из системы сопл, краска к которым подаетсянасосом. Вместо облива окрашивание изделий можно производить погружением вванну с ЛКМ, т.е. окунанием. Свежеокрашенные изделия, продвигаясь по конвейеру,определенное время (10-15 мин) выдерживаются в парах растворителя, в такназываемом паровом тоннеле, где поддерживаются высокие концентрациирастворителя (10-20 г/м3) .
Насыщенность атмосферытоннеля парами растворителя замедляет процесс его испарения из пленки наповерхности изделия и тем самым создает благоприятные условия для стеканияизлишков ЛКМ под действием силы тяжести, адсорбции паров растворителей наповерхности пленки, снижающей поверхностное натяжение, благодаря чему ЛКМ «несхватывается», а равномерно, без потеков распределяется на поверхности изделия.
К недостаткам способаокрашивания струйным обливом относят невозможность многоцветного окрашиванияодного изделия, необходимость больших производственных площадей, повышенныйрасход растворителей, затруднительность защиты от выбивания паров растворителейиз открытых проемов установки.
Окрашиваниеэлектроосаждением. Процессобразования покрытия при электроосаждении заключается в осаждении частиц ЛКМ изводного раствора под воздействием электрического тока. В промышленности, какправило, применяется анодное электроосаждение. При этом окрашиваемый предмет,являющийся анодом, погружается в ванну, корпус которой представляет собойкатод. При пропускании через ванну постоянного тока краска равномерноосаждается на поверхности изделия. Участки поверхности, находящиеся в зонемаксимальной плотности тока, окрашиваются благодаря возрастанию изолирующегодействия уже образовавшегося покрытия. При этом равномерное покрытие образуетсядаже на изделиях сложной конфигурации. Для удаления частиц ЛКМ, которыеприлипают за счет сопутствующего окунания, окрашенную поверхность смываютдистиллированной водой и сушат горячим воздухом. Анодный метод применяют восновном для нанесения грунтовочных покрытий или выявительных покрытий,позволяющих выявить дефекты поверхностей.
Преимуществами способаокрашивания изделий электроосаждением являются равномерность толщины покрытия,прокрашиваемость труднодоступных мест, отсутствие пор в покрытии, возможностьполной автоматизации процесса; малые потери ЛКМ; почти полное отсутствиевредных выделений; значительно меньшая, чем при других способах окраски,опасность пожара и взрыва.
Недостатками способаявляются получение лишь тонких однослойных покрытий на токопроводящейповерхности, необходимость в больших производственных площадях; более высокие,чем при использовании других методов капитальные затраты на оборудование.
Окрашивание нанесениемпорошковых полимерных материалов.Этот способ аналогичен способу электростатическогораспыления, только в данном случае вместо вязкой жидкости на изделие напыляетсяпорошковый материал, получивший электрический заряд. Тонкодисперсные заряженныечастицы порошка под воздействием сил электростатического поля активноперемещаются к противоположно заряженному изделию и осаждаются на егоповерхности ровным слоем.
Процесс нанесенияпорошковых материалов обычно автоматизирован и осуществляется в камерах спомощью подвижных сопл, напыляющих порошок на перемещающиеся по конвейеруизделия. Не осевший на изделия порошок направляется в рекуператор ивозвращается в систему напыления. Установка для нанесения порошковых материаловсостоит из камеры напыления, системы рекуперации, питающего устройства,источника высокого напряжения.
При применении этогоспособа расходы порошка на 1 м2 уменьшаются приблизительно в 2 разапо сравнению с традиционными способами окрашивания, хотя толщина слоя покрытиянесколько увеличивается, сокращается цикл окрасочных операций. При этомминимально загрязняется окружающая среда, отсутствует необходимость удаленияшлама. Положительным свойством порошковых материалов является также возможностьполной автоматизации процесса их нанесения и обслуживания менееквалифицированным персоналом.
Кроме пыли от порошковогополимерного материала, которой загрязняется воздух в рабочем помещении, ввоздух могут выделяться продукты разложения полимеров при отверждении покрытийв печах и пары сопутствующих им веществ (эпихлоргидрина, спиртов и др.).
Окрашивание с помощьюроботов.Во всехспособах окрашивания, где применяются краскораспылители, вместо человека могутбыть использованы роботы. Роботы позволяют автоматизировать процесс нанесенияЛКМ на однотипные изделия простой конфигурации, окрашиваемые на конвейере.Применение роботов не обеспечивает высокого класса покрытий, поэтомуцелесообразность их использования ограничена случаями окрашивания, при которыхсоздаются особо неблагоприятные условия труда для человека и в то же время нетнеобходимости сооружать сложные, дорогостоящие автоматизированные установки.Например, при грунтовании днищ легковых автомобилей, при окрашивании платформ ибортов грузовых автомобилей и т.п.
1.2 Гигиеническиесвойства лакокрасочного производства
Окраска, связанная свыполнением трудоемких производственных операций в условиях длительногоконтакта с материалами, содержащими вредные вещества четырех классов опасности,относится к разряду вредных работ. Опасность вредного воздействия лакокрасочныхматериалов зависит от токсикологической характеристики и количества веществ,входящих в краску, условий их применения, времени воздействия на работающих.
Гигиеническая оценкалакокрасочных материалов выполняется путем рассмотрения рецептуры готовогоматериала и определения вредности отдельных составляющих их компонентов.
В пищеварительный трактвредные вещества могут попадать при заглатывании паров, пыли, через грязныеруки при приеме пищи, курении.
Вещества, растворимые вжирах и липоидах, могут проникать в организм и через кожу. Кожный путьпоступления веществ, так же как и дыхательный, является непосредственным путемпоступления веществ в большой круг кровообращения, при котором минуетсяобезвреживающее действие печени. Из приведенных в таблице 1.3 вредных веществосновная часть входит в жидкий состав лакокрасочных материалов в видеорганических растворителей, испаряющихся во время окраски и сушки изделий, ичасть (пигменты и пленкообразующие вещества) – в твердый состав краски.
Растворители объединяют разнообразные группыжидких, органических летучих соединении, которые обладают способностьюпереводить нелетучие и труднолетучие пленкообразующие вещества в растворы, неподвергая их химическим изменениям. Если растворители не растворяютнепосредственно пленкообразующий материал, а разбавляют раствор до нужнойрабочей консистенции, они называются разбавителями. Разбавители состоят из техже химических веществ, что и растворители. Растворители в лакокрасочныхматериалах применяются в виде смесей и содержатся в количестве 20-65%.Разбавляются лакокрасочные материалы чаще до 15%, но некоторые(нитроцеллюлозные) до 80%. Лучшими растворителями являются ароматические(толуол, ксилол, сольвент) и хлорированные углеводороды (хлорбензол,дихлорэтан), которые применяются в смеси со спиртами, ацетатами, уайт-спиритом.
Растворители могутвызвать острую и хроническую форму отравления. Острое отравление обычнонаступает при одновременном попадании в организм значительного количества яда.Острое отравление может возникнуть при окраске внутренних поверхностейрезервуаров, вагонов, отсеков, емкостей и т.д. без достаточного воздухообменаили в случаях аварийного разлива красок или растворителей. Хроническоеотравление развивается при длительном систематическом воздействии растворителейв небольших концентрациях. Почти все растворители оказывают на центральнуюнервную систему неспецифическое действие, проявляющееся при воздействииневысоких концентраций признаками возбуждения, а при действии высокихконцентраций – признаками наркоза. При этом отмечаются головные боли,головокружение, сонливость, повышенная раздражительность, явления тошноты илирвоты, иногда потеря сознания. Помимо действия на центральную нервную системунекоторые растворители, в частности ароматические углеводороды, вызываютморфологические изменения в крови; хлорированные углеводороды, гликоли и ихпроизводные вызывают дегенеративные изменения в паренхиматозных органах;спирты, бензины, ацетон и др. раздражают слизистые оболочки глаз и верхнихдыхательных путей, а также могут вызвать кожные заболевания воспалительного иаллергического характера.
Пигменты. Пигменты представляют собой сухиекрасящие вещества неорганического (минерального) или органическогопроисхождения.
Основными неорганическимипигментами являются соли и окислы металлов (титан, цинк, свинец, хром и др.).Для окраски в белые цвета в основном используют титановые и цинковые пигменты.Во все цветные пигменты в большинстве случаев входит смесь различных свинцовыхи хромовых производных. При использовании красок со свинцовыми пигментамисодержание свинца в воздухе рабочих помещений, по данным исследований,составляло (таблица 1.4)
В производственныхусловиях при окраске автомашин, станков, вагонов, сельскохозяйственных машин,приборов и их деталей свинец в воздухе чаще всего был обнаружен в концентрациях0,025-0,3 мг/м3. Наибольшая концентрация отмечалась припневматической окраске и грунтовке, особенно в помещении, не оборудованномвентиляционными устройствами. лакокрасочныйэкологический очистка выброс
Все попытки снизитьсодержание свинца в воздухе до уровня допустимых концентраций припневматическом методе, который в настоящее время составляет до 70% всехокрасочных работ, пока не увенчалась успехом. Свинец обладает рядом ценныхтехнологических свойств, поэтому вывести его из состава применяемых красок покане удается.
Пленкообразующиевещества.Пленкообразующие вещества являются основой краски, образуя после ее нанесениятвердую пленку на поверхности изделий. К ним относятся растительные масла,естественные и искусственные смолы. Последние нашли особенно широкое применениев лакокрасочных материалах (перхлорвиниловые, меламиноформальдегидные,алкидные, глифталевые, полиэфирные, эпоксидные, полиуретановые и др.).
Пленкообразующие веществапри методах окраски распылением (пневматическом, гидравлическом,электростатическом) поступают в воздушную среду производственных помещений всоставе красочного аэрозоля.
Установлено, что аэрозольполимеров оказывает неблагоприятное воздействие на организм и может привести кразвитию пневмосклероза или интоксикации. У работающих с эпоксидными смоламимогут наблюдаться кожные заболевания, а также катаральные состояния верхнихдыхательных путей, конъюктивиты, функциональные расстройства нервной системы.
2. Обоснование определенияэкономической эффективности затрат на охрану природы
Определение чистойэкономической эффективности природоохранных мероприятий производится с цельютехнико-экономического обоснования выбора наилучших вариантов природоохранныхмероприятий, различающихся между собой по воздействию на окружающую среду, атакже по воздействию на производственные результаты предприятий, объединений,министерств, осуществляющих эти мероприятия. При этом имеет место обоснованиеэкономически целесообразных масштабов и очередности вложений в природоохранныемероприятия при реконструкции и модернизации действующих предприятий;распределение капитальных вложений между одноцелевыми природоохраннымимероприятиями, включая малоотходные технологические процессы; обоснованиеэффективности новых технологических решений в области борьбы с загрязнением.Производится также экономическая оценка фактически осуществленныхприродоохранных мероприятий.
Определение чистойэкономической эффективности природоохранных мероприятий основывается насопоставлении затрат на их осуществление с достигаемым благодаря этиммероприятиям экономическим результатом. Понятие «чистая экономическаяэффективность» в отличие от «полной экономической эффективности» ориентированана годовые хозрасчетные результаты деятельности предприятия, реализующегоприродоохранные мероприятия.
При наличии техническойвозможности предотвращения образования или утилизации отходов производства ипотребления одноцелевые природоохранные мероприятия должны обязательносравниваться по экономической эффективности с многоцелевыми мероприятиями,предусматривающими утилизацию ценных веществ. При этом для обеспечения полногособлюдения природоохранных требований о составе затрат по многоцелевыммероприятиям необходимо учитывать затраты на поддержаниематериально-технической базы для подготовки и обработки отходов, наэксплуатацию специализированных участков, цехов, предприятий и другихпроизводств по переработке отходов, на сооружения и оборудование местскладирования или захоронение неутилизированных отходов.
Показатели затрат ирезультатов природоохранных мероприятий определяются применительно к первомугоду после окончания планируемого (нормативного) срока освоенияпроизводственной мощи природоохранных объектов. Затраты, результаты иэффективность определяются в годовом исчислении.
Экономический результатприродоохранных мероприятий выражается в величине предотвращаемого благодаряэтим мероприятиям годового экономического загрязнения среды (для одноцелевыхприродоохранных мероприятий) или в сумме величин предотвращаемого годовогоприроста дохода (дополнительного дохода) от улучшения производственныхрезультатов деятельности предприятия или групп предприятий (для многоцелевыхприродоохранных мероприятий).
3. Анализэкологической нагрузки на окрасочном участке
На рассматриваемом окрасочномучастке отсутствует система очистки от толуола, что способствует загрязнениюрабочей зоны, а также окружающей среды в целом. Как было выше описано, этовещество негативно влияет на здоровье населения.
Рассмотрим и рассчитаемосновные числовые характеристики, соответствующие данному процессу.
Массовая концентрация Столуол= 22800 г/ч.
Знаямассовую концентрацию, можем определить массовый выброс:
Мтолуол= 22800 г/ч / 3600 = 6,33 г/с=199,7 т/г.
ПДКтолуола =1 г/с=31,53 т/г.
Определимстепень требуемой очистки по формуле:
η= (М – ПДВ) / М.
η= (М-ПДВ)/М=(6,33-1)/6,33=0,84
Имея вышеприведенные данные, можнорассчитать производимую предприятием плату за загрязнение атмосферного воздуха толуолом.
Так как система очистки полностьюотсутствует, то платежи рассчитываются по сверхлимитному показателю:
Пс/л iвозд.= 5å Кинд * Сл iвозд.(Мiвозд. – Мл iвозд.),
при условии, что.Мiвозд. > Мл iвозд., что в данном случае является верным неравенством.
Сл = Нбаз.л iвозд. * Кэ.с. =18,5 * 1,8 = 33,3,
где Нбаз. л iвозд – базовый норматив для лимита, Кэ.с.– коэффициент экологической ситуации (табличное значение), Кинд. –коэффициент индексации (табличное значение).
Пс/л iвозд.= 5å1,1 * 33,3 * (199,7 – 31,53) = 6160(руб./год)
4. Выбор методов исредств очистки выбросов
Как было показано выше, в процессе окраски выделяютсяразличные газообразные вещества, из которых наиболее опасным является толуол.
Выбор средств очисткиот толуола.
Обезвреживаниетолуола возможно путем применения нескольких методов. Рассмотрим каждый из нихи остановимся на более приемлемом.
Первыйвариант.
Дляочистки воздуха от толуола используем термическое сжигание. Этот способпозволяет окислять растворители, содержащиеся в газах, отходящих из сушильныхкамер.
Он имеетряд недостатков:
Во-первых,при термическом сжигании растворителей происходит тепловое загрязнениеокружающей среды.
Во-вторых,присутствуют высокие энергозатраты, связанные с тем, что при термическом методеочистки отходящих от сушильных камер газов температура сжигания поддерживается700-800°С.
В-третьих,этот способ не обеспечивает полное сгорание паров органических растворителей.
Второйвариант.
Дляочистки воздуха от толуола используем каталитическое дожигание.
Недостатки способа:повышенная пожароопасность и взрывоопасность при каталитическом дожигании в случаепопадания туда красочного аэрозоля, трудность подбора катализатора и тепловоезагрязнение окружающей среды, высокая стоимость.
Третий вариант.
Для очистки воздуха оттолуола используем адсорбер.
Адсорбция – это процессизбирательного поглощения одного или нескольких компонентов из газовой илижидкой смеси твердыми телами.
Адсорберы нашлинаибольшее распространение среди методов очистки вентиляционных выбросов изсушильных установок вследствие простоты обслуживания.
Адсорбционный методочистки решает сразу две задачи: очистка паровоздушной смеси от пароврастворителей и дальнейшее их использование в технологическом процессе попрямому назначению (как растворитель) или как дополнительный источник тепловойэнергии (при сжигании).
Адсорберы характеризуютсявысокой степенью очистки, она наиболее эффективна при удалении пароврастворителей, органических смол, паров эфира, ацетона.
Такимобразом, исходя из описанных выше достоинств и недостатков можно сделать вывод,что наибольшую эффективность очистки от толуола обеспечит адсорбционный метод.
5. Расчет стоимости основныхфондов и их амортизации
При внедрении газоочистного оборудования следуетучесть, что на реализацию данного проекта необходимы определенные капитальныевложения, общая сумма которых включает в себя нижеприведенные стоимостныехарактеристики.
Стоимость вспомогательного оборудования составляет9 – 13% от стоимости технологического оборудования.
Стоимость энергетического оборудования принимаем поданным базового предприятия на 1 кВт мощности. Выбранное оборудованиепотребляет 2кВт энергии в час. Стоимость 1кВт/ч принимается равная 95 коп.Соответственно, в час за использование сооружения предприятие платит: 95 * 2 =190(коп./ч), а в год:
190 * 24 * 365 = 1664400(коп.) или 1664,4 руб./год.
Стоимость вспомогательных материалов, которыеиспользуются для обеспечения нормального технологического процесса,устанавливаются по нормам расхода. В нашем случае дополнительные затратысвязаны с приобретением угля для использования адсорбера.
Следует отметить тот факт, что затраты на покупкунеобходимого оборудования и дополнительных материалов в ближайшие месяцыполностью себя окупят.
Плата за выбрасываемыйвоздух, частично загрязненный толуолом, т. е. прошедший очистку в разработанномоборудовании значительно ниже рассчитанной выше для сверхлимитных платежей:
П = å Кинд * (Сн iвозд.*Мн возд.), при Мiвозд. £ Мн iвозд.),
где Сн = 3,7 *1,8 = 6,66; П = å 1,1 * 6,66 = 7,3 (руб./год).
6. Расчет экономическогоэффекта природоохранных мероприятий
Расчет основывается на сопоставлении затрат на ихосуществление с народнохозяйственным экономическим результатом, достигнутымблагодаря этим мероприятиям (установке газоочистного оборудования). Этотрезультат выражается величиной ликвидированного экономического ущерба.
Превышение народнохозяйственного экономическогорезультата над затратами на его достижение свидетельствует об экономическойэффективности природоохранного мероприятия.
Сначала рассчитаем коэффициент очистки выбросов:
КОВ = ( Мтолуола– ПДКтолуола) / Мтолуола = (199,7– 31,53) / 199,7 = 0,84.
Экономичностьрассчитывается как снижение вредных веществ, выбрасываемых в атмосферныйвоздух, на единицу текущих расходов:
Э = ( Мтолуола– ПДКтолуола) / Т.р. * V,
где Т.р. – текущиерасходы при очистке атмосферного воздуха, 100руб./тыс. м3; V – годовой объем очищаемого воздуха,м3.Э = (199,7– 31,53) / 18000 * 3800 = 2,4 * 10-6 (усл.т/руб.)
Определим экономическийущерб, предотвращаемый разработанной системой очистки:
У =(s * j * f*)*å(mi * ai), где åÎ (t; N),
где s — коэффициент, учитывающийрегиональные особенности территории; j – стоимостная оценка ущерба от единицы выброса вредного вещества; f – коэффициент, учитывающийрассеивание вредных веществ в атмосфере; (mi * ai) – приведенная масса выбросов изисточников выбросов, t =10.
У = (1,1*15,7*3)*å(199,7 – 31,53)*(1 + 0,2)-t =1405 (руб.)
Так как в процессеочистки загрязненного воздуха от толуола образуются отходы, которые можноиспользовать в качестве удобрений, а следовательно их можно реализовать заопределенную сумму, то можно посчитать экономический эффект, получаемый отсокращения ущерба DУ иувеличения прибыли предприятия DП, может быть определен по формуле:Э = DУ + DП – (С + ЕнК).
Зная цену реализации 1кгполученного концентрата удобрений (6 руб./кг), можем найти прибыль за год:
1405 * 6 = 8430 (руб.).
Социальный эффектхарактеризуется следующими показателями:
- эффектом отпредотвращения потерь чистой продукции вследствие заболеваемости из-зазагрязнения среды
ЭЧ.П. = Бб* ПЧ *(Р2 – Р1),
- эффектом от сокращения выплат из фонда социального страхования врезультате тех же причин
ЭС = БЗ *ВП * (Р2 –Р1),
- эффектом отсокращения затрат общества на лечение трудящихся в результате тех же причин
ЭЗ = БаДаЗа+ БсДсЗс,
- экономическими эффектами от улучшения использования трудовых ресурсов,материалов и оборудования.
С учетом всехперечисленных факторов рентабельность природоохранного мероприятия с точкизрения предприятия-загрязнителя может быть рассчитана по формуле:
R = (П(DУ) + Потх + Пкред) / (Z – Zсуб),
где П(DУ) – снижение платы за загрязнениеокружающей среды; Потх – дополнительная прибыль от реализацииотходов; Пкред – снижение платы за полученный кредит; Zсуб – величина субсидии. Эффективностьприродоохранной деятельности оценивается, прежде всего, величиной экономическойоценки снижения ущерба, причиняемого окружающей среде.
7.Разработка технологической схемы очистки газов окрасочного производства
Выбранноеоборудование компонуется в технологическую схему.
Газовый поток местнымиотсосами улавливается с места пневматической окраски и поступает на очистку,которая состоит из двух стадий. Первая стадия обеспечивает очистку открасочного аэрозоля с помощью гидрофильтра. Сущность очистки отсасываемого отокрасочных камер воздуха, загрязненного лакокрасочными материалами, вгидрофильтре, состоит в том, что поток воздуха направляется на водяную завесу ввиде мельчайших капель воды, либо на сплошную постоянно падающую пленку воды.Сплошная пленка воды создает водяную завесу на пути движения красочной пыли,вызывая коагуляцию уносимого лакокрасочного материала. Выходящий из патрубкагаз, очищенный от красочной аэрозоли, содержит толуол. Он, в свою очередь,проходит вторую ступень очистки. Газовые выбросы направляются черезрекуперативный теплообменник 2 при помощи вентилятора 8 в один из периодическиработающих адсорберов 4 и после поглощения паров растворителя адсорбентомвыбрасывается в атмосферу. Воздух, используемый в качестве окислителя присжигании топлива, через заборное устройство1 и рекуперативный теплообменник 2вентилятором 7 направляется во второй адсорбер 3 для десорбции пароврастворителя. Далее воздух, загрязненный парами растворителя подается врадиационную панель 6, где растворители сгорают совместно с природным газом.
Следовательно, можносказать, что обеспечивается допустимый уровень содержания красочной аэрозоли итолуола в воздухе рабочей зоны.
8. Калькуляция затрат наприродоохранные мероприятия
В ходе сравнительногоанализа для определения эффективности природоохранных мероприятий можнопривести следующую таблицу в виде сравнительной характеристики.№, пп Наименование статей затрат Проектируемый вариант базовый вариант
Отклонения,
(+/-) 1
Приобретение
оборудования связано с определенными затратами - 2
Прибыль за
счет реализации отходов в качестве удобрений, руб./год 8430 + 3 Энергетические затраты, руб./год 1664,4 - 4 Затраты от потери трудоспособности (социальный эффект) уменьшились значительные + 5
Плата за загрязнение
окружающей среды 7,3 6160 + (разность= =6152,7 ) 6 Выплаты из фонда соц. страхования не изменились установленные + 7 Затраты общества на лечение проф. заболеваний уменьшились увеличиваются + 8 Общий экономический эффект от предотвращения загрязнения 2, 4, 5, 6, 7 1, 3 +
Заключение
Защита воздушногобассейна от выбросов промышленных предприятий является одной из важнейшихпроблем современного производства. Помимо охраны окружающей среды, очисткапромышленных газов от содержащихся в них твердых и жидких взвешенных частицнеобходима в целом в ряде технологических процессов: для извлечения из газовценных продуктов; примесей, затрудняющих проведение технологического процесса,уменьшения износа оборудования; улучшения условий труда.
Именно это послужилооснованием для создания оборудования и соответствующего оснащения дляустранения пылевых и обезвреживания вредных газообразных веществ,удовлетворяющих нормативным параметрам ПДВ и возможностям, связанными сматериальными затратами.
В выполненном курсовомпроекте разработана система очистки газовых выбросов от окрасочного участка.
Были рассчитаны параметрыпылегазового потока и требуемая степень очистки, а также было разработанооборудование по обезвреживанию газообразных веществ при окраске.
Предложенатехнологическая схема для комплексного очищения воздуха, загрязненноготолуолом, образующегося при работе окрасочного оборудования.
В ходе экономическогоанализа природоохранного мероприятия было выяснено: насколько внедренноеоборудование прогрессивно в технико-экономическом отношении; насколько великсоциальный эффект; была рассчитана величина экономического эффекта от еговнедрения, которая составила 1405 рублей в год. Следует заметить, чтопредприятие после установления разработанной системы очистки стало болеерентабельным. 1.Отходы, за складирование и утилизацию которых раньшепредприятие платило немалые деньги, теперь после очистки можно выгоднореализовать в качестве удобрений. 2.Заболеваемость рабочего персонала и людей,проживающих в близлежащих районах сократилась. Соответственно затраты рабочихна лечение проф. Заболеваний уменьшились. 3.Значительно сократились платежи завыбросы толуола в атмосферу.
Необходимо подчеркнуть,что средства, потраченные на приобретение оборудования, вспомогательныхсредств, а также на электроэнергию, в течение нескольких месяцев полностью себяокупят. А средства, полученные в основном за счет реализации отходов в качествеудобрений, станут приносить предприятию ощутимый доход.
Список литературы
1. Вредные веществав промышленности. Т.2. Под ред. Лазорева Н.В. – Л.: Химия, 1971 – 624с.
2. Защита атмосферыот промышленных загрязнений. Под ред. Калверта С., Инглунда Г.М. – М.:Металлургия, 1988 – 712с.
3. Очистка газов вхимической промышленности. Процессы и аппараты. Под ред. Балабекова О.С.,Балтабаева Л.Ш. – М.: Химия, 1991 – 256с.
4. Дроздова Г.Г.Методика определения эффективности затрат на охрану природы. – К.: КГТУ, 2004 –12с.
5. Шабельский В.А идр. Защита окружающей среды при производстве лакокрасочных покрытий. – Л.:Химия, 1985. – 120 с.
6. Иванникова Т.Ф.,Фиалковская Т.А. Безопасность труда при нанесении лакокрасочных покрытий вмашиностроении. – М.: Машиностроение, 2011. – 112 с.