Защита окружающей среды в промышленности

1. Цели и задачи освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Защита окружающей среды в
промышленности» является формирование углублённых знаний, умений и
навыков в области защиты окружающей среды в промышленных производствах
разных отраслей экономики.
Задача дисциплины – привитие практических навыков выбора и
эффективного использования техники и технологий защиты окружающей
среды и рационального природопользования.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина
«Защита окружающей среды в промышленности»
относится к вариативной части профессионального цикла основной
образовательной программы подготовки магистров по направлению подготовки
«Техносферная безопасность» и профильной направленности «Промышленная
экология и рациональное использование природных ресурсов».
Дисциплина «Защита окружающей среды в промышленности»
базируется на знании промышленной экологии, процессов и аппаратов защиты
окружающей среды, современных инженерных решений экологических
проблем.
Знания, полученные по освоении дисциплины «Защита окружающей
среды в промышленности», необходимы при выполнении выпускной
квалификационной работы
и изучении других дисциплин основной
образовательной программы подготовки магистров направления 280700
«Техносферная безопасность» и профильной направленности «Промышленная
экология и рациональное использование природных ресурсов».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате изучения дисциплины «Защита окружающей среды в
промышленности» формируются следующие компетенции или их
составляющие:
- способность к анализу и синтезу, критическому мышлению,
обобщению, принятию и аргументированному отстаиванию решений (ОК-5);
- способность представлять итоги профессиональной деятельности в виде
отчётов, рефератов, статей, оформленных в соответствии с предъявляемыми
требованиями (ОК-11);
- владение навыками публичных выступлений, дискуссий, проведения
занятий (ОК-12);
- способность прогнозировать, определять зоны повышенного
техногенного риска и зоны повышенного загрязнения (ПК-2);
- способность оптимизировать методы и способы обеспечения
безопасности человека от воздействия различных негативных факторов в
техносфере (ПК-3);
- способность ориентироваться в полном спектре научных проблем в
профессиональной области (ПК-8);
- способность создавать модели новых систем защиты человека и среды
обитания (ПК-9).
В результате освоения дисциплины «Защита окружающей среды в
промышленности» обучающийся должен получить следующие результаты
образования:
1. Знать:
- виды воздействия промышленных производств на окружающую среду;
- общие проблемы её защиты;
- способы и технические средства снижения вредных выбросов, стоков и
отходов, очистки выбросов и стоков, утилизации и обезвреживания
отходов, рационального использования ресурсов..
2. Уметь:
- использовать
полученные
знания
и
навыки
для
решения
профессиональных задач и пополнять их изыскиваемой информацией и
своим профессиональным и жизненным опытом;
- выбирать технические средства и технологии с учётом экологических
последствий их применения;
- выявлять и ранжировать проблемы защиты окружающей среды в своей
области деятельности, преобразовывать их в конкретные решаемые
задачи;
- выбирать, обосновывать и применять оптимальные методы решения
поставленных задач, увязывая их с общей технической, экономической и
экологической ситуацией;
- оценивать экологическую эффективность технических решений на всех
стадиях их подготовки и реализации, своевременно вносить в них
необходимые коррективы;
- оценивать фактическое состояние и перспективы защиты окружающей
среды от негативного воздействия предприятия в целом.
3. Владеть навыками:
- выбора
природоохранных
мероприятий
для
удовлетворения
действующих нормативов с оценкой их эффективности;
- составления материально-экологического баланса и расчёта основных
параметров техпроцессов производства продукции и очистки выбросов и
стоков, параметров потребного оборудования;
- определения
средств
минимизации
негативного
воздействия
производства на окружающую среду;
- определения
результирующих
показателей
природоохранных
мероприятий.
4.
Структура и содержание дисциплины «Защита окружающей
среды в промышленности»
Общая трудоемкость дисциплин составляет _3__ зачетных единицы,
__108__ часов.
Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Защита среды в добывающих отраслях.
Определение содержания элементов в шламовых отходах, рудных
концентратах, подотвальных водах. Разбавление подотвальных вод, расчёт
основных параметров оборудования для него. Оценка возможности
использования горнопромышленных отходов в производстве стройматериалов.
Раздел 2. Защита среды в металлургии.
Расчёт параметров оборудования переработки металлургического шлака в
стройматериалы, очистки сточных вод и улавливания десублимируемых
возгонов металлов. Определение сернистости кокса. Материальноэкологические балансы переработки отходов.
Раздел 3. Защита среды в машиностроении.
Расчёт расхода реагентов для извлечения металлов из сточных вод.
Определение влажности гидроксидных осадков. Расчёт основных параметров
процессов утилизации электролитов. Расчёт отвалов.
Раздел 4. Защита среды в химической промышленности.
Определение эффективности пылеочистки в производстве сыпучих
продуктов. Расчёты потребностей в реагентах для уничтожения боевых
отравляющих веществ. Материально-экологические балансы процессов
утилизации токсичных соединений металлов и процессов органического
синтеза.
Раздел 5. Защита среды в производстве стройматериалов.
Расчёт количества сырья для производства строительного материала из
отходов. Определение количества сырьевых добавок при использовании
отходов растворителей в производстве асфальтобетона. Расчёт выделения газов
при производстве битума. Материально-экологический баланс производства
окисленного битума.
Раздел 6. Защита среды на транспорте.
Определение количества мазута для сжигания загрязненных субстратов.
Расчёт количества сорбента для сбора нефти.
Раздел 7. Защита среды в энергетике.
Расчёт эффективности пылезолоуловителей. Расчёт времени сорбционной
очистки воды. Расчёт динамики атмосферных выбросов на территории области.
Расчёт массы крупнодисперсного аэрозоля для улавливания возгонов металлов.
Определение массы катализатора для получения топлив из синтез-газа.
Составление материально-экологического баланса процессов гидрокрекинга
вакуумного газойля и жидкофазной гидрогенизации угля.
6.2 Контрольные вопросы, задачи и мероприятия для анализа при
проведении промежуточной аттестации
Вопросы
1.
Достоинства и недостатки реагентной очистки гальванических стоков.
2.
Достоинства и недостатки электрохимической очистки гальванических
стоков.
3.
Достоинства и недостатки ионообменной
очистки гальванических
стоков.
4.
Достоинства и недостатки сорбционной очистки гальванических стоков.
5.
Достоинства и недостатки экстракционной очистки гальванических
стоков.
6.
Порядок определения концентрации ионов железа
7.
Порядок определения концентрации ионов цинка.
8.
Определение и характеристика влажности осадка.
9.
Определение зольности осадка.
10. Определение плотности осадка.
11. Расчёт концентрации суспензии осадка.
12. Определение частоты вращения центрифуги n и фактора разделения Ф.
13. Определение индекса центрифугирования.
14. Применение центрифуг
в промышленности, их достоинства и
недостатки.
15. Условия образования и средний состав гальванических шламов.
16. Основные методы переработки, утилизации и обезвреживания
гальваношламов.
17. Сущность ферритизации шлама, химические процессы в ней.
18. Замена сульфата железа (II) для удешевления ферритизации.
19. Захоронение ферритных шламов на открытых площадках.
20. Флокуляция и отличия её от коагуляции.
21. Применяемые в промышленности природные и синтетические
флокулянты
22. Цели использования флокулянтов.
23. Оптимальные значения рН при использовании флокулянтов.
24 Определение эффективности флокулянта
1.
2.
3.
Задачи
Стоки с 28 мас. % разделяют на воду (52%), нефть (40%) и осадок
(остальное). В воде до 20 мг/л нефти и до 20 мг/л взвеси. Определить
суммарное содержание воды в нефти и осадке.
Площадь плёнки 1 тонны нефти на воде 20 км 2. Какая масса сорбента с
нефтеёмкостью 8 л/кг нужна для очистки 1 км 2 акватории от нефти с
плотностью 820 кг/ м 3.
Степень очистки на первой ступени (в циклоне) 64,6 %, суммарная со
второй ступенью (тканевым фильтром) степень очистки
91,2 %.
Определить степень очистки на второй ступени.
4.
5.
6.
7.
8.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
При переделе руды в железный концентрат переходит 71 мас.% ванадия,
из концентрата в чугун – 83 %, из чугуна в ванадиевый шлак – 82 %, из
шлака в товарный пентоксид ванадия – 78 %. Определить выход ванадия.
Расход компонентов на производство 100 м 2 черепицы – 500 кг отходов
пластмасс, 1580 кг песка, 12,5 кг красителей – и 18 КВтч электроэнергии.
Определить месячную потребность производства в компонентах и
энергии при производительности 35 м 2 черепицы в смену.
Оценить запасы меди в 40 млн т шламов обогатительного комбината со
средним содержанием меди в них 0,25 мас.% и загрузку предприятия
(лет), перерабатывающего 200 000 т сырья в год.
Степень очистки газа в каждом электроциклоне
системы из 6
последовательно включённых аппаратов без подачи на них напряжения
29 %. При подаче напряжения она составит в них последовательно 34,
31, 13,11 ,7 и 3 %. Определить
степень очистки газа всей системой
для обоих режимов работы.
На входе в электроциклон газ содержит г/м3 аэрозоля, на выходе – 0,03
г/м3 при подаче напряжения или 0,2 г/м3 без подачи. Определить
изменение степени очистки при перемене режима.
Мероприятия
Освоение нового способа сжигания осадка со снижением выхода
продуктов неполного сгорания, оксидов серы и азота и с использованием
теплоты сгорания для теплоснабжения с соответствующим сокращением
расхода топлива и общего выхода диоксида углерода.
Применение бензина с присадкой, снижающей на 20 % потери на
испарение, на автотранспортном предприятии со своим складом топлива.
Применение древесных отходов с высокой сорбционной ёмкостью для
загрузки биофильтров для очистки отходящих газов от одорантов
Применение высокоэффективной смеси коагулянтов для снижения
содержания железа и алюминия в осветляемой питьевой воде.
Освоение переработки сталеплавильного шлака в щебень для сохранения
территории отвала без её расширения и для создания новых рабочих мест
на участке утилизации шлака
Использование отходов трубного завода (шлаков) для производства
цемента, на основе которого изготавливают легкие бетонные смеси.
Брикетирование лигнина в смеси с сухим материалом для уменьшения
его влажности.
Применение лигнина для возврата пыли при выплавке цветных металлов.
Очистка гидрометаллургических стоков с получением осадка,
содержащего гипс, марганцевый концентрат для цемента и осветленную
воду, отвечающую нормам ПДС.
Применение птичьего помета для рекультивации золоотвалов.
Использование отхода производства алюминия, «красного шлама», в
производстве цемента.
Применение биотермическго компостирования осадков избыточного
активного ила с использованием растительных отходов и опилок.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
Коксование смеси жидкой и твердой фаз горючих твердых бытовых
отходов с получением кокса, жидкие углеводородов, газа и воды.
Улавливание пыли полистирола с возвратом её в технологический цикл с
помощью поворотного зонта над термопластавтоматом и рукавного
фильтра, подсоединенного к местной вентиляции.
Разработка
электроскруббера
с
эффективностью
улавливания
тонкодисперсных
аэрозолей при сварочных работах
99,5 %,
позволяющей использовать очищаемый воздух в качестве приточного на
участке затаривания флюса в емкости.
Реконструкция систем охлаждения предприятий с градирнями,
(применение градирни эжекционного типа), дающая снижение
температуры оборотной воды для уменьшения расхода электроэнергии
компрессорами и увеличение выработки топливно-энергетических ресурсов установкой пиролиза нефти, а также для уменьшения увлажнения
территории,
вызывающего
обледенение
дорог,
коррозию
металлоконструкций, образование токопроводящих увлажненных пленок
пыли.
Сжигание замазученных подтоварных вод в виде водотопливных
эмульсий, дающая снижение выбросов котельными оксидов азота и серы,
нефтесодержащих стоков , теплового загрязнения, снижение расхода
топлива, увеличение срока службы оборудования и его надежности.
Разработка горелок, повышающих глубину выгорания топлива,
уменьшающих местные избытки воздуха без повышения неполноты
сгорания и дающих значительную экономию топлива и снижение
эмиссии оксидов азота.
Разработка технологии вакуумной регенерация отработанных смазочных
масел – токсичных и канцерогенных веществ, накапливающихся в почве
и атмосфере, что приводит к нарушению воспроизводства птиц, рыб,
млекопитающих, болезням человека. Отходы
регенерации можно
применять в производстве асфальта.
Установка на участке металлообработки предприятия, загрязняющем
окружающую
среду
абразивной
пылью,
нового
циклона,
обеспечивающего непревышение ПДК по абразивной пыли и оксиду
железа и менее подверженного абразивному износу, чем имеющийся.
Пыль может утилизироваться как вторичное сырье для производства
абразивных материалов.
Разработка технологии утилизации замасленной прокатной окалины,
содержащей 65-70% железа, с получением компонента шихты в
доменной плавке и с получением хромоникелевых чугунов. Ранее
окалина вывозилась в отвалы.
Использование шламовых отходов металла после абразивной обработки
деталей в качестве сырья для производства металлических порошков.
Получение свинцового крона (пигмента для лакокрасочной промышленност)
из токсичных отработанных растворов гальванических
производств. В качестве источника свинца предлагается использование
лома аккумуляторных батарей. Стоимость получаемого крона
превосходит затраты на электроэнергию и химикаты, ликвидируются затраты на нейтрализацию отработанных растворов на предприятии.
5.
Учебно-методическое
дисциплины
и
информационное
обеспечение
а) основная литература:
1. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды.: Учеб.
пособие для вузов / А.Г. Ветошкин. – М.: Высш. шк., 2008. – 639 с.
2. Родионов А. И. Технологические процессы экологической безопасности / А.
И. Родионов, В. Н. Клушин, В. Г. Систер. – Калуга : Изд-во Н. Бочкаревой, 2000. 800 с.
4. Гридэл Т.Е., Алленби Б.Р. Промышленная экология: Учеб. пособие для вузов
/Пер. с англ. под ред. проф. Э.В. Гирусова. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. – 527 с. –
(Серия «Зарубежный учебник»).
3. Николайкина Н.Е. и др. Промышленная экология: Инженерная защита
биосферы от воздействия воздушного транспорта: Учеб. пособие/ Н.Е.
Николайкина, Н.И. Николайкин, А.М. Матягина. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006.
– 239 с.
б) дополнительная литература:
9. Экологически чистое производство: подходы, оценка, рекомендации : учебнометодическое пособие / Под ред. С.А. Пегова, И.С. Солобоева; Екатеринбург:
УфЦПРП, 2000. 394 с.
5. Белоусова О.А., Струкова Л.В. Сборник задач по промышленной экологии /
О.А. Белоусова, Л.В. Струкова.- Екатеринбург Изд.-во УГТУ-УПИ, 2006.– 28с.
6. Основы промышленной экологии: методические указания к лабораторным
работам по дисциплине «Основы промышленной экологии» для студентов
дневной формы обучения специальности 280202 «Инженерная защита
окружающей среды» / сост. М. В. Бузаева, В. В. Семенов, П. О. Осипов. Ульяновск : УлГТУ, 2008. 31 с.
7. Белоусова О. А. Промышленная экология. Деловые игры: учебно-практическое
пособие. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. – 24 с
10. Дубкова Е. Б. Лабораторный практикум по курсу «Промышленная экология» /
Е. Б. Дубкова, В. А. Зайцев. - М.: РХТУ, 2000. - 168 с.
в) периодические издания:
15. Экология и промышленномть России, М.
16. Инженерная экология, М.
г) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
АСТ-тест
6. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Учебные фильмы и видеоматериалы природоохранной тематики с
использованием телевизора с видеомагнитофоном и мультимедийного
комплекта.
2. Оверхед-проектор Medium 536P с наборами слайдов.
3. Дисплейный класс на 14 компьютеров с программными комплексами
АСТ-тест для тестирования знаний.
4. Описания
предприятий.
деловых
игр
по
природоохранной
деятельности
5. Оборудование и реактивы учебной эколого-химической лаборатории.