Современные геоэкологические проблемы текстильной промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Геолого-географический факультет

Кафедра экологии

Курсовая работа

Современные геоэкологические проблемы текстильной промышленности

Исполнитель А. М. Шевченко

Научный руководитель Т. А. Тимофеева

Гомель 2014



Содержание

Введение

1. Очистка воздуха рабочей зоны при производстве текстильной продукции

1.1 Очистка воздуха при сжигании топлива (угля и котельного топлива) на локальных теплоэнергетических установках (ТЭУ) текстильных предприятий

1.2 Улавливание пыли из воздуха рабочей зоны на различных стадиях текстильного производства

2. Анализ содержания неорганических и органических полютантов (ПАВ, красителей, тяжелых металлов и др.) в сточных водах текстильных предприятий

2.1 Технологические решения, снижающие концентрацию загрязняющих веществ

3. Экологическая сертификация текстильной продукции

Заключение

Список использованных источников



Введение

Текстильная промышленность - это группа отраслей лёгкой промышленности, занятых переработкой растительных (хлопок, лён, пенька, кенаф, джут, рами), животных (шерсть, шёлк коконoв шелкопряда). Искусственная текстильная промышленность делится на хлопчатобумажную, шерстяную, шёлковую, льняную, пенькоджутовую промышленность, производство нетканых материалов, ватное производство и др. Размещение предприятий по первичной обработке сырья - дисперсное и тяготеет к местам его производственных и синтетических волокон в пряжу, нити, ткани [1].

Сегодня экологические проблемы в текстильной промышленности касаются трех основных вопросов. Это очистка воздуха рабочей зоны в производственном цикле, анализ содержания неорганических и органических полютантов и сертификации текстильной продукции.

Целью работы является геоэкологическая оценка современных геоэкологических проблем текстильной промышленности.

Задачи работы:

-проанализировать очистку воздуха рабочей зоны при производстве текстильной продукции;

-оценить очистку воздуха при сжигании топлива (угля и котельного топлива) на локальных теплоэнергетических установках (ТЭУ) текстильных предприятий;

-проанализировать содержание неорганических и органических полютантов (ПАВ, красителей, тяжелых металлов и др.) в сточных водах текстильных предприятий, выявить технологические решения, снижающие концентрацию загрязняющих веществ;

-охарактеризовать улавливание пыли из воздуха рабочей зоны на различных стадиях текстильного производства;

- изучить экологическую сертификацию текстильной продукции.

Актуальность современных геоэкологических проблем текстильной промышленности проявляется в том, что текстильное производство сопровождается использованием и выделением определенного количества вредных веществ. Незначительное отклонение от предельно допустимых концентраций токсикантов может привести к серьезным, порой необратимым последствиям для окружающей среды и здоровья населения.

Практическая значимость заключается в оценке соблюдения строгого контроля над обеспечением безопасности готовых текстильных изделий и непосредственно самим производственным процессом, а так же в проведении анализа уровня загрязнения сырьевых продуктов и токсичности вводимых добавок, а так же оценке дозы поступления токсичных веществ в организм и влияния совокупности приведенных факторов на состояние здоровья рабочих и потребителей.

текстильный сточный экологический воздух



1. Очистка воздуха рабочей зоны при производстве текстильной продукции и улавливание вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу в ходе производства

Физические свойства текстильных материалов значительно изменяются в зависимости от количества влаги, которая в них содержится. В текстильных материалах может быть гигроскопическая или свободная влага. Гигроскопическая влага - это та, которая поглощается или отдается любым материалом при изменении относительной влажности и температуры окружающего воздуха, она может составлять значительную часть общего веса текстильных материалов. Содержание этой влаги колеблется от 4 % для хлопка в относительно сухом воздухе и до 25 % для шерсти во влажном воздухе. Гигроскопическая влага проникает в стенки волокон текстильных материалов в виде водяного пара, но при взаимодействии между паром и клетками волокон конденсируется, образуя невидимые частицы гигроскопической жидкости. Переход воды из парообразного в жидкое состояние увеличивает вес текстильных материалов. Текстильные материалы также содержат свободную влагу, т. е. воду в жидком состоянии, находящуюся между волокнами [2].

При слишком низкой относительной влажности воздуха волокна таких натуральных материалов, как шерсть, хлопок, шелк, а также синтетических материалов, таких как акрил, полиэстер становятся хрупкими и плохо поддаются обработке, увеличивается количество обрывов нити, станки чаще останавливаются, уменьшается производительность труда, ухудшается качество сырья и готовых изделий. Вследствие трения между материалами и лентами конвейеров или деталями оборудования возникают электростатические заряды, особенно сильные при относительной влажности воздуха меньше 55-65 %. При низкой относительной влажности воздуха образуется больше пыли, раздражаются кожа и слизистые оболочки работающих в помещении, ухудшается их самочувствие [2].

Главные операции процесса превращения хлопка-сырца в ткань следующие:

- кардочесание (разрыхление и трепание);

- вытяжка;

- гребнечесание;

- получение ровницы;

- прядение;

- получение полотна прядением или вязанием.

Подобная технология применяется не только для изготовления изделий из чистого хлопка, но и из большинства синтетических волокон, а также изделий из смеси хлопка с синтетическими материалами [2].

Целью процесса кардочесания является разделение и распутывание массы спутанных хлопковых волокон, удаление загрязнений и дефектных волокон и, наконец, соединение волокон и формирование непрерывной пряди-ленты. В ходе процесса рыхления и трепания при механическом воздействии на волокно игольчатых решеток, разрыхлительных валиков, быстровращающихся барабанов, бил, трепал выделяется большое количество пыли. При низкой относительной влажности воздуха быстро засоряется кардочесальная машина, происходят частые разрывы ватки, очищенные хлопковые волокна оседают на поверхностях машины из-за зарядов статического электричества. Разрыхлительно-трепальные агрегаты оборудуются технологическими (встроенными в машины для перемещения разрыхленной массы) и гигиеническими (удаление пыли от машин) местными отсосами. Воздух, удаляемый местными отсосами и системами пневмотранспорта, очищается в фильтрах двух ступеней, что дает возможность применять рециркуляцию воздуха, то есть возвращать воздух, очищенный в фильтрах, в цех. При удалении воздуха этими системами за пределы помещения он должен быть компенсирован приточным воздухом.

В процессе вытяжки несколько вышедших из кардочесальной машины лент соединяются и протягиваются в лентовытяжной машине так, чтобы получить параллельное расположение волокон. При низкой относительной влажности воздуха у лент получаются рваные, разветвленные концы и неровности в виде толстых и тонких мест, кроме того, волокна прилипают к вытяжным цилиндрам машины и накапливаются в них, поэтому приходится часто останавливать машину [3].

При изготовлении высокосортной хлопчатобумажной продукции, например швейных ниток, тонкой пряжи и т. п., а также при изготовлении тканей, для которых требуются особо длинные хлопчатобумажные волокна, за процессом кардочесания следует процесс гребнечесания. Гребнечесание представляет собой тонкую операцию, при которой происходит дальнейшая очистка и удаление коротких волокон. При гребнечесании требуется более высокая относительная влажность воздуха, чем при кардочесании - 60-65 %.

В процессе образования ровницы относительно толстые и тяжелые ленты, получаемые в лентовытяжной машине, вытягиваются в тонкие пряди, пригодные для прядения. Во время получения ровницы лента должна хорошо удерживаться в перегонном банкаброше, отдельные волокна должны слегка прилипатьоднокдругому.Необходимоприниматьмерыдляпредупреждениявозникновенияэлектростатических зарядов [3].

В процессе чесания образуется большое количество отходов в виде пуха, очесов и орешка [3].

Для уменьшения запыленности и утилизации отходов производится непрерывное удаление пуха и очесов от чесальных машин с помощью местных отсосов, встроенных в машины. Количество воздуха, удаляемого местными отсосами, приводится в технической характеристике машин. Уборка орешка, выпавшего под машины, осуществляется периодически или постоянно централизованной системой пневмотранспорта [3].

После очистки в фильтрах (две ступени) воздух, удаляемый от чесальных машин, выбрасывается наружу или возвращается в цех. На участках, где расположены чесальные, ленточные и ровничные машины выделяется значительное количество теплоты от оборудования, поэтому определяющим является воздухообмен на удаление избыточной теплоты. Приточный воздух подают обычно в верхнюю зону, а удаляют - из нижней зоны над полом [3].

Для получения нити традиционно использовали кольцевые прядильные машины: пряди ровницы, получаемые с банкаброша, поступают в прядильный ватер, в котором они движутся медленно, закручиваются и наматываются на веретено. В пространстве около веретена воздух теплее и суше, получаемая со станка пряжа содержит меньше гигроскопической влаги, чем ровница [3].

Слишком сухая пряжа, по сравнению с пряжей, содержащей нормальное количество влаги, не только хуже качеством, но и имеет меньший вес, вследствие чего предприятие несет потери на разнице в весе сырья и готовой продукции. В последние годы произошла массовая замена традиционных кольцевых прядильных машин безверетенными пневмомеханическими и аэромеханическими прядильными машинами [3].

Технологический процесс выработки пряжи осуществляется по следующей схеме. Лента из тазов подается в зону разделения волокон, где интенсивно прочесывается. Разделенные волокна, вовлекаемые воздушным потоком, поступают в прядильную камеру и выводятся на сборную поверхность ротора, который вращается с частотой 30-60 тыс. об./мин. Под действием центробежной силы волокна в роторе уплотняются и прикручиваются к концу пряжи, введенному в камеру. Вследствие этого происходит постепенное отделение пряжи от сборной поверхности. Сформированная пряжа получает определенную крутку в крутильной головке, после чего наматывается на бобины [3].

В прядильных цехах с машинами пневмомеханического прядения значительно больше суммарная установочная мощность электродвигателей машин и, как следствие, больше тепловыделения от машин, больше значение относительной влажности воздуха, машины имеют местные отсосы, удаление воздуха из помещения цеха обеспечивается только за счет местной системы вентиляции от машин. Все это необходимо учитывать при проектировании системы кондиционирования воздуха. В помещениях прядения особо важно поддерживать постоянное значение относительной влажности воздуха или постоянное содержание гигроскопической влаги в пряже, изменяя при этом температуру или относительную влажность в помещении [3].

В помещениях, где производятся кручение, размотка пряжи, снование и намотка, должна поддерживаться достаточно высокая относительная влажность воздуха, чтобы пряжа оставалась прочной и мягкой, для них также характерны значительные тепловыделения от оборудования [3].

Во всех помещениях прядильного производства, наряду с обработкой приточного воздуха в центральной системе кондиционирования воздуха, применяют местное увлажнение воздуха для уменьшения нагрузки на охлаждение центральной системы и для борьбы со статическим электричеством. Положительные заряды могут быть частично или полностью нейтрализованы, если воздух дополнительно увлажняется непосредственно в производственном помещении при работе местных увлажнителей, так как распыление воды сопровождается образованием отрицательных ионов [3].

При изготовлении тканей наблюдается улучшение качества продукции и уменьшение числа остановок машин при повышенной относительной влажности воздуха в помещении. Обычно для изготовления печатных тканей, простынного полотна употребляют пряжу, полученную из коротких волокон, которая требует значительно большей крутки по сравнению с пряжей из длинных волокон при той же ее прочности. Это дополнительное кручение пряжи увеличивает образование петель и уменьшает способность поглощать гигроскопическую влагу, являясь косвенной причиной понижения прочности пряжи. Обычно один рабочий обслуживает несколько десятков автоматических ткацких станков, обрыв нити и устранение его приводят к остановке станков и снижению производительности труда. Поддержание высокого значения относительной влажности воздуха значительно сокращает число случаев обрыва [4].

В ткацких цехах, как правило, отсутствуют местные отсосы, схема организации воздухообмена - сверху-вниз, в них применяют обработку воздуха в центральных системах с местным увлажнением, кроме ткацких цехов с жаккардовыми станками, где доувлажнение недопустимо [4].

Пряжа недавней выработки, даже если она изготавливалась в благоприятных условиях, свертывается петлями при размотке с катушки, что объясняется естественной эластичностью волокон, в которых после кручения пряжи остаются внутренние напряжения. С течением времени эти напряжения и способность нитей пряжи самопроизвольно завиваться в петли исчезают, так как волокна ослабляются и изгибы переходят в остаточную деформацию [4].

В трикотажном производстве свертывание нитей пряжи в петли является серьезной помехой для получения хорошей вязки, поэтому необходимо устранить это свойство пряжи перед поступлением в производство. Может применяться обычная выдержка на складе, но пряжа должна храниться долго, что обходится дорого. Уничтожить внутренние напряжения возможно при воздействии на пряжу теплым влажным воздухом, для чего ее помещают в специальную камеру с хорошей циркуляцией воздуха. Аналогичным способом с использованием теплого влажного воздуха, но путем непрерывного движения бобин с пряжей через машины, где распыляется горячая вода и пар, обрабатывается уточная пряжа, применяемая в автоматических ткацких станках для изготовления ткани [4].

В процессе вязания пряжа совершает быстрые и сложные движения, она должна быть ровной, гибкой, крепкой и не забиваться в петли, не должно возникать статического электричества, поэтому в помещениях вязания трикотажных полотен также необходимо поддерживать относительную влажность воздуха не ниже 60 % [4].

Технология переработки шерстяного сырья, синтетических волокон подобных шерсти, таких как акрил, смеси натуральных и синтетических волокон (нитрон, капрон, вискоза, лавсан и т.д.), подобна технологии переработки хлопка, но имеет свои особенности, связанные с особенностями исходного сырья. В отличие от хлопка сырье шерсти имеет большее загрязнение, нерегулярную структуру, сальный налет. Сырье необходимо мыть с целью уменьшения содержания жира, повышения гигроскопичности и лучшего разделения волокон. Волокна шерсти имеют чешуйчатую структуру, часто естественную завивку, вследствие чего они больше сцеплены между собой и требуют особой обработки. Технология производства шерсти более сложная, чем хлопка. Шерсть, в отличие от хлопка и синтетических волокон, при ее обработке требует более высокого значения относительной влажности воздуха, особенно при ее прядении [3].

Шерстяные предприятия делятся на суконные и камвольные. В состав суконных фабрик входят следующие отделения: приготовительное, по переработке отходов, аппаратное, прядильное. В состав камвольных фабрик входят отделения: приготовительное, по переработке отходов, чесальное, ленточное, первое гребнечесальное, ровничное, второе гребнечесальное, прядильное. Кроме того, имеются участки, на которых производят карбонизацию, крашение, отжим и сушку сырья или ровницы. В ходе технологического процесса в производственные помещения поступают теплота и пыль, причем наибольшее количество пыли, выделяется в приготовительном отделении, а теплоты - в аппаратных и прядильных цехах. В приготовительных отделениях и отделениях по переработке отходов используются системы пневмотранспорта волокна и отходов и аспирации машин. Рециркуляция воздуха, удаляемого этими системами, не допускается. В ленточных, ровничных, гребнечесальных и прядильных отделениях применяют системы местного увлажнения воздуха [4].

Таким образом, необходимо учитывать операции и процессы происходящие на территории рабочей зоны и применять соответствующие способы очистки воздуха и улавливания вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу в ходе производства [4].



1.1 Очистка воздуха при сжигании топлива (угля и котельного топлива) на локальных теплоэнергетических установках (ТЭУ) текстильных предприятий

Предприятия угольной промышленности оказывают существенное отрицательное влияние на водные и земельные ресурсы. Основные источники выброса вредных веществ в атмосферу - промышленные, вентиляционные и аспирационные системы шахт и обогатительных фабрик и др. [5].

Загрязнение воздушного бассейна в процессе открытой и подземной добычи угля, транспортировки и обогащения каменного угля вызвано буровзрывными работами, работой двигателей внутреннего сгорания и котельных, пылением угольных складов и породных отвалов и другими источниками [5].

В 2013 году, по сравнению с 2002 годом, объём выбросов вредных веществ в атмосферу от предприятий отрасли возрос относительно 2002 года на 30 процентов, главным образом, из-за вновь учитываемых выбросов метана от вентиляционных и дегазационных установок на шахтах. Степень улавливания и обезвреживания загрязняющих веществ крайне низка (9,1 %), при этом не улавливаются углеводороды и ЛОС [5].

В 2013 году выросли выбросы углеводородов (на 45,5 тыс. т), метана (на 40,6 тыс. т.), сажи (на 1,7 тыс. т.), ряда других веществ; отмечено снижение выбросов ЛОС (на 5,2 тыс. т.), диоксида серы (на 2,8 тыс. т.), твёрдых веществ (на 2,2 тыс. т.). Зональность угля, поступающего от отдельных поставщиков на ТЭС, превышает 79 % (в Великобритании она в соответствии с законодательством - 22 %, в США - 9 %). И увеличение выброса летучей золы в атмосферу продолжается. ТЭС, работающие на твёрдом топливе, интенсивно выбрасывают в атмосферу продукты угля и сланцев, содержащих до 50 % негорючей массы и вредных примесей. Удельный вес ТЭС в электробалансе страны составляет 79 %. Они потребляют до 25 % добываемого твёрдого топлива и сбрасывают в среду обитания человека более 15 млн. т. золы, шлаков и газообразных веществ [5].

В США каменный уголь продолжает оставаться основным видом топлива для электростанций. К концу столетия все электростанции там должны стать экологически чистыми, предстоит повысить КПД до 50 % и более (сейчас 35 %). Чтобы ускорить внедрение технологий очистки угля, ряд угольных, энергетических и машиностроительных компаний при поддержке федерального правительства разработал программу, на реализацию которой потребуется 3,2 млрд. долларов. В течение 20 лет только в США новые технологии будут внедрены на существующих электростанциях общей мощностью 140 тыс. МВт и на новых переоборудуемых электростанциях общей мощностью 170 тыс. кВт. [5].

Традиционный диффузионный способ сжигания высококачественных углеводородных топлив приводит к загрязнению окружающей атмосферы главным образом оксидами азота и канцерогенными веществами. В связи с этим необходимы экологически чистые технологии сжигания этих видов топлива: с высоким качеством распыления и смешения с воздухом до зоны горения и интенсивным сжиганием обедненной, предварительно перемешанной, топливно-воздушной смеси, оптимальная с термохимической точки зрения камера сжигания (КС) должна обеспечивать предварительное испарение топлива, полное и равномерное перемешивание его паров с воздухом и устойчивое сжигание обедненной горючей смеси при минимальном времени её пребывания в зоне горения [6].

В этом плане гораздо эффективнее традиционного диффузного гибридный способ сжигания, представляющий комбинацию диффузной зоны с каналом для предварительного испарения и перемешивания топлива с воздухом. Разработаны технологии сжигания угля в котлах с циркулирующим кипящим слоем, где достигается эффект связывания экологически опасных примесей серы. Институтом «Теплоэлектропроект» разработана технология газификации угля: сжигается не сам уголь, а выделенный из него газ. Это экологически чистый процесс, но пока он, как и любая новая технология, дорог. В будущем будут внедрены технологии газификации даже нефтяного кокса [6].

При сжигании угля в псевдосжиженном слое выброс в атмосферу соединений серы уменьшается на 95 %, а окислов азота - на 70 % [6].

Очистка дымовых газов. Для очистки дымовых газов применяется известково-каталитический двухступенчатый метод с получением гипса, основанный на поглощении диоксида серы известняковой суспензией в две ступени контакта. Подобная технология, как свидетельствует мировой опыт, наиболее распространена на тепловых электростанциях, сжигающих жидкое и твёрдое топливо с различным содержанием серы в нём, и обеспечивает степень очистки газов от окислов серы не ниже 90-95 %. Большое количество отечественных электростанций работают на топливе со средним и высоким содержанием серы в нем, поэтому этот метод должен получить широкое распространение в отечественной энергетике [6].

На долю ТЭС приходится около 70 % выбросов оксидов азота в атмосферу. В США и Японии методы очистки дымовых газов от оксидов азота нашли широкое применение, в этих странах работает более 100 установок, в которых используется метод селективного каталитического восстановления оксидов азота аммиаком на платино-ванадиевом катализаторе, правда, стоимость этих установок очень высока, а срок службы катализатора незначителен [6].

В последние годы в США разработана технология получения, так называемого самоочищающегося угля. Такой уголь лучше горит, и при его использовании в дымовых газах оказывается на 80 % меньше диоксида серы, дополнительны же расходы составляют лишь часть затрат на установку скрубберов. Технология получения самоочищающегося угля включает две стадии. Первоначально от угля посредством флотации отделяются примеси, затем уголь размалывается в порошок и добавляется в шлам, при этом уголь всплывает и примеси тонут. На первой стадии удаляется почти вся неорганическая сера, а органическая остается. На второй стадии порошкообразный уголь соединяется с химическими веществами, название которых является коммерческой тайной, а затем уплотняется в комки величиной с виноградину. При сгорании эти химические вещества вступают в реакцию с органической серой, причем сера надежно изолирована, что исключает ее попадание в атмосферу. Комки такого модифицированного угля можно транспортировать, хранить и применять как обычный уголь [6].

Парогазовые системы. Эффективная комплексная система, обеспечивающая не только улавливание вредных примесей из дымовых газов ТЭС, но и одновременно снижающих примерно на 20 % удельный расход топлива на производство электроэнергии, разработана в Энергетическом институте Г. Н. Кржижановского. Суть ее в том, что перед сжиганием в топке паровых котлов ТЭС уголь газифицируют, очищают от твердых (содержащих вредные вещества) примесей и направляют в газовые турбины, где продукты сгорания с температурой 400-500 °С сбрасываются в обычные паровые котлы. Подобные парогазовые системы широко используют энергетики ряда стран для уменьшения выброса в атмосферу [6].

Глубокая комплексная переработка угля. За рубежом интенсивно ведутся работы по отработке технологий и оборудования газификации угля для полного обеспечения промышленности в горючих газах, синтез-газе и водороде. В Нидерландах введена в действие демонстрационная установка кислородной газификации угля для энергоблока мощностью 250 МВт. Намечен ввод четырех подобных установок от 175 до 330 МВт в Европе, десяти установок от 100 до 500 МВт в США и одной установки мощностью 400 МВт в Японии. Процессы газификации при высоких температурах и давлениях дают возможность перерабатывать угли широкого ассортимента. Известны исследования по высокоскоростному пиролизу и каталитической газификации, реализация которых сулит огромные выгоды [6].

Необходимость углубления переработки угля продиктована предшествующим ходом развития тепло- и электроэнергетики: наилучшие результаты достигаются при комбинированной переработке угля в электричество и тепло. Качественный скачок в использовании угля связан с его комплексной переработкой в рамках гибких технологий. Решение этой сложной проблемы потребует новых технологических установок для энергохимических комплексов, которые обеспечат повышение экономичности ТЭС, снижение капитальных удельных затрат и кардинальное решение вопросов экологии. В своё время нефть потеснила уголь и вышла на первое место в мировом энергетическом балансе. Однако это чревато определёнными экологическими проблемами [6].

При сжигании жидких топлив (мазута) с дымовыми газами в атмосферный воздух поступают сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, газообразные и твёрдые продукты неполного сгорания топлива, соединения ванадия, солей натрия, а также вещества, удаляемые с поверхности котлов при чистке. С экологических позиций жидкое топливо обладает более «гигиеническими» свойствами: отпадает проблема золоотвалов, которые занимает значительные территории, исключают их полезное использование и являются источником постоянных загрязнений атмосферы и районе станции из-за уноса золы с ветрами. В продуктах сгорания жидких видов топлива отсутствует летучая зола. Применение двух топливных гибридных камер сгорания вместо традиционных одно зонных диффузионных КС с использованием частичного замещения части углеводородного топлива водородом (6 % от массы углеводородного топлива) снижает расход нефтяного топлива на 17-20 %, уровни выброса частиц сажи - на порядок, бензопирена в 10-15 раз, оксидов азота в 5 раз) [7].

В большинстве стран запрещено сжигание нефтяного топлива с сернистостью выше 0,5 %, в России же половина солярки не укладывается в этот норматив, а сернистость котельного топлива достигает 3 % [7].

Поэтому доля использования жидкого топлива в энергетике за последние годы существенно снижается. Зарождающаяся тенденция будет в дальнейшем усиливаться в связи с существенным расширением использования жидкого топлива в других областях народного хозяйства: на транспорте, в химической промышленности, в том числе в производстве пластмасс, смазочных материалов, предметов бытовой химии и т. д. К сожалению, используется нефть не лучшим образом. В 1984 году при мировом производстве нефтепродуктов 2750 млн. т. бензина получено 600 млн. т. керосина и реактивного топлива - 210, дизельного топлива - 600, мазута - 600 млн. т. Хороший пример ресурсосбережения показала Япония, которая стремится максимально снизить зависимость страны от импорта нефти. Для решения этой важной экономической задачи на протяжении последних 20 лет прилагались просто гигантские усилия. Приоритетное внимание получила энергосберегающая технология. И как итог проделанной работы - для производства того же объёма валового национального продукта Японии сегодня требуется в два раза меньше нефти, чем в 1974 году. Несомненно, нововведения благоприятно сказались на улучшении экологической обстановки [7].

По экологическим критериям природный газ - наиболее оптимальное топливо. В продуктах сгорания отсутствуют зола, копоть и такие канцерогены, как бензопирен. При сжигании газа единственным существенным загрязнителем атмосферы остаются окислы азота. Однако выброс окислов азота при сжигании на ТЭС природного газа в среднем на 20 % ниже, чем при сжигании угля. Это объясняется не свойствам самого топлива, а особенностями процессов их сжигания. Коэффициент избытка воздуха при сжигании угля ниже, чем при сжигании природного газа.

Так предприятие: ОАО «Речицкий текстиль» по данным 15.12.13 г. Выбрасывает в атмосферу 5,317 т. в г. Данные по веществам приведены в таблице 1.



Таблица 1 - Выбросы загрязняющих веществ [7]

Название	Выброшено без очистки, всего	Выброшено без очистки, из них от организованных источников выбросов	В том числе, от технологических и других процессов
Всего	2,661	2,528	1,748
Твердые	0,245	0,154	0,245
Углерод оксид (окись углерода, угарный газ)	1,783	1,759	0,991
Азот (IV) оксид (азота диоксид)	0,231	0,213	0,127
Азот (II) оксид (азота оксид)	0,038	0,038	0,021
Неметановые летучие органические соединения (НМЛОС)	0,294	0,294	0,294
Прочие	0,070	0,070	0,070

Таким образом, природный газ - наиболее экологически чистый вид энергетического топлива и по выделению оксидов азота в процессе горения.

Изменения в окружающей среде при транспортировке газа. Современный магистральный трубопровод представляет собой сложное инженерное оборудование, которое помимо линейной части (собственно трубопровода) включает в себя установки для подготовки нефти или газа к перекачке, насосные и компрессорные станции, резервуарные парки, линии связи, систему электрохимической защиты, дороги, идущие вдоль трассы, и подъезды к ним, а также временные жилые посёлки эксплуатационников [7].

Существенному загрязнению подвергается атмосферный воздух вследствие потерь от больших и малых «дыханий» резервуаров, утечек газа и т. д. [7]. Загрязнение атмосферы в результате аварийного выброса газа или сжигания нефти и нефтепродуктов, различных на поверхности при аварии, характеризуется значительно меньшим периодом воздействия, и его можно отнести к кратковременному [7]. Атмосферный воздух загрязняется также в результате утечки газа через негерметичные соединения трубопровода, утечки и испарения в процессе хранения и выполнения сливно-наливных операций, потерь на газонефте и нефтепродуктопроводах и т. д. В результате может подавляться рост растительности и повышаться предельно допустимые концентрации в воздухе [5].

Решение проблемы охраны окружающей среды от вредного воздействия предприятий тепловой энергетики требует комплексного подхода. Ряд ограничений и технических требований при выборе площадке под строительство диктуется экологическими соображениями [6].

Во-первых, фон загрязнений, который возникает в связи с работой в этой зоне ряда промышленных предприятий, а иногда и уже существующих электростанций. Если величина загрязнений в месте предполагаемого строительства уже достигла предельных значений или близка к ним, размещение, например, тепловой станции не должно разрешаться [6].

Во-вторых, при наличии определённого, но недостаточно высокого фона загрязнений должны быть проведены подробные оценки, позволяющие сопоставить значения возможных выбросов от проектируемой тепловой станции с уже существующими в данном районе. При этом нужно учитывать различные по характеру и содержанию факторы: направленность, силу и периодичность ветров в этой местности, вероятность осадков, абсолютные выбросы станции при работе на предполагаемом виде топлива, инструкции топочных устройство, показатели систем очистки и улавливания выбросов и т.д. После сопоставления полученной суммарной (с учётом воздействия от проектируемой тепловой станции) величины выбросов с предельно допустимой и должен быть сделан окончательный вывод о целесообразности строительства ТЭС [6].

При сооружении электростанций, прежде всего ТЭЦ, в городах или пригородах предусматривается создание лесных полос между станцией и жилыми массивами. Они уменьшают воздействие шума на близлежащие районы, способствуют задержанию пыли при ветрах в направлении жилых массивов. При проектировании и строительстве ТЭС необходимо планировать их оснащение высокоэффективными средствами очистки и утилизации отходов, сбросов и выбросов загрязняющих веществ, использование экологически безопасных видов топлива [6].

Защита атмосферы от основного источника загрязнений ТЭС - диоксида серы - происходит, прежде всего, путём его рассеивания в более высоких слоях воздушного бассейна. Для этого сооружаются дымовые трубы высотой 180, 250 и даже 420 м. Более радикальное средство сокращения выбросов диоксида серы - выделение серы из топлива до его сжигания на ТЭС [6].

Наиболее эффективный способ снижения выбросов сернистого газа - сооружение на ТЭС известняковых сероулавливающих установок и внедрение на обогатительных фабриках установок по извлечению из угля пиритной серы. Одним из важных документом в охране атмосферы от тепловых выбросов на территории Республики Беларусь является Закон Республики Беларусь «Об охране атмосферного воздуха». В Законе подчёркивается, что атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, благоприятное состояние, которого составляет естественную основу устойчивого социально-экономического развития республики. Закон направлен на сохранение и улучшение качества атмосферного воздуха, его восстановление для обеспечения экологической безопасности жизнедеятельности человека, а также предотвращение вредного воздействия на окружающую среду. Закон устанавливает правовые и организационные основы норм хозяйственной и иной деятельности в области использования и охраны атмосферного воздуха.

Главная опасность теплоэнергетики для атмосферы заключается в том, что сжигание углеродсодержащих топлив приводит к появлению двуокиси углерода CO₂ , которая выбрасывается в атмосферу и способствует созданию парникового эффекта [6].

Наличие в сжигаемом угле добавок серы приводит к появлению окислов серы, они поступают в атмосферу и после реакции с парами воды в облаках создают серную кислоту, которая с осадками падает на землю. Так возникают кислотные осадки с серной кислотой [6].

Другим источником кислотных осадков являются окислы азота, которые возникают в топках ТЭС при высоких температурах (при обычных температурах азот не взаимодействует с кислородом атмосферы). Далее эти окислы поступают в атмосферу, вступают в реакцию с парами воды в облаках и создают азотную кислоту, которая вместе с осадками попадает на землю. Так возникают кислотные осадки с азотной кислотой [6].

ТЭС на угле, вырабатывающая электроэнергию мощностью 1 ГВт = 10 Вт, ежегодно потребляет 3 млн. т. угля, выбрасывая в окружающую среду 7 млн. т. СО₂, 120 тыс. т. двуокиси серы, 20 тыс. т. оксидов азота NО₂, и 750 тыс. т. золы [6].

В каменном угле и летучей золе содержатся значительные количества радиоактивных примесей. Годовой выброс в атмосферу в районе расположения ТЭС мощностью 1 ГВт приводит к накоплению на почве радиоактивности, в 10-20 раз превышающей радиоактивность годовых выбросов АЭС такой же мощности [6].

Таким образом, защита атмосферы от тепловых выбросов должна быть направлена на снижение объёмов газовых выбросов и их очистку и включать следующие мероприятия:

-контроль за состоянием окружающей среды;

-применение методов, способов и средств, ограничивающих объёмы выбросов газа и подачи его в промысловую газосборочную сеть;

-использование в аварийных случаях факельных устройств, обеспечивающих полное сгорание сбрасываемого газа;

-обеспечение соблюдения экологических нормативов проектируемыми объектами и сооружениями;

- применение системы автоматических блокировок технологических потоков в нефтепереработке, позволяющей герметизировать опасные участки в аварийных ситуациях и осуществить разрядку этого звена в факельную систему;-максимально возможное изменение топливных режимов тепловых энергетических установок в пользу экологически чистых видов топлива и режимов его снижения;

-достижение основного объёма снижения газовых выбросов в нефтепереработке путём строительства установок по подготовке попутного и нефтяного газа и систем газопроводов, обеспечивающих утилизацию [6].

Снижение объёмов вредных выбросов и нефтепереработке достигается в процессе реконструкции и модернизации нефтеперерабатывающего производства, сопровождаемых строительством природоохранных объектов [6].

Таким образом в 2013 г. выросли выбросы углеводородов (на 45,5 тыс. т), метана (на 40,6 тыс. т.), сажи (на 1,7 тыс. т.), ряда других веществ; отмечено снижение выбросов ЛОС (на 5,2 тыс. т.), диоксида серы (на 2,8 тыс. т.), твёрдых веществ (на 2,2 тыс. т.). Зональность угля, поступающего от отдельных поставщиков на ТЭС, превышает 79 %. И увеличение выброса летучей золы в атмосферу продолжается. ТЭС, работающие на твёрдом топливе, интенсивно выбрасывают в атмосферу продукты угля и сланцев, содержащих до 50 % негорючей массы и вредных примесей [6].

1.2 Улавливание пыли из воздуха рабочей зоны на различных стадиях текстильного производства

Пыль - это мельчайшие частицы, образующиеся в результате измельчения, трения, дробления и т.п. твердых материалов. Промышленная пыль по происхождению (роду исходного материала) делится на органическую, неорганическую, металлическую и смешанную [7].

В основных производствах текстильной и легкой промышленности образуется органическая пыль естественного происхождения и искусственного. Пыль естественного происхождения образуется при переработке натуральных волокон, кож, шерсти и т.п. Пыль искусственного происхождения - от химических волокон, искусственных кож, резины и т.д. Действие пыли на организм человека зависит от ее физико-химических свойств, дисперсности пылинок, их формы и их концентрации, наличия микроорганизмов [7].

При определении степени воздействия пыли на организм человека следует учитывать не только ее физические свойства, но и размеры пылинок. Наиболее опасны, с точки зрения проникновения в легкие, пылинки размером до 5 мкм., так как альвеолярные (дыхательные) каналы у людей имеют диаметры 5-4 мкм. Пылинки размером более 5 мкм способны задерживаться в верхних дыхательных путях и бронхах.

Дисперсность пыли влияет на ее скорость оседания и способность витания в воздухе, т.е. находится во взвешенном состоянии. Пыль, обладающая более высокой дисперсностью, представляет большую опасность для человека, так как она способна легче проникать в его организм [7].

Пыль способна вызывать различные заболевания кожи и слизистых оболочек, а также внутренних органов человека. В частности, различные кожные заболевания, воспаление соединительных оболочек глаза (конъюнктивит), носовую и бронхиальную астму, бронхит, катар верхних дыхательных путей и т.п. При длительной работе в условиях запыленного воздуха с концентрацией выше допустимой пыль вызывает хронические заболевания легких - пневмокониоз, силикоз, туберкулез, которые ведут к ограничению дыхательной поверхности легких и нарушению функционирования всего организма [7].

Токсические пыли представляют наибольшую опасность для человека, так как проникая в организм, могут разлагаться и вызывать острое отравление или тяжелые хронические заболевания.

По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса:

1-й класс - чрезвычайно опасные;

2-й класс - высокоопасные;

3-й класс - умеренно опасные;

4-й класс - малоопасные.

Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, к которым относятся: ПДК, средняя смертельная доза при введение в желудок, при нанесение на кожу, средняя смертельная концентрация в воздухе, коэффициент возможности ингаляционного отравления; зона острого действия, зона хронического действия. Пыли растительного и животного происхождения относятся к четвертому классу опасности [7].

Кроме вредного воздействия на организм человека пыль повышает износ оборудования, увеличивает брак выпускаемой продукции, приводит к снижению производительности труда и способствует возникновению и распространению пожара и взрыва на производстве [7].

Согласно классификации Всесоюзного научно-исследовательского института противопожарной обороны (ВНИИПО) пыли по опасности воспламенения и взрыва в помещение делятся на четыре класса:

1 класс - взрывоопасные пыли в состоянии аэровзвеси с нижним пределом воспламеняемости (НВП) (взрыва) при концентрации до 15 г/м³;

2 класс - то же с НПВ от 16 до 65 г/м³ (древесная мука, льняная пыль и т.п.);

3 класс - наиболее пожароопасные отложившиеся пыли с температурой самовоспламенения до 250 °С (табачная хлопковая и т.п.);

4класс - пожарные пыли с t самовоспламенения выше 250 °С.

Нижние пределы взрываемости пыли 3 и 4 классов находятся выше 65 г/м³. [7].

С целью предупреждения различных заболеваний в РБ установлены предельно допустимые концентрации пыли в воздушной рабочей зоне. Под рабочей зоной понимают пространство высотой до 2 м над уровнем пола и площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих [8]. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, согласно ГОСТ 12.I.005-88, - это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч. или при другой продолжительности, но не более 4 ч. в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы в отдаленные сроки жизни настоящего или последующего поколений [8].

Для веществ 2, 3 и 4-го классов опасности устанавливается периодический контроль за содержанием вредных веществ. Концентрацию пыли в воздухе определяют различными методами (в единице).

Весовой метод основан на определение массы пыли, содержащейся в единице объема воздуха, путем взвешивания.

Счетный метод основан на определение числа пылинок, находящихся в 1 см³ воздуха, путем их подсчета с помощью микроскопа.

Фотометрический метод основан на предварительном осаждении частиц пыли на фильтре и определении оптической плотности пылевого осадка путем фотометрирования.

Радиоизотопный метод основан на использовании свойства радиоактивного излучения поглощаться частицами пыли.

Пьезоэлектрический метод заключается в измерение частоты колебаний пьезокристалла при осаждении на его поверхности частиц пыли и подсчете электрических импульсов, возникающих при соударении частиц пыли с пьезокристаллами.

Емкостной метод основан на измерении ёмкости конденсатора при введение частиц пыли с пьез кристаллами.

Эти методы контроля должны предусматривать проведение отбора проб при характерных производственных условиях с учетом основных технологических процессов, источников выделения вредных веществ, функционирования технологического оборудования и санитарно-технических устройств [8]. Таким образом ПДК пыли растительного и животного происхождения зависит от содержания в ней двуокиси кремния и составляет:

-с примесью двуокиси кремния более 10 % (лубяная, хлопковая, хлопчатобумажная, льняная, шерстяная пуховая и др.) - 2 мг/ м³ ;

- с примесью двуокиси кремния от 2 до 10 % (хлопковая, льняная, пуховая и др.) - 4 мг/ м³ ;

-с примесью двуокиси кремния менее 2 % (мучная, хлопчатобумажная, древесная и др.) - 6 мг/ м³ [8].



2. Анализ содержания неорганических и органических полютантов (ПАВ, красителей, тяжелых металлов и др.) в сточных водах текстильных предприятий

Внимание, которое сегодня уделяется защите окружающей среды, отражает общую озабоченность по поводу ее местного и глобального загрязнения. Серьезным источником веществ-загрязнителей наряду с другими являются отделочные производства текстильной промышленности [9].

Здесь проблема заключается в том, что используется большое количество химических препаратов, а также образуется много сильнозагрязненных сточных вод [9].

В целом экологические проблемы текстильной промышленности касаются решения следующих задач:

-улучшение степени очистки воздуха рабочей зоны и улавливанию вредных веществ и пыли, выбрасываемых в атмосферу в ходе производства;

-повышение действенности анализа содержания неорганических и органических элементов в сточных водах текстильных предприятий, использование экспресс-методик и выработки технологий, существенно снижающих концентрацию этих веществ до пределов, устанавливаемых международным экологическим нормированием;

-развитие экологической сертификации и нормирования текстильной продукции;

-при создании новых технологий решение экологических задач на ранних стадиях проектирования [9].

Все большее внимание в мировой практике уделяется анализу состава, оценки степени загрязненности и очистке воздуха рабочей зоны. При переработке волокнистых материалов, при крашении волокон и тканей, приготовлении красильных растворов образуется пыль и выделяются вредные вещества, которые оказывают отрицательное воздействие на человека и могут вызвать его отравление [10]. Следует отметить, что загрязнение сточных вод в принципе является одной важнейших экологических проблем. Проблема очистки сточных вод текстильных предприятий имеет ряд особенностей, что, прежде всего, связано с большим объемом сбрасываемых вод и разнообразием веществ ее загрязняющих. Кроме того, текстильная промышленность является источником попадания диоксинов в окружающую среду. При этом следует учитывать, что диоксины эко токсиканты, обладающие мощным мутагенным действием. Величина летальной дозы для этих веществ достигает 6-10 г на 1 кг живого веса, что существенно выше аналогичной величины даже для некоторых боевых отравляющих веществ. Диоксины в текстильной технологии образуются там, где ионы хлора, брома взаимодействуют с активным углеродом в кислородной среде, а также при хлорировании технологической воды, содержащей фенол и другие органические соединения [10].

Широкий спектр адсорбционных средств был проверен как в лабораторных, так и в полупроизводственных условиях. При этом испытывались различные красители как в искусственно созданных потоках сточных вод, так и потоках производственных сточных вод. В таблице 2 приведен состав материала, испытанного при адсорбции, исходя из равновесной концентрации красителя 5 мг/г. Она показывает, что объем загрязнения активированного угля значительно выше, чем других адсорбентов.

Таблица 2 - Адсорбционная способность различных материалов В мг/г

Вид адсорбционного материала	Максимальная адсорбционная способность,
Активированный уголь	100-259
Бентонит	10-50
Диоксид титана	10-35
Цеолит	5-20
Органические смолы	8-15



Содержание хлорированных органических соединений в сточных водах текстильных предприятий зависит от вида используемых отбеливающих препаратов. Так, беление гипохлоритом натрия дает максимальное содержание галогенированных углеводородов; высокий уровень содержания их наблюдается также и при использовании хлорита натрия и других галойсодержащих отбеливателей. Таким образом, токсичные органические вещества поступают, в основном, из отбельного, красильного, зрельного и красковарко- печатного цехов [10].

Повышенные экологические требования сегодня должны предъявляться не только к отделочным препаратам и технологиям, но и не в последнюю очередь к самой текстильной продукции, которая должна быть как комфортной, так и безопасной.

Уменьшение экологической нагрузки на окружающую среду в текстильной отрасли может быть достигнуто, прежде всего, за счет исключения или резкого снижения сброса вредных веществ в сточные воды и их выброса в атмосферу. Для успешного решения этих проблем необходимо повсеместное внедрение экологически адаптированных технологий, замкнутых технологических циклов и малоотходных процессов, совершенствование технологических процессов и разработку нового оборудования с меньшим уровнем выбросов, замена токсичных и биологически нерасщепляемых веществ нетоксичными и биологически расщепляемыми [10]. Отдельными примерами внедряемых в современное производство экотехнологий является: применение пенной технологии (замене большей части жидкости в отделочных средах на воздух, вследствие чего снижается влагосодержание обработанного материала (в 3-4 раза) и соответственно сокращается расход тепла и энергии на удаление влаги в процессах тепловой обработки), отделка в среде сверхкритического углерода (использование сверхкритического диоксида углерода как среду для окрашивания текстильных материалов позволяет отделить этот процесс от общего круговорота потребляемой воды и исключения поступления красителей и текстильных вспомогательных веществ в сточные воды красильно-отделочного производства), применение ультразвука (при использовании ультразвукового воздействия на промывной раствор сокращается расход чистой промывной воды, уменьшается количество сточной воды и ее загрязненность поверхностно-активными и другими веществами), имеются и другие предложения [10].

Содержание в воде сточных вод текстильных предприятий ПАВ составляет 0,4-3,0 мг/дм³ и придаёт ей горький привкус, а 0,2-2,0 мг/дм³ -мыльно керосиновый запах. Особо следует отметить, что при реагентных методах очистки и выполнении технологических регламентов остаточные концентрации основных ионов тяжелых и цветных металлов в очищенных стоках достигают следующих минимальных величин, мг/г:

- Fe(OH)₂ - 0,3-1,0;

- Zn(OH)₂- 0,05;

- Cu(OH)₂- 0,1-0,15.

Представлены, в основном, в виде их гидроксидов, легко диссоциируемых и растворимых в слабокислых водных растворах [10].

Интенсификация реагентного метода очистки сточных вод текстильных предприятий при совместном использовании коагулянтов и флокулянтов заключается в резком снижении доз минеральных реагентов - с 350-400 мг/л до 175-200 мг/г при весьма небольших дозах флокулянтов - 2-4 мг/л, введение таких доз флокулянтов снижает такке объемы образующихся осадков с 6,8-9,5 % до 3,5-5,6 % [10].

2.1 Технологические решения, снижающие концентрацию загрязняющих веществ

Применение наилучшей имеющейся технологии (ВАТ) при производстве текстиля должно включать следующие технологии переработки и очистки, направленные на снижение сбросов в воду и выбросов в атмосферу: -не использовать шестивалентный хром в качестве окислителя для серосодержащих красителей;

-не использовать вредные вещества, такие как полихлорированные бифенилы (ПХБ) и пентахлорфенол;

-не использовать мышьяк, ртуть и их соединения в качестве биоцидов;

-заменять вредные вещества, такие как, например, трихлорбензен, алкилфенолэтоксилаты;

-использовать хлорсодержащие вещества в качестве растворителей только в замкнутых воздушных системах с рециркуляцией растворителя. Исключение составляет использование в небольших количествах для удаления пятен, чтобы предотвратить потери ценного произведенного текстиля. Их следует использовать только в том случае, если вред от них, наносимый окружающей среде, будет меньше, чем применение других методов обезжиривания;

- использовать углеводороды, которые содержат минимальные количества ароматических углеводородов (менее 1 % атомов углерода должно быть связано с ароматическими кольцами) [11].