WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Кашина Ольга Викторовна АНАЛИЗ И СИНТЕЗ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА МАСЛОЖИРОВЫХ ПРОИЗВОДСТВ Специальность 03.00.16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново-2008

Работа выполнена в ГОУВПО «Ивановский государственный химикотехнологический университет» на кафедре общей химической технологии.

Научный консультант:

доктор технических наук, доцент Невский Александр Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Макаров Владимир Михайлович, Ярославский государственный технический университет доктор технических наук, профессор Бельчинская Лариса Ивановна, Воронежская государственная лесотехническая академия

Ведущая организация:

Московский государственный университет инженерной экологии

Защита состоится 29 сентября 2008 г. в 15 часов в ауд. Г 205 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.02 при ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу:

153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г.

Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат диссертации разослан «_» _ 2008 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Гришина Е.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Концептуальные положения теории устойчивого социально-экономического развития предусматривают создание ресурсосберегающих экологически безопасных производств, основу которых составляют эффективно действующие химикотехнологические системы (ХТС). Особый интерес в связи с этим представляет изучение принципов анализа и синтеза (проектирования) ресурсосберегающих ХТС промышленных предприятий на основе изучения физико-химической сути технологических процессов, рассмотрения их термодинамических, технологических, экологических и экономических особенностей.

В условиях становления рыночной экономики и различных форм собственности, дальнейшее развитие получает масложировая отрасль пищевой промышленности.

Однако, происходящее в настоящее время техническое перевооружение масложировых производств не всегда касается изменения ресурсоемкого подхода к их организации.

Нисходящую иерархию анализа объекта исследования строили в соответствии с технологической организацией по схеме: «масложировое производство в целом» – «цех по выпуску конкретной продукции» – «технологическая линия» «технологическая операция» - «технологическое оборудование». Восходящая иерархия синтеза подчинялась обратной последовательности. Экологотехнологический анализ функционирования масложировых предприятий показал, что большинство их водоиспользующих технологических процессов представляют собой незамкнутые системы, в которых получение целевого продукта требует существенных затрат сырьевых (в частности, свежей воды) и энергетических ресурсов и сопровождается образованием большого объема отработанной воды.

Сброс недостаточно очищенных сточных вод данных производств осуществляется в водотоки, примерно, тридцати крупных рек России, входящих в двадцать водных бассейнов страны. Особенно остро стоит проблема антропогенного загрязнения водного бассейна в регионах с развитой промышленной инфраструктурой, в частности, в Центральном, Приволжском, Южном Федеральных округах России.

В этой связи разработка и развитие методологии проектирования ресурсосберегающих ХТС водного хозяйства (водных ХТС – (ВХТС)) масложировых производств с целью повышения их технико-экономической эффективности и экологической безопасности является актуальной научной проблемой.

Содержание работы соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации: экология и рациональное природопользование; производственные технологии; а также перечню критических технологий Российской Федерации: природоохранные технологии, переработка и утилизация техногенных образований и отходов; снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф.

Работа выполнена в соответствии с планом проекта Минобразования РФ № 01.03.005: «Научные основы и новые принципы синтеза ресурсосберегающих химикотехнологических систем водопотребления промышленных предприятий» и гранта № 04-05-78035 Российского фонда фундаментальных исследований.

Цель работы: развитие методологии анализа и синтеза ресурсосберегающих систем водного хозяйства промышленных предприятий и ее применение для проектирования научно-обоснованной ресурсосберегающей ВХТС масложировых производств, обеспечивающей сокращение удельных нормативов потребления свежей воды и отведения сточных вод, уменьшение массы сброса загрязняющих веществ (ЗВ) в водоемы со сточными водами, высокоэффективную технологию локальной обработки сточных вод для их повторного использования.

Задачи работы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) провести комплексный эколого-технологический анализ основных производственных процессов действующих предприятий по выпуску масложировой продукции, способов организации и режимов эксплуатации их систем водопотребления и водоотведения;

2) применить термодинамический эксергетический метод анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий, позволяющий научно аргументировать решение проблемы разделения - смешения водных технологических потоков масложировых предприятий;

3) применить водный термодинамический пинч-метод анализа и синтеза высокоэффективных ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий с целью обеспечения существенного сокращения удельных нормативов потребления свежей воды и отведения сточных вод масложировыми предприятиями;

4) обосновать применение высокоэффективной технологии локальной очистки отработанной воды масложировых производств.

Научная новизна.

В ходе работы получены результаты, свидетельствующие о новом вкладе в теорию создания ресурсосберегающих систем водного хозяйства промышленных предприятий, а именно:

1) на базе термодинамического подхода показана возможность применения методологии анализа и синтеза ресурсосберегающих систем водного хозяйства промышленных предприятий для проектирования ресурсосберегающей ВХТС масложировых производств;

2) предложена методика учета изменения величины эксергии в процессе смешения подпотоков производственных подразделений (цехов) при использовании термодинамического эксергетического метода анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий;

3) предложена методика оптимизации поэтапного проектирования при использовании водного термодинамического пинч-метода анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий.

Практическое значение.

На основании научных результатов исследования, выводов и обобщений, сделанных в ходе работы, предприняты шаги к их реализации:

1) разработана ресурсосберегающая ВХТС масложирового производства, представляющая собой сочетание систем: разделения-смешивания объема технологической воды производства на индивидуальные потоки подразделений (цехов); повторно-последовательного использования технологической воды;

высокоэффективной локальной обработки сточных вод; водооборотной системы технологической воды; контроля качества технологической воды и продуктов ее обработки; оценки эколого-экономической эффективности ВХТС;

2) предложены способы энергоресурсосбережения при функционировании масложировых производств: снижение удельных норм водопотребления и водоотведения, повторное использование в основной технологии оборотной воды, парового конденсата, очищенной сточной воды;

3) разработаны проектные решения по созданию ВХТС локальной обработки сточных вод масложировых производств, рассчитаны технологические и конструкционные параметры основных узлов ее аппаратурного оформления.

Объектами исследования и экспериментальной проверки полученных результатов были предприятия: ОАО «Ивановский маргариновый завод» (г. Иваново); ОАО «Шуйский маслоэкстракционный завод» (г. Шуя, Ивановской обл.); ООО «Владгазинвест» (п. Мелехово, Ковровский р-н, Владимирской обл.).

Свидетельством практического значения работы являются заключения о возможности внедрении ее результатов на ОАО «Шуйский маслоэкстракционный завод» (г. Шуя, Ивановской обл.) и ООО «Владгазинвест» (п. Мелехово, Ковровский р-н, Владимирской обл.).

Надежность результатов и достоверность выводов.

Надежность полученных результатов обеспечена: 1) использованием классического аппарата математического описания основных термодинамических закономерностей процессов в жидкофазных системах, 2) использованием исходных данных, описывающих технологические процессы, полученных на действующих в настоящее время промышленных предприятиях, 3) применением современной вычислительной техники на базе персональных компьютеров. Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций, сделанных в работе, обусловлена их соответствием фундаментальным представлениям о способах энергоресурсосбережения в промышленности.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на:

научно-технической конференции «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», г.Москва, РХТУ им. Д.И.

Менделеева, 2004г.; II-ой Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», г.Вологда, ВоГТУ, 2004 г.; отчетной научной конференции «Химические технологии», г. Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004 г.; международной научно-технической конференции «Проблемы экологии на пути к устойчивому развитию регионов», г.Вологда, ВоГТУ, 2005 г.; Межвузовской научно-практической конференции «Экологические проблемы Ивановской области», г. Иваново, 2005 г.; международной научно-практической конференции «Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности» (МНПК «ЛЭРЭП-2-2007), г.Саратов, 2007г.; the 5-th China-Russia-Korea International Symposium on Chemical Engineering and New Material Science, Ivanovo, Russia. ISUCT, 2007; XVIII-ом Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, г. Москва, 2007 г.

На защиту выносятся:

1) структура ресурсосберегающей системы водного хозяйства масложировых производств;

2) методика учета изменения величины эксергии в процессе смешения подпотоков производственных подразделений (цехов) при использовании термодинамического эксергетического метода анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий;

3) методика оптимизации поэтапного проектирования при использовании термодинамического пинч-метода анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий;

4) способы энергоресурсосбережения при функционировании масложировых производств: снижение удельных норм водопотребления и водоотведения, повторное использование в основной технологии оборотной воды, парового конденсата, очищенной сточной воды;

5) структура ВХТС локальной обработки сточных вод масложировых производств.

Личный вклад автора заключается в участии в формулировке цели и задач исследования, проведении эколого-технологического анализа функционирования ряда действующих масложировых производств, получении и обработке экспериментальных данных по разработке структур энергоресурсосберегающей ВХТС масложировых производств и ВХТС локальной обработки сточных вод данных производств, обсуждении результатов работы и ее апробации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных трудов.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 162-х страницах, содержит 29 рисунков, 21 таблицу; состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, основных выводов, списка используемой литературы (176 наименований) и приложения (объемом 52 страницы).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, дана краткая характеристика экологических проблем масложировых производств пищевой промышленности, предложено, что одним из путей повышения эффективности масложировых предприятий может стать внедрение в производство ресурсосберегающих химико-технологических систем их водного хозяйства.

В разделе «

Общая характеристика работы

» сформулированы цель и задачи исследования, обоснованы научная новизна и практическое значение работы.

Первая глава посвящена эколого-технологическому анализу производственных процессов действующих предприятий по выпуску масложировой продукции и содержит 4 раздела.

В первом разделе дан эколого-технологический анализ основных производственных процессов масложировых предприятий: экстракции и рафинации в производстве растительных масел, производства майонеза. В результате проведенного мониторинга показано, что данные производства представляют серьезную экологическую опасность, особенно в отношении воздействия на гидросферу.

Во втором разделе проведен анализ способов организации и режимов эксплуатации систем водопотребления и водоотведения масложировых производств.

Установлено, что традиционным подходом к организации систем водного хозяйства данных предприятий является использование прямоточного водоснабжения и объединение отработанной технологической воды (сточных вод) отдельных подразделений (цехов) после грубой механической очистки перед их отведением в систему канализации населенного пункта. Приведены аргументы в пользу организации замкнутых систем водоснабжения с повторно-последовательным использованием технологической воды.

Третий раздел посвящен анализу качества сточных вод масложировых производств, выбору критериальных загрязняющих веществ, их характеристике с точки зрения экологической опасности. Показано, что данные производства являются источником попадания в технологическую воду и водоемы комплекса загрязняющих веществ, а качественный состав сточных вод по основным ингредиентам, чаще всего, не отвечает требованиям на сброс в системы канализации населенных пунктов.

Нарушения санитарных норм при отведении сточных вод наблюдаются, в основном, по таким показателям, как жиры, химическое потребление кислорода (ХПК), взвешенные вещества.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»