WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

.

Чирков Олег Анатольевич АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КРАСИЛЬНО-ОТДЕЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» и Егорьевском технологическом институте (филиале) ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Научный консультант: доктор химических наук, профессор Нилов Александр Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Веселов Олег Вениаминович кандидат технических наук, доцент Иванов Геннадий Николаевич

Ведущая организация: ООО "Егорьевск-Текстиль"

Защита состоится «16» декабря 2009 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.03 при ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» по адресу:

127994, г. Москва, Вадковский пер., д.3а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Автореферат разослан «14» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.142.03, кандидат технических наук, доцент Семячкова Е.Г.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Автоматизация и управление технологическими процессами является мощным фактором повышения их эффективности и, как следствие этого, конкурентоспособности продукции. Это в полной мере относится и к такой специфической области производства, как красильно-отделочное. Основной особенностью красильно-отделочного производства является его существенное негативное воздействие на окружающую среду. Основную экологическую опасность в технологии красильно-отделочного производства представляет сброс неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод в водные объекты, оказывающий отрицательное влияние на окружающую среду и здоровье человека. Это снижает показатели качества технологического процесса, в том числе такие важные, как экологические показатели и показатели безопасности. В конечном итоге это влияет и на конкурентоспособность продукции. По количеству потребляемой воды и образующихся промышленных стоков красильно-отделочные производства уступают лишь таким водоемким производствам, как черная и цветная металлургия, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, топливноэнергетический комплекс. Большое количество производственных стоков и высокую степень их загрязненности следует рассматривать, прежде всего, как показатели несовершенства технологических процессов.

В настоящее время средства автоматизации и контроля красильноотделочных производств не в полной мере удовлетворяют требованиям качества подготовки производства с учетом необходимости минимизации показателей, характеризующих экологические риски и безопасность в соответствии со стандартом системы экологического менеджмента ISO14001 и схемой экологического менеджмента и аудита EMAS.

В этой связи существует актуальная задача повышения производственной эффективности и экологической безопасности технологических процессов красильно-отделочных производств с целью минимизации экологического ущерба и обеспечения безопасности. В настоящее время она решается лишь частично: совершенствованием структуры и материала смешанных тканей (Салеба Л.В., Педченко А.А. и др.), повышением адсорбционных характеристик и адгезии к красящим веществам (Лещеева О.А., Шарнина Л.В., Владимирцева Е.Л. и др.), созданием замкнутых производственных циклов с использованием оборотной воды (Тойбаев К.Д., Трунова Н.А. и др.), вынесением вредных красильных производств за границы зон с высокой экологической нагрузкой (постановление правительства г. Москвы № 276 от 4 апреля 1995 г. "О развитии и реорганизации производственных зон г. Москвы").

В то же время, в ряде случаев решение задачи снижения загрязненности сточных вод может быть обеспечено средствами автоматического контроля и управления технологическим процессом, повышением уровня автоматизации существующих технологических схем очистки и доочистки сточных вод с применением современных высокоэффективных методов.

Целью работы является повышение эффективности и улучшение экологических показателей качества красильно-отделочного производства путем автоматического управления технологическим процессом.

Научная новизна работы заключается в установлении взаимосвязи между параметрами технологического процесса красильно-отделочного производства (концентрацией и количеством растворов, скоростью проведения процесса крашения) и экологическими показателями и показателями безопасности;

разработке математической модели регулирования концентрации красителя в красильной ванне, учитывающей изменения расхода красителя и скорости ведения процесса крашения, определяющие экологические показатели технологического процесса красильно-отделочного производства;

разработке алгоритма функционирования автоматизированной системы управления экологическим качеством технологического процесса красильно-отделочного производства;

разработке программного обеспечения для принятия решения по минимизации экологических показателей и показателей безопасности;

разработке технологической схемы очистки сточных вод красильно-отделочного производства с применением гальванокоагуляционного метода очистки.

Практическая ценность работы заключается в повышении эффективности красильно-отделочного производства за счет автоматического управления параметрами, взаимосвязанными с экологическими показателями качества технологического процесса, что приводит к снижению расхода красителей, оптимизации технологического процесса и уменьшению негативного воздействия на окружающую среду.

Реализация работы.

Материалы по организации системы оптимального управления технологическим процессом красильно-отделочного производства и управления качеством производства в соответствии со стандартом системы экологического менеджмента ISO14001 и схемой экологического менеджмента и аудита EMAS используются в учебном процессе по специальности «Инженерная защита окружающей среды» в Егорьевском технологическом институте (филиале) ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН».

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:

1. Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, специалистов, преподавателей и молодых учных «Современные проблемы науки, образования и производства», Нижний Новгород, НФ УРАО, 14 апреля 2007.

2. Международных конференциях «Производство. Технология.

Экология», Москва, МГТУ «Станкин», ПРОТЭК-2006 (Москва, сентябрь г.), ПРОТЭК-2007 (Москва, сентябрь 2007 г.), ПРОТЭК-2008 (Москва, сентябрь 2008 г.).

3. 10-й Научно-практической конференции - «Бардыгинские чтения» и на проходившем в е рамках совместном заседании представителей промышленных предприятий и администрации Егорьевского района Московской области, г. Егорьевск, октябрь 2008 г.

4. На заседании кафедры «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, изложена на 101 странице машинописного текста, содержит 14 рисунков, 10 таблиц, список использованных литературных источников включает в себя 121 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы и обосновывается е актуальность.

Первая глава посвящена анализу технологии и общих принципов красильно-отделочного производства и минимизации его воздействия на окружающую среду.

Проанализированы работы ученых, в первую очередь Кричевского Г.Е., Андросова В.Ф., Мельникова Б.Н., Соловьева Н.П., Вознесенского Н.Н., Андреевой М.В., Герасимова М.Н., Артемьева А.В., Шарипова Э.Т., Светашовой Е.С., Герасимова М.Н., Машникова И.В., Тойбаева К.Д., Трунова Н.А., Салеба Л.В., Шарниной Л.В. и др., направленные на совершенствование технологических процессов красильно-отделочного производства и повышение уровня автоматизации технологического оборудования.

Показано, что отличительной особенностью красильно-отделочного производства является наличие физико-химических процессов обработки текстильных материалов, протекающих при заданных температуре и концентрации технологических сред. От эффективности организации в технологическом оборудовании процессов тепло- и массопереноса зависят ресурсосберегающие показатели, в частности продолжительность цикла обработки материалов, удельный расход энергии, химических реагентов, и в конечном итоге качество обрабатываемого материала и количество отходов, поступающих в окружающую среду со сточными водами.

Определены основные технологические характеристики и параметры технологических процессов, которые влияют на эффективность процесса крашения, экологические показатели и показатели безопасности, оптимизация которых позволяет повысить уровень экологической безопасности. На основании анализа технологического процесса и экологических показателей красильно-отделочного производства показано, что представляющий основную опасность сброс неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод в водные объекты может быть уменьшен, а технологический процесс оптимизирован путм установления обратной взаимосвязи при использовании системы автоматического регулирования.

Определено направление исследований, поставлена цель и сформулированы задачи работы, а также обоснована е новизна и практическая значимость.

Во второй главе произведен анализ современных методов очистки сточных вод красильно-отделочного производства. Установлено, что большое количество и загрязненность производственных стоков служит, прежде всего, показателем несовершенства технологических процессов. Поэтому проблему очистки сточных вод следует рассматривать не самостоятельно, а совместно с технологией основного производства. Одним из способов решения задач совершенствования производственной и экологической безопасности процессов красильно-отделочного производства является совершенствование технологических режимов, снижение количества сточных вод и их загрязненности.

Проведены исследования сточных вод красильно-отделочных предприятий, установлены основные загрязняющие вещества (таблица 1).

Сточные воды отделочных предприятий представляют собой многокомпонентные смеси с постоянно изменяющимся качественным и количественным составом. Они могут содержать до 150 наименований загрязняющих веществ минерального и органического происхождения, среди которых в наибольших количествах содержатся поверхностно-активные вещества (ПАВ) и красители.

Рассмотрены методы очистки сточных вод, применяемые на очистных сооружениях красильно-отделочных производств. Обзор мировой литературы по методам очистки сточных вод в красильно-отделочных производствах дает возможность объективной оценки достигнутых в этой области результатов.

Очистка промывных вод после крашения требует значительных усилий, поскольку в красильных растворах помимо красителей присутствуют в больших концентрациях ПАВ и другие вещества сложного состава. В литературе предложено много эффективных методов очистки стоков, содержащих красители.

При реагентной обработке сточных вод для интенсификации процессов очистки используют высокомолекулярные органические полиэлектролитыфлокулянты. Степень очистки сточных вод от красителей достигает 97-100%.

После такой очистки воду можно повторно использовать.

Хорошие результаты дает применение мембранной технологии для рекуперации красителей и очистки отработавших красильных растворов с их повторным использованием в технологическом процессе. При этом количество потребляемой свежей воды удается снизить на 70%, а коэффициент возврата красителей достигает 80–90 %.

Для интенсификации физико-химической очистки методами коагуляции, фильтрования и адсорбции используют кислород воздуха. В результате его подачи в усреднитель происходит снижение ХПК на 20%, что, в свою очередь, позволяет увеличить длительность фильтроцикла угольных адсорберов и снизить расход коагулянтов.

Одним из перспективных методов для удаления из сточных вод растворенных трудноокисляемых органических загрязнений является озонирование. При использовании этого метода удается избежать образования осадка и введения в воду дополнительных веществ.

Таблица 1. Состав сточных вод красильно-отделочного производства.

Показатели Единица измерения Крашение Температура °С 60-Жесткость общая мгэкв/л 6,0-7,Рн ед. 3,2-7,Интенсивность окраски по разбавлению 1:ХПК мг/л 1260-БПК5 мг/л 63-БПКполн мг/л 83-Сухой остаток мг/л 1700-Взвешенные вещества мг/л 232-Прокаленный остаток мг/л Зольность % 13-Остатки волокон мг/л 0,2-0,Эмульгаторы мг/л Нефтепродукты мг/л 2-9,Нерастворимые соли:

железа мг/л 150- хрома мг/л Тяжелых металлов мг/л 0,Красители:

кубовые мг/л 420-сернистые мг/л 950-дисперсные мг/л 380-прямые мг/л 900-Активные мг/л 700-кислотные мг/л 300-ПАВ мг/л 900-Воскообразные вещества мг/л - Щелочность по NaOH г/л - Кислоты г/л - Хлориды мг/л 100-Наиболее эффективным методом удаления из очищенных сточных вод остаточных растворенных органических веществ является сорбция активированным углем. Этот метод дает возможность на стадии доочистки сточных вод снизить концентрацию органических соединений на 90-99%.

Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом по очистке вод методом сорбции на активированных углях, показали высокую степень удаления СПАВ (на 90-95%), красителей (на 95-100%) и растворимой органики по БПК и ХПК (на 85-95%). Для эффективного использования активных углей необходимо предварительное снижение ХПК стоков до мг/л. Применение сорбционной очистки на активированных углях не получило широкого распространения вследствие дороговизны углей и высокой стоимости их регенерации.

Pages:     || 2 | 3 |






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