Разработка проекта по очистке сточных вод кожевенного производства

Содержание

Введение…………………………………………………….........................2

1.Литературный обзор

  1.1 Основные стадии кожевенного  производства………………………..5

  1.2 Сточные воды кожевенного  производства………………………...…7

  1.3 Токсичность отдельных компонентов  сточных вод кожевенного производства……………………………………………………………..…14

  1.4 Методы очистки сточных  вод кожевенного производства…………17

      1.4.1 Очистка от  взвешенных веществ…………………………….…..17

      1.4.2 Очистка от  хрома………………………………………………….18

      1.4.3 Очистка от  жиров……………………………………………….…20

      1.4.4 Очистка от  сульфидов……………………………………………..21

2.Проектная часть

  2.1 Определение основных технологических  решений очистки сточных вод  кожевенного производства…………………………………………..…….....23

  2.2 Основные технологические  решения очистки сточных вод кожевенного производства…………………………………………………….……….…….25

  2.3 Разработка принципиальной технологической блок-схемы процесса очистки сточных вод гальванического производства………………………...26

  2.4 Экспликация точек производственного экологического мониторинга...27

  2.5 Расчет материального баланса  проектируемой технологии очистки  сточных вод кожевенного производства……………………………………….28

  2.6 Расчет и подбор  основного оборудования процесса  очистки сточных вод гальванического  производства……………………………………………….…35

2.7 Разработка принципиальной  аппаратурной схемы процесса  очистки сточных вод гальванического  производства…………………………………..39

  2.8 Экспликация основного  и вспомогательного оборудования……………40

3. Библиографический  список……………………………………………...….41

 

Введение

«… Многие люди просто не представляют, что такое  кожа.... Им кажется, будто это нечто  неизменное - пальто, надетое, чтобы  не замерзли кости. Как же далеки они  от истины! Кожа -удивительный, нет, самый удивительный орган. Жизнь здесь просто кипит - базальные клетки выходят на поверхность из глубины, чтобы сменить отмирающие клетки эпидермиса, кровеносные сосуды несут кислород и питательные вещества, потовые железы оберегают тело от перегрева. Клетки дермиса тоже постоянно взаимодействуют друг с другом и перемещаются. Когда человек совершает движения, кожа сокращается, растягивается, скручивается....Я уж не говорю о процессах регенерации и увлажнения."

Ben Mezrich "SKIN"

Изделия из кожи всегда, в большей или меньшей степени, являются предметом высокой моды. Это связано с тем, что кожа является одним из наиболее универсальных материалов для дизайнеров. Из нее изготавливают верхнюю одежду и обувь, бижутерию и аксессуары, сумки и ремни и др. Проблемы экологии, связанные с изделиями из кожи, имеют две основные составляющие: первая - это воздействие на окружающую среду самого кожевенного производства (какие отходы и в каком количестве поступают в биосферу, прежде всего в землю, реки и водоемы), и вторая – это воздействие самих кожевенных изделий на экологию человека. Очень часто мы забываем про вторую составляющую и покупаем изделия из кожи или из других материалов только из необходимости или из-за того, что они нам понравились и не задумываемся о том воздействии, которое оказывают эти изделия на кожу человека.

Кожевенное производство - одно из старейших ремесел, известных  человечеству с давних времен. Натуральная  кожа как сырье для изготовления обуви, одежды, галантерейных изделий  не утратит своего значения и в  грядущем тысячелетии. Пройдя длительный период развития, кожевенное производство превратилось в современную высокоразвитую отрасль, использующую передовые достижения науки, техники и технологии [1].

Из исторических хроник известно, что природоохранными мероприятиями, связанными с производством кожи, занимались в России достаточно давно. Известно, например, что еще императрица Елизавета Петровна в XVIII веке издала указ, по которому запрещалось строить кожевенные заводы ближе, чем на 100 верст от Москвы - уже тогда сохранению чистоты воздуха и водоемов придавалось большое значение. В конце XVIII века по указу Сената было запрещено промывать в реках кожи. Такое решение было принято по представлению директора Казанской гимназии М. И. Веревкина, который собрал пробы грунта со дна реки, в которую сбрасывались отходы кожевенного производства, проанализировал эти пробы и установил, что именно кожевенные отходы являются причиной «скверного запаха» и антисанитарного состояния рек.

В начале XX века, благодаря разработкам технологии хромового дубления кож, в отрасли произошла промышленная революция. Однако, наряду с ростом производства кож, улучшения ее качества и значительным расширением ассортимента происходит значительное усиление техногенного воздействия на окружающую среду, что связано прежде всего с потреблением трудновосполнимых природных ресурсов, сбросом большого объема; токсичных сточных вод, образованием плохо утилизируемых хромсодержащих отходов[2].

 

Говоря о месте и  роли кожевенной промышленности в общеиндустриальном ряду, следует особо отметить, что  переработка ее предприятиями огромного количества шкур решает проблему утилизации отходов, превращая побочный продукт пищевой индустрии в полезные, высококачественные и привлекательные по внешнему виду готовые изделия [1].

В последние десятилетия  ежегодная практика переработки шкур крупного рогатого скота установилась на уровне ~ 4,8 млн. тонн. География этой продукции выглядит следующим образом:

-950 тыс. тонн (20%) перерабатывается  в Западной Европе;

-760 тыс. тонн (15%) перерабатывается  в Северной Америке;

-180 тыс. тонн (4%) перерабатывается  в Японии;

-800 тыс. тонн (16%) перерабатывается  в Южной Америке.

Оставшиеся 2100 тыс. тонн (45%) шкур перерабатывается в России, странах Восточной Европы, Африке, Азии. Здесь необходимо отметить, что  из-за чрезвычайно вредного воздействия отработанных растворов и отходов кожевенного производства на окружающую среду, а также огромного потребления воды и энергии, в западноевропейской кожевенной практике наметилась устойчивая тенденция к перемещению производства полуфабриката хромового дубления (WET-BLUE) на восток (в том числе и в Россию). Этот факт не может не вызывать беспокойства в плане защиты национальных экологических интересов.

Исходя из условия, что  мировая кожевенная промышленность перерабатывает в год 4,8 млн. тонн крупных шкур при среднем расходе воды 65 куб. м на 1 тонну сырья, получим общее количество потребляемой воды 300 млн. куб. м, а с учетом мелких шкур это количество воды возрастает до 450 млн. куб. м. Из них 60% или 270 млн. куб. м приходится на подготовительные и 40% или 180 млн. куб. м на преддубильные, собственно дубление и красильно-жировальные процессы. Очистка такого объема воды является сложнейшей и дорогостоящей задачей [3].

Характер сточных вод  кожевенных заводов зависит от вида перерабатываемого сырья, принятой технологии обработки и вида готовой продукции. Данные воды относятся к числу наиболее опасных для водоемов. Сточные воды имеют высокую концентрацию и большое количество ингредиентов различной природы: кусочки мездры, сырья и полуфабрикатов, шерсть, сгустки крови, грязь, сульфиды, жиры, соли хрома и др. [4].

Расходы, связанные с  созданием очистных сооружений, могут  достигать 40-50 % капитальных затрат на строительство. В структуре издержек кожевенного производств расходы на эксплуатацию очистных сооружений и решения других экологических проблем иногда достигают 10%, что сопоставимо с оплатой всего персонала (12-14%).

1.Литературный обзор

1.1 Основные стадии  кожевенного производства

В настоящее время существует три основных стадии кожевенного производства:

1. Отмочно-зольные процессы;
2. Подготовительные процессы и дубление;
3. Химическая отделка и красильно-жировальные процессы.

На первой стадии отмочка  имеет цель возвратить шкуре состояние(по степени содержания влаги), которое  она имела в парном состоянии. После стадии отмочки в отработанных растворах находится грязь, растворимые белки, соли(хлорид и карбонат натрия), нафталин, жиры, антисептики. В результате операции обезволошивания-золения происходит удаление волоса и эпидермиса, а также видоизменяется волокнистая структура дермы- происходит разволокнение и дефибриляция. После этой операции в отработанном растворе содержатся гидроксид кальция, сульфид и гидросульфид натрия, белки и продукты их расщепления, другие органические вещества небелкового происхождения, производные жиров, волос.

На второй стадии в  результате операции обеззоливания-мягчения нейтрализуют дерму, удаляют соединения кальция, межфибрилярное неколлагеновое вещество, жиры. Сточные воды после  этой операции содержат соединения кальция, соли аммония, энзимы, продукты превращений неколлагенового вещества и жиров. Следующая операция на этой стадии -пикеливание - имеет целью подготовить голье (обезволошенную и подготовленную в ходе предыдущих операций шкуру) к дублению путем обработки кислотой в присутствии некоторых добавок. Сточные воды после этой операции содержат хлорид натрия, минеральные и органические кислоты. Заключительной операции на этой стадии является дубление, которое имеет целью стабилизировать дерму путем фиксации в ее коллагеновой структуре дубящих соединений и блокировки различных поверхностных химических групп. В зависимости от типа дубления в сточных водах после этой операции будут находится:

-при хромовом дублении - основной сульфат хрома, сульфат  и карбонат натрия;

-при растительном дублении - натуральные танниды, различные органические кислоты;

-при дублении синтанами  - фенолы и конденсированные полифенолы.

Присутствие в сточных  водах фенолов и конденсированных полифенолов и использование  хлорирования для очистки этих сточных вод может явиться причиной образования крайне опасных для здоровья человека соединений - диоксинов, которые получили название  «яды XXI века».

На заключительной стадии химической отделки в отработанных растворах содержатся:

-при додубливании - соединения хрома, синтаны, специальные средства;

-при крашении - различные  красители, органические и минеральные  кислоты; 

-при жировании - жиры, масла, эмульгаторы, аммиак [3].

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Пути поступления специфических  загрязнений в сточные воды и  методы их очистки

Ингредиенты	Технологический процесс	Методы очистки
Минеральные соли(хлориды)	Отмока, золение, пикелевание	Электродиализ, гиперфильтрация, выпаривание, замораживание
Гидроксид кальция	Золение	Отстаивание
Сульфиды	Золение	Окисление, отдувка дымовыми газами, биологические методы
Продукты распада белков	Отмока, золение	Осаждение
Красители	Крашение	Окисление, адсорбция
СПАВ	Практически во всех технологических  процессах	Флотация, биологические  методы
Хром(IV)	Протравление	Химический метод, ионообменный, биологический
Хром(III)	Дубление	Коагуляция, ионообменный, биологический
Танниды	Таннидное дубление	Взаимная нейтрализация  ОЗЖ
Жиры	Обезжиривание	Флотация
Кислоты	Пикелевание	Нейтрализация, адсорбция

 

1.2 Сточные воды  кожевенного производства

Огромные масштабы потребления воды промышленностью выдвигают задачу сохранения качества воды в водоемах и рационального использования водных ресурсов страны в ряд наиболее актуальных народнохозяйственных задач.

Кожевенная промышленность также является большим потребителем воды на технологические нужды и источником загрязнения водоемов.

Водопотребление и соответственно водоотведение кожевенными заводами страны составляет 5—12 тыс. м³ в сутки.

Химико-технологические  процессы выработки кож все время  интенсифицируются, изменяется токсичность сточных вод, содержание в них растворенных и взвешенных веществ. Применение стандартных методов очистки не всегда дает необходимый эффект. Для очистки сточных вод кожевенных заводов целесообразно сочетать физико-химические методы с заключительной очисткой.

Количество и качественный состав сточных вод во многом зависят  от количества и качества применяемой  в производстве воды, от используемых при этом сырья и химических материалов, а также технологических процессов.

Вода занимает важное место в обработке кожевенного сырья при выработке кожи.

Расход воды на выработку  кожи зависит от вида перерабатываемого  кожевенного сырья и вида готовых  кож и колеблется в широких  пределах. Потребляемую в технологических  процессах воду, кроме промывок, используют для растворения или разбавления химических материалов, которые используются в основном в водной среде в виде растворов, суспензий и эмульсий.

Для завода средней мощности суточный расход извести составляет около 5 т, сернистого натрия 1,2 т, дубителей синтетических и натуральных 3,5 т, .солей хрома до 2 т, жиров 1,5 т, серной кислоты около 1 т, хлорида натрия — 3,3 т, красителей 0,1—0,2 т.

По степени загрязнения  и происхождению сточные воды кожевенных заводов можно разделить на следующие четыре группы:

1. Загрязненные, представляющие собой смесь отработанных жидкостей после технологических процессов, а также после мытья оборудования и полов. Содержание их в сточных водах составляет 75—85%.
2. Условно-чистые  воды  от охлаждения  оборудования, компрессорных и холодильных установок, вентиляционных устройств и прочих    механизмов    составляют примерно 6—18% общего количества.
3. Хозяйственно-фекальные, поступающие из душевых, прачечных и туалетов. В сточных водах их содержится 5—6%.
4. Ливневые, в которые входят воды от мытья территорий, автотранспорта, дождевые и др. Их количество составляет 2—3%.