机械制造业的环境保护

第九章机械制造业的环境保护环境是人类赖以生存与发展的宇宙空间及其全部物质要素的综合体，它是人类发展的物质基础。环境污染来自天然和人为两个方面。工业污染、农业污染、交通运输污染、生活污染四大类人为污染已成为造成环境污染的主要来源。环境保护是指在经济建设中要保证合理地利用自然环境，防止环境污染和生态破坏，为人类创造清洁适宜的生活和劳动环境，保护人民健康，促进经济发展。第一节机械工业的环境污染机械工业是为国民经济各部门制造各种装备的部门，在机械工业的生产过程中不论是铸造、锻压、焊接等材料成型加工，还是车、铣、镗、刨、磨、钻等切削加工都会排出大量污染大气的废气、污染土壤的废水和固体废物，如金属离子、油、漆、酸、碱和有机物，带悬浮物的废水，含铬、汞、铅、铜、氰化物、硫化物、粉尘、有机溶剂的废气，金属屑、熔炼渣、炉渣等固体废物，同时在加工过程中还伴随着噪音和振动。第二节机械制造业的环境保护技术一、工业废气的防治机械工业的废气主要产生于燃料的燃烧过程和生产加工过程。机械工业排入大气中的污染物有固态、液态和气态污染物。各种大小不一、性质各异的粉尘粒子各种酸雾、各种有机溶剂液滴等。硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、重金属、碳氢化物等，也包括各类有机气体恶臭等减少大气污染，应当优先考虑如何减少污染物的产生量。开发无害新能源，改变燃料构成，革新能源利用设备，改进燃烧技术等等，是减少空气污染的重要途径。对排入大气中的固态污染物可以通过各种除尘器除去其中的颗粒，如机械式除尘器、电除尘器、湿式除尘器和过滤式除尘器。1．工业废气的除尘（1）机械式除尘器机械式除尘器一般是指靠作用在颗粒上的重力或惯性力，或两者结合起来捕集粉尘的装置，主要包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。机械式除尘器造价比较低，维护管理较简单，结构装置简单且耐高温，但对5μm以下的微粒去除率不高。1）重力沉降室重力沉降室是靠重力使尘粒沉降并将其捕集起来的除尘装置。含尘气体沉降室灰斗净化气体a）水平气流沉降室反射板耐火涂料烟道下灰管尘b）垂直气流沉降室图9-1重力沉降室惯性除尘器是使含尘气体冲击挡板后急剧改变流动方向，从而借助尘粒的惯性将其从气流中分离出来的装置。a）反转式b）冲击式图9-2惯性除尘器结构2）惯性除尘器旋风除尘器，又称离心式除尘器，是使含尘气体做旋转运动，借助离心力作用将尘粒从气流中分离捕集的装置。3）旋风除尘器a）切向进气，轴向排灰b）轴向进气，周向排灰图9-3旋风分离器（2）电除尘器电除尘器是利用静电力实现粒子(固体或液体)与气流分离的装置。它与机械方法分离颗粒物的主要区别在于，其作用力直接施加于各个颗粒上，而不是间接地作用于整个气流。（3）袋式除尘器袋式除尘器是利用天然或人造纤维织成的滤袋净化含尘气体的装置，其除尘效率一般可达99％以上。其作用机理按尘粒的力学特性，具有惯性碰撞、截留、扩散、静电和筛滤等效应。（4）洗涤除尘器洗涤除尘器又称湿式除尘器，它是用液体所形成的液滴、液膜、雾沫等洗涤含尘烟气，使尘粒从烟气中分离出来的装置。2．工业有害气体的净化技术是指用选定的液体高效吸收有害气体。吸收设备主要有填料塔、板式塔、喷洒吸收器和文丘里吸收器。填料为陶瓷、金属或塑料制成的环、网；板式塔有鼓泡式和喷射式。（1）液体吸收法是指利用多孔吸附材料净化有毒气体。（2）固体吸附法表9-1可用吸附法去除的污染物质吸附剂吸附质活性炭苯、甲苯、二甲苯、乙醇、甲醛、汽油、煤油、乙酸、恶臭物质、H2S、SO2、CO2等浸渍活性炭酸雾、碱雾、H2S、SO2、CO2等活性氧化铝H2S、SO2、CO2等浸渍活性氧化铝酸雾、Hg、HCL等硅胶H2O、SO2、C2H2等分子筛H2O、SO2、CO2、H2S等泥煤、风化煤恶臭物质、NH3、NOx等浸渍泥煤、风化煤SOx、SO2、NOx焦炭粉粒沥青烟白云石粉沥青烟蚯蚓粪恶臭物质直接燃烧法以可燃性废气本身为燃料，实现燃烧无害化。（3）燃烧法（4）冷凝回收法利用制冷剂将废气冷却液化或溶于其中。气体净化方法的选择主要取决于气体流量及污染物浓度，应尽可能地减少气体流量和提高污染物浓度，降低处理费用。对于浓度较高的气体，可考虑先进行预处理，但要与不设预处理的大型净化系统进行经济比较，除非有其它的考虑，如回收贵重物质，或需要预先冷却热废气，一般一个净化系统的一次投资总比两个或几个净化系统来得便宜。因此在选择处理方法和工艺流程之前，要充分考虑待处理工业有害废气的种类、浓度、流量及废气中是否含有贵重物质等因素，进行综合比较来决定。3．废气中液态污染物的除雾技术废气中液态污染物的除雾设备主要包括四大类：一是惯性力除雾装置，包括折板式除雾器、重力式脱水器、弯头脱水器、旋风脱水器、旋流板脱水器；二是湿式除雾器，几乎所有的湿式气态污染物处理装置和除尘器均可用作湿式除雾装置；三是过滤式除雾装置，包括网式除雾器和填料除雾器；四是静电除雾器，有管式和板式两类。二、工业废水的防治（2）实行清污分流。量大而污染轻的废水如冷却废水等，不宜排入下水道，以减轻处理负荷和便于实现废水回用。1．工业废水的防治基本原则（1）改革工艺和设备，严格操作，实行回收和综合利用，以尽可能减少污染源和流失量。（3）剧毒废水和一般废水分流，便于回收和处理。2）降低废水浓度，具体措施是：①改变原料。②改变制造过程。③改良设备。④回收副产品。2．工业废水处理的主要措施（1）对废水源的处理方法：1）减少废水量，具体措施是：①废水分类。②节约用水。③改变生产工序。（2）对废水的处理方法表9-2工业废水处理方法的分类基本方法基本原理单元技术物理法物理或机械的分离过程过滤、沉淀、离心分离、上浮等化学法加入化学物质与废水中有害物发生化学反应的转化过程中和、氧化、还原、分解、混凝及化学沉淀等物理化学法物理化学的分离过程吸附、离子交换、萃取电渗析、反渗透、汽提及吹脱等生物化学法微生物在废水中对有机物进行氧化、分解的新陈代谢过程活性污泥、生物滤池、氧化池、生物转盘、厌气消化等在工厂废水处理上用得较多的是沉淀法，它是利用水中悬浮颗粒在重力场作用下下沉，达到固液分离的一种方法。沉淀法一般应用在以下几种装置中：1）废水预处理装置。2）废水进入生物处理前的初次沉淀装置和生物处理后的二次沉淀装置。3）污泥处理阶段的污泥浓缩装置。若废水中含有密度小于水的杂质，可利用杂质的上浮特性，将其从水中分离出去。若废水中的污染物密度非常接近甚至略小于水的密度，利用沉淀装置和上浮分离装置都无法取得满意的处理效果，此时可利用气浮分离装置。利用气浮分离工艺必须具备三个:基本条件：1）必须从水中提供足够的微小气泡。2）必须使废水的污染物呈悬浮状态，必要时可采用混凝剂；3）必须使气泡与杂质产生粘附作用，否则应采用表面活性剂等对颗粒进行改性。气浮分离工艺广泛应用于废水处理中：如去除水中的油滴、纤维及其他悬浮状颗粒等；回收污水中的有用物质；替代二次沉淀池，分离活性污泥；用于有机及无机污水的物化处理工艺中。离心分离装置在废水处理中常用作分离水中的悬浮物（固体颗粒和油滴），主要有旋流分离器和离心分离机两大类。气浮分离装置的主要类型有：压力溶气气浮装置、真空气浮装置、分散空气气浮装置和电解气浮装置，其中压力溶气气浮装置应用最广泛。过滤在废水处理中既可用于活性炭的吸附和离子交换等深度处理过程之前的预处理，也可用于化学混凝和生物处理后的最终处理。3．废水处理方法的选择通常将处理程度分为三级：首先应通过现场调查和采样分析，明确废水的类型、成分、性质数量和变化规律等。然后按水质情况和具体要求明确处理程度和确定处理方法。二级处理，主要去除可生物降解的有机物和部分胶体污染物，用以减少废水的BOD(生化需氧量)和部分COD(化学需氧量)，通常采用生物化学法处理，或采用混凝法和化学沉淀法处理；一级处理，主要指在预处理基础上去除水中的悬浮固体物，浮油以及进行PH值调整等；三级处理，主要去除生物难以降解的有机污染物和无机污染物，常用活性炭吸附、化学氧化以及离子交换与膜分离技术(反渗透)等。三、工业固体废物污染的防治1．工业固体废物污染源的控制2．工业固体废物的运输（1）工业固体废物的预处理3．工业固体废物的处理1）压实是利用压力来提高工业固体废物容重的一种预处理方法。如：坯块破碎回收再生金属废物压缩图9-4金属类废料的压缩过程2）破碎破碎处理是利用外力缩小固体废物颗粒尺寸的一种方法。3）分选为了回收利用工业固体废物中的有用成分，或将有害成分分离出去，在对工业固体废物进行处理、利用和处置之前常须进行分选处理。4）浓缩与脱水工业废水处理过程会产生大量污泥。原污泥的含水率很高，一般为96—99.8％，体积很大，对输送、处理及进一步利用都不方便，因此必须对其进行脱水处理。（2）工业固体废物的无害化处理1）化学处理化学处理是通过化学反应破坏固体废物的有害成分，使之无害化的一种处理方法。化学处理方法包括氧化、还原、中和、化学沉淀等。①氧化与还原②中和与化学沉淀2）焚烧焚烧是通过高温对可燃性固体废物进行破坏的一种无害化方法，也是有机物的深度氧化过程。3）固化也称为化学稳定化，是指通过物理—化学方法将有害废物固定或包容在惰性固化基材中的无害化处理过程。4．工业固体废物的利用通过回收、复用、循环、交换以及其他方式对工业固体废物加以利用，是防治工业性污染、保护资源、谋求社会经济持续稳定发展的有力手段。工业固体废物综合利用的途径很多，主要有生产建筑材料、提取有用金属、制备化工产品、用作工业原料、生产农用肥料和回收能源等。5．工业固体废物的处置工业固体废物的处置，是为了使工业固体废物最大限度地与生物圈隔离而采取的措施，是控制工业固体废物污染的最后步骤。常用的处置方法有海洋处置和陆地处置两大类。海洋处置可在海上焚烧。陆地处置分为土地耕作、工程库或贮存池贮存、土地填埋和深井灌注等。对于放射性固体废物，一般应根据其比放射性、半衰期、物理及化学性质选择相应的处置方法。常用的处置方法有海洋处置，深地层处置、工程库储存和浅地埋藏处置等。四、工业噪声的防治1．噪声及其危害在机械工业，噪声是一种十分严重的环境污染问题。长期在噪声超标的环境中工作，会使人耳聋、消化不良、食欲不振、血压增高，会影响语言交谈、思考和睡眠，降低工作效率，影响安全生产。2．噪声防止技术（1）确认发生噪声污染的地点，作出该地区的听觉试验、测定噪声级、以及频谱分析等噪声实态调查。（2）探查噪声发生源，并调查和确认是哪台机器的什么部位。（3）决定降噪目标。（4)研究降低噪声的方法，实施最有效的措施。3．对声源采取的措施（1）对一次固体噪声的措施由于强制力在机械和装置内部周期地反复使用，就成为激振源产生波动传播开去，在多数情况下机械的一部分以固有频率共振发出很大的噪声，这叫一次固体噪声，应采取以下措施：1）确认产生激振力的根源；2）研究降低激振力的方法；3）进行绝缘，使波动不能传播；4）改变噪声发射面的固有频率；5）使噪声发射面减振；6）盖上隔离振动的覆盖物。（2）对二次固体噪声的措施机械内部发生的噪声声波使壁面发生振动，发射出透射音，这叫做二次固体噪声。这样的情况也是很多的，需采取以下措施：1）除去在机械内部产生空气压力变动的根源；2）加强壁面隔音和内部吸音；3）壁面加上隔音绝缘层(盖上吸声物或隔音材料)；4）设置隔音盖。（3）对空气声的措施像由开口部(吸气口、放气口、其他)发射出来的噪声那样，没有固体振动的噪声叫空气声。对此，应采取以下措施：1）降低压力和流速等；2）装置消声器或吸音道等；3）缩小开口部，降低发射功率，或利用指向性改变方向；4．噪声传播途径的处理即吸声降噪处理。是指在噪声控制工程中，利用吸声材料或吸声结构对噪声比较强的房间进行内部处理，以达到降低噪声的目的。（1）吸声处理是用隔声材料或隔声结构将声源与接受者相互隔绝起来，降低声能的传播，使噪声源引起的吵闹环境限制在局部范围内，或在吵闹的环境中隔离出一个安静的场所。（2）隔声处理即在机器设备基础上安装隔振器或隔振材料，使机器设备与基础之间的刚性连接变成弹性连接，可明显起到降低噪声的效果。（