Производство медицинской гигроскопической ваты имеет весьма важную особенность с экологической точки зрения. Это химико-технологическое производство со всеми вытекающими отсюда негативными для экологии последствиями. Технология производства медицинской ваты состоит из сложного комплекса механических, химических и влажно-тепловых обработок, для проведения которых используется большое разнообразие оборудования и химических реагентов. Кроме того, это производство является очень водо- и энергоёмким.
Производство гигроскопической ваты является довольно опасным, его самыми вредными стадиями являются беление и отварка. В процессе варки хлопкового волокна со щелочами происходит очистка целлюлозы от сопровождающих ее примесей. Волокно после варки имеет окраску бурого цвета. Эти вещества обесцвечиваются и переходят в растворимое состояние под действием окислителей и отмываются большим количеством воды в процессе беления.
Все вышеназванные процессы являются продолжительными и при их выполнении используются сильные химические вещества, оказывающие вредное воздействие как на окружающую среду, загрязняя сточные воды, так и на рабочих, которые подвергаются их негативному воздействию на кожные покровы и дыхательные пути.
В процессах отварки и беления используются такие вредные вещества, как натр едкий (гидроксид натрия), кислота серная техническая, перекись водорода, смачиватели, сода кальцинированная техническая, силикат натрия, которые в последствии попадают в сточные воды. В больших количествах при производстве медицинской ваты применяется гидроксид натрия и в главной степени из-за него ухудшаются условия производственной и экологической безопасности в производстве гигроскопической медицинской ваты.
Анализ условий труда на предриятиях, производящих вату , показывает, что к числу опасных и вредных в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» относятся следующие производственные факторы: незащищенные подвижные части производственного оборудования; повышенные температура поверхностей оборудования и материалов, паро- и трубопроводов; повышенная температура и влажность воздуха в рабочей зоне; повышенный уровень шума; брызги кислот, едких щелочей, окислителей и их концентрированных растворов, а также других рабочих растворов; брызги горячих растворов; опасный уровень напряжения в электрической цепи.
На рис. 1 представлена схема воздействия основных факторов рассматриваемого производства на окружающую среду.
Рис.1. Воздействие основных факторов производства ваты на окружающую среду
Наибольшую опасность для работающих на производстве представляют химические вещества, используемые в процессе отварки и беления. Интенсификация этих процессов позволит снизить концентрации реагентов для технологических растворов, а, следовательно, и в сточных водах и продолжительность процессов.
Поскольку эти операции относятся к массообменным процессам и проводятся в жидких растворах, то существенной является способность волокна пропитываться этими растворами, что влияет на скорость массопереноса.
На рис.2 представлена характеристика опасных и вредных факторов, имеющих место в процессе отварки.
Рис. 2 Характеристика процесса отварки
Для увеличения скорости массопереноса в процессах химической обработки хлопкового волокна было выбрано ультразвуковое воздействие, а именно оснащение котла для отварки и беления погружными ультразвуковыми излучателями. При использовании ультразвукового поля для интенсификации массообменных процессов возможно существенное снижение материальных и энергетических затрат, вследствие снижения продолжительности технологических процессов, возможного уменьшения концентрации химических реагентов в рабочих растворах и, как следствие, повышение экологической и производственной безопасности.
В результате проведённых в МГУДТ исследований с использованием рекомендаций НТЦ «Техносоник» для осуществления ультразвуковой интенсификации процессов беления и отварки хлопкового волокна на одном аппарате АКДУ 301 предложено использование погружных пьезоэлектрических излучателей, которые устанавливаются на дно котла аппарата.
Установлено, что использование ультразвука для интенсификации процессов отварки и беления позволяет сократить их продолжительность со 120-150 минут до 30-40 минут.
При этом сокращается расход промывной и сточной воды, загрязненность сточной воды, так как можно сократить концентрацию NaOH в рабочем растворе с 9 до 2 г/л и в сточных водах она сокращается с 4 до 1,5 г/л. Снижается время вредного воздействия в рабочей зоне, выбросы вредных паров в окружающую среду. Вследствие сокращения времени процесса снижается расход электроэнергии. Результаты сравнения показателей производственной и экологической безопасности приведены в табл.1.
Таблица 1
Результаты сравнения показателей производственной и экологической безопасности в производстве медицинской ваты при интенсификации процесса отварки
Отварка по технологии |
Отварка после интенсификации ультразвуком |
Результат от интенсификации |
в растворе, г/л |
Снижение концентрации в варочном растворе на 78%. Способствует снижению содержания NaOH в сточных водах, снижение экологической и производственной безопасности, экономии реагента. |
|
9 |
2 |
|
в сточных водах, г/л |
Снижение концентрации в сточных водах на 62,5%. Сокращается объем сточных вод и степень их загрязнения, следовательно, сокращаются платы за сбросы вредных и опасных веществ в поверхностные воды и уменьшается экономический ущерб |
|
4 |
1,5 |
|
в растворе, г/л |
Снижение концентрации в варочном растворе на 100% |
|
1,5 |
0 |
|
в сточных водах, г/л |
Снижение концентрации в сточных водах на 100% |
|
1,1 |
0 |
|
в рабочей зоне и воздействия опасных факторов, мин |
Снижение продолжительности на 73-75%. Снижается вредное воздействие производственных факторов на работников производственного цеха, уменьшается вероятность травматизма и профессиональных заболеваний. |
|
120-150 |
30-40 |
Таким образом, из табл. 1 видно, что ультразвуковое воздействие интенсифицирует процесс, способствуя повышению производственной и экологической безопасности производства. Снижение загрязнённости сточных вод химическими реагентами приводит к снижению платы за сбросы сточных вод, вследствие уменьшения их количества и содержания в них щелочи. установки).
Проведенные расчеты показали, что окупаемость ультразвуковой установки на производстве произойдет через два месяца после ее внедрения в действующее производство медицинской гигроскопической ваты.
Выводы по работе:
1. Рассмотрены основные вопросы производственной и экологической безопасности в производстве медицинской ваты. Проведен анализ производственной и экологической безопасности на конкретном производстве медицинской гигроскопической ваты.
2. На основании анализа свойств волокон, используемых в производстве медицинской гигроскопической ваты, выбран способ интенсификации основных технологических процессов (отварки и беления).
3. Проведена оценка экономической эффективности инженерного решения по повышению экологической и производственной безопасности за счет использования в качестве интенсификатора процесса отварки в процессе получения медицинской гигроскопической ваты ультразвукового воздействия на технологический раствор.
Список литературы:
1. П.Н. Егоров, Г.А. Вайнштейн. Технология ваты. – М.: Гизлегпром, 1955. – 182 с.
2. Соловьев Н.Г. Производство гигроскопической ваты. – М., Гизлегпром, 1933.
3. ГОСТ 12.0.003-74 «ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»
4. Сажин, Б.С. Процессы сушки и промывки текстильных материалов/ Б.С. Сажин, М.К. Кошелева, М.Б. Сажина. Москва: ФГБОУ ВПО “ МГУДТ”, 2013-301 с.