Безотходная технология - Автоматизированная

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 042-18-10.1.40/012014
УМКД
Редакция № 1
Программа дисциплины
от 11.09.2014 г.
«Безотходная технология»
для преподавателя
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Безотходная технология»
для специальности 5В072000 – «Химическая технология неорганических
веществ»
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Семей
2014
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 2 из 12
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 3 из 12
Содержание
1
2
3
4
5
6
7
Область применения
Нормативные ссылки
Общие положения
Содержание учебной дисциплины (модуля)
Перечень тем для самостоятельной работы обучающихся
Карта обеспеченности учебно-методической литературой
Литература
4
4
4
6
11
11
12
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 4 из 12
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса, по дисциплине «Безотходная технология»,
предназначена для обучающихся специальности «5В072000» – «Химическая
технология неорганических веществ».
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает
порядок организации учебного процесса по дисциплине «Безотходная
технология» в соответствии с требованиями и рекомендациями следующих
документов:
- Государственный общеобязательный стандарт высшего образования РК,
постановление № 1080 от 23 августа 2012 года;
- Типовой учебный план специальности «5В072000» – «Химическая
технология неорганических веществ»;
- СТУ 042-ГУ-4-2014 Стандарт университета «Общие требования к
разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП
042-1.01-2014 Документированная процедура «Структура и
содержание учебно-методических комплексов дисциплин».
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Краткое содержание дисциплины:
По мере развития современного производства с его масштабностью и
темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и
внедрения мало- и безотходных технологий.
Безотходная и малоотходная технология представляют собой одно из
современных
направлений
развития
промышленного
производства.
Возникновение этого направления обусловлено необходимостью предотвратить
вредное воздействие отходов промышленности на окружающую среду.
Безотходные производства подразумевают разработку таких технологических
процессов, которые обеспечивают максимально возможную комплексную
переработку сырья. Это позволяет, с одной стороны, наиболее эффективно
использовать природные ресурсы, полностью перерабатывать образующиеся
отходы в товарную продукцию, а с другой - снижать количество отходов и тем
самым уменьшать их отрицательное влияние на экологические системы.
Безотходную и малоотходную технологию применяют во всех отраслях
промышленности. Их развитие идет по следующим направлениям: разработка и
внедрение принципиально новых технологических процессов, уменьшающих
количество отходов; разработка и внедрение методов и оборудования для
переработки отходов в товарную продукцию; создание бессточных
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 5 из 12
водооборотных систем, в которых осуществляется очистка воды;
территориальное связывание предприятия так, чтобы отходы одного
предприятия служили сырьем для другого предприятия.
3.2 Цель изучения дисциплины:
- познание общих закономерностей организации безотходного
производства неорганических веществ (неорганических кислот, оснований,
солей, удобрений и др.) с использованием химических, нефтехимических,
горно-добывающих и металлургических отходов.
3.3 Основная задача изучения дисциплины:
изучение принципиально новых технологий с использованием
автогенных процессов переработки минерального и вторичного сырья с
извлечением сопутствующих ценных компонентов.
3.4 Результаты обучения:
В результате изучения дисциплины обучающийся должен:
- знать о современном состоянии безотходных технологий, путях их
развития на ближайшую перспективу; о структуре и взаимосвязи комплексов
по добыче, обогащении и переработке минерального и вторичного сырья и их
функциональном назначении, обеспечивающих максимальное извлечение всех
ценных компонентов;
- владеть культурой мышления и выражения мыслей; современными
информационными технологиями, компьютерными методами сбора, хранения и
обработки информации; знаниями основных производственных отношений и
принципами управления с учетом технических, финансовых и человеческих
факторов; приемами проектирования, конструирования, выбора, расчетов
технологического оборудования;
- усвоить существующие концепции безотходной технологии,
применяемые в отечественной и зарубежной практике, нормативные документы
и акты, законодательную базу;
- уметь оптимизировать выбранные безотходные технологии и грамотно
применять их на практике;
- понимать основные научно-технические проблемы и перспективы
развития безотходной технологии;
- иметь представления: о концепциях безотходных технологий и
варианты технологий переработки промышленных и бытовых отходов;
- приобрести навыки квалифицированного выбора конкретных методов
утилизации промышленных отходов, необходимые для выполнения
функциональных обязанностей специалиста.
3.5 Пререквизиты курса:
Общая химическая технология
Экологическая химия.
3.6 Постреквизиты курса:
Технология редких и благородных металлов
Производственная практика II.
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 6 из 12
3.7 Выписка из рабочего учебного плана:
Курс Семестр Кредиты ЛК
час.
4
7
2
15
СПЗ
час.
ЛБ
час.
СРОП
час.
СРО
час.
15
-
15
45
Таблица 1
Все
Форма
го
итогового
час. контроля
90
экзамен
4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Таблица 2
Наименование тем и их содержание
Количество
часов
1
2
МИКРОМОДУЛЬ 1 «КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНЫХ И
МАЛООТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»
Лекционные занятия
Введение
1
Основные цели, задачи и предмет курса. Актуальность и
значимость малоотходных и безотходных технологий, их роль
и место в концепции устойчивого развития биосферы.
Опасность и экологическая безопасность в системе человек окружающая среда - производство
Современные представления о мало- и безотходных
1
технологиях
Экологические проблемы промышленных производств.
Определение и концепция безотходного (экологически
чистого) и малоотходного производства. Коэффициенты для
оценки степени приближения традиционной технологии к
безотходной. Основные принципы организации безотходного
производства: системности, комплексного использования
сырьевых
и энергетических ресурсов, цикличности
материальных
потоков,
рациональной
организации,
экологической безопасности. Примеры малоотходных и
безотходных технологий
Безотходные и малоотходные производственные процессы
1
Основные направления развития мало- и безотходных
производств:
1) создание бессточных технологических
систем на базе существующих и перспективных методов
очистки и повторно-последовательного использования
нормативно очищенных стоков; 2) разработка и внедрение
систем переработки промышленных и бытовых отходов,
которые рассматриваются при этом как вторичные
материальные ресурсы (ВМР); 3) разработка технологических
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 7 из 12
1
процессов получения традиционных видов продукции
принципиально новыми методами, при которых достигается
максимально возможный перенос вещества и энергии на
готовую
продукцию;
4)
разработка
и
создание
территориально-промышленных
комплексов
(ТПК)
с
возможно
более
полной
замкнутой
структурой
материальных потоков и отходов производства внутри них
Классификация и переработка отходов
Источники, основные характеристики и классификация
отходов.
Отходы
(твердые,
жидкие,
газообразные)
промышленные и бытовые, нетоксичные и токсичные.
Несовершенство современных технологий. Влияние отходов
на состояние ОС
Переработка твердых отходов
Переработка твердых промышленных отходов (механическая,
механотермическая и термическая). Обогащение. Физикохимическое выделение компонентов при участии жидкой
фазы. Основные тенденции решения проблемы.
Переработка твердых бытовых отходов (ТБО). Технология
сбора, удаления и складирования ТБО. Термические методы
переработки ТБО. Выработка и использование тепловой
энергии на мусоросжигающих заводах (МСЗ). Очистка
дымовых газов и утилизация золошлаковых отходов МСЗ.
Компостирование ТБО. Комплексная переработка ТБО.
Загрязнение ОС токсичными отходами. Мутагенность,
канцерегенность.
Переработка,
обезвреживание
и
захоронение токсичных отходов в глубоких скважинах, на
полигонах и геологических формациях
Методы очистки и обезвреживания отходящих газов
Очистка отходящих газов от аэрозолей (фильтры, скрубберы
и др.). Основные принципы выбора метода очистки.
Абсорбционные методы очистки отходящих газов. Очистка
газов от диоксида серы, оксидов азота, оксида углерода и
углеводородов. Адсорбционные методы очистки отходящих
газов. Очистка газов от оксидов азота, диоксида серы и паров
ртути. Методы каталитической и термической очистки
отходящих
газов.
Дезодорация
и
обезвреживание
газовоздушных выбросов. Использование биохимических
методов. Замкнутые газооборотные циклы
Очистка промышленных вод
Классификация вод по целевому назначению.
2
1
1
1
1
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 8 из 12
1
2
Технологическая вода и сточные воды. Классификация
сточных вод по происхождению и фазово-дисперсной
характеристике примесей. Общие показатели загрязненности
сточных вод: органолептические; физико-химические; общее
содержание растворенных веществ, в частности кислорода;
общее содержание органических веществ; химическое (ХПК)
и биологическое (БПК) потребление кислорода.
Методы очистки сточных вод.
Удаление взвешенных частиц из сточных вод под
действием
гравитационных
и
центробежных
сил
(гидромеханическая очистка). Физико-химические методы
очистки сточных вод – коагуляция и флокуляция; флотация;
адсорбция, ионный обмен, экстракция; обратный осмос и
ультрафильтрация; электрохимические методы. Химические
методы очистки сточных вод - нейтрализация; окисление и
восстановление; удаление ионов тяжелых металлов. Биохимические методы очистки сточных вод. Аэробные и
анаэробные
процессы.
Рекуперация активного ила.
Термические методы очистки сточных вод. Создание
замкнутых водооборотных систем
Энергосбережение в промышленности
Природное и искусственное топливо. Энергоэффективность
различных систем. Способы повышения энергоэффективности:
когенерация, вторичная переработка сырья, разумное
использование
транспорта,
научные
разработки
для
повышения
КПД
механизмов,
техноизоляция, новые
материалы, консервация энергии и др.
Практические занятия
Введение. Расчет экологической эффективности безотходных
технологий неорганических веществ
Современные представления о мало- и безотходных
технологиях.
Методы
утилизации
шлаков
цветной
металлургии в технологии силикатных материалов
Безотходные и малоотходные производственные процессы.
Расчет экологической эффективности утилизации отходов в
производстве вяжущих материалов
Классификация и переработка отходов. Подбор и расчет
технологических схем утилизации зол и шлаков ТЭЦ
Переработка твердых отходов. Способы переработки шлаков
цветной металлургии (фьюмингование, вельцевание,
электротермическая плавка и др.)
1
1
1
1
1
1
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 9 из 12
1
2
Методы очистки и обезвреживания отходящих газов. Способы
1
переработки газо-пылевых выбросов восстановительных
процессов производства фосфора, минеральных удобрений,
цементного производства
Очистка промышленных вод. Способы утилизации жидких
1
отходов переработки нефти
Энергосбережение в промышленности. Альтернативные
1
источники энергии: пассивные системы улавливания солнечной
энергии, активные гелиоустановки, солнечные батареи,
энергия падающей и текущей воды, энергия ветра, биомасса,
биогаз, водород и др. Преимущества и недостатки
МИКРОМОДУЛЬ 2 «ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И
МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ»
Лекционные занятия
Энергетические отходы и методы утилизации
2
Характеристики топливных отходов. Физика–химические
особенных
реактивных,
малоактивных
и
активных
энергетических отходов. Отходы угледобычи, золы ТЭЦ,
нефтедобычи, транспортировки и переработки.
Методы утилизации энергетических отходов. Способы
безотходной переработки энергетических отходов и
использованных в качестве восстановителей и компонентов
шихты при производстве фосфора, карбидов металлов,
строительных изделий и материалов. Экологические и
экономические критерии создания безотходных технологий
Безотходная
переработка
отходов
горно-добывающей
1
промышленности
Физика-химические особенности отходов горно-добывающей
отросли и металлургических шлаков и промпродуктов.
Современные методы комплексной, безотходной переработки.
Металлургических отходов с использованием в качестве
компонентов сырьевых составов производства цементов,
термоизоляционных
материалов,
асфальтобетонов.
Оптимизация
производства
целевого
продукта
с
использованием металлургических отходов и промпродуктов
при извлечении ценных компонентов шихты
Безотходная
переработка
отходов
металлургической
1
промышленности
Современные методы комплексной безотходной переработки
металлургических отходов. Использование промышленных
отходов в качестве компонентов сырья и шихт при
производстве неорганических веществ, гипосвых вяжущих,
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 10 из 12
1
материалов, термоизоляционных материалов, керамзита,
керамических изделий, асфальтобетонов и оптимизация
производства целевых продуктов. Практическая реализация
безотходных производств
2
Безотходная
переработка
отходов
химической
промышленности
Современные методы комплексной безотходной переработки
промышленных отходов. Использование промышленных
отходов в качестве компонентов сырья и шихт и оптимизация
производства целевых продуктов. Практическая реализация
безотходных производств
Безотходная переработка отходов строительной индустрии
Современные методы комплексной безотходной переработки
строитольных отходов. Использование строительных отходов
в качестве компонентов сырья и шихт и оптимизация
производства целевых продуктов. Практическая реализация
безотходных производств
Концепция Республики Казахстан «Об управлении отходами
производства и потребления»
Цели,
предмет,
структура,
общие
положения.
Информационное
обеспечение,
научно-методическое
обеспечение системы, научно-техническое обеспечение.
Практические занятия
Энергетические отходы и методы утилизации.
Фазовый состав и структура зол ТЭЦ. Способы переработки
пыле-газовых
отходов
восстановительных
процессов
производства карбида кальция
Безотходная переработка отходов горно-добывающей
промышленности. Утилизация шлаков цветной металлургии в
качестве корректирующей добавки в цементном производстве
Безотходная переработка отходов металлургической
промышленности. Утилизация гранулированных доменных
шлаков в качестве сырья в цементной промышленности
Безотходная переработка отходов химической промышленности.
Расчет экологической эффективности использования отходов в
производстве керамических материалов
Безотходная переработка отходов строительной индустрии.
Вторичное использование цементного и асфальтового бетонов
Концепция Республики Казахстан «Об управлении отходами
производства и потребления». Совершенствование системы
управления отходами
1
1
1
2
1
1
1
1
1
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница 11 из 12
5 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
ОБУЧАЮЩИХСЯ
5.1 Систематизация классификаций и характеристик промышленных
отходов.
5.2 Разработка технологии безотходного производства целевых
продуктов с использованием: металлургических шлаков; фосфорных шлаков;
зол, шлаков и золошлаков ТЭЦ и ТЭС; отходов угледобычи и хвостов
обогащения.
6
КАРТА
ЛИТЕРАТУРОЙ
ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ
Таблица 3
Процент
обеспеченности
4
100
Наименование учебников, учебнометодических пособий
Количество экземпляров
Количество
обучаю
щихся
1
2
1
3
1
1
1
100
3
1
100
1
1
100
1
1
100
1
1
100
Гринин
А.С.,
Новиков
В.Н.
Промышленные и бытовые отходы:
Хранение, утилизация, переработка. – М.:
ФАИР–ПРЕСС, 2002. – 336 с.
Калыгин В.Г. Промышленная экология:
Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: ИЦ Академия, 2007. – 432
с.
Белов П.С., Голубева И.А., Низова С.А.
Экология
производства
химических
продуктов из углеводородов нефти и
газа/Учебное пособие. - М.: Химия, 1991.253с.
Дворкин
Л.И.,
Дворкин
О.Л.
Строительные материалы из отходов
промышленности/Учебно-справочное
пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. - 368
с.
Таймасов Б.Т., Есимов Б.О. Цементы на
основе
техногенных
отходов
и
магматических пород. – Шымкент: Изд-во
NORIS, 2002. – 163 с.
Сутягин В.М., Бондалетов В.Г., Кукурина
О.С. Принципы разработки малоотходных
и безотходных технологий/ Учебное
УМКД 042-18-10.1.40/01-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
1
пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2009. – 150 с.
Губин В.Е. и др. Малоотходные и
ресурсосберегающие технологии/ Учебное
пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2002 – 123 с.
Таймасов Б.Т. Технология производства
портландцемента/Учебное пособие. –
Шымкент: ЮКГУ, 2004. - 293 с.
7
Страница 12 из 12
2
3
4
1
1
100
1
1
100
ЛИТЕРАТУРА
7.1 Основная литература
7.1.1 Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы:
Хранение, утилизация, переработка. – М.: ФАИР–ПРЕСС, 2002. – 336 с.
7.1.2 Калыгин В.Г. Промышленная экология: Учеб. пособие для студ.
высш. учеб. заведений. – М.: ИЦ Академия, 2007. – 432 с.
7.1.3 Белов П.С., Голубева И.А., Низова С.А. Экология производства
химических продуктов из углеводородов нефти и газа/Учебное пособие. - М.:
Химия, 1991.- 253с.
7.1.4 Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов
промышленности/Учебно-справочное пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. 368 с.
7.1.5 Таймасов Б.Т., Есимов Б.О., Терехович С.В., Куралова Р.К. Цементы
на основе техногенных отходов и магматических пород. – Шымкент: Изд-во
NORIS, 2002. – 163 с.
7.2 Дополнительная литература
7.2.1 Сутягин В.М., Бондалетов В.Г., Кукурина О.С. Принципы
разработки малоотходных и безотходных технологий/ Учебное пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2009. – 150 с.
7.2.2 Губин В.Е. и др. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии/
Учебное пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2002 – 123 с.
7.2.3 Таймасов Б.Т. Технология производства портландцемента/Учебное
пособие. – Шымкент: ЮКГУ, 2004. - 293 с.