Обоснование выбранной темы

ТЕМАТИКА И ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ выпускной КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Небывалый рост использования природных ресурсов, удвоение их потребления каждые 7 – 10 лет, ускоренное, и не всегда оправданное, внедрение в практику новых веществ, материалов и технологий создало реальную угрозу необратимого нарушения существующего в природе равновесия. В настоящее время в целях преодоления экологического кризиса и обеспечения здоровья существующего и будущих поколений людей, сохранения биосферы и обеспечения воспроизводства природно-ресурсного потенциала в нашей стране действует «Экологическая доктрина Российской Федерации», в соответствии с которой к основным направлениям государственной политики в области экологии относится снижение загрязнения окружающей среды и ресурсосбережение». Документ включает в себя следующие основные положения:

− внедрение ресурсосберегающих и безотходных технологий во всех сферах хозяйственной деятельности;

− технологическое перевооружение и постепенный вывод из эксплуатации предприятий с устаревшим оборудованием;

− оснащение предприятий современным природоохранным оборудованием;

− обеспечение качества воды, почвы и атмосферного воздуха в соответствии с нормативными требованиями;

− сокращение удельного водопотребления в производстве и жилищно-коммунальном хозяйстве;

− поддержка экологически эффективного производства энергии, включая использование возобновляемых источников и вторичного сырья;

− развитие систем использования вторичных ресурсов, в том числе переработки отходов;

− снижение потерь энергии и сырья при транспортировке, в том числе за счет экологически обоснованной децентрализации производства энергии, оптимизации системы энергоснабжения мелких потребителей;

− модернизация и развитие экологически безопасных видов транспорта, транспортных коммуникаций и топлива, в том числе неуглеродного.

Основными задачами научного обеспечения в сфере защиты окружающей среды являются развитие научных знаний об экологических основах устойчивого развития, выявление новых экологических рисков, порождаемых развитием общества, а также природными процессами и явлениями. Для этого необходимы:

− разработка экологически эффективных и ресурсосберегающих технологий, производств, видов сырья, материалов, продукции и оборудования, в том числе в сельском хозяйстве;

− разработка научных принципов и технологий использования возобновляемых биологических ресурсов (лесных, водных, охотничье-промысловых, лекарственных и др.), обеспечивающих их устойчивое воспроизводство;

− разработка принципов использования атмосферного воздуха (воздушных ресурсов) в целях сохранения окружающей среды;

− разработка методологии и методов эколого-экономической оценки, в том числе определение стоимости природных объектов с учетом их средообразующей функции, для использования при принятии решений в различных отраслях экономики Российской Федерации;

− создание основ определения экологических рисков в целях создания системы управления качеством природной среды;

− разработка средств и методов предупреждения и ликвидации загрязнений, реабилитации окружающей среды и утилизации опасных отходов;

− разработка и развитие современных методов экологического мониторинга, а также информационных технологий в целях государственного управления в области природопользования и охраны окружающей среды.

Выпускная квалификационная работа является заключительным этапом процесса обучения студента в университете. Его цель – систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний студента, углубленное изучение и решение актуальной задачи по оценке воздействия на окружающую среду промышленных объектов, проектированию и оптимизации экологической техники и технологии. Традиционная форма развития научного познания в виде обособленных и узконаправленных дисциплин оказывается недостаточно адекватной глобальности проблемы «Человек и биосфера», что не позволяет обеспечить всесторонний анализ и отображение реальности, а в конечном итоге – выработать необходимые модели управления ею. Важнейшая особенность рассматриваемой проблемы – ее комплексность, воплощенная в многообразии промышленных и природных объектов, явлений био-физико-химического, социально-экономического и политического характера. Именно это обстоятельство предполагает использование системного научного подхода при решении самых разных экологических задач. Такой подход ориентирован на выявление максимально возможного числа взаимосвязей и взаимодействий. Используя логическое, математическое или иное моделирование он позволяет осуществить предварительное «проигрывание» множества альтернативных вариантов достижения целей и долгосрочных последствий каждого варианта, а на основе принятых критериев выбрать среди них наиболее эффективный. Выпускная квалификационная работа является выпускной работой студента, на основании которой государственная аттестационная комиссия решает вопрос о присвоении студенту квалификации бакалавра.

Согласно ФГОС ВО по направлению 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» итоговая государственная аттестация включает защиту выпускной квалификационной работы бакалавра. Выполнение выпускной квалификационной работы предусматривает:

– расширение, закрепление и систематизацию теоретических знаний, и приобретение навыков практического применения этих знаний при решении конкретной научно-исследовательской, технической или производственной задачи;

– развитие навыков ведения самостоятельных теоретических и экспериментальных исследований, оптимизации проектно-технологических и экономических решений;

– приобретение опыта обработки, анализа и систематизации результатов теоретических и инженерных расчетов, экспериментальных исследований, в оценке их практической значимости и возможной области применения;

– приобретение опыта представления и публичной защиты результатов своей деятельности.

Область профессиональной деятельности бакалавра по направлению 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» включает создание, внедрение и эксплуатацию энерго- и ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий в производствах основных неорганических веществ, продуктов основного и тонкого органического синтеза, полимерных материалов, продуктов переработки нефти, газа и твердого топлива, микробиологического синтеза, лекарственных препаратов и пищевых продуктов, разработку методов обращения с промышленными и бытовыми отходами и вторичными сырьевыми ресурсами.

Объектами профессиональной деятельности бакалавров являются:

– основные химические, нефтехимические и биотехнологические производства;

– процессы и аппараты в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии;

– промышленные установки и технологические схемы, включая системы автоматизированного управления;

– сооружения очистки сточных вод и газовых выбросов, переработки отходов, утилизации теплоэнергетических потоков и вторичных материалов;

– методы и средства оценки состояния окружающей среды и защиты ее от антропогенного воздействия;

– системы искусственного интеллекта в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии.

Цель и задачи выпускной квалификационной работы

Целью выпускной квалификационной работы является обоснованный выбор энерго- и ресурсосберегающего способа проведения процесса и (или) конструкции аппарата.

Для реализации вышеназванной цели необходимо решить следующие задачи:

–выполнить теоретический анализ энерго- и ресурсосберегающих способов проведения процесса, заявленного в теме;

–выбрать оборудование для его реализации;

– разработать алгоритм расчета основных параметров процесса (аппарата);

–разработать стенд для проведения экспериментальных исследований процесса (если предусмотрено темой ВКР);

–используя результаты анализа научной, научно-технической и патентной литературы предложить изменения в технологической схеме или в конструкции оборудования, нивелирующие выявленные недостатки.

Выпускная квалификационная работа бакалавра может содержать в себе элементы технической новизны.

Студент изучает технологический процесс и оборудование в соответствии с темой работы, затем анализирует и разрабатывает технические предложения по модернизации существующих технологий или отдельных узлов, деталей машин и аппаратов, с целью снижения энергозатратности и ресурсосбережения. Снижение металлоемкости и материалоемкости кроме сбережения энергии дает и существенный дополнительный выигрыш: уменьшение загрязнения окружающей среды, связанное с добычей и подготовкой сырья, производством материалов, их транспортом. При уменьшении материалоемкости отдельных узлов, деталей, аппаратов при сохранении их технических характеристик сокращаются масса, габариты (следовательно и затраты на монтаж), что приводит к экономии в площадях, на которых это оборудование размещается. Одним из направлений разрабатываемой тематики ВКР является снижение отходов производства и повторное, полезное использование этих отходов, так называемых вторичных ресурсов.

На основании технического предложения перерабатывается конструкция узла или детали, либо изменяется технологический процесс, что находит свое отражение в графической части работы и в расчетно-пояснительной записке.

Темой выпускной квалификационной работы или проекта являются разработка современной установки для защиты окружающей среды от выбросов, сбросов, отходов промышленных, коммунальных, транспортных предприятий, бытовых отходов, разработка энерго- и ресурсосберегающих установок и оборудования, технология использования нетрадиционных источников энергии. Тему квалификационной работы определяет выпускающая кафедра. Она должна быть актуальной и учитывать реальные задачи промышленности и коммунального хозяйства РФ. Задание на квалификационную работу студент получает перед началом преддипломной практики. В соответствии с темой руководитель работы выдает студенту конкретное задание по изучению объекта - аналога в период преддипломной практики, сбору материалов для выполнения выпускной квалификационной работы или проекта.

Примерная тематика выпускных квалификационных работ:

¾ «Снижение энергоемкости процесса ректификации абсорбции, экстракции, адсорбции, десорбции, сушки, кристаллизации и т.д.»

¾ «Анализ аппаратурного оформления процесса переработки полимерных отходов с позиций ресурсосбережения».

¾ «Анализ методов интенсификации процесса отстаивания, фильтрования, центрифугирования, перемешивания, псевдоожижения и т.п.».

¾ «Совершенствование конструкции оборудования с целью снижения энергоемкости (материалоемкости) процесса нагревания, охлаждения, испарения, конденсации т.п.».

¾ «Совершенствование технологии термохимического обезвреживания дымовых газов при сжигании твердых отходов».

¾ «Совершенствование технологии производства биопрепарата для деструкции жировых загрязнений сточных вод».

¾ «Совершенствование технологии получения биоэтанола из отходов промышленного и сельскохозяйственного производства».

¾ «Анализ процессов получения активированного угля из отходов биологической очистки хозяйственно бытовых сточных вод».

¾ «Анализ возможности использования альтернативных топлив для производства цемента».

¾ «Совершенствование технологии получения кормовых антибиотиков из лигноцеллюлозных отходов».

¾ «Анализ процессов утилизации кубовых отходов ректификации винилхлорида».

¾ «Разработка энерго- ресурсосберегающих экологически безопасных технологий для производства капралактама на химических предприятиях.»

¾ «Разработка новых технических и технологических решений для процесса утилизации твердых бытовых и коммунальных отходов».

¾ «Создание теоретических моделей технологических процессов очистки сточных вод на промышленных предприятиях».

¾ «Решение задачи оптимизации технологических процессов и систем с позиции энерго- и ресурсосбережения для машиностроительного предприятия».

¾ «Разработка установки для защиты окружающей среды от выбросов для котельных, расположенных в селитебной зоне».

¾ «Утилизация донных отложений нефтешлама».

¾ «Утилизация осадка городских очистных сооружений».

¾ «Утилизация отходов промышленных предприятий первого класса опасности».

¾ «Разработка мероприятий по рекультивации полигонов».

¾ «Разработка энерго- и ресурсосберегающих установок и оборудования для сферы обращения с отходами».

¾ «Разработка технологии использования нетрадиционных источников энергии на промышленных предприятиях города».

¾ «Разработка экодома».

Тематика выпускных квалификационных работ должна быть направлена на решение профессиональных задач:

¾ решение задач по разработке энерго- ресурсосберегающих экологически безопасных технологий на основе результатов поиска, обработки и анализа научно- технической информации;

¾ разработку новых технических и технологических решений на основе результатов научных исследований;

¾ создание теоретических моделей технологических процессов, позволяющих прогнозировать технологические параметры, характеристики работы аппаратуры и свойства получаемых веществ, материалов и изделий; разработку алгоритмов и программ;

¾ разработку интеллектуальных систем для научных исследований;

¾ решение задач оптимизации технологических процессов и систем с позиции энерго- и ресурсурсосбережения.

Жизненный цикл большинства продуктов, необходимых современному обществу, остается весьма несовершенным и состоит из трех последовательных этапов: производства продуктов, их потребления и выброса образующихся отходов в окружающую среду. При этом в стоимость целевого продукта технологического процесса в виде непроизводственных затрат включаются как стоимость отходов, так и все затраты, связанные с их удалением, захоронением, сбросом и т.д. Потеряв, таким образом, стоимость, отходы автоматически исключаются из системы распределения, со всеми вытекающими отсюда последствиями для природы и общества. Радикальное изменение сложившейся ситуации возможно, прежде всего, при условии решения технологических задач: сокращения потерь материально-энергетических ресурсов по мере трансформации их в отходы производства; целесообразного изменения маршрутов движения всех материальных и энергетических потоков, обеспечивающего наиболее полную их переработку; уменьшения действия отходов на объекты природной среды. Комплексная переработка сырья и материалов с использованием всех полезных компонентов, становится основой создания малоотходных технологических процессов. При этом обеспечение их экологической безопасности является актуальной задачей, носящей системный характер.

Вследствие разнообразия состава и свойств образующихся отходов порой трудно ограничиться существующими типовыми схемами улавливания и обезвреживания вредных веществ. Могут потребоваться новые технологические решения и средства защиты природы от антропогенных опасностей. Степень экологического совершенства или несовершенства объекта исследований в ВКР уже можно оценить по его принадлежности к одной из трех вариантов. Вариант 1: соответствует случаю неполного использования сырья и материалов, загрязнению воздушного или водного бассейнов, почвы, отсутствию систем обезвоживания и утилизации отходов, а также средств оперативного контроля производственной безопасности и состояний окружающей среды. Такие производства должны полностью реконструироваться за счет установки эффективных систем газо- и водоочистки, организации оборотного водоснабжения, рекуперации тепла и т.д.

Вариант 2: соответствует многим действующим производствам в регионе. Обработка отходов в этом случае может осуществляться на локальных (цеховых) сооружениях, где происходит улавливание ценных для производства веществ и достигается снижение их концентраций до приемлемого уровня. При этом полезные продукты оборотных циклов (нагретый воздух, вода, хладагенты, растворители, смазочные материалы и т.п.), вновь возвращаются в производство, а отходы направляются на общие заводские или районные очистные сооружения и после соответствующей обработки, до уровня действующих стандартов, поступают в окружающую среду. Однако и этой схеме свойственны недостатки: несовершенство технологий, образующих отходы; отсутствие гарантий сохранности природной среды в случае нескольких, одновременно действующих источников загрязнений в регионе, выбросы которых обладают эффектом суммации действия. Необходимо учитывать и тот факт, что функции природоохранных нормативов выполняют санитарно-гигиенические нормы и правила, соблюдение которых еще не гарантирует экологической безопасности технологий.

Вариант 3: характерны три стадии комплексной обработки отходов производства и потребления: локальная, заводская и районная. Неиспользуемые вторичные материальные ресурсы (ВМР) и продукты оборотных циклов данного предприятия перерабатываются на соседних (смежных) объектах. Но для обеспечения стабильности, при реализации этого варианта, требуется контролировать состав образующихся отходов, иначе они не найдут спроса у потенциальных потребителей. Понятие «безотходные» технологии и «замкнутые» циклы производства в основном имеют концептуальное значение и не должны восприниматься буквально. Абсолютно полное использование всех отходов, как и полная рецикличность производства противоречат фундаментальным естественнонаучным представлениям и не имеют аналогов в функционировании природных экосистем. Кроме того, полная безотходность производства, как принцип и как техническое решение, противоречит идее оптимального функционирования экономики, поскольку затраты на создание и эксплуатацию технологических процессов возрастают экспоненциально, резко увеличиваясь именно на последних этапах приближения к экологическому идеалу.

Правильнее ставить в ВКР задачу о комплексном экологическом и экономическом оптимуме загрязнения природной среды в условиях создания (проектирования, размещения, модернизации промышленного предприятия) или функционирования действующих экологически безопасных малоотходных технологий. Этот оптимум достигается при минимизации антропогенной нагрузки до пределов, безопасных для природной среды, при условии выполнения заданных темпов социально- экономического развития природохозяйственных комплексов. Таким образом, под малоотходным производством следует понимать такое производство (или совокупность производств), в результате практической деятельности которого вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными нормами, но по техническим, экономическим, организационным и иным причинам часть сырья и материалов переходят в отходы и направляются на захоронение (длительное хранение). Малоотходная технология включает разработку и внедрение технологических процессов, производств и оборудования, обеспечивающих:

− комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов;

− существенное уменьшение или полное исключение загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления;

− переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;

− системы оборотного водоснабжения;

− создание экологически чистых территориально-производственных комплексов.

Итак, на данном этапе развития интеллектуальных и производственных сил общества научное представление о характере взаимодействий природы и промышленного производства должно основываться на понимании неизбежности антропогенных воздействий на окружающую среду. При этом особый смысл и значение приобретает естественный потенциал самоочищения и самовосстановления природы, недоиспользование которого приводит к дополнительным затратам на промышленную переработку отходов. В бакалаврской работе, прежде всего, необходимо правильно определить границы системы, составляющей предмет исследования проблемы защиты природной среды от промышленных загрязнений. В понятие «система» должны включаться все компоненты, которые, как можно предположить в ходе разработки проекта, будут влиять на рассматриваемую экологическую проблему или будут подвергаться ее влиянию вне зависимости от того, к какому типу внутренней структурной организации они формально относятся.

Для того чтобы оценить величину антропогенной нагрузки (отходов производства) на природную среду, нужно построить математические модели образования отходов в технологическом процессе, модели переноса примесей в воздушной или водной средах и модели воздействия примесей на биологические компоненты (в виде расчетных схем, балансовых уравнений). При этом возможно решение следующих задач дипломного проекта:

− анализа причин появления отходов в технологическом процессе или сфере потребления продукта;

− исследование путей переноса вредных веществ в природную среду;

− изучения процессов био-физико-химического превращения и накопления примесей в экосистемах;

− анализа реакции биоценозов на загрязнение;

− оценки возможных видов ущербов, наносимых природе и обществу;

− поиска оптимальных управленческих решений в промышленной и/или экологической средах;

− выбора технологического оборудования, способного обеспечить экологическую безопасность промышленного производства.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 44; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!