- •Оглавление
- •8. Понятийно-терминологический словарь курса
- •Библиографический список …………………………………………… 88
- •Введение
- •1. Содержание курса
- •Тема 1. Научные основы технологических процессов защиты окружающей среды
- •Тема 2. Основные методы и аппараты очистки отходящих газов от аэрозолей
- •Тема 3. Основные процессы и аппараты очистки промышленных выбросов от токсичных газовых примесей
- •Тема 4. Методы и аппараты очистки сточных вод от загрязнения
- •Тема 5. Общие и специальные методы и аппараты размещения и переработки твердых отходов
- •Тема 6. Особенности работы с токсичными и радиоактивными отходами
- •Тема 7. Способы и средства защиты окружающей среды от энергетического воздействия
- •2. Самостоятельная работа студентов
- •2.1. Тематика семинарских занятий
- •2.2. Контрольные работы по дисциплине
- •Раздел 1. Задачи по расчету водоохранных сооружений и оценке качества воды
- •Вариант 1(6). Водопроводная станция направляет на согласование Главному государственному инспектору Госстандарта города м план проведения лабораторно-производственного контроля за качеством воды.
- •Указания к решению задачи
- •1.Оценить пригодность р. Чусовая для водоснабжения пансионата.
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Максимальный секундный расход сточных вод
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Сделать вывод об эффективности очистки сточных вод в одно- и многоступенчатой сорбционных установках
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Раздел 2. Задачи по определению качества и защиТы атмосферного воздуха от загрязнения
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Раздел 3. Задачи по защиТе окружающей среды от отходов производства и потребления
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Где Sотв – площадь отвала, м2, определяемая по формуле
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •Раздел 4. Задачи по защиТе окружающей среды от шума
- •Указания к решению задач
- •Краткие теоретические сведения
- •Раздел 5. Задачи по защиТе окружающей среды от электромагнитного загрязнения
- •Указания к решению задач № 41-43
- •Указания к решению задач № 44-46
- •Указания к решению задач № 47-48
- •Указания к решению задачи
- •Указания к решению задачи
- •4. Практические занятия
- •Практическая работа 3. Расчет проекта нормативов пдв
- •Практическая работа 4. Расчет диаметра и эффективности очистки воздуха от пыли в циклоне
- •Указания к решению задачи
- •Практическая работа 5. Определение степени опасности отходов
- •5. Перечень лабораторных занятий
- •6. Курсовая работа
- •6.1. Тематика курсовых работ
- •6.2. Содержание курсовой работы
- •7. Вопросы к экзамену
- •8. Понятийно-терминологический словарь курса (глоссарий)
- •Библиографический список
- •Приложение 1. Гигиенические требования и контроль за качеством питьевой воды
- •Гигиенические, технические требования и правила выбора источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения
- •Приложение 4. Предельно допустимые концентрации некоторых веществ в воздухе, мг/м3
- •Процессы и аппараты защиты окружающей среды
- •620034, Г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, УрГупс
- •620151, Г. Екатеринбург, ул. Тургенева, 20. Оао «Полиграфист», цех № 4
Указания к решению задачи
1. Напряженность магнитного поля в кабине локомотива может быть определена по формуле
, (124)
где I – ток в силовой сети, а; r – расстояние от силового провода до кабины локомотива, м.
2. Ток в силовой сети на измеряемом участке движения локомотива определяется по формуле
, (125)
где Р – мощность развиваемая локомотивом, Вт; U – напряжение в сети, В.
3. Плотность энергии магнитного поля определяется по формуле
W = μμоН2, (126)
где μ – магнитная проницаемость воздуха (принять равной единице); μо – магнитная постоянная, равная 4π∙10-7 Гн/м.
Сделать выводы.
Задача № 50. Рассчитать шаговое напряжение, под которым может оказаться человек, приближающийся к полусферическому заземлителю, погруженному в землю вровень с ее поверхностью.
Таблица 56 – Варианты исходных данных
Исходные данные |
Варианты |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Ток, стекающий через заземлитель, |
3,0 |
3,5 |
3,4 |
3,3 |
3,6 |
3,7 |
3,8 |
3,9 |
4,0 |
3,8 |
Материал заземлителя |
медь |
алюминий |
железо |
медь |
алюминий |
железо |
медь |
алюминий |
железо |
медь |
Радиус сферического заземлителя, м |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,0 |
1,9 |
2,1 |
2,2 |
Длина шага человека, м |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,75 |
0,9 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,75 |
0,9 |
Указания к решению задачи
1. Напряженность электрического поля возле заземлителя равняется
, (127)
где I – ток, стекающий через заземлитель, а; r – радиус сферического заземлителя, м; σ – проводимость материала заземлителя, (Ом∙м)-1, определяемая по таблице, приведенной в задаче № 47. Шаговое напряжение определяется по формуле
, (128)
где d – длина шага человека, м.
Сделать выводы.
4. Практические занятия
Целью практических работ является систематизация, расширение и закрепление теоретических основ, излагаемых в лекционном курсе, и приобретение умения самостоятельно выполнять расчеты, проводить исследования, оценивать экологическую опасность тех или иных инженерных мероприятий, делать выводы о состоянии окружающей среды и разрабатывать технологические схемы и оборудование для ее защиты. Практические занятия проводятся после того, как соответствующие разделы были рассмотрены на лекции или проработаны студентами самостоятельно.
Практическая работа № 1. Определение санитарных условий спуска сточных вод в водоем
В городе Н. проектируется строительство промышленного предприятия, выпуск сточных вод которого в количестве 0,5 м /сек намечается в реку Ш. Ниже по течению на расстоянии 5 и 9 км находятся населенные пункты С. и П., расположенные в лесной местности, используемой для размещения пионерских лагерей. Далее на расстоянии 30 км находится поселок М., который пользуется рекой в целях питьевого водоснабжения.
На занятиях студентам необходимо определить условия спуска сточных вод проектируемого предприятия.
Состав сточных вод
1.Окраска сточной жидкости – светло-желтая. Разведение, при котором окраска исчезает в столбике 10 см – 1:6, в столбике 20 см не превышает 1:12.
2. Плавающие примеси – нет.
3.Запах стоков определенный, фенольный. Разведение, при котором интенсивность запаха не превышает 2 балла – 1:10.
4. Прозрачность в см: натуральных сточных вод близка к нулю, после двухчасового отстоя – 15 см.
5. Взвешенные вещества в мг/л при 105ºС:
В натуральных сточных водах – 200;
После 2-часового отстоя – 120.
6.Сухой остаток при 105 ºС – 1200.
7.Титруемая кислотность в мл нормального раствора – 84,0.
8.Реакция рН – 4,8.
9.БПК - 21 мгО /л.
10.Характерные ингредиенты и ядовитые вещества, мг/л:
-фенол (хлорфенолобразующий) -2,2;
-фтор – 150;
-свинец – 0,4.
11. Константа скорости окисления органических веществ – 0,04.
12. Температура сточных вод (летом) - 40 ºС.
Характеристика водоема по составу и свойствам воды
1. Максимальная температура воды наиболее жаркого месяца - + 18 ºС.
2. Активная реакция рН – 7,2.
3.Взвешанные вещества в мг/л при 105ºС – 8,0.
4. Сухой остаток – 230 мг/л.
5. Щелочность в мл нормальной кислоты – 3,0.
6. БПК в мгО /л – 2,0.
7. Характерные ингредиенты в мг/л:
-свинец – 0,02;
- фтор – 0,3;
- фенол – отсутствует.
Гидрологическая характеристика водоема
1. Расчетный расход в створах, расположенных в 1 км выше по течению от пунктов пользования: п.С – 30м /сек; п.М – 40 м /сек.
2. Средняя скорость течения реки в тех же створах: п.С – 0,3 м/сек; п. М – 0,2 м/сек.
3. Расчетный коэффициент смещения (а): п. С – 0,18; п. М – 0,23.
4. Река в районе ближайшего пункта к месту выпуска сточных вод используется для культурно-бытовых целей, участок водоема в этом месте может быть отнесен ко 2-ой категории водопользования, а у пункта М. – к 1-ой категории.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ СПУСКА СТОЧНЫХ ВОД
Расчеты по органолептическим свойствам воды
1. Расчеты по интенсивности запаха и окраски производятся путем определения фактического разбавления сточных вод по формуле:
, (129)
где Q – расход воды в реке у пункта водопользования; q – расход сточной жидкости (не более 20% от Q); а – коэффициент смещения (1,0; 0,8; 0,6).
Расчет по взвешенным веществам
, (130)
где – допустимая концентрация взвешенных веществ в сточных водах; – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ (0,25 мг/л или 0,75 мг/л); – содержание взвешенных веществ в речной воде до выпуска сточных вод.
Определение допустимой температуры сточных вод
, (131)
где – допустимая температура сточных вод; – допустимое «Правилами охраны поверхностных вод» повышение температуры воды водоема (3ºС); – максимальная температура воды водоема до выпуска сточных вод в летнее время.
Расчет допустимого содержания плотного осадка в сточных водах
, (132)
где - допустимая концентрация плотного остатка в сточной жидкости, спускаемой в водоем, мг/л; N – предельно допустимое количество плотного остатка в водоеме, 1000 мг/л; n – концентрация плотного остатка в речной воде выше места выпуска сточной воды.
Расчеты по общепринятым показателям вредности
1. БПК полное. Так как время движения стоков до ближайшего пункта водопользования незначительно (t – 400/ 0,3 3600 – 4,7 час), то расчет следует производить по формуле:
, (133)
где - предельно допустимая величина БПК смеси речной воды со стоками у пункта водопользования (3-6 мг/л ); – БПК речной воды выше места выпуска сточных вод.
Время же движения стоков до пункта М 27 часов (t = 29000/ 0,3 3600 = 27 час). Поэтому при расчете следует учесть и процесс самоочищения водоема. Тогда расчет следует производить по формуле
. (134)
Значение величины 10 определяется по данным работы [21, с. 194].
2. Реакция рН. Расчет выполняют по номограмме (см. работу [21, с. 188]), позволяющее определить и – количество кислоты и щелочи, (в мл нормального раствора), которое может быть нейтрализовано 1 л воды водоема при условии, что рН воды останется в пределах санитарных требований (рН 6,5 – 8,5). По номограмме сплошные кривые относятся к , а пунктирные – к . Каждая из этих кривых соответствует определенному значению щелочности воды водоема (В). На оси абсцисс отложены значения рН воды того же водоема, а на осях ординат (слева для , справа для ) – искомые величины тех количеств кислоты и щелочи, которые могут быть спущены в водоем. Для определения и на оси абсцисс находят точку, соответствующую рН воды водоема. Из этой точки проводят вертикаль пересечения, проводят горизонталь на оси ординат.
Для решения вопроса об условии спуска сточных вод в водоем следует произвести дополнительный расчет:
; (135)
, (136)
где и – с концентрация кислот и щелочей в сточных водах ( =0,6; =1,1).
3. Расчет условий спуска сточных вод в водоем по концентрации ядовитых веществ
, (137)
где КПДК – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого назначения, определяемая по приложению 3; Кр – концентрация вредного веществ в воде водоема до подачи в него сточных вод.
При одновременном содержании в стоках двух и более вредных веществ необходимо установить не только ПДК, но и лимитирующий показатель вредности каждого из них. Если лимитирующий показатель у вредных веществ разный, то допустимую концентрацию каждого из них в сточной жидкости рассчитывают, так как если бы оно одно находилось в стоках. Если у вредных веществ один и тот же лимитирующий показатель, и они относятся к І и ІІ классу опасности, то в этом случае для определения отдельного вещества в сточных водах необходимо соответственно каждого из них уменьшить во столько раз, сколько одинаково действующих веществ находится в стоках.
Результаты произведенных расчетов заносятся в табл 57.
Таблица 57 – Расчетные показатели состава и свойств сточных вод
Показатели сточных вод |
Загрязнения |
Состав и свойства сточных вод проектируемого объекта |
Расчетные показатели состава и свойств сточных вод |
Органолептические: -окраска -запах -температура -взвешенные вещества, мг/л -плотный остаток, мг/л -фенол, мг/л |
|
|
|
Общесанитарные: - -реакция рН |
|
|
|
Санитарно-токсикологические: - фтор, мг/л - свинец, мг/л |
|
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
1. Что понимается под санитарной охраной водоемов? Источники загрязнения водоемов.
2. Характеристика хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, влияние их на водоемы.
3. Факторы самоочищения водоемов.
4. Что является критерием загрязненности водоемов?
5. По каким показателям и как регламентируется выпуск сточных вод в водоемы?
6. Для каких створов водоема установлены нормативные требования: «Правил охраны поверхностных вод» (проточные, непроточные водоемы, выпуск сточных вод в черте населенных мест).
7. Назовите категории водопользования. Какие требования предъявляются к воде различной категории водопользования?
8. В каких случаях водным законодательством разрешен или запрещен выпуск сточных вод в открытые водоемы?
9. Что такое лимитирующий показатель вредных химических веществ, нормируемых в воде водоема? Дайте определение понятия ПДК вредных веществ в воде водоемов.
Практическая работа 2. Расчет санитарно-защитной зоны предприятия
В равнинной части Свердловской области в районе станции Н на расстоянии 2 км от селитебной зоны проектируется строительство ТЭЦ, на которой в качестве топлива будет использоваться каменный уголь. При этом в отходящих газах будут содержаться пыль и сернистый газ. Для очистки от газов и пыли предусматривается устройство специальных мультициклонов, эксплуатационный коэффициент очистки (Э) которых равен 75%. Суммарный выброс пыли (Mп) до очистки равен 100 г/сек, сернистого газа (Mг) – 30 г/сек. Диаметр устья трубы (D) – 1 м. Температура газовоздушной смеси (Тг) – 130оС. Средняя температура окружающего воздуха (Тв) в самый жаркий месяц в 13 ч равна 30оС. Скорость выхода газовоздушной смеси (v) 5,0 м/с. Высота трубы (Н) – 90 м. «Роза ветров» приведена в табл. 25 задачи № 13. В этой же задаче расшифровано понятие санитарно-защитной зоны. Рассчитать величину санитарно-защитной зоны (СЗЗ), на основании которой определить класс вредности предприятия и уточнить конфигурацию СЗЗ согласно «розы ветров». Начертить уточненную СЗЗ.
РАСЧЕТ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ
Размеры СЗЗ должны проверяться расчетом загрязнения атмосферы (расчет рассеивания вредных веществ в атмосфере) с учетом перспективы развития предприятия и фактического загрязнения атмосферного воздуха. Полученные таким образом размеры расчетной СЗЗ должны уточняться отдельно для различных направлений ветра в зависимости от результатов расчета и среднегодовой розы ветров района.
Объем выбрасываемой газовоздушной смеси определяется по формуле
. (139)
Для определения максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, создаваемой источником выбросов на предприятии необходимо рассчитать параметры f и v по формулам (42) и (43), а также коэффициенты m и n по формулам (44) и (45). Расчет максимальной приземной концентрации по формуле (40) необходимо осуществить как для пыли, так и для сернистого газа. При этом необходимо учесть очистку газа от пыли в мульциклонах.
После определения См проводится расчет хм – расстояния от источника выбросов, на котором приземная концентрация достигает максимального значения. Оно определяется по формуле (46).
Следующий этап расчетов – определение безразмерного коэффициента S1 отдельно для пыли и для газа. Преобразовав формулу (49) относительно S1 и приняв условие, что на границе санитарно-защитной зоны приземная концентрация пыли и газа должна быть равна среднесуточной предельно допустимой концентрации ПДКсреднесуточная (С = ПДКсреднесуточная ) (величины ПДК по газу и пыли определить по приложению 4), получаем:
. (140)
Зная величину S1, преобразовав формулу (50), можно определить расстояние «х», равное величине СЗЗ, на котором будет достигаться ПДКсреднесуточная по газу или пыли:
. (141)
На основании полученных данных по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 (с изменениями 2007 года) определить класс опасности предприятия и нормативную величину СЗЗ.
КОРРЕКТИРОВКА ПО «РОЗЕ ВЕТРОВ» САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ
Полученные размеры СЗЗ уточняются отдельно для различных направлений ветра в зависимости от среднегодовой «розы ветров» района по формуле (52). При этом L0 – размер СЗЗ, полученный на основании проведенных расчетов.
Построение санитарно-защитной зоны предприятия осуществляется аналогично методике, приведенной в задаче № 13. При этом необходимо учитывать, что размер СЗЗ в любых направлениях не может быть меньше нормативной величины.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
1. Дать определение санитарно-защитной зоне.
2. Что такое класс опасности предприятия? Величина СЗЗ.
3. Что влияет на величину СЗЗ?
4. Дать определение понятию «роза ветров».
5. Методы очистки газовых выбросов от пыли и газов.
6. В каких случаях разрешается выброс загрязняющих веществ в атмосферу?
7. Дайте определение понятия ПДК вредных веществ в воздухе.
8. Какие виды ПДК разработаны для воздушной среды?