ЭКОЛОГИЯ задачи / ekologia2
.pdfМинистерство транспорта Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Российский университет транспорта (МИИТ)»
Кафедра
«Химия и инженерная экология»
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Экология
Вариант № 13
Выполнила: Соколова О.В ТСЭ-412
Принял: д.т.н проф. Демьяненко А.Ф
Москва-2018
Задача №1. Определение величины максимальной концентрации
загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы при выбросе дымовых газов из трубы котельной
С учетом фоновой концентрации загрязняющего вещества в районе расположения источника выброса определить суммарную концентрацию и сравнить её с величиной максимально-разовой предельнодопустимой концентрацией (ПДК мр) данного загрязняющего вещества.
Условие
Вещество |
М |
V |
Н |
Д |
t |
тип |
ПДКмр |
Сф |
|
г/с |
м3/с |
м |
М |
0С |
мест- |
мг/м3 |
мг/м3 |
|
|
|
|
|
|
ности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NO2 |
0,3 |
7 |
15 |
1,0 |
120 |
холм |
0,2 |
0,01 |
|
|
|
|
|
|
n1 = 1 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 =12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для решения рассматриваемой задачи необходимо использовать следующие условия выброса дымовых газов:
1.тип выбрасываемого загрязняющего вещества, i ;
2.Мi – масса i-го загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу с дымовыми газами, г/с;
3.V - объем выбрасываемых из трубы дымовых газов, м3/с ;
4.H – высота дымовой трубы, м;
5.D – диаметр трубы в устье, м;
6.t - разность температуры газа и окружающей среды,0С;
7.- значение коэффициента, учитывающего влияние рельефа местности;
8.ПДК – максимально – разовая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3;
9.Сф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в атмосфере, мг/м3.
Максимальное значение приземной концентрации
загрязняющего вещества в результате выбросов дымовых газов
при неблагоприятных метеорологических условиях на расстояниях Lmax от источника определяется по формуле:
Cmax i |
|
M i AFmn |
мг / м3 , = |
||
|
|
|
|||
|
H 2 3 V t |
||||
|
|
||||
где А – коэффициент, зависящий от условий вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосфере
Определив максимальную величину концентрации вредного выброса на расстоянии Lmax от источника, находят суммарную концентрацию загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы с учетом фоновой концентрации.
C i Cmax i Cфi =
Для определения характера изменения концентрации загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы, при выбросе дымовых газов от источника в направлении рассеивания используются следующие расчетные зависимости:
|
|
|
|
|
|
X |
4 |
|
X |
3 |
|
X |
2 |
|
C |
x |
C |
l max |
3 |
|
|
8 |
|
|
6 |
|
|
= |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Lmax |
|
Lmax |
|
Lmax |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Х – текущее расстояние от источника выброса в направлении рассеивания
По полученным данным строится кривая изменения концентрации загрязняющего вещества от источника выброса в направлении рассеивания.
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере и зависящий от размера частицы, плотности вещества и влажности воздуха
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности.
Для неровной местности используется формула (2).
= 1+φ1(Z-1) |
(2); |
Где
Z- поправочный коэффициент, зависит от формы рельефа и безразмерных величин n1, n2
m, n- коэффициенты, учитывающие скорость выброса газа в атмосферу, его температуру и конструктивные размеры трубы
Для определения коэффициентов m, n в формуле (3) определяется скорость выхода газа из трубы.
W0 |
4V |
(3); |
|
D 2 |
|||
|
|
Далее рассчитываем промежуточные параметры
W0 |
2 D |
|
|
f 1000 |
|
(4); |
|
H 2 t |
|||
v 0.653 |
V t |
|
(5); |
|
H |
||||
|
|
|
По найденным величинам промежуточных параметров определяются значения коэффициентов m, n.
m |
|
|
1 |
|
|
|
(6); |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
0,67 |
0,1 |
f |
0,343 f |
||||
n 0,532v2 2,13v 3,13 |
(7); |
Определяем L max – расстояние от источника выброса в направлении рассеивания до места, где будет наблюдаться максимальное значение концентрации загрязняющего вещества в
приземном слое атмосферы. |
|
|||
Для определения Lmax |
используется зависимость: |
|||
Lmax = |
5−Fi |
Hd |
(8); |
|
4 |
||||
|
|
|
||
Где d=5,5 при ν≤0,5
|
|
|
|
Где d=11,4ν при 0,5 ≤ν≤2 |
Где d=16 ν при |
||
|
√ |
||
|
ν≥2; |
||
Определив максимальную величину концентрации вредного выброса на найденном расстоянии Lmax от источника, находят суммарную концентрацию загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы с учетом фоновой концентрации.
C∑ i = Cmax i + Cфi |
(9); |
Для определения характера изменения концентрации загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы, при выбросе дымовых газов от источника в направлении рассеивания используются следующие зависимости:
|
|
X |
4 |
X |
3 |
X |
2 |
|
Cx = Cl max [3 |
( |
|
) − 8 ( |
|
) +6 ( |
|
) ] = |
|
Lmax |
Lmax |
Lmax |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
Cl max [3 |
( |
X |
) |
− 8 ( |
X |
) |
+6 |
( |
X |
) ], при |
X |
≤1 |
(10); |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Lmax |
|
|
Lmax |
|
|
Lmax |
|
|
Lmax |
|
|||||
|
Cx = Cl max |
|
1,13 |
|
, при ≤ |
X |
≤1 |
(11); |
|||||||||
|
|
|
X |
2 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
0,13( |
) +1 |
|
|
Lmax |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Где X |
- |
|
текущее расстояние от источника выброса в |
||||||||||||||
направлении рассеивания; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
По полученным данным строится кривая изменения концентрации загрязняющего вещества от источника выброса в направлении рассеивания.
Ответ:
Таблица1. Рассчитанные (найденные) параметры
|
|
W0, |
|
|
|
|
Сmax, |
|
|
C∑ i |
Z |
м/с |
m |
f |
n |
ν |
мг/м3 |
d |
Lmax, м |
мг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X,м |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.1.кривая изменения концентрации загрязняющего вещества от источника выброса в направлении рассеивания.
Вывод: Сравнивая значения величины суммарной концентрации NO2 c соответствующем значением ПДК (максимальная разовая) можем видеть что:
Cxмг/м3=0,0171, а ПДКмрNO2=0,2 мг/м3, значит Cx не превышает норму, а значит выбросы в окружающую среде будут не значительными (разрешенный).
Задача №2. Определение максимально-допустимой величины
выброса загрязняющего вещества в атмосферу, содержащегося в дымовых газах котельной
При выбросе дымовых газов из трубы котельной, содержащиеся в них загрязняющие вещества, рассеиваются в атмосфере, и на некотором расстоянии от источника выброса их концентрация в приземном слое атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения. Суммарная концентрация загрязняющего вещества определяется в виде суммы концентраций, получаемой как за счет рассматриваемого источника выброса, так и за счет фоновой концентрации данного загрязняющего вещества Сф, находящегося в атмосфере в результате поступления от других источников. Если при этом суммарная концентрация загрязняющего вещества достигает предельно-допустимой максимально-разовой величины концентрации (ПДКмр), определяемой нормативными требованиями, то выброс данного вещества от источника выброса должен быть ограничен.
Условие
№ |
Вещество |
V, |
Н, |
Сф, мг/м3 |
t, |
Д, |
|
|
м3/с |
м |
|
0С |
м |
13 |
SO2 |
6 |
15 |
0,025 |
105 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Н – высота дымовой трубы, м;
V –объём, выбрасываемых дымовых газов из трубы котельной, м3/с
t - разница температур между выбрасываемым дымовым газом и атмосферой, 0С
D-диаметр трубы в устье,м
Сф- фоновая концентрация загрязняющего вещества в атмосфере мг/м3
Примечания к задаче:
1.Значения максимальноразового ПДКмр приняты согласно нормативам для :
NO2 = 0,2 мг/м3,
SO2 = 0,5 мг/м3
Пыль = 0,5 мг/м
2. Источник выброса дымовых газов расположен на ровной местности.
Для определения максимально-допустимой величины выброса загрязняющего вещества используется формула:
|
(ПДК |
мр |
|
C |
фi |
)H 2 3 |
V t |
|
|
ПДВmax i |
|
i |
|
|
|
|
(г/с) = |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
AF mn |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где :
Н – высота дымовой трубы, м;
V –объём, выбрасываемых дымовых газов из трубы котельной, м3/с;
t - разница температур между выбрасываемым дымовым газом и атмосферой, 0С;
А – коэффициент, зависящий от условий вертикального и горизонтального изменения температуры в атмосфере. Принимается по условиям месторасположения источника выброса на территории России
F – коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющего вещества в атмосфере в зависимости от плотности вещества, размера частиц и метеоусловий в атмосфере
- коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности.
m, n –скорость выброса дымового газа в атмосферу, превышение его температуры
Для определения коэффициентов m и n необходимо сначала определить скорость выхода дымового газа из трубы, используя формулу:
W0 4V =
D2
Далее необходимо определить промежуточные параметры f и :
f 1000W02 D =
H 2 t
v 0.653 |
|
V t |
|
= |
|
H |
|||||
|
|
|
|
После этого находятся величины коэффициентов m и n:
m |
|
1 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
0.67 0.1 |
|
f |
0.343 f |
||||
n 0.532v2 2.13v 3.13 =
Таблица №1. Расчетные(найденные)значения