Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Техносферная безопасность»

Курсовая работа

по дисциплине «Промышленная экология»

на тему

«Определение санитарно-защитной зоны предприятия»

Вариант № 10

Проверил:	Выполнил:
к.б.н, доцент кафедры Лугаськова Н.В.	студент гр. ИЗ-418 Шторм Т.С.

Екатеринбург

2011

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………... 3

1. Методы защиты воздушной среды от загрязнения ……………………………………….. 4

2. Разработка санитарно-защитной зоны …………………………………………….…...…. 13

2.1. Условия задачи ……………………………………………………………………..…13

2.2. Расчет санитарно-защитной зоны ………………………….……………………….. 14

2.3.Уточнение санитарно-защитной зоны согласно «розы ветров»……………...……. 18

2.4. Графическая часть ………………………………………………………………...…. 19

3. Пояснение к чертежу……………………………………………………………………….. 20

Заключение……………………………………………………………………………………. 21 Список используемой литературы …………………………………………………………... 22

Введение

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли. Масса атмосферы нашей планеты составляет всего лишь 0,000001 массы Земли, но ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них – на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Современный газовый состав атмосферы – результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов – азота (78,09 %) и кислорода (20,95 %). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93 %), углекислый газ (0,03 %) и незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения.

Загрязнение атмосферы в настоящее время является одной самых главных проблем, поэтому при строительстве каких-либо промышленных предприятий очень важно учитывать то, какой вред они нанесут окружающей среде в процессе своей работы.

Цели выполнения данной курсовой работы:

- закрепление знаний по теоретическим разделам дисциплины «Промышленная экология»;

- приобретение практических навыков и умения самостоятельно выполнять расчеты, проводить исследования, оценивать экологическую опасность тех или иных инженерных мероприятий, делать выводы о состоянии окружающей среды и намечать пути по его улучшению.

В частности, в данной курсовой работе будет выполнен расчет величины санитарно-защитной зоны (СЗЗ) проектируемой ТЭЦ, определение класса опасности данного предприятия, пользуясь санитарными правилами и нормами – СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 и уточнение санитарно-защитной зоны согласно «розы ветров».

1. Методы защиты воздушной среды от загрязнения

Источники загрязнения атмосферы

Под качеством атмосферы понимают совокупность ее свойств, определяющих степень воздействия физических, хими­ческих и биологических факторов на людей, растительный и жи­вотный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферы зависит от ее загрязненности.

Загрязнение атмосферы – привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное природными и антропогенными факторами. Естественные источники загрязнения – это пыльные бури, вулканы, лесные пожары, выветривание, разложение живых организмов. К основным искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы относятся промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика, отопление жилищ, сельское хозяйство. Самыми распространенными веществами, загрязняющими атмосферу, являются оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводорода и пыль.

Классификация источников загрязнения

Источники загрязнения атмосферы классифицируются:

1. По пространственным параметрам:

- точечные: дымовая труба, вентиляционная вытяжка и т.п.;

- линейные: дороги, конвейеры и т.д.;

- площадные: поверхность карьеров, отвалов, хвостохранилищ и др.: размерами площадного источника пренебрегать нельзя, в отличие от точечных и линейных источников.

2. По организованности:

- организованные: трубы, воздуховоды и т.д.; использует специальные устройства отвода и концентрации загрязнителя;

- неорганизованные - не имеют специальных устройств, выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленного потока газов (карьеры, отвалы, шламохранилища, горное оборудование - экскаваторы, бульдозеры, автосамосвалы и т.д.). Наиболее трудны в оценке количества, качества выбросов и зон их влияния.

З. По времени воздействия:

- постоянные - работа транспорта, фабрик, котельных и т.д.;

- залповые - аварийные выбросы, взрывные работы. 4.По стационарности

- стационарные - источники с жестко фиксированными координатами: труба котельной, колбасной фабрики и т.д.;

- нестационарные - перемещающиеся в пространстве: железнодорожный и автомобильный транспорт.

Расчет концентраций вредных веществ в атмосфере

В России, в других странах, а также на международном уровне существует специальное законодательство, стандарты и санитарные нормы. В России действует закон «Об охране атмосферного воздуха», который регламентирует порядок установления нормативных величин, лимитирующих вредное воздействие на атмосферный воздух химических, физических и биологических факторов. Для его выполнения разработаны государственные стандарты из серии «Охрана природы. Атмосфера». Они включают ГОСТы по контролю качества воздуха населенных пунктов, установлению допустимых выбросов (например, ГОСТ 17.2.3.01-78).

Для оценки санитарного состояния воздушной среды применяются следующие показатели: ПДК химических веществ в воздухе рабочей зоны, населенных мест (среднесуточная), максимально разовая; ВДК (временная допустимая концентрация) химических веществ в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе; ПДВ (предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в атмосферу).

Одним из важнейших элементов при проектировании мероприятий по охране атмосферы является прогноз максимально возможных концентраций загрязняющих веществ на определенной территории.

Для этого Главной геофизической обсерваторией им. А.И.Воейкова разработана методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятия. Данная методика изложена в Общесоюзном нормативном документе ОНД-86, обязательном для применения во всех подобных расчетах.

Пассивные методы защиты атмосферы от загрязнения

Пассивные методы не вносят изменений в технологию, применяются лишь для нейтрализации или ограничения вредного воздействия.

Важным природоохранным этапом является стадия проектирования предприятия. Если на ее стадии будут решены вопросы охраны окружающей среды, то экологическая опасность предприятия снизится. Поэтому проекты проходят тщательную санитарную и экологическую экспертизу. При проектировании предприятий в проект следует включать разработки по созданию малоотходных технологий и совершенствованию конструкций ап­паратов и оборудования, систем очистки и рекуперации выбросов, а также оп­ределение допустимых выбросов и границ санитарно-защитных зон.

При планировании предприятий необходимо учитывать следующие мо­менты:

1. В городах не разрешается размещать промышленные предприятия, распро­страняющие пылевидные и газообразные выбросы. Предприятия располагают вдали от городов, с подветренной стороны по отношению к ближайшему жи­лому району и отделяют от границ жилых районов санитарно-защитными зона­ми.

2. Для уменьшения задымления, запыления и отравления газами воздуха предприятия должны располагаться на возвышенных местах, хорошо обдувае­мых ветрами. Это увеличивает высоту выброса дыма и газов, а следовательно, и их разбавление.

Инвентаризация выбросов

В процессе разработки норм ПДВ (ВСВ) производится специальная проце­дура, инвентаризация выбросов - систематизация сведений о наличии и рас­пределении источников на территории предприятия, количестве и составе вы­бросов.

При инвентаризации учитывается комплекс параметров:

- мощность (интенсивность) выброса (г/сек, т/год);

- высота, размер и конфигурация устья источника;

- расход и температура газовоздушной смеси в устье источника;

- расположение источника на площадке, фиксируемое на карге-схеме (си­туационном плане) в заданной системе координат.

Учету подлежат все вредные вещества, содержащиеся в отходящих газах (технологических выбросах), аспирационном воздухе (вентиляционные выбро­сы), а также выбросы транспортных средств.

При инвентаризации выбросов вредных веществ в атмосферный воздух допускается использование как прямых инструментальных измерений, так и расчетные методы по методикам, утвержденным контролирующими органами в установленном порядке.

Расчет ПДВ

Совершенствование технологических процессов, применение высокоэф­фективных систем газоочистки позволяют в значительной мере уменьшить размеры промышленных выбросов в атмосферу. В то же время полностью уло­вить пыле- и газообразные примеси в отходящих газах не удается. Для того, чтобы концентрация вредных веществ в приземном слое не превышала ПДК, пылегазовые выбросы подвергают рассеиванию в атмосфере через высокие трубы.

На рис. 1 показано распределение концентрации вредных веществ в атмосфере над факелом организованного высокого источника выброса. По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов их концентрация в приземном слое атмосферы сначала нарастает, достигает максимума в зоне задымления (на расстоянии х_м) и затем медленно убывает, что позволяет говорить о наличии трех зон неодинакового загрязнения атмо­сферы: зона переброса факела выбросов, характеризующаяся относительно не­высоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы; зона за­дымления - зона максимального содержания вредных веществ, расположенная на расстоянии х_м от источника, и зона постепенного снижения уровня загрязне­ния.

Выше было показано, что для расчета ПДВ проводится инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. На основании данных инвента­ризации устанавливаются фоновые концентрации (С_ср) для конкретного источ­ника выбросов. Затем производится расчет рассеивания вредных веществ в ат­мосфере и установление нормативов ПДВ, которые считаются одним из первых природоохранных мероприятий. Инвентаризация выбросов на предприятии должна проводиться не реже 1 раза в пять лет, а при необходимости и чаще.

Активные методы очистки газов подразделяются на:

1. Механические методы:

а. Очистка в пылеосадительных камерах;

б. Очистка в сухих механических пылеуловителях;

в. Очистка в мокрых пылеуловителях;

г. Очистка газов в фильтрах;

2. Промывные (абсорбционные) методы;

3. Электростатический метод - электрофильтры;

4. Адсорбционные методы;

5. Каталитические методы;

6. Термические методы.

Основные меры защиты атмосферы от загрязнения промышленными пылями и туманами предусматривают широкое использование пыле- и туманоулавливающих аппаратов и систем. Исходя из современной классификации пылеулавливающих систем, основанной на принципиальных особенностях процесса очистки, пылеочистное оборудование можно разделить на четыре группы: сухие пылеуловители, мокрые пылеуловители, электрофильтры и фильтры. Пылеуловители различных типов используют при повышенных кон­центрациях примесей в воздухе. Фильтры используются для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м3. Если требуется тонкая очистка воздуха при высоких начальных концентрациях примесей, то очистку ведут в системе последовательно соединенных пылеуловителей и фильтров.

Пылеуловители

В зависимости от размера частиц пылеуловители делятся на классы (1 класс, например, предназначен для улавливания самых мелких частиц, 5 класс – крупнейших частиц). Все пылеуловители, кроме того, подразделяются на сухие и мок­рые.

К сухим пылеуловителям относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путем за счет сил гравитации, инерции. Конструктивно они разделяются на циклоны, пылеосадительные камеры, ротационные, вихревые, радиальные, жалюзные пылеуловители, фильтры и электрофильтры, которые наиболее отработа­ны и отличаются сравнительно простым устройством.

Наиболее просты по конструкции и в эксплуатации пылеосадителытые камеры, в которых частицы пыли отделяются от газового потока под действием сил тяжести. Главное предназначение аппарата очистки – обеспечение опреде­ленного времени пребывания газового потока в обособленном пространстве и непрерывного отведения осевшей пыли из камеры улавливания. Основные трудности очистки газов с помощью осадительных камер обусловлены поли­дисперсностью пылей, размеры частиц которых распределяются по закону нормального распределения.

Для очистки газов от пыли с успехом применяются цилиндрические (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24) и конические (СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М, СДК-ЦН-33) циклоны.

На рис. 1 по­казаны принципиальные схемы некоторых из сухих пулеуловителей: циклонов (а); ротационного пылеуловителя (б) – вход газа по оси вентилятора; радиального (в) и вихревого (г) пылеуловителей.

Рис.1 Схемы пылеуловителей

Однако для удаления мелкодисперсных и газовых примесей их применение не всегда эффективно.

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей с диаметром менее 1,0 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов.

Недостатки данных пылеуловителей:

- образование в процессе очи­стки шлама, что требует специальных систем для его переработки;

- вынос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих газоотходах при охлажде­нии газов до точки росы;

- необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеулавитель.

Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли либо на поверхности капель жидкости, либо на поверхность пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения. Кроме этих основных сил на процесс осаждения влияют турбулентная диффузия, взаимодействие электрически заряженных частиц, процессы конденсации, испарения и др. Во всех случаях очистки газов в мокрых пылеулавителях важным фактором является смачиваемость частиц жидкостью (чем лучше смачиваемость, тем эффективнее процесс очистки).

Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на скруб­беры Вентури, форсуночные и центробежные скрубберы, аппараты ударно-инерционного типа, барботажно-пенные аппараты и другие.

Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхно­сти капель наибольшее практическое применение нашли скрубберы Вентури (рис 3). Основная часть скруббера - сопло Вентури, в конфузорную часть которого подводится запыленный поток газа и через центробежные форсунки 1 жидкость на орошение. В конфузорной части сопла (в горловине) 2 происходит разгон газа от входной скорости (15-20 м/с) до скорости в узком сечении сопла 60-150 м/с и более. Процесс осаждения частиц пыли на каплях жидкости обу­словлен массой жидкости, развитой поверхностью капель и высокой относи­тельной скоростью частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла. Эффективность очистки в значительной мере зависит от равномерности распреде­ления жидкости по сечению конфузорной части сопла. В диффузорной части (камере смешения) 3 сопла поток тормозится до скорости 15-20 м/с и подается в каплеулавитель (камеру разделения) 4. Каплеулавитель обычно выполняют в виде прямоточного циклона или скруббера ВТИ. Скруббер Вентури обеспечи­вает эффективность очистки 96-98% аэрозолей и более при начальной концен­трации примесей 100 г/м³. Удельный расход воды на орошение при этом со­ставляет 0,4-0,6 л/м³.

Рис. 2 Скруббер Вентури:

1 – сопло; 2 – горловина; 3 – камера смешения; 4 – камера разделения.

На рис. 3 показаны схемы скруббера Вентури (а), где дробление жидкости происходит высокоскоростным потоком газа; форсуночного (б) и центробежного (в) скрубберов. В форсуночном скруббере вода дробится центробежным или струйным распылителем (форсункой), а в центробежном газ, как в циклоне, подается через тан­генциальные (касательные к стенке) входные каналы, обеспечивающие закрутку и движение газа навстречу жидкости.

Рис. 3 Схемы скрубберов

Газо- и пароочистители

Наиболее распространены скрубберные газоочистители, которые практически не отличаются от скрубберных пылеуловителей (зачастую они выполняют двойную функцию пыле- и газоулавливания). Работают они по принципу абсорбции – поглощения веществ жид­костью (абсорбентом). В качестве абсорбентов применяют воду (для поглощения аммиака, хлористого и фтористого водорода и т.п.), раство­ры сернистой кислоты и суспензий вязких масел (для хлора, сернисто­го ангидрида и т.п.), растворы извести или едкого натра (для оксидов азота, хлористого водорода) и др.

Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием соединений непостоянного состава. Большинство реакций, протекающих в процессе хемосорбции, являются экзо­термическими и обратимыми, поэтому при повышении температуры раствора образующееся химическое соединение разлагается с выделением исходных элементов. Поглотительная способность хемосорбента почти не зависит от дав­ления, поэтому хемосорбция более выгодна при небольших концентрациях вредностей в отходящих газах. Данный процесс идет в скрубберных аппаратах того же типа, что и для метода абсорбции.

Метод адсорбции (задержания, извлечения) основан на способно­сти некоторых твердых пористых тел селективно (избирательно) из­влекать элементы. Адсорбентами чаще всего служат:

• активированный уголь хорошо адсорбирует сернистые соединения, орга­нические растворители и др.;

• оксиды простые и комплексные типа силикагеля, глинозема, цеолитов; они обладают высокой селективной способностью, которая, однако, снижается при повышении влажности газов.

Три других метода в настоящее время применяются значительно реже и лишь для небольших выбросов: термический (дожигание), ка­талитический (реакция на катализаторы) и биохимический (работа микроорганизмов).

Прямое сжигание – разновидность термического метода – приме­няется при утилизации горючих отходов, с трудом поддающихся дру­гой обработке (например, для лакокрасочной промышленности).

Ката­литическая обработка экономичнее термической по времени процесса, но требует особого внимания к активности катализатора и его долго­вечности. Во многих случаях катализаторами служат благородные ме­таллы или их соединения: платина, палладий, оксиды меди, марганца и др. Эффективность метода повышается с ростом температуры газов. Наиболее широко применяются каталитические нейтрализаторы для отработанных газов автомобилей.

Биохимическая очистка применяется для очистки газов, состав которых слабо меняется. Этот процесс происходит в биофильтрах или биоскрубберах, где микроорганизмы находятся в фильтрующей насадке из почвы, торфа, компоста и т.п. или в водной суспензии ак­тивного ила.

В целом выбор системы очистки определяется многими факторами, важнейшие из которых:

• номенклатура и концентрация загрязнителей, их вредность;

• требуемая степень очистки (с учетом фонового загрязнения);

• объемы выбросов, их температура и влажность;

• наличие сорбентов и реагентов;

• потребность в продуктах утилизации;

• стоимостные оценки.

Сейчас главное – обеспечить максимальное снижение выбросов вред­ных веществ и теплоты, возврат их в исходный технологический процесс. Для современного производства, как правило, требуется много­ступенчатая очистка, особенно если номенклатура примесей многооб­разна.