482
.pdfФедеральное агенство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра «Инженерная экология и химия»
РАСЧЕТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
Часть 1
Методические указания и контрольные задания по экологии городской среды
Составители: В.А.Хомич, О.В.Плешакова
Омск Издательство СибАДИ
2009
УДК 502.3:711:577.4 ББК 28.081:38.711
Рецензент канд. хим. наук, доц. В.Л. Штабнова (ОГИС)
Работа одобрена НМСС 270105 и 270109 в качестве методических указаний и контрольных заданий по экологии городской среды для студентов заочной и очной форм обучения.
Расчеты экологических показателей природоохранных мероприятий Ч. 1: методические указания и контрольные задания по экологии городской среды / СибАДИ; сост.: В.А. Хомич, О.В. Плешакова. – Омск: СибАДИ, 2009. – 16 с.
Указания включают задания на проведение расчетов, необходимые справочные данные, описание методик расчётов.
Методические указания для выполнения контрольных заданий по экологии городской среды предназначены для студентов заочной формы обучения специальности 270105 «Городское строительство и хозяйство». Могут быть использованы для студентов очной формы обучения специальностей 270105 и 280202.
Табл. 11. Библиогр.: 6 назв.
ГОУ «СибАДИ», 2009
2
ВВЕДЕНИЕ
Целью выполнение контрольных заданий является освоение методик расчетов основных экологических показателей природоохранных мероприятий по снижению негативного воздействия выбросов предприятия ЖКХ на городскую среду.
При выполнении задания № 1 студенты рассчитывают предотвращенный ущерб от применения установки газопылеочистки отопительной котельной, рассчитывают экономическую эффективность и определяют целесообразность внедрения установки. Для выполнения задания № 1 следует рассмотреть следующие теоретические вопросы: показатель удельного ущерба, приведенная масса выбросов, оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха, предотвращенный ущерб [1, с. 110 - 113].
При выполнении задания № 2 студенты рассчитывают предельно допустимые выбросы (ПДВ) и устанавливают нормативы ПДВ для котельных. Для выполнения задания № 2 следует рассмотреть следующие теоретические вопросы: нормирование качества атмосферного воздуха, показатели и оценка состояния воздушной среды города, расчеты максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ, установление нормативов ПДВ [1, с. 115 - 123].
При выполнении задания № 3 студенты рассчётным путем устанавливают фактический размер санитарно-защитной зоны отопительной котельной. Для выполнения задания № 3 следует рассмотреть следующие теоретические вопросы: санитарный класс предприятия, нормируемый минимальный размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия, расчет и установление размеров СЗЗ [1, с. 123 - 126].
1. РАСЧЕТ ПРЕДОТВРАЩЕННОГО УЩЕРБА ОТ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ
Задание № 1. Рассчитать предотвращенный ущерб от применения установки газопылеочистки отопительной котельной; рассчитать экономическую эффективность и определить целесообразность работы установки. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.1 и табл. 1.2.
3
Таблица 1.1
Характеристика газопылевых выбросов котельной
|
|
Удель- |
Состав и концентрация газа и пыли в |
Сте- |
||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
Но- |
Количест- |
ный объ- |
|
выбросах, C0i , г/м |
|
пень |
||
|
|
|
|
|
||||
мер |
во потреб- |
ем вы- |
|
|
|
|
Камен |
очи- |
вари |
ляемого |
бросов |
Оксид |
Ок- |
Серо- |
Пыль |
но- |
стки |
анта |
котельной |
газа и |
угле- |
сид |
водо- |
золы |
уголь- |
выбро |
|
топлива,G, |
пыли,Vуд, |
рода |
серы |
род |
угля |
ная |
сов, , |
|
т/год |
м3/т |
(CO) |
(SO3) |
(H2S) |
|
пыль |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
900 |
450 |
100 |
- |
130 |
150 |
210 |
85 |
2 |
1300 |
520 |
85 |
80 |
95 |
- |
230 |
80 |
3 |
780 |
460 |
80 |
90 |
- |
200 |
200 |
90 |
4 |
1000 |
470 |
130 |
120 |
100 |
- |
250 |
86 |
5 |
1800 |
600 |
120 |
75 |
110 |
210 |
- |
90 |
6 |
950 |
580 |
110 |
- |
150 |
170 |
350 |
91 |
7 |
1200 |
490 |
- |
100 |
120 |
140 |
280 |
92 |
8 |
500 |
550 |
90 |
95 |
160 |
160 |
- |
88 |
9 |
1400 |
580 |
135 |
- |
145 |
250 |
260 |
91 |
10 |
800 |
570 |
- |
120 |
140 |
240 |
320 |
89 |
11 |
700 |
500 |
140 |
110 |
125 |
220 |
- |
87 |
12 |
1500 |
530 |
150 |
70 |
- |
190 |
300 |
86 |
13 |
950 |
620 |
95 |
100 |
- |
210 |
305 |
79 |
14 |
1100 |
510 |
125 |
85 |
135 |
- |
220 |
93 |
15 |
600 |
480 |
75 |
- |
115 |
180 |
240 |
94 |
16 |
1150 |
640 |
150 |
130 |
90 |
130 |
- |
75 |
17 |
980 |
540 |
- |
125 |
155 |
230 |
310 |
82 |
18 |
910 |
560 |
105 |
115 |
- |
260 |
270 |
74 |
19 |
850 |
610 |
- |
92 |
105 |
205 |
290 |
95 |
20 |
1050 |
460 |
115 |
87 |
110 |
- |
315 |
84 |
|
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
Характеристика места расположения котельной и финансовые затраты |
|||||
|
на установку газопылеочистки |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Доля площади территориальных |
Единовременные |
Текущие за- |
||
Номер |
зон, % |
|
затраты на уста- |
траты на экс- |
|
Производственная |
|
Остальные |
плуатацию ус- |
||
варианта |
|
новку, |
тановки, |
||
|
зона, βпр.з. |
|
зоны, βз. |
К, млн руб. |
|
|
|
З, млн руб. |
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
1 |
65 |
|
35 |
400 |
50 |
2 |
61 |
|
39 |
500 |
60 |
4
|
|
|
Продолжение таблицы 1.2 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
3 |
50 |
50 |
620 |
30 |
4 |
55 |
45 |
840 |
90 |
5 |
60 |
40 |
970 |
120 |
6 |
42 |
58 |
500 |
80 |
7 |
45 |
55 |
470 |
10 |
8 |
30 |
70 |
720 |
70 |
9 |
35 |
65 |
820 |
90 |
10 |
32 |
68 |
775 |
40 |
11 |
70 |
30 |
870 |
75 |
12 |
39 |
61 |
900 |
55 |
13 |
41 |
59 |
880 |
45 |
14 |
60 |
40 |
900 |
110 |
15 |
52 |
48 |
450 |
65 |
16 |
47 |
53 |
510 |
77 |
17 |
56 |
44 |
650 |
90 |
18 |
38 |
62 |
1100 |
130 |
19 |
40 |
60 |
980 |
105 |
20 |
63 |
37 |
850 |
87 |
Порядок выполнения задания № 1
1. Определить величину объема выбросов газа и пыли V за год работы котельной как произведение количества сжигаемого топлива G на удельный объем выбросов, приходящийся на 1 тонну сжигаемого топлива, Vуд.
V G Vóä, ì 3 /ãîä. |
(1.1) |
2. Определить массу выбросов газа и пыли за год работы котельной по каждому загрязнителю i , М0i.
M0i Ñ0i V ·10-6, ò/ãîä, |
(1.2) |
где С0i – концентрация i – го загрязнителя в выбросах, г/м3.
3. Определить приведенную массу выбросов газа и пыли при работе котельной за год, М0П.
M0Ï i M0i kÝi ,ò/ãîä, |
(1.3) |
где kЭi – показатель относительной экологической опасности выброса i-го загрязнителя, табл. 1.3.
M0Ï M0Ï i, óñë.ò/ãîä. |
(1.4) |
4. Определить концентрацию i –го загрязнителя выбросов котельной после применения установки газопылеочистки.
5
C |
C |
|
(1 - |
|
), ã/ì 3. |
(1.5) |
|
|
|||||
1i |
|
0i |
100 |
|
|
|
где С0i, С1i, - концентрация i-го загрязнителя в выбросах до и после применения установки газопылеочистки; - степень очистки газопылевых выбросов, % (табл. 1.1).
Таблица 1.3
Значения показателей относительной экологической опасности загрязнителей, kЭi
Загрязнитель |
kЭi |
Загрязнитель |
kЭi |
Пыль золы углей |
70,0 |
Оксид серы (SO3) |
22,0 |
Каменноугольная пыль |
40,0 |
Сероводород (H2S) |
54,8 |
Оксид углерода (СО) |
1,0 |
|
|
5. Определить массу выбросов газа и пыли за год работы котельной после применения установки газопылеочистки о каждому загрязнителю, М1i.
M |
1i |
C |
V 10-6, ò/ãîä. |
(1.6) |
|
1i |
|
|
6. Определить приведенную массу выбросов газа и пыли при работе котельной за год после применения установки газопылеочистки,
М1П.
Ì 1Ï i |
|
M1i kÝi , ò/ãîä; |
(1.7) |
Ì 1Ï |
|
M1Ï i, усл. т/год. |
(1.8) |
7. Определить величину , характеризующую относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха города. Значение этой величины зависит от территориальной зоны, в которой расположена котельная.
|
( i |
) |
(1.9) |
|
. |
||
|
100 |
|
|
Значения величины показателя относительной опасности загрязнения воздуха α приводятся в табл. 1.4. Доли площадей территориальных зон βi в общей площади города приводятся в табл. 1.1.
Таблица 1.4
Показатель относительной опасности загрязнения воздуха, α
Территориальные зоны города |
α |
Производственные |
4 |
Жилые, рекреационные, зоны сельскохозяйственного использования |
8 |
8. Определить величину эколого-экономического ущерба, нано-
6
симого окружающей среде города выбросами котельной до применения установки газопылеочистки, т.е. величину фактического ущерба,
У0.
Ó0 Óóä Ì |
0Ï f , ðóá. |
(1.10) |
где Ууд – показатель удельного ущерба равный 2400 руб./усл.т; f – поправка учитывающая характер рассеяния примесей в атмосферном воздухе города, принимается равной 0,81.
9. Определить величину эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде города выбросами котельной после применения установки газопылеочистки, У1.
Ó1 |
Óóä Ì |
1Ï f , ðóá. |
(1.11) |
10. Определить величину предотвращенного экологического ущерба, УПР, как разность эколого-экономического ущерба от загрязнений атмосферного воздуха до и после применения установки газопылеочистки [2].
ÓÏ Ð Ó0 Ó1, ðóá. |
(1.12) |
11. Определить экономическую эффективность, Ээф, применения установки газопылеочистки.
Ý |
ýô |
|
ÓÏ Ð |
100,%. |
(1.13) |
|
|||||
|
|
Ê Ç |
|
||
Значения величин К и З приведены в табл. 1.1.
12.Основные расчеты представить в табличной форме, табл. 1.5
итабл. 1.6.
Таблица 1.5
Расчеты приведенной массы газопылевых выбросов котельной
Загряз- |
С0i, |
С1i, |
М0i, |
М1i, |
М0Пi, |
М1Пi, |
нитель |
г/м3 |
г/м3 |
т/год |
т/год |
т/год |
т/год |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.6
Расчеты предотвращенного эколого-экономического ущерба от применения установки газопылеочистки
М0П, |
М1П, |
У0, |
У1, |
УПР , |
Ээф, |
усл. т/год |
усл. т/год |
руб. |
руб. |
руб. |
% |
|
|
|
|
|
|
13. Сделать вывод о целесообразности применения установки газопылеочистки на котельной вашего варианта.
При величине экономической эффективности природоохранного
7
мероприятия равной 15 % и выше его проведение считается экономически целесообразным. Об экологической целесообразности судят по величине предотвращенного ущерба от внедрения установки газопылеочистки.
2. РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО ВЫБРОСА
Задание № 2. Вычислить предельно допустимые выбросы (ПДВ) отопительной котельной, расположенной на городской территории. Загрязняющие воздух вещества образуются при сжигании твердого или жидкого топлива. Основными загрязняющими веществами являются: оксид углерода СО, оксиды азота NO2, оксиды серы SO2, пыль золы. Источник выбросов – дымовая труба. Газопылеочистное оборудование отсутствует. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 2.1 и табл. 2.2. После проведения расчетов сделать заключение по каким загрязняющим веществам могут быть установлены нормативы ПДВ.
Таблица 2.1
Место расположения котельной, размеры дымовой трубы, характеристика газопылевоздушной смеси
Номер |
Место расположения |
Н, |
D, |
W0, |
Тг, |
|
|
варианта |
котельной |
м |
м |
м/c |
°С |
||
|
|||||||
1 |
Белгород |
8,0 |
0,4 |
10,3 |
120 |
0,7 |
|
2 |
Уфа |
11,5 |
0,6 |
4,4 |
110 |
1 |
|
3 |
Курск |
9,5 |
0,5 |
9,4 |
107 |
0,7 |
|
4 |
Санкт-Петербург |
20,0 |
0,4 |
3,2 |
103 |
0,8 |
|
5 |
Ярославль |
13,5 |
0,4 |
7,3 |
126 |
0,7 |
|
6 |
Рязань |
10,1 |
0,5 |
8,2 |
90 |
1 |
|
7 |
Москва |
12,4 |
0,5 |
5,4 |
112 |
0,5 |
|
8 |
Нижний Новгород |
14,7 |
0,4 |
5,7 |
95 |
0,5 |
|
9 |
Новосибирск |
8,5 |
0,8 |
5,7 |
110 |
0,8 |
|
10 |
Чита |
16,0 |
0,5 |
3,1 |
114 |
1 |
|
11 |
Архангельск |
11,0 |
0,6 |
5,1 |
116 |
1 |
|
12 |
Омск |
9,0 |
0,5 |
10,4 |
100 |
0,8 |
|
13 |
Пермь |
18,0 |
0,4 |
3,9 |
118 |
0,5 |
|
14 |
Мурманск |
11,0 |
0,4 |
11,4 |
115 |
0,6 |
|
15 |
Орел |
8,5 |
0,7 |
7,5 |
130 |
0,8 |
|
16 |
Тюмень |
13,5 |
0,5 |
4,7 |
85 |
0,8 |
|
17 |
Волгоград |
11,5 |
0,5 |
6,3 |
122 |
0,6 |
|
18 |
Пенза |
9,0 |
0,6 |
7,2 |
111 |
1 |
|
19 |
Хабаровск |
8,5 |
0,5 |
14,6 |
124 |
0,9 |
|
20 |
Тула |
9,5 |
0,6 |
6,6 |
105 |
0,8 |
8
Таблица 2.2
Фоновые концентрации и фактические выбросы загрязняющих веществ
Номер |
Фоновые концентрации, |
Фактические выбросы, |
||||||
вари- |
|
Сф, мг/м3 |
|
|
M, г/с |
|
||
анта |
СО |
NO2 |
SO2 |
пыль |
СО |
NO2 |
SO2 |
пыль |
1 |
4,500 |
0,080 |
0,400 |
0,010 |
2,000 |
0,016 |
0,400 |
0,044 |
2 |
3,000 |
0,020 |
0,200 |
0,040 |
6,900 |
0,250 |
1,080 |
0,060 |
3 |
2,700 |
0,040 |
0,300 |
0,020 |
15,400 |
0,600 |
1,800 |
0,070 |
4 |
3,200 |
0,048 |
0,100 |
0,010 |
13,000 |
0,200 |
1,920 |
0,063 |
5 |
3,800 |
0,030 |
0,350 |
0,030 |
8,700 |
0,700 |
2,600 |
0,062 |
6 |
4,700 |
0,015 |
0,310 |
0,030 |
20,000 |
0,290 |
0,700 |
0,027 |
7 |
4,000 |
0,029 |
0,270 |
0,020 |
8,200 |
0,800 |
6,000 |
0,079 |
8 |
3,500 |
0,070 |
0,190 |
0,040 |
38,700 |
0,119 |
0,800 |
0,025 |
9 |
0,010 |
0,017 |
0,010 |
0,018 |
15,200 |
0,400 |
2,042 |
0,041 |
10 |
2,100 |
0,060 |
0,040 |
0,023 |
16,100 |
0,070 |
1,030 |
0,022 |
11 |
0,150 |
0,035 |
0,170 |
0,045 |
13,300 |
0,150 |
1,325 |
0,006 |
12 |
1,170 |
0,009 |
0,320 |
0,042 |
9,100 |
0,330 |
2,100 |
0,010 |
13 |
0,210 |
0,007 |
0,090 |
0,031 |
31,400 |
0,600 |
3,290 |
0,04 |
14 |
0,220 |
0,074 |
0,180 |
0,017 |
9,300 |
0,092 |
2,000 |
0,091 |
15 |
0,300 |
0,055 |
0,290 |
0,015 |
14,200 |
0,190 |
2,100 |
0,070 |
16 |
1,700 |
0,008 |
0,330 |
0,014 |
18,100 |
0,310 |
0,678 |
0,057 |
17 |
2,400 |
0,028 |
0,080 |
0,033 |
13,900 |
0,305 |
2,700 |
0,051 |
18 |
0,900 |
0,003 |
0,410 |
0,042 |
22,300 |
0,377 |
0,412 |
0,063 |
19 |
0,770 |
0,010 |
0,370 |
0,011 |
24,800 |
0,371 |
0,644 |
0,077 |
20 |
0,850 |
0,011 |
0,030 |
0,019 |
7,200 |
0,415 |
2,655 |
0,038 |
Указания к выполнению расчетов
Значения ПДВ для источника с круглым устьем при выбросе нагретой газопылевоздушной смеси определяется по формуле [3]:
Ï ÄÂ |
Ï ÄÊ |
ì .ð |
ÑÔ Í 2 3 |
V1 |
Ò |
|
, ã/ñ. |
(2.1) |
|
|
|
|
|
||||
À F m n
где ПДКм.р – максимально разовая предельно допустимая концентрация вредного вещества; Сф – фоновая концентрация вредного вещества; Н - высота источника выброса над уровнем земли; V1 - расход газопылевоздушной смеси; ∆Т - разность между температурой выбрасываемой газопылевоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха; A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; F - коэффициент, учитывающий ско-
9
рость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; η - коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; m, n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газопылевоздушной смеси из устья источника выброса.
Порядок выполнения задания № 2
1. Определить расход газовоздушной смеси, V1.
|
W |
D2 |
|
|
V |
0 |
|
, ì 3/ñ. |
(2.2) |
|
|
|||
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где D - диаметр устья источника выброса, м; Wo - средняя скорость выхода газопылевоздушной смеси из устья источника выброса, м/с (см. табл. 2.1).
2. Вычислить разность температур ∆Т. Значение температуры газопылевоздушной смеси, Тг, приведены в табл. 2.1. Температура окружающего атмосферного воздуха, Тв, принимается равной средней температуре наиболее теплого месяца года в месте расположения котельной, табл. 2.3 [4].
Таблица 2.3
Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца
Город |
Тв, °С |
Город |
Тв, °С |
Архангельск |
20,9 |
Пенза |
25,3 |
Белгород |
25,7 |
Пермь |
23,4 |
Волгоград |
30,0 |
Рязань |
24,1 |
Курск |
24,0 |
Санкт-Петербург |
22,0 |
Мурманск |
17,5 |
Тула |
24,3 |
Москва |
23,6 |
Тюмень |
24,0 |
Нижний Новгород |
23,5 |
Уфа |
24,2 |
Новосибирск |
24,6 |
Хабаровск |
25,7 |
Омск |
25,0 |
Чита |
25,2 |
Орел |
24,1 |
Ярославль |
23,2 |
3. Определить коэффициент А.
Коэффициент А определяется из условия горизонтального и вертикального рассеивания атмосферных примесей. Коэффициент А принимает значения: 140, 160, 180, 200, 250 в зависимости от места расположения района на территории России, рис. 1 [4]. Для европейской территории РФ южнее 50˚с.ш., Нижнее Поволжье, Кавказ, Сибирь, Дальний Восток А = 200; для европейской территории РФ и
10