491

Министерство образования и науки РФ ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Кафедра инженерной экологии и химии

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Методические указания к курсовой работе по инженерной экологии для студентов специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды»

Составитель О.В.Плешакова

Омск

СибАДИ

2011

УДК 502.3:7Н:577.4 ББК 28.081:38.711

Рецензент канд. биол. наук, доц. Е.А. Степанова

Работа одобрена научно-методическим советом специальности в качестве методических указаний к курсовой работе по инженерной экологии для студентов очной формы обучения специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды ».

Оценка воздействия вредных веществ на окружающую среду: методи-

ческие указания к курсовой работе по инженерной экологии для студентов специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды» / сост. О.В.Плешакова. – Омск: СибАДИ, 2011. – 24 с.

Предназначены для выполнения курсовой работы по инженерной экологии для студентов специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды». Указания содержат требования для оформления отчёта, приведены примеры расчётов, а также они включают исходные данные для выполнения курсовой работы.

Табл. 4. Ил. 2. Библиогр.: 13 назв.

ГОУ «СибАДИ», 2011

2

ВВЕДЕНИЕ

Инженерная экология – это прикладная дисциплина, представляющая собой систему научно обоснованных инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества окружающей среды в процессе общественного производства.

Целью выполнения курсовой работы являются закрепление и расширение теоретических знаний по дисциплине «Инженерная экология», выработка навыков использования полученных знаний для практического решения инженерных задач.

Общие положения

Курсовая работа состоит из двух частей. В первой части необходимо рассчитать: максимальную приземную концентрацию вредных веществ; концентрацию вредных веществ на заданных расстояниях и при заданной скорости ветра; расстояние от источника, на котором наблюдается максимальная концентрация вредных веществ; предельно допустимый выброс.

Во второй части проводится расчёт разбавления сточных вод в водотоке на разном расстоянии от места выпуска и при определённом выпуске сточных вод (береговой, глубинный).

Курсовая работа состоит из пояснительной записки и графической части, оформленных в соответствии с требованиями ГОСТ

2.105–95 и ГОСТ 2.106–96.

Пояснительная записка должна быть объёмом не менее 25 листов формата А4 и состоять из следующих разделов:

1.Введение.

2.Обзор литературы по данному вопросу.

3.Расчетзагрязненияатмосферывреднымивеществами.

4.Расчёт разбавления сточных вод в водотоке.

5.Заключение.

6.Библиографический список.

7.Графическая часть.

Графики следует выполнять на формате А4, общий объем графической части составляет 3 листа (два листа по третьему разделу и один лист по четвёртому).

3

1.СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.1.Введение

Должно содержать краткую характеристику современного состояния проблемы, т.е. оценки влияния стационарных источников на качество окружающей среды.

1.2. Обзор литературы по данному вопросу

Студент описывает источники загрязнения, основные загрязняющие вещества атмосферы и гидросферы, влияние загрязнений на окружающую среду, а также инженерные методы оценки этого влияния. Глава должна содержать описание основных параметров, на которых основаны расчётные методы, различные условия (климатические, орографические, условия спуска сточных вод) при выбросах и сбросах загрязняющих веществ.

1.3. Расчет загрязнения атмосферы вредными веществами

Одной из главных задач природоохранной деятельности является определение нормативов воздействия на окружающую среду, в пределах которых допускается производственная деятельность, вызывающая это воздействие.

Предельно допустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу регламентируются ГОСТ 17.2.3.02-78 и ОНД-86 (общероссийский нормативный документ). Указанные документы определяют предельно допустимые выбросы для каждого конкретного источника. Использование нормативных показателей выбросов позволяет объективно оценить превышение предельно допустимых концентраций вредных веществ или веществ и примесей, входящих в состав выбрасываемых газов в двухметровом слое на уровне земли, а также в вертикальном и горизонтальном сечении дымового факела на расстоянии не более 100 км от источника.

Степень загрязнения воздуха вблизи некоторого источника вредных выбросов в значительной степени зависит от процессов переноса и рассеяния вредных примесей в атмосфере.

Рассеивание вредных выбросов – уменьшение концентрации загрязнителя атмосферы под воздействием физических причин (потоков

4

воздуха, диффузии газов и т. д.) по мере удаления от источника выброса. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают: состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника, диаметр устья и т. п. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур в вертикальном направлении. Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере над факелом организованного высокого источника выброса показано на рис. 1 [2].

По мере удаления от трубы в направлении распространения выбросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы:

–переброс факела выбросов, характеризующийся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы;

–задымление с максимальным содержанием вредных веществ;

–постепенное снижение уровня загрязнения.

Для осуществления охраны окружающей среды широко используются расчётные методы определения воздействия на окружающую среду сцельюегонормированияиконтроля.

Расчет загрязнения атмосферы вредными веществами, содержа-

5

щимися в выбросах, заключается в определении концентрации этих веществ C в приземном слое воздуха. Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется по наибольшему рассчитанному значению приземной концентрации вредных веществ CM , которое может устанавливаться на некотором расстоянии от места выброса XM ,соответствующем наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям (когда скорость ветра достигает опасного значения uM , наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен и др.).

Решение

Для г. Омска значение коэффициента А = 200; F = I (сажа – мелкодисперсная пыль);

∆T= 100 - 24,5 = 75,5 °C.

1. Находим среднюю скорость газовоздушной смеси из устья трубы

2.Определение параметров:

ПриVM = 1,66 м/с, т.е. 0,3 < VM < 2, получаем

n 3 VM 0,3 4,36 VM 3 1,66 0,3 4,36 1,66 1,08.

3. Определяем максимальную приземную концентрацию вредных веществ:

4. Вычисляем суммарную концентрацию (с учетом фоновой):

С СM СФ 0,092 0,02 0,112 мгм3 ,

С ПДК 0,15 мгм3.

5.Определяем расстояние XM от источника, на котором наблюдает-

ся максимальная концентрация вредных веществ. При VM = 1,66 м/с (0,5 < VM < 2) получаем

d 4,95 VM 1 0,28 3 f 4,95 1,66 1 0,28 30,13 9,38.

Так как F = I, XM =d ∙ H = 9,38 ∙ 50 = 469 м.

6.Находим опасную скорость ветра при VM=1,66 м/с (0,5< VM <2)

uM VM 1,66 мс.

7.При заданной скорости ветра и = 1 м/с получаем

uM 1,66

7

0,67 0,6 1,67 0,62 1,34 0,63 0,71.

8.Максимальная концентрация вредных веществ при заданной

скорости ветра

CМи = r ∙ СM = 0,71 ∙ 0,092 = 0,06 мг/м3.

9. Вычисляем расстояние от источника выброса XМи, на котором при заданной скорости ветра приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения CМи : при 0,25 < и/им < 1

p8,43 1 uu 5 1 8,43 (1 0,6)5 1,08;

M

xMu p xM 469 1,08 506,6м.

10. Определяем концентрацию вредных веществ на заданном расстоянии

С s1 CM .

Рассчитанные данные внесём в табл. 1.

11. Находим предельно допустимый выброс

12. Определяем мощность выброса, соответствующую заданной максимальной концентрации (с учетом фоновой).

8

13. Оценим предварительную высоту трубы

14. C учетом H = 38 м определяем параметры f1, VM1 :

f1 103 3,542 2 0,23; 382 75,5

15. Уточняем коэффициенты т и п

1

m1 0,67 0,10,23 0,3430,23 1,08,

n1 3 1,82 0,3 4,36 1,82 1,04. 16. Дальнейшие уточнения выполняем по формуле

Примечание. Уточнения производятся до тех пор, пока два последовательно найденных значения H не будут различаться менее чем на

1 м.

1.4. Расчёт разбавления сточных вод в водотоке

Работа промышленных предприятий связана с потреблением воды. Вода используется в технологических и вспомогательных процессах или входит в состав выпускаемой продукции. При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в близлежащие водные объекты.

Сточные воды можно сбрасывать в водные объекты при условии соблюдения гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования.

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными.

Вещества, концентрация которых изменяется как под действием

9

разбавления, так и вследствие протекания различных химических, физико-химических и биологических процессов, – неконсервативными.

Совокупность разбавления и самоочищения составляет обезвреживающую способность водного объекта. Основной механизм снижения концентрации загрязняющего вещества при сбросе сточных вод в водные объекты – разбавление [3].

Наибольшее распространение при расчёте разбавления сточных вод в водотоке получил метод Фролова – Родзиллера. В соответствии с этим методом определяется коэффициент смешения, который находят по формуле

где Q – среднемесячный расход воды водотока 95%-й обеспеченности, м3/с;

q – максимальный расход сточных вод, подлежащих сбросу в водоток, м3/с;

L – расстояние по фарватеру водотока от места выпуска до расчетного створа, м; α – коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения.

Он рассчитывается по формуле

q

где ξ – коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод в водоток: при выпуске у берега ξ = 1,

при выпуске в фарватер ξ = 1,5; φ – коэффициент извилистости водотока, т. е. отношение расстояния

между рассматриваемыми створами водотока по фарватеру к расстоянию по прямой;

D – коэффициент турбулентной диффузии.

Для упрощенных расчетов коэффициент турбулентной диффузии находят по формуле

где Vср – средняя скорость течения водотока на интересующем нас участке между нулевым и расчетным створами, м/с; Нср – средняя глубина на этом участке, м.

10