ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

Сборник задач

Часть 1

Омск – 2012

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Кафедра инженерной экологии и химии

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

Сборник задач

Часть 1

Составитель О.В.Плешакова

Омск

СибАДИ

2012

УДК 502.3:7Н:577.4 ББК 28.081:38.711

Рецензент канд. экон. наук, доц. Е.В. Байда

Работа одобрена научно-методическим советом направления 280700 «Техносферная безопасность» в качестве сборника задач по промышленной экологии для студентов очной формы обучения направления 280700.62 «Техносферная безопасность».

Промышленная экология: сборник задач. Ч. 1/ сост. О.В.Плешакова. – Омск: СибАДИ, 2012. – 64 с.

Сборник задач предназначен для выполнения практических работ по промышленной экологии студентами очной формы обучения направления 280700.62 «Техносферная безопасность». Предложенные задания основаны на действующей законодательной, нормативно-технической и методической документации.

В сборник задач входят задачи для расчётов загрязняющих веществ от различных источников выделения – механической обработке, сварке, пайке, электрорезке металлов, нанесении лакокрасочных материалов, сжигании топлива в котельных. Также расчёты образования отходов производства и потребления – определение класса опасности отхода, количество отходов, получающихся в процессе переработки или использования материалов, размеры образующихся бытовых отходов.

Сборник задач содержит задания на проведение расчетов, информационные и справочные материалы, необходимые для выполнения работ.

Табл. 33. Прил. 12. Библиогр.: 11 назв.

ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2012

ВВЕДЕНИЕ

Развитие промышленности поставило перед человечеством острую проблему охраны окружающей среды и, в частности, защиты атмосферы от загрязнения промышленными выбросами вредных веществ, а также защиты гидросферы от промышленных и коммунально-бытовых стоков.

Целью данного комплекса расчетных работ является приобретение студентами навыка выполнения расчетов: рассеяния промышленных выбросов и установление предельно допустимых выбросов, определение условий спуска сточных вод в водоемы и прогнозирование их санитарного состояния. Повысить индивидуальную активность студентов в изучении рассматриваемых вопросов и освоении практических навыков решения конкретных задач позволяет использование индивидуальных заданий для каждого учащегося с последующим контролем преподавателем полученных результатов.

1. РАСЧЁТЫ ВЫДЕЛЕНИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Чистый воздух, лишенный пылевидных и газообразных загрязнений, является недостижимым идеалом и не встречается в природе. В воздухе всегда содержатся примеси вследствие постоянного динамического обмена между атмосферой, гидросферой и литосферой, а также в результате естественного (природного) загрязнения, в том числе из-за пожаров, пыльных бурь, извержений вулканов и т. п.

Наиболее полный перечень веществ, загрязняющих атмосферный воздух, с их синонимами и торговыми названиями и с рекомендуемыми кодами, приведен в издании, подготовленном НИИ «Атмосфера». Российский реестр потенциально опасных химических и биологических веществ Минздрава России в 1998 г. выпустил гигиенические нормативы, содержавшие перечни ПДК (ГН 2.1.6.695–98) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) (ГН 2.1.6.696–98), которые позже были расширены выпуском нескольких дополнений. С 2003 г. в Российской Федерации действуют новые нормативные документы – ГН 2.1.6.1338–03 и ГН 2.1.6.1339–03.

Первым этапом любого нормирования загрязнения атмосферы является инвентаризация источников выделения и выбросов загрязняющих веществ, которая на практике выполняется:

•методом инструментальных измерений;

•расчетным методом.

Настоящее издание основывается на расчетном методе, имеющем в ряде случаев определенные преимущества и незаменимом при принятии проектных решений. Расчетный метод основывается:

•на материальном балансе технологического процесса;

•на использовании удельных показателей выделений загрязняющих веществ за единицу времени либо отнесенных к единице оборудования, массе продукции, сырья или расходных материалов.

В действующей природоохранной нормативно-технической документации в области защиты атмосферы от загрязнения приняты следующие понятия.

Источник выделения загрязняющих веществ – объект, в котором происходит образование загрязняющих веществ (установка, аппарат, устройство, емкость для хранения, двигатель, груда отходов и т. п.).

Источник загрязнения атмосферы (источник выброса) – объект, от которого загрязняющее вещество поступает в атмосферу (труба, вентиляционная шахта, аэрационный фонарь, открытая площадка для стоянки автотранспорта, свалка отходов и т. п.).

Возможны следующие сочетания источников загрязнения атмосферы (выброса) и источников выделения загрязняющих веществ.

•Один источник выделения – один источник выброса. Например, котельная имеет одну топочную камеру и одну дымовую трубу.

•Один источник выделения – несколько источников выброса.

Например, в помещении производится окраска автобуса, а для вентиляции используются три крышных вентилятора.

•Несколько источников выделения – один источник выброса. Например, один вентилятор, удаляющий из всех помещений через единую вытяжную систему пыль и газы от пятидесяти ткацких станков.

•Несколько источников выделения – ряд источников выброса. Например, в общем помещении цеха работают 3 заточных и 17 металлорежущих станков, 2 поста электросварки и одна газорезка, а для вентиляции используется одна общеобменная приточно-вытяжная вентсистема и 4 местные вытяжные системы.

Примеры расчёта

1.1. Механическая обработка металлов

Характерной особенностью процессов механической обработки материалов является выделение твердых частиц (пыли), а при обработке материалов с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) – дополнительное выделение аэрозоля СОЖ.

В качестве смазочно-охлаждающих жидкостей рекомендуются нефтяные минеральные масла и различные эмульсии, которые уменьшают выделение пыли на 85 – 90 %.

При обработке металлов и сплавов наихудшим вариантом, который используется для дальнейших расчетов и установления нормативов загрязнения атмосферы, считается тот, когда в химический состав пыли входят оксиды соответствующих металлов.

При работе заточных и шлифовальных станков, наряду с металлической пылью, имеющей состав обрабатываемого материала или оксидов обрабатываемого металла, также выделяется абразивная пыль, по составу аналогичная материалу шлифовального (заточного) круга.

При механической обработке металлов расчёты проводятся по следующим показателям:

1.Максимально разовое выделение (г/с) загрязняющего вещества (пыли) от т одновременно работающих станков.

2.Валовое выделение (т/год) загрязняющего вещества (пыли) от т станков.

3.Максимально разовое выделение (г/с) аэрозоля СОЖ от m одновременно работающих станков.

4.Валовое выделение (т/год) аэрозоля СОЖ от m станков.

5.Расчет удельного выделения, отнесенного к единице времени (г/с) в случаях, когда в справочных изданиях приводятся удельные нормативы выделения ЗВ, отнесенные к единице массы перерабатываемого материала.

Пример 1. Цех механической обработки корпусов имеет два участка: токарный и сверлильный. На токарном участке установлено: пять токарных одношпиндельных автоматических станков мощностью 5,5 кВт; три токарных многорезцовых полуавтоматических станка мощностью 15 кВт; два карусельных фрезерных — мощностью 8 кВт. На сверлильном участке установлено два одинаковых вертикальных сверлильных станка мощностью 5 кВт. В цеху обрабатываются чугунные корпуса, причем на токарном участке без применения СОЖ, а на сверлильном в качестве СОЖ используют масло. Вентиляционный воздух с токарного участка удаляется в атмосферу через очистные сооружения, эффективность которых составляет 90 % . Очистные сооружения работают исправно в течение всего времени работы токарного участка. Вентиляционный воздух со сверлильного участка поступает в

атмосферу без очистки. Оба участка работают 280 дней в году, а станки работают по 7,5 часа ежедневно, причем все одновременно.

Определить:

1.максимальные разовые выделения в воздух пыли и аэрозоля на каждом из участков;

2.количество пыли и аэрозоля, поступающих в атмосферу с вентиляционным воздухом с каждого из участков и из цеха в целом.

Ход решения

Токарный участок цеха

Величины удельного выделения пыли для каждого из установленных типов станков составляют:

Ммаслцеха.тум.атм Ммаслсвер.тум 0,0042.

Ответ: 1) Максимальное разовое выделение пыли от станков: токарного участка Gтокпыли = 0,047 г/с;

сверлильного участка Gсверпыли = 0,66 ∙ 10-3 г/с;

аэрозоля СОЖ Gсвермасл.тум = 0,56 ∙ 10-3 г/с.

2) Валовое выделение пыли при работе станков: токарного участка Мтокпыли.атм = 0,035 т/год; сверлильного участка Мсверпыли = 0,005 т/год; аэрозоля СОЖ Мсвермасл.тум = 0,004 т/год.

Пример 2. Определить, насколько изменится количество выделяющейся пыли всех видов при работе пяти плоскошлифовальных станков с диаметром круга 0,25 м в случае перевода их на обработку чугунных деталей с использованием СОЖ.

Ход решения

Величины удельного выделения пыли для плоскошлифовальных станков с диаметром круга 0,25 м составляют:

•пыль абразивная – 0,016 г/с, или 57,6 г/ч;

•пыль металлическая – 0,026 г/с, или 93,6 г/ч.

Определим максимальное разовое выделение пыли при работе станков. В исходном варианте (без смазочно-охлаждающей жидкости):

Следовательно, количество выделяющейся пыли сократится на ∆G (г/с):

G = G1 - G2 = 0,21 - 0,0315 = 0,1785.

Ответ: количество выделяющейся пыли сократится на ∆G =

= 0,179 г/с.