ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ И РАСЧЕТЫ В ЭКОЛОГИИ
.pdf
di |
mi ПДК i |
, |
(IV.2.2) |
|
|||
|
mi |
|
|
где m – фактическая масса ЗВ в объекте окружающей среды (мг/м3, |
|||
i |
|
|
|
мг/л, мг/кг) ; |
|
|
|
ПДКi – предельно-допустимая |
концентрация этого |
вещества |
|
(мг/м3, мг/л, мг/кг) ; |
|
|
|
Мi – модифицированная функция, учитывающая характер |
|||
распространения и свойства ЗВ. |
|
||
М i |
0,1 |
c |
(IV.2.3) |
c x |
f |
e , |
(IV.2.4) |
где х – характер распространенного действия ЗВ; f – стойкость ЗВ ;
е – возможность миграции ЗВ (Таблица IV. 2.1),
Если ЗВ нестойко и не распространяется Мi=0,1
Wi – весовой множитель, учитывающий массовую долю ЗВ и его относительную опасность в смеси нескольких видов ЗВ.
Wi |
mi |
Ai |
100% , |
(IV.2.5) |
n |
|
mi
i 1
где Аi- показатель относительной опасности ЗВ :
1
Ai ПДК i
(IV.2.6)
Таблица IV.2.1
Значения коэффициентов х, f, e
Показатель |
Характеристики и их значения |
|||
x |
локальный 1 |
региональный 2 |
глобальный 3 |
|
f |
Несколько дней -1 |
Несколько дней –2 |
Неск. месяцев – 3 |
|
|
Несколько месяцев - 3 |
Неск. лет -3 |
||
|
|
|||
е |
Не мигрируют - 1 |
Не мигрируют - 1 |
Не мигрируют - 1 |
|
Мигрируют - 2 |
Мигрируют - 2 |
Мигрируют - 2 |
||
|
||||
После проведения природоохранных мероприятий масса загрязняющего вещества, поступающего в объекты окружающей среды, определяется степенью очистки 
:
mi |
0 |
mi (1 ). |
(IV.2.7) |
Показатель качества среды позволяет оценить ухудшение качества среды в связи с загрязнением всех еѐ объектов по сравнению с их состоянием на уровне ЗВ в пределах ПДК.
Этот показатель даѐт возможность провести сравнительную характеристику изменения качества среды при локальном, региональном и глобальном распространении ЗВ, а также оценить улучшение качества среды после проведения природоохранных мероприятий.
К |
К |
1 |
, |
(IV.2.8) |
К |
|
|||
|
|
|||
|
2 |
|
|
где К1- коэффициент до проведения ; К2 – после проведения природоохранных мероприятий.
Задание: Определить, как изменится качество атмосферного воздуха для регионального мигрирования ЗВ после проведения природоохранных мероприятий.
№ |
Загрязняющие |
ПДК, |
m(факт.), |
|
Характер |
вар |
вещества |
мг/м3 |
мг/м3 |
|
ЗВ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
Соединения свинца |
0,001 |
0,012 |
0,8 |
Стойко |
|
Оксиды азота |
0,085 |
0,1 |
- |
Нестойко |
|
Бензин |
5,0 |
10,4 |
0,5 |
Стойко |
2 |
Ацетон |
0,35 |
1,2 |
- |
Нестойко |
|
Толуол |
0,6 |
1,6 |
0,6 |
Стойко |
|
Оксид магния |
0,4 |
5,8 |
0,9 |
Стойко |
3 |
Соединения фтора |
0,02 |
1,4 |
0,8 |
Нестойко |
|
Оксид углерода |
5,0 |
20,4 |
0,6 |
Стойко |
|
Оксид цинка |
0,05 |
0,6 |
- |
Стойко |
4 |
Углеводороды |
1,0 |
5,0 |
0,6 |
Стойко |
|
Аммиак |
0,2 |
1,5 |
0,7 |
Нестойко |
|
Фенол |
0,01 |
0,16 |
- |
Стойко |
5 |
Метанол |
1,0 |
8,0 |
0,8 |
Стойко |
|
Серная кислота |
0,3 |
1,2 |
0,9 |
Стойко |
|
Хлор |
0,1 |
0,2 |
- |
Стойко |
Продолжение таблицы
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
6 |
Сажа |
0,15 |
2,4 |
0,7 |
Стойко |
|
Оксиды серы |
0,5 |
4,8 |
0,9 |
Нестойко |
|
Бензол |
1,5 |
6,2 |
- |
Стойко |
7 |
Уксусная кислота |
0,2 |
1,2 |
0,7 |
Стойко |
|
Соединения никеля |
0,002 |
0,01 |
- |
Стойко |
|
Трихлорэтан |
2,0 |
5,0 |
0,8 |
Стойко |
8 |
Пыль |
0,5 |
2,8 |
0,9 |
Стойко |
|
Хлористый водород |
0,2 |
1,6 |
- |
Нестойко |
|
Хлорид бария |
0,004 |
0,012 |
0,6 |
Стойко |
9 |
Углеводороды (С1-С5) |
50 |
100 |
- |
Стойко |
|
Акролеин |
0,08 |
0,09 |
0,7 |
Стойко |
|
Дивинил |
3,0 |
5,9 |
0,4 |
Стойко |
10 |
Соединение меди |
0,003 |
0,018 |
0,5 |
Стойко |
|
Тетрахлорэтилен |
0,5 |
2,5 |
- |
Нестойко |
|
Этанол |
5,0 |
12,8 |
0,5 |
Стойко |
11 |
Оксид хрома |
0,0015 |
0,02 |
0,9 |
Стойко |
|
Потали (аэрозоль) |
0,1 |
5,0 |
0,8 |
Стойко |
|
Ксилол |
0,2 |
0,4 |
- |
Стойко |
12 |
Амилен |
1,5 |
3,6 |
0,3 |
Нестойко |
|
Формальдегид |
0,035 |
0,14 |
0,7 |
Нестойко |
|
Соединения кадмия |
0,0003 |
0,002 |
- |
Стойко |
13 |
Борная кислота |
0,2 |
5,3 |
- |
Стойко |
|
Бенз(а)пирен |
0,0001 |
0,0091 |
0,9 |
Стойко |
|
Оксид железа |
0,04 |
0,56 |
0,8 |
Стойко |
14 |
Аэрозоль (краски) |
0,5 |
10,2 |
- |
Нестойко |
|
Бензиловый спирт |
0,16 |
1,5 |
0,7 |
Стойко |
|
Стирол |
0,04 |
0,36 |
0,8 |
Стойко |
15 |
Соединение свинца |
0,001 |
0,025 |
0,9 |
Стойко |
|
Толуол |
0,6 |
2,8 |
0,7 |
Стойко |
|
Оксид цинка |
0,05 |
0,08 |
- |
Стойко |
16 |
Ацетон |
0,35 |
0,96 |
- |
Нестойко |
|
Оксид углерода |
5,0 |
26,0 |
0,7 |
Стойко |
|
Фенол |
0,01 |
0,18 |
0,9 |
Стойко |
17 |
Соединение фтора |
0,02 |
0,04 |
- |
Нестойко |
|
Аммиак |
0,2 |
6,4 |
0,9 |
Нестойко |
|
Хлор |
0,1 |
1,9 |
0,7 |
Стойко |
18 |
Углеводороды |
1,0 |
12,0 |
- |
Стойко |
|
Серная кислота |
0,3 |
2,6 |
0,8 |
Стойко |
|
Бензол |
1,5 |
5,8 |
0,5 |
Стойко |
19 |
Метанол |
1,0 |
5,0 |
0,3 |
Стойко |
|
Оксиды серы |
0,5 |
4,2 |
0,8 |
Нестойко |
|
Трихлорэтан |
2,0 |
8,0 |
- |
Стойко |
Окончание таблицы
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
20 |
Сажа |
0,15 |
1,6 |
0,8 |
Стойко |
|
Соединение никеля |
0,002 |
0,004 |
- |
Стойко |
|
Хлорид бария |
0,004 |
0,018 |
0,5 |
Стойко |
21 |
Уксусная кислота |
0,2 |
6,2 |
0,5 |
Стойко |
|
Хлористый водород |
0,2 |
0,5 |
- |
Нестойко |
|
Дивинил |
3,0 |
9,6 |
0,6 |
Стойко |
22 |
Пыль |
0,5 |
1,1 |
- |
Стойко |
|
Акролеин |
0,03 |
0,18 |
0,7 |
Стойко |
|
Этанол |
5,0 |
36,0 |
0,8 |
Стойко |
23 |
Углеводороды |
50 |
250 |
0,7 |
Стойко |
|
Тетрахлорэтилен |
0,5 |
4,6 |
0,8 |
Нестойко |
|
Ксиол |
0,2 |
0,4 |
- |
Стойко |
24 |
Соединения меди |
0,003 |
0,028 |
0,8 |
Стойко |
|
Аэрозоль соды |
0,1 |
0,5 |
- |
Стойко |
|
Соединения кадмия |
0,0003 |
0,008 |
0,9 |
Стойко |
25 |
Оксид хрома |
0,0015 |
0,013 |
0,8 |
Стойко |
|
Формальдегид |
0,035 |
0,15 |
0,6 |
Нестойко |
|
Оксид железа |
0,04 |
0,6 |
- |
Стойко |
26 |
Амилен |
1,5 |
2,9 |
- |
Нестойко |
|
Бенз(а)пирен |
0,0001 |
0,0018 |
0,9 |
Стойко |
|
Стирол |
0,04 |
0,32 |
0,6 |
Стойко |
27 |
Борная кислота |
0,2 |
1,3 |
- |
Стойко |
|
Бензиловый спирт |
0,16 |
2,6 |
0,9 |
Стойко |
|
Бензин |
5,0 |
38,4 |
0,6 |
Стойко |
28 |
Аэрозоль (краски) |
0,5 |
1,2 |
- |
Нестойко |
|
Оксиды азота |
0,085 |
0,26 |
0,6 |
Нестойко |
|
Оксид магния |
0,4 |
3,8 |
0,8 |
Стойко |
3. Расчет платы за загрязнение окружающей среды [1,9]
Плата за загрязнение объектов окружающей среды представляет собой форму возмещения экономического ущерба. Порядок оплаты установлен постановлением Правительства РФ от 22.08.92г. №632 ’’Об утверждении порядка определения платы и еѐ предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия” и дополняющими его подзаконными актами о порядке исчисления платежей на соответствующей территории. Установлены два базовых норматива платы за выброс (сброс) 1т загрязняющих веществ:
а) в пределах допустимых нормативов (Бн);
б) в пределах установленных лимитов, т.е. временно согласованных нормативов (Бл).
За сверхлимитный выброс (сброс) плата определяется по ее пятикратно увеличенным ставкам относительно установленных лимитов.
Таблица IV.3.1
Условия выбора формулы расчета платы за загрязнение по ингредиентам
Условие |
Формула расчѐта |
|
m<mн |
П=КэсКиндБнm |
(IV.3.1) |
mн<m<mл |
П=КэсКинд[Бнmн+Бл(m-mн)] |
(IV.3.2) |
m>mл |
П=КэсКинд [Бнmн +Бл(mл-mн)+5Бл(m-mл)] |
(IV.3.3) |
Для определения соответствующих значений необходимо использовать соотношение:
n |
|
|
m |
mi т/год , |
(IV.3.4) |
i |
1 |
|
где m-фактическая масса ЗВ (т) ; |
|
|
- массовая доля ЗВ (в частях) ;
n
mi - масса всех ЗВ (т/год).
i 1
Значения mн и mл устанавливаются территориальными природоохранными органами для каждого предприятия.
Масса ЗВ в пределах допустимых нормативов определяется, как предельно допустимый выброс (сброс), рассчитанный с учетом ПДК:
mн=ПДВ мг/м3 , |
(IV.3.5) |
mн=ПДС мг/л. |
(IV.3.6) |
Масса ЗВ в пределах установленных лимитов, несколько превы- |
|
шает массу ЗВ в пределах допустимых нормативов: |
|
mл=Клmн=КлПДВ , |
(IV.3.7) |
mл=КлПДС , |
(IV.3.8) |
где Кл – коэффициент временно согласованных нормативов (лимитов) определяется токсичностью ЗВ (1,1- 4,0) ;
Кэк – коэффициент, учитывающий экологическую ситуацию в регионе ;
Кинд – коэффициент, учитывающий индексацию в связи с из менением уровня цен ;
П – плата за загрязнение объектов среды (руб/год) ; Бн – базовый норматив (руб/т) ; Бл – базовый норматив в пределах лимитов (руб/т).
Общая сумма платы складывается из ее составляющих по каждому ингредиенту:
|
n |
|
П |
Пi |
(IV.3.9) |
|
i 1 |
|
Расчѐт изменения платы за выброс ЗВ в атмосферу при использовании очистного оборудования.
А. Рассчитать плату до применения очистки, используя необходимую формулу[I,3,(1,2,3)] в зависимости от величины массы ЗВ (m П).
Б. Рассчитать плату после очистки, с учѐтом уменьшения массы ЗВ от m до m0, что определяется степенью очистки очистного устройства:
m 0 (1 
) 
m , (IV.3.10)
где - cтепень очистки очистного устройства (в частях).
По формулам [I,3,(1,2,3)] рассчитать П0 по m0
В. Рассчитать изменение платы при работе очистного устройства:
П |
П |
П 0 , |
(IV.3.11) |
|
(П) |
|
П |
100% . |
(IV.3.12) |
|
П |
|||
|
|
|
|
|
Задание: Рассчитать, как изменится плата, в процентах за выброс одного ЗВ отдельным предприятием при работе очистного устройства с определенным коэффициентом очистки, если Кэс=12, Кинд=1,5.
№ |
mi |
ЗВ |
(ЗВ) |
ПДВ, |
Кл |
Бн , |
Бл , |
|
вар. |
т/год |
т/год |
руб/т |
руб/т |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
10 |
аммиак |
0,1 |
0,7 |
1,4 |
0,42 |
2,08 |
0,8 |
2 |
10 |
пыль |
0,5 |
2,2 |
2,0 |
0,33 |
1,65 |
0,6 |
3 |
2,0 |
ацетон |
0,2 |
0,14 |
4,0 |
0,05 |
0,25 |
0,8 |
4 |
5,0 |
бензол |
0,12 |
0,5 |
1,6 |
0,17 |
0,83 |
0,75 |
5 |
1,0 |
оксид железа |
0,4 |
0,07 |
1,8 |
0,42 |
2,08 |
0,95 |
6 |
3,0 |
фтористый водород |
0,05 |
0,004 |
1,1 |
3,3 |
16,5 |
0,98 |
7 |
1,2 |
оксид азота |
0,01 |
0,005 |
2,0 |
0,42 |
2,08 |
0,8 |
8 |
8,4 |
толуол |
0,3 |
1,7 |
1,4 |
0,03 |
0,15 |
0,82 |
9 |
4,5 |
формальдегид |
0,008 |
0,0042 |
1,2 |
5,5 |
27,5 |
0,9 |
10 |
9,0 |
бензин |
0,25 |
0,72 |
3,0 |
0,01 |
0,05 |
0,7 |
11 |
6,2 |
бутиловый спирт |
0,1 |
0,48 |
1,2 |
0,17 |
0,83 |
0,6 |
12 |
7,0 |
ацетон |
0,15 |
0,14 |
4,0 |
0,05 |
0,25 |
0,9 |
13 |
3,5 |
оксид углерода |
0,05 |
0,008 |
3,0 |
0,005 |
0,03 |
0,9 |
14 |
4,0 |
этанол |
0,5 |
0,8 |
2,5 |
0,003 |
0,02 |
0,7 |
15 |
1,8 |
керосин |
0,001 |
0,0002 |
3,8 |
0,02 |
0,08 |
0,9 |
16 |
5,4 |
аэрозоль масла |
0,02 |
0,06 |
1,5 |
0,11 |
0,55 |
0,8 |
17 |
1,2 |
соединения свинца |
0,0003 |
0,00007 |
1,2 |
55 |
275 |
0,9 |
18 |
5,2 |
пыль абразивная |
0,04 |
0,04 |
4,0 |
0,17 |
0,83 |
0,6 |
19 |
4,4 |
оксиды серы |
0,02 |
0,0032 |
3,2 |
0,17 |
0,3 |
0,95 |
20 |
1,5 |
оксиды хрома |
0,005 |
0,0002 |
1,4 |
11,0 |
55,0 |
0,9 |
21 |
12 |
сероводород |
0,05 |
0,2 |
1,3 |
2,07 |
10,33 |
0,7 |
22 |
6,0 |
хлор |
0,08 |
0,05 |
1,8 |
0,55 |
2,75 |
0,9 |
23 |
2,4 |
оксиды цинка |
0,02 |
0,006 |
2,0 |
0,33 |
1,65 |
0,88 |
24 |
9,6 |
зола угля |
0,5 |
1,6 |
2,0 |
0,83 |
4,13 |
0,7 |
25 |
7,2 |
нафталин |
0,9 |
0,68 |
3,0 |
5,5 |
27,5 |
0,9 |
26 |
1,4 |
арсин |
0,06 |
0,064 |
1,1 |
8,25 |
41,25 |
0,7 |
27 |
3,6 |
цианистый водород |
0,004 |
0,006 |
1,8 |
1,65 |
8,25 |
0,8 |
28 |
0,5 |
дихлорэтан |
0,5 |
0,8 |
2,4 |
0,02 |
0,08 |
0,85 |
V. Примеры расчетов
1. Рассчитать высоту источника для выброса газовой смеси при сжигании топлива, чтобы ПДВ не превышал 50 г/с при ПДК = = 1,5 мг/м3 от стационарного источника, расположенного в Орле и не имеющего очистного устройства, если температурный градиент составляет 800, m = 1,08, n = 0,94, а скорость выхода смеси 3,5 м/с из трубы с диаметром 1 м.
Решение:
Для расчета используем соотношение (I.1.8)
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПДК Н 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(V |
T ) 3 |
|||||||||||
ПДВ |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
, откуда |
||
|
|
A F |
m n |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
H |
|
|
ПДВ |
А F |
m n |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 . |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ПДК (V |
T ) 3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим V1 по формуле (I.1.4)
V1 |
D2 |
|
3,14 12 |
3,5 2,75 |
м3/г. |
4 |
0 |
4 |
|||
|
|
|
|
Тогда:
|
50 140 3 1,08 |
0,94 |
21319,2 |
|
|
21319,2 |
21319,2 |
|
|
|
|
|||||||||
H |
|
|
229 15 |
м. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1,5 |
6,2 |
93 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1,5 |
(2,75 |
80) 3 |
1,5 |
(220) |
3 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2. Определить объем чистой воды, необходимой для разбавления сточной воды при сбросе 1000 л/г, если концентрация ЗВ в сточной воде 1,8 мг/л, а ПДК 0,14 мг/л.
Решение:
Объем чистой воды, необходимый для разбавления сточной воды, чтобы в контрольной зоне концентрация ЗВ была меньше или равна ПДК, определяем из соотношения (I.2.8)
|
|
Q |
q ( |
ссв |
1) |
|
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ск |
|
||
Так как ск = ПДК, то |
|
|
|
|
|
|
||
Q |
1000 ( |
1,8 |
|
1) 1000 11,86 11860 |
л/г. |
|||
0,14 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
3. Рассчитать |
допустимое |
содержание пыли в воздухе города, |
||||||
если суммарный |
выброс от |
всех источников |
составляет 4 м3/с, |
|||||
а ПДК =5 мг/м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение:
Необходимо определить расход выбрасываемой смеси в час:
Q 4 
3600 14400 м3/ч =14,4 тыс м3/ч.
Так как Q < 15 тыс м3/ч, то
с 100
К
Коэффициент К=0,8 при ПДК=5 мг/м3. Тогда с 100
0,8 80 мг/л.
4. Сколько необходимо установить циклонов при очистке пылевоздушной смеси, если используется циклон марки ЦН-24 с диаметром 1 м при расходе очищаемой смеси 9 м3/с.
Решение:
По соотношению (III.1.4) определяем число циклонов:
4 Q
n 
D2 .
Для определения |
|
воспользуемся данными таблицы (III.1.1) для |
||||||
указанного типа циклона. |
|
|
|
|
|
|
||
Тогда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
4 |
9 |
|
36 |
2,56 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4,5 |
3,14 |
12 |
14,13 |
|
|||
5. Определить диаметр сопла Вентури при расходе газовоздушной смеси 6000 м3/г и скорости потока 70 м/с.
Решение:
Диаметр трубы находим по формуле (II.2.1)
|
Q |
6000 |
|
6 |
|
|
|
|
|||
D |
|
0,03 0,17 |
м. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
900 Vв |
900 3,14 |
70 |
197,8 |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
6. Рассчитать рабочую глубину вертикального отстойника при расходе сточной воды 0,03 м3/с для отстаивания частиц мела размером 0,2 
10-3 м и плотностью 1800 кг/м3.
Решение:
Для расчета глубины отстойника необходимо определить скорость оседания частиц по формуле (II.3.1):
W0 |
g d 2 ( г |
в ) 9,8 (0,2 10 3 )2 (1800 998) |
0,31 |
0,017 |
м/с. |
||||
18 |
|
|
18 0,001 |
|
18 |
|
|||
|
|
|
|
||||||
Рабочую глубину отстойника находим по формуле (II.3.5):
H 1,6 |
|
|
|
Q |
1,6 |
|
|
0,03 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
k W0 |
3,14 |
0,45 0,017 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1,6 |
|
1,6 |
1,25 |
1,6 |
1,12 |
1,8м |
||||||
|
|
|
||||||||||
0,024 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7. Определить размеры камеры электрофлотатора цилиндрической формы (Кф = 0,9) при степени газонаполнения 0,002 для очистки сточ-