Методы консультантов / Экологическая часть / Экологическая часть дипломных проектов. Рыбаков, Минухин

Коэффициент m определяется по формуле

а коэффициент n определить в зависимости от величины vм:

где средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (для Свердловской области А = 160); F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания веществ в атмосфере (для газообразных веществ F = 1, для пыли F = 3); m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса (диаметр и высота устья, температура и скорость выхода газовоздушной смеси); η – коэффициент рельефа местности (для равнины равен 1); Н – высота источника, м; Q – объем выбрасываемой газовоздушной смеси, м3/сек; Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего воздуха, оС.

5.3. Определение степени опасности отходов

Для определения класса опасности расчетным методом необходимы следующие данные: вид отхода, агрегатное состояние, состав и содержание отходов по компонентам, масса отхода.

В случае трудности получения указанных сведений, можно воспользоваться исходными данными, приведенными в табл. 4, которые также максимально приближены к условиям перерабатывающих производств.

Таблица 4 – Физико-химическая характеристика и состав отходов

Отнесение отхода к классу опасности расчетным методом осуществляется на основании величины суммарного индекса опасности (К), рассчитанного по сумме показателей опасности веществ, составляющих отходов (Кi). Показатель опасности каждого компонента отхода определяется по формуле

где Ci – концентрация i-того компонента в опасном отходе, мг/кг; Wi – коэффициент степени опасности i-того компонента в опасном отходе (мг/кг).

При этом коэффициент степени опасности i-того компонента в отходе (Wi) находят по формуле

где Хi – усредненный параметр опасности компонента отхода, алгоритм определения которого следующий:

-на основе качественного состава отходов проводится информационный поиск токсикологических, санитарно-гигиенических и физико-химических показателей опасности каждого его компонента (некоторые данные по отходам приведены в табл. 4). Показатели опасности выбираются из перечня приложения 4.

-в соответствии с приложением 4 по значению показателя опасности последнему присваивается балл от 1 до 4;

-кроме показателей из приложения 6 учитывается информационный показатель (I), который зависит от числа используемых показателей опасности n и имеет следующие значения (в баллах): I = 4 при n от 11 до 12; I = 3 при n от 9 до 10; I = 2 при n от 7 до 8; I = 1 при n меньше 6;

-искомый показатель опасности вычисляется делением суммы баллов по всем показателям, включая информационный, на общее число показателей;

-компоненты отходов, состоящие из таких химических элементов, как кремний, титан, натрий, кальций, углерод, фосфор, сера в концентрациях, не превышающих их содержание в основных типах почв относятся к практически неопасным компонентам с усредненным параметром опасности равным 4;

-при наличии в составе отходов веществ с доказанной для человека канцеро-

генностью данному компоненту отхода присваивается значение Wi = 1, остальные показатели опасности не учитываются.

Суммарный индекс опасности К равен сумме Кi всех компонентов отхода. Результаты расчетного определения параметров Wi, Хi, Кi и класса опасности отходов оформляют в виде табл. 5. С помощью суммарного индекса опасности К по табл. 6 определяют класс опасности отходов производства.

Таблица 5 – Показатели опасности и концентрации компонентов отходов

Хi

Wi

Кi

Таблица 6 – Класс опасности отходов производства

Сделать заключение о проведенных расчетах.

6.Разработка природоохранных технологий

Выявив основные загрязнители окружающей среды в технологическом процессе, заложенном в дипломном проекте, которые превышают нормативы ПДС и ПДВ, то разрабатываются технологии по их очистке или утилизации. Эти технологии достаточно полно описаны в приведенной ниже литературе.

Охрана природы осуществляется активными методами, которые непосредственно связаны с изменением в технологии производства, и пассивными, которые не вносят изменение в технологию, а лишь ограничивают вредное воздействие.

Кпервой группе относятся:

-совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных технологий;

-изменение состава и улучшение качества используемых ресурсов;

-установка очистных сооружений с последующей утилизацией улавливаемых отходов;

-комплексное использование сырья и снижение потребления ресурсов, производство которых связано с загрязнением среды;

-доочистка используемых ресурсов перед поступлением потребителю;

-нейтрализация выбросов, их захоронение и консервация.

Ко второй группе относятся:

-строительство высоких и сверхвысоких труб;

-установка выпусков сточных вод различных конструкций для оптимизации условий разбавления;

-устройство санитарно защитных зон вокруг промышленных предприятий;

-установление водоохранных зон на водных объектах;

-озеленение городов и поселков;

-оптимальное расположение промышленных предприятий и автотранспортных магистралей для минимизации их отрицательного воздействия

-рациональная планировка городской застройки с учетом «розы ветров» и шумовых нагрузок;

-оптимизация и экологизация промышленных производственных циклов.

Всвязи с тем, что технологические процессы перерабатывающих производств достаточно экологически чистые, то все технологии по рассеиванию, разбавлению, очистке и утилизации загрязнителей должны быть доста-

точно просты и недороги. Поэтому чаще всего применяются пассивные технологии: рассеивание отходящих газов в атмосфере, отведенных через высокую трубу, установление санитарно защитных и водоохранных зон, сброс сточных вод в городскую канализацию. В ряде случаев указанные мероприятия бывают недостаточно эффективны. Поэтому требуется установка достаточно простых очистных сооружений, таких как пылеосадительные камеры и циклоны для отходящих газов, отстойники, нефтеловушки, жироловки и песколовки для сточных вод.

Ниже приводятся методы расчета размеров сооружений и зон для пассивных и активных методов защиты окружающей среды от загрязнения на предприятиях перерабатывающей промышленности. Так приводятся методы размещения, утилизации и захоронения твердых отходов.

6.1. Расчет высоты трубы

Для расчета высоты трубы необходимы следующие сведения: объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из источника; диаметр устья дымовой трубы; разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего воздуха; структура ландшафта; регион, в котором находится предприятие; фоновое содержание вредных веществ в атмосфере без учета выбросов рассматриваемого производства, количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу через трубу.

В случае трудности получения указанных сведений, можно воспользоваться исходными данными, приведенными в табл. 7, которые также максимально приближены к условиям Среднего Урала.

Таблица 7 – Исходные данные для расчета высоты трубы

Указания к расчету

1.При расчете принять следующие значения:

-коэффициент F = 1 (для газообразных вредных веществ), F = 3 (для пыли);

-коэффициент η = 1 (для ровной местности), η = 3 (для горной местности).

2.Проверку на величину опасной скорости ветра не производить.

3.Определить:

по приложению 2 или по справочнику [1] максимально разовое значение ПДК выбрасываемого вредного вещества;

предварительное значение минимальной высоты трубы:

Где М – мощность выброса загрязняющего вещества, г/с; Сф – фоновая концентрация вредного вещества в атмосфере, мг/дм3.

4. По найденному таким образом значению высоты трубы определяются значения νм (по формуле 15), f (по формуле 14) и устанавливаются в первом приближении значения коэффициентов n (по формуле 17) и m (по формуле 16).

Если m и n не равны единице, то по ним определяется второе приближение высоты трубы:

5. Если значения Н1 и Н отличаются больше чем на 1 м, то производится пересчет параметров m и n и вновь производится пересчет высоты трубы. Уточнение производится до тех пор, пока высота трубы предыдущего расчета и последующего не будут отличаться более, чем на 1 м. Найденная высота трубы округляется до целых значений в большую сторону.

Сделать вывод о влиянии высоты трубы на уровни приземных концентраций вредных веществ.

6.2. Расчет санитарно-защитной зоны

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – благоустроенная или озелененная территория, отделяющая площадку предприятия, которая является источником загрязнения атмосферы, шумовых, радиационных и прочих воздействий, от жилой и общественной застройки. Размеры ее устанавливаются с учетом санитарной классификации предприятий, расчетов загрязнения атмосферы и других факторов. Санитарная классификация приведена в санитарных правилах и нормах – СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 (с изменениями 2007 года). Нормами установлены 5 классов предприятий и соответственно 5 размеров

нормативных СЗЗ: 1 класс – 1000 м; 2 класс – 500 м; 3 класс – 300 м; 4 класс

– 100 м; 5 класс – 50 м.

Для расчета санитарно-защитной зоны необходимы следующие сведения: объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из источника; диаметр устья дымовой трубы; разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего воздуха; структура ландшафта; регион, в котором находится предприятие; количество и степень очистки газов от вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу через трубу; высота трубы.

Размеры СЗЗ должны проверяться расчетом загрязнения атмосферы (расчет рассеивания вредных веществ в атмосфере) с учетом перспективы развития предприятия и фактического загрязнения атмосферного воздуха. Полученные таким образом размеры расчетной СЗЗ должны уточняться отдельно для различных направлений ветра в зависимости от результатов расчета и среднегодовой розы ветров района.

Для определения максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, создаваемой источником выбросов на предприятии необходимо рассчитать параметры f и v по формулам (14) и (15), а также коэффициенты m и n по формулам (16) и (17). Расчет максимальной приземной концентрации необходимо осуществить как для пыли, так и для сернистого газа. При этом необходимо учесть очистку газа от пыли в очистных сооружениях (если они есть):

После определения См проводится расчет хм – расстояния от источника выбросов, на котором приземная концентрация достигает максимального значения. Оно определяется по формуле

где k – безразмерный коэффициент, определяемый по формулам

Следующий этап расчетов – определение безразмерного коэффициента S1 отдельно для пыли и для газа. При этом должно выполняться условие, что на границе санитарно-защитной зоны приземная концентрация пыли и газа должна быть равна их среднесуточным предельно допустимым концентра-

циям ПДКсреднесуточная (С = ПДКсреднесуточная ) (величины ПДК по газу и пыли определить по литературным данным [1, 20 и др.] или приложение 2), полу-

чаем:

Зная величину S1 можно определить расстояние «х», равное величине СЗЗ, на котором будет достигаться ПДКсреднесуточная по газу или пыли:

На основании полученных данных по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 (с изменениями 2007 года) определить класс опасности предприятия и нормативную величину СЗЗ.

6.3. Корректировка санитарно-защитной зоны по «розе ветров»

Полученные размеры СЗЗ уточняются отдельно для различных направлений ветра в зависимости от среднегодовой «розы ветров» района по формуле

где L – уточненный размер СЗЗ в направлении, противоположном розе ветров, м; L0 – нормативный размер СЗЗ, полученный по данным СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 или полученный на основании проведенных расчетов, м; Р – среднегодовая повторяемость рассматриваемого направления ветра, %; Р0 – повторяемость направлений ветров при круговой розе ветров (при восьмирумбовой розе ветров Р0 = 100:8 = 12,5 %).

Результаты корректировки заносятся в приведенную ниже таблицу 8.

Таблица 8 – Повторяемость ветров («роза ветров»):

2. Построение санитарно-защитной зоны предприятия. Для построения СЗЗ необходим ситуационный план предприятия. Для этого на листе бумаги (лучше на миллиметровой формата А 4) необходимо нарисовать предприятие (лучше кубиками). В левом верхнем углу чертежа приводится роза ветров.

При обосновании величины СЗЗ первоначально на ситуационном плане отмечают:

-нормативные границы СЗЗ вокруг каждого источника выброса предприятия и определяют общую границу санитарной зоны;

-уточненные границы СЗЗ в зависимости от розы ветров (при этом необходимо учитывать, что величина уточненной санитарно-защитной зоны противоположна рассматриваемому направлению ветра, и она не может быть меньше нормативной).

СЗЗ определяется как итог наложения обеих линий. При этом необходимо учитывать, что размер СЗЗ в любых направлениях не может быть меньше нормативной величины.

6.4. Расчет размеров отстойников

Для расчета размера отстойника необходимы следующие сведения: средний расход сточных вод; начальная концентрация взвешенных частиц, содержащихся в сточных водах; среднюю скорость течения воды в отстойнике; среднюю глубину отстойника; тип отстойника, температура воды в отстойнике.

В случае трудности получения указанных сведений, можно воспользоваться исходными данными, приведенными в табл. 9.

Таблица 9 – Варианты исходных данных

Примечание: в таблице приняты следующие обозначения: в – вертикальный; г - горизонтальный; к.г. – коагулирующие взвешенные вещества; м.м. – мелкодисперсные минеральные вещества; с.г. – структурные тяжелые взвешенные вещества.

Указания к расчетам

1.Начертить схему отстойника заданного типа с указанием отдельных элементов и основных размеров.

2.Определить необходимый эффект осветления сточной воды по формуле (32) при допустимой конечной концентрации взвешенных частиц в ос-

ветленной воде, например, Ск = 100 мг/л, и максимальный секундный расход сточных вод по формуле (33) при коэффициенте неравномерности поступления сточных вод в отстойник равном 2.

3. Рассчитать условную гидравлическую крупность:

где k – коэффициент, зависящий от типа отстойника (принять для горизонтальных отстойников k = 0,5; вертикальных – k = 0,35);

α – коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на ее вязкость, определяемый из табл. 10.

Таблица 10 – Зависимость вязкости воды от температуры

t – продолжительность отстаивания в эталонном цилиндре, соответствующая необходимому эффекту осветления, определяемая из табл. 11.

Таблица 11 – Продолжительность отстаивания в эталонном цилиндре