министерство образования и науки российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Оренбургский государственный институт менеджмента»

ЭКОЛОГИЯ

Рабочая тетрадь учебной дисциплины

Студента (ки) группы _______________

________________________________________________________________

Оренбург

2011

1 Расчет рассеивания в атмосфере примесей

антропогенного происхождения

Цель работы: научиться рассчитывать параметры рассеивания антропогенных примесей в атмосфере, чтобы на их основе устанавливать предельно-допустимые выбросы для каждого источника загрязнения и размеры санитарно-защитной зоны предприятий.

Требуется рассчитать:

1. максимальные приземные концентрации С_м для SО₂, NО₂ , CO и сажи;

2. расстояние Х_м по оси факела, на которой они достигаются;

3. полученные значения (С_м + С_ф) сравнить с величиной ПДК_м.р. В случае превышения ПДК_м.р необходимо рассчитать расстояние X, на котором (С_м + С_ф) будет равно ПДК или количество аппаратов для очистки отходящих газов (циклонов);

4. составить чертеж санитарно-защитной зоны для данного предприятия на миллиметровой бумаге.

Исходные данные для котельной:

Место расположения – ________________.

Высота трубы: H = _______ м.

Диаметр устья источника: D = _______ м.

Температура отходящих газов: T_г = _______ ⁰С.

Объем отходящих газов: V₁ = _______ м³/с.

Температура окружающего воздуха: T_в = _______ ⁰С.

Коэффициент стратификации: А = _______.

Таблица 1.1 – Концентрации вредных веществ, измеренные в трубах, С, мг/м³ (в отходящих газах)

С(SO2)	С(NO2)	С(CO)	С(C)

Таблица 1.2 – Фоновые концентрации вредных веществ, С_ф, мг/м³

Cф(SO2)	Cф(NO2)	Cф(CO)	Cф(C)

Таблица 1.3 – Среднегодовая повторяемость ветра в г. ____________________, P, %

С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ

Таблица 1.4 – Предельно-допустимые концентрации максимальные разовые для данных вредных веществ, мг/м³

ПДКм.р(SO2)	ПДКм.р(NO2)	ПДКм.р(CO)	ПДКм.р(C)
0,5	0,085	3,0	0,15

Выполнение:

Расчет массы выброса в атмосферу M:

M(SO₂) = C(SO₂) · V₁ · 10^-3 = _____________________________________ г/с

M(NO₂) = C(NO₂) · V₁ · 10^-3 = ____________________________________ г/с

M(CO) = C(CO) · V₁ · 10^-3 = ______________________________________ г/с

M(С) = C(C) · V₁ · 10^-3 = _________________________________________ г/с

Расчет разности температур ΔT:

ΔT =Т_г – Т_в = ____________________________________________ ⁰С

Расчет средней скорости выхода газовоздушной смеси W₀:

Wo=4∙V1π∙D2 = м/с

Расчет параметра f:

f=103∙W02∙DH2∙∆T= м/с²·⁰C

Расчет безразмерного параметра m:

m=10,67+0,1∙f+0,34∙3f =

Расчет безразмерного параметра v_м:

νм=0,65∙3V1∙∆TH =

Расчет безразмерного параметра n:

при ν_m  0,3, n = 3;

при 0,3  ν_m 2, n=3-νm-0,3∙4,36-νm (1.8)

при ν_m > 2, n = 1.

Следовательно, n = _____.

Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ С:

^{См=A∙M∙F∙m∙n∙ηH2∙3V1∙∆T}, мг/м³

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в регионе и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе в данной местности;

 = 1 – для случая ровной или слабо пересеченной местности с перепадом, не превышающим 50 м/км.

F_сажа = 3, F_газ = 1 – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе.

^CмSO2= мг/м³

^CмNO2= мг/м³

^CмCO= мг/м³

^CмC= мг/м³

Из перечня вредных веществ, выбрасываемых из трубы котельной,

эффектом суммации действия обладают диоксид азота (вещество II класса опасности) и диоксид серы (вещество III класса опасности). Определяем приведенную к диоксиду азота концентрацию этих веществ, так как диоксид азота относится к наибольшему (второму) классу опасности:

^{СмпривNO2=CмNO2+CмSO2∙ПДКм.р.NO2ПДКм.р.SO2} мг/м³

^{СмпривNO2=} мг/м³

Проверяем условие Cмn+Cфn≤ПДКм.р.n

CмпривNO2+CфNO2=___________________=________мгм3 ПДКм.р.NO2=0,085 мг/м3

CмCO+CфCO=________________________=_______мгм3 ПДКм.р.CO=3,0 мг/м3

CмC+CфC=__________________________=_______мгм3 ПДКм.р.C=0,15 мг/м3

Расчет ПДВ:

ПДВ(СО) = М(СО) = __________ г/с ·31,7 = __________ т/год

ПДВ(NO₂) = М(NO₂) = __________ г/с ·31,7 = __________ т/год

ПДВ(SО₂) = М(SО₂) = __________ г/с ·31,7 = __________ т/год

где 31,7 – коэффициент для перевода из г/с в т/год или 3600 секунд ∙ 24 часа ∙ 365 дней : 10⁶ = 31,7.

Если есть превышение ПДК_м.р. по расчету CмC+CфC, то рассчитываем количество циклонов составит:

n=V1∙36002500=_____∙36002500=_____ штук

Эффективность улавливания сажи Э циклонами ЦН-24 равна согласно каталогу 80 % (или 0,8), тогда:

ПДВ(С) = М(С) – (М(С) ∙ Э)

ПДВ(С) = ______ – ( ______ ∙ 0,8) = ______ г/с ·31,7 = ______ т/год

Если превышения ПДК_м.р. по расчету CмC+CфC нет, тогда циклоны для очистки от сажи устанавливать не нужно и годовые выбросы составят:

ПДВ(С) = М(С) = __________ г/с ·31,7 = __________ т/год

Расчет безопасного расстояния до жилой застройки:

Расчет расстояния по оси факела выброса от источника выброса X_м, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации С_м производится по формуле:

Хм=d∙H, м

Величину вспомогательного параметра d определяем по формуле:

d=7∙m∙1+0,28∙3f= ____________________________________

Хм=d∙H=_______________________________________________________ м (для газов).

Для сажи F = 3, тогда X_м равно:

Xм=5-F4∙d∙H= м (для сажи).

Величины приземных концентраций вредных веществ, С в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X (метров) определяются по формуле:

S1=ПДКм.р.NO2CмпривNO2+CфNO2=

Если S1>1, то соотношение Х / Х_м = 1,0, если S1<1, то по таблице 1.5 находим соотношение Х / Х_м, отсюда X = ____ · Х_м.

Таблица 1.5 – Соотношение Х / Х_м

S1	0,388	0,498	0,541	0,566	0,607	0,870	0,959	0,971
Х / Хм	3,83	3,12	2,89	2,77	2,58	1,52	1,17	1,12

Х_м нам известно, тогда:

X = ___________________________________________ м (для газов)

X = ___________________________________________ м (для сажи)

Построение границ санитарно-защитной зоны для газов:

Итак, для газов NO₂ и SО₂, безопасное расстояние Х = _________ м (без учета направления ветра), а для сажи Х = ___________ м. Используя исходные данные о розе ветров, вычисляем размеры санитарно-защитной зоны по восьми румбам:

Li=Xм∙PPo, м

где L_i – безопасное расстояние до жилой застройки по i-ому румбу;

Р – среднегодовая повторяемость ветров по рассматриваемому румбу по i-ому румбу, %;

Р_о – повторяемость направлений ветров одного румба (при используемой в данном расчете восьми румбовой розе ветров Р_о=12,5 % (100 % : 8 румбов)).

Границы санитарно-защитной зоны для газов по восьми румбам с учетом розы ветров:

L_С = м;

L_СВ = м;

L_В = м;

L_ЮВ = м;

L_Ю = м;

L_ЮЗ = м;

L₃ = м;

L_СЗ = м.

Задаем масштаб в 1 мм : 10000 мм на миллиметровой бумаге и строим окружность, где радиус равен Х (____________ м), а центром является место расположения источника выброса.

Проводим восемь основных направлений ветра и откладываем расстояние L_i, учитывая, что северный ветер смещает выбросы на юг и т.д.

В тех случаях, когда расстояние L_i < Х_м влияние направления ветра не учитывается и по данному румбу откладывается расстояние_____ м равное Х_м для гарантии безопасности.

Построение границ санитарно-защитной зоны для сажи:

Границы санитарно-защитной зоны для сажи по восьми румбам с учетом розы ветров:

L_C = м;

L_СВ = м;

L_В = м;

L_ЮВ = м;

L_Ю = м;

L_ЮЗ = м;

L₃ = м;

L_СЗ = м.

Аналогичным образом строим окружность радиусом _________ м (санитарно-защитная зона для сажи) и ранжируем согласно розе ветров на миллиметровой бумаге.

2 Комплексная оценка качества атмосферы промышленного предприятия

Цель работы: овладение методикой комплексной оценки качества атмосферы промышленного предприятия.

Требуется рассчитать:

1. категорию опасности каждого загрязняющего вещества;

2. категорию опасности предприятия;

3. выбор приоритетной примеси по массе и токсичности;

4. определение класса опасности исследуемого предприятия и размера санитарно-защитной зоны.

Исходные данные:

Таблица 2.1 – Количество выбросов загрязняющих веществ

Вещество	Масса выбросов, т/год	Предприятие

Далее для исследуемых загрязняющих веществ определяем ПДК, класс опасности по таблице 2.3 и значение коэффициента _i по таблице 2.4 и сводим результаты в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – ПДК, класс опасности, коэффициент _i для исследуемых загрязнителей

Вещество	ПДК, мг/м3	Класс опасности	Коэффициент i

Таблица 2.3 – Предельно-допустимые концентрации и класс опасности для используемых загрязнителей

Наименование вещества	ПДКм.р. ПДКс.с. ОБУВ	Класс опасности
1	2	3
Диоксид серы	0,005	3
Диоксид азота	0,04	2
Бенз(а)пирен	1 10-6	1
Зола бурого угля	0,3	ОБУВ
Мазутная зола	0,002	2
Оксид азота	0,40	3
Хрома (VI) оксид	0,0015	1
Взвешенные вещества	0,15	3
Оксид углерода	3,00	4
Пыль древесная	0,1	ОБУВ
Ксилол	0,200	3
Железа оксид	0,04	3
Бутиловый спирт	0,100	3
Толуол	0,600	3
Бутилацетат	0,100	4
Пыль неорганическая: 20 – 70% SiO2	0,3	3
Уайт-спирт	1,000	ОБУВ
Марганец и его соединения	0,01	2
Ацетон	0,350	4
Этилацетат	0,1	4
Корунд белый	0,04	ОБУВ
Гидразин-гидрат	0,001	3
2-этоксиканол	1,00	3
Фториды хорошо растворимые	0,03	2
Углерод черный (сажа)	0,15	3
Углеводороды предельные С12 – С19	1,00	4
Сероводород	0,008	2
Этиловый спирт	5,00	4
Керосин	1,2	ОБУВ
Аммиак	0,20	4
Бензин нефтяной	5,00	4
Масло минеральное	0,05	ОБУВ
Меди оксид	0,002	2
Никеля оксид	0,001	2
Серная кислота	0,30	2
Хлористый водород	0,200	2
Свинец и его соединения	0,001	1
Смесь углеводородов предельных С1 – С5	50,00	ОБУВ

Таблица 2.4 – Значение коэффициента _i для загрязняющих веществ разного класса опасности

Класс опасности вещества	1	2	3	4
i	1,7	1,3	1,0	0,9

Выполнение:

Расчет категории опасности загрязняющих веществ:

КОВ = (М_i ·31,7 / ПДК_i)^i, м³/с

где КОВ_i – категория опасности i-го вещества, м³/с;

M_i – масса выброса i-ой примеси в атмосферу, г/с;

ПДК_i – предельно-допустимая среднесуточная концентрация i-го вещества в атмосфере населенного пункта, мг/м³;

_i – безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида серы.

Перевод М из т/год в г/с: 1000 · 1000 · 1000 / 365 · 24 · 60 · 60 = 31,7

КОВ (_____) = м³/с

КОВ (_____) = м³/с

КОВ (_____) = м³/с

КОВ (_____) = м³/с

КОВ (_____) = м³/с

КОВ (_____) = м³/с

Расчет категории опасности предприятия:

КОП = КОВ₁ + КОВ₂ + … + КОВ_i, м³/с

Проводим ранжирование загрязняющих веществ по массе и категории опасности загрязняющего вещества и полученные данные сводим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Ранжирование по массе и категории опасности

Показатель	Характеристика выбросов в атмосферу
	Значения КОВ				Масса выбросов
	м3/с		%	т/год			%
Суммарный по предприятию			100				100

Вывод по результатам расчетов включает в себя выбор приоритетной примеси по массе выброса и по категории опасности вещества, а также отнесение предприятия к определенной категории опасности (по таблице 2.6) и выбора соответствующего размера санитарно-защитной зоны (по таблице 2.7).

Таблица 2.6 – Граничные условия для деления предприятий по категории опасности

Категория опасности предприятия	Значения КОП
I	≥ 31,7 · 106
II	≥ 31,7 · 104
III	≥ 31,7 · 103
IV	< 31,7 · 103

Таблица 2.7 – Зависимость размера санитарно-защитных зон от класса опасности предприятия

Класс предприятия	1	2	3	4	5
Расстояние, м	1000	500	300	100	50

Вывод: ___________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.