Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Рабочая тетрадь ЭКОЛОГИЯ.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
04.12.2018
Размер:
247.3 Кб
Скачать

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 См для SО2, NО2 , CO и сажи;

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

  3. полученные значения (См + Сф) сравнить с величиной ПДКм.р. В случае превышения ПДКм.р необходимо рассчитать расстояние X, на котором (См + Сф) 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: Tг = _______ 0С.

Объем отходящих газов: V1 = _______ м3/с.

Температура окружающего воздуха: Tв = _______ 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, Сф, 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:

ΔTг – Тв = ____________________________________________ 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 vм:

νм=0,65∙3V1∙∆TH =

Расчет безразмерного параметра n:

при νm 0,3, n = 3;

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

при νm > 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.

Fсажа = 3, Fгаз = 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 ПДКм.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 ПДКм.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 Xм, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации См 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 Xм 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 / Хм = 1,0, если S1<1, то по таблице 1.5 находим соотношение Х / Хм, отсюда X = ____ · Хм.

Таблица 1.5 – Соотношение Х / Хм

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

Хм 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 Li – безопасное расстояние до жилой застройки по i-ому румбу;

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

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

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

LС = м;

LСВ = м;

LВ = м;

LЮВ = м;

LЮ = м;

LЮЗ = м;

L3 = м;

LСЗ = 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 Li, учитывая, что северный ветер смещает выбросы на юг и т.д.

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

Построение границ санитарно-защитной зоны для сажи:

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

LC = м;

LСВ = м;

LВ = м;

LЮВ = м;

LЮ = м;

LЮЗ = м;

L3 = м;

LСЗ = 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 = (Мi ·31,7 / ПДКi)i, м3

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

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

ПДКi – 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

КОВ (_____) = м3

КОВ (_____) = м3

КОВ (_____) = м3

КОВ (_____) = м3

КОВ (_____) = м3

Расчет категории опасности предприятия:

КОП = КОВ1 + КОВ2 + … + КОВi, м3

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

%

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: ___________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.