1.3.2 Розрахунок валових викидів (т/рік)

Для димових труб ГПА річні викиди оксидів азоту і оксида вуглецю розраховуємо за формулою (1.10):

, т/рік, (1.10)

де Q_p - річні витрати паливного газу, м³.

Для розрахунків річних викидів прийнято, що на протязі року ГПА функціонують у паспортному режимі. Паспортні дані за витратами паливного газу наведені в таблиці 1.10.

Таблиця 1.10 – Річні витрати паливного газу

№ завдання	Витрати газу, нм3/рік
7	29200000

q_і - питомий викид відповідного інгредієнта (г/м³ паливного газу); розраховуємо за формулою (1.11):

q_і = C_і · V_п.г., г/м³ паливного газу, (1.11)

де С_і - концентрація відповідного інгредієнта у викиді з димової труби ГПА, г/м³ паливного газу (таблиця 1.8);

V_п.г. – об’єм продуктів горіння, що утворюються при горінні 1 м³ паливного газу; розраховуємо за формулою (1.12):

V_п.г. = V_m + V_в (а – 1) м³ прод.горіння/м³ паливного газу, (1.12)

де V_m = 10,38 м³/м³ газу; V_в = 9,37 м³/м³ газу,

а -розраховано вище для кожного ГПА

V_{п.г. 71} = 10,38 + 9,37 (4,81 – 1) = 46,08 м³

V_{п.г. 72} = 10,38 + 9,37 (4,84 – 1) = 46,36 м³

V_{п.г. 73} = 10,38 + 9,37 (4,21 – 1) = 40,46 м³

V_{п.г. 74,75} = 44,30 м³

Розраховуємо питомий викид відповідного інгредієнта за формулою (1.11):

q_{NO 71} = 0,0134 · 46,08 = 0,617 г/м³ паливного газу,

q_{NO 72} = 0,0180 · 46,36 = 0,834 г/м³ паливного газу,

q_{NO 73} = 0,0140 · 40,46 = 0,566 г/м³ паливного газу,

q_{NO 74,75} = 0,672 г/м³ паливного газу.

q_{NO2 71} = 0,0090 · 46,08 = 0,415 г/м³ паливного газу,

q_{NO2 72} = 0,0088 · 46,36 = 0,408 г/м³ паливного газу,

q_{NO2 73} = 0,0114 · 40,46= 0,461 г/м³ паливного газу,

q_{NO2 74,75} = 0,428 г/м³ паливного газу,

q_{СO 71} = 0,0725 · 46,08 = 3,34 г/м³ паливного газу,

q_{СO 72} = 0,0410 · 46,36= 1,90 г/м³ паливного газу,

q_{СO 73} = 0,0520 · 40,46 = 2,10 г/м³ паливного газу,

q_{СO 74,75} = 2,45 г/м³ паливного газу.

Розраховуємо для димових труб ГПА річні викиди оксидів азоту і оксида вуглецю за формулою (1.10):

G_{NO 71} = 0,617 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 18,016 т/рік

G_{NO 72} = 0,834 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 24,353 т/рік

G_{NO 73} = 0,566 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 16,527 т/рік

G_{NO 74, 75} = 19,632 т/рік

G_{NO2 71} = 0,415 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 12,118 т/рік

G_NO272 = 0,408 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 11,914 т/рік

G_{NO2 73} = 0,461 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 13,461 т/рік

G_{NO2 74, 75 =} 12,498 т/рік

G_{СO 71} = 3, 34· 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 97, 53 т/рік

G_{СO 72} = 1, 90 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 55, 48 т/рік

G_{СO 73} = 2, 10 · 29, 2 · 10⁶ · 10^-6 = 61, 32 т/рік

G_{СO 74, 75} = 71, 44 т/рік

Річні викиди шкідливих речовин від підігрівачів газу, вентсистеми акумуляторної, резервної ємкості для зберігання метанолу і дизельної електростанції розраховуємо за формулою (1.13):

G_і = М_і · τ_р · 3,6 · 10^-3 т/рік, (1.13)

де М_і - потужність відповідного викиду, г/с;

τ_р - термін роботи джерела викиду на протязі року, година; для підігрівача газу і вентсистеми акумуляторної τ_р = 8760 годин, для сховища метанолу – за продуктивністю насосу і об’ємом резервуарної ємкості, для дизельної електростанції τ_р = 30 годин [1].

Розрахуємо річні викиди шкідливих речовин від підігрівачів газу за формулою (1.13):

G_NO = 0,024 · 8760 · 3, 6 · 10^-3 = 0,757 т/рік

G_NO2 = 0,019 · 8760 · 3, 6 · 10^-3 = 0,599 т/рік

G_СO = 0,86 · 8760 · 3,6 · 10^-3 = 2,712 т/рік

Розрахуємо річні викиди шкідливих речовин від вентсистеми

акумуляторної за формулою (1.13):

G_H2SO4 = 0,00038 · 8760 · 3,6 · 10^-3 = 0,012 т/рік

Розрахуємо річні викиди шкідливих речовин від резервуарної ємкості за формулою (1.13):

G_СН3ОН = 2,0628 · · 3,6 · 10^-3 = 0,00619 т/рік

Розрахуємо річні викиди шкідливих речовин від дизельної електростанції за формулою (1.13):

G_NO2 = 4 · 30 · 3,6 · 10^-3 = 0,432 т/рік

G_СО = 1,7 · 30 · 3,6 · 10^-3 = 0,1836 т/рік

G_SO2 = 0,34 · 30 · 3,6 · 10^-3 = 0,037 т/рік

G_зв.реч. = 0,003 · 30 · 3,6 · 10^-3 = 0,00036 т/рік

Для джерел з терміном безперервної роботи менш ніж 20 хвилин (свіча турбодетандера та «малого контуру») річні викиди підраховуємо за формулою (1.14):

т/рік, (1.14)

де М_і – потужність викиду від відповідного джерела, приведена до 20-хвилинного інтервалу, г/с;

τ_р – термін роботи відповідного джерела викидів на протязі року, годин;

для свічок турбодетандерів – 0,34 години, для свічок «малого контуру» - 0,5 години;

τ – термін безперервної роботи джерела, хвилин.

Для свічі турбодетандера підраховуємо річні викиди за формулою (1.14):

т/рік

Для свічок «малого контура» підраховуємо річні викиди за формулою (1.14):

т/рік

Згідно з результатами розрахунків, що наведені в таблиці 1.11, зроблена карта-схема джерел викидів. Специфікація представлена в Додатку A.

Результати розрахунків наведені в Додатку B – Характеристика джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря та їх параметри

2 РОЗРАХУНОК ГДС ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН У ВОДНІ ОБ’ЄКТИ ІЗ ЗВОРОТНИМИ ВОДАМИ

2.1 Розрахунок ГДС

Кратність початкового розбавлення визначається за методом М.М. Лапшева.

У данному випадку кратність початкового розбавлення n_n = 1, тому що випуск безнапірний (n_заг = n_диф) [1].

Кратність дифузійного (основного) разбавлення n_диф визначається за методом В.А. Фролова – І.Д. Родзіллєра, у згоді з яким n_диф дорівнює:

, (2.1)

де - відношення витрати води в річці до витрати стічних вод;

- коефіцієнт змішування (частина витрати води, яка змішується із зворотними водами на відстані від випуску до контрольного створу).

Значення розраховують за формулою:

, (2.2)

де Q – витрата води в річці, м³/с;

q – витрата зворотних вод, м³/с.

Величина коефіцієнту змішування визначається співвідношенням:

(2.3)

, (2.4)

де  - коефіцієнт , який враховує гідравлічні умови;

L - відстань від випуску до контрольного створу за фарватером ріки, м;

 - коефіцієнт звивистості русла (відношення відстані від випуску до контрольного створу за фарватером ріки до відстані за прямою);

 - коефіцієнт, який залежить від місцеположення випуску (для берегового випуску дорівнює 1, при випуску у річний потік дорівнює 1,5);

D - коефіцієнт турбулентної дифузії (м²/с), який визначається співвідношенням :

D = q·v · R (37 N_шер C²), (2.5)

де q - прискорення сили ваги , м/с²;

v - середня швидкість течії ріки, м/с;

R - гідравлічний радіус потоку, м;

n_шер - коефіцієнт шорсткості русла ріки;

C - коефіцієнт Шезі, м^1/2/с.

Таблиця 2.1 – Гідрологічні характеристики ріки

Ширина русла, м	Глибина руслу, м	Витрата в контр.ство-рі, м3/с	Коефіцієнт звивистості	Коефіцієнт шорсткості ложа ріки	Коефіцієнт шорсткості льоду
15,6	1,02	1,90	1,14	0,035	0,07

Розрахунок основного розбавлення треба починати з визначення гідравліч-

ного радіуса потоку, який дорівнює:

, (2.6)

де W – площа живого перерізу потоку, м²;

- змочений периметр, м.

Площу живого перерізу потоку знаходять за формулою:

W = B · H, (2.7)

де В – ширина русла ріки, м;

Н – глибина русла, м.

W = 15,6 ·1,02 = 15,91 м²

Змочений периметр дорівнює у відсутні льодоставу (влітку):

(2.8)

при льодоставі (взимку):

(2.9)

= 2 · 1,02 + 15,6 = 17,64 м

= 2 · (1,02 + 15,6) = 33,24 м

м

м

Середню швидкість течії ріки розраховують за відомою витратою води в річці:

м/с (2.10)

м/с

Коефіцієнт Шезі при R ≤ 5 м визначається за формулою М.М. Павловського:

C = R^y/n_{шер ,} (2.11)

де

(2.12)

Розрахунок приведеного коефіцієнта шорсткості:

(2.13)

Розрахуємо коефіцієнт турбулентної дифузії за формулою (2.5):

D_л = 9, 81 · 0, 12 · 0, 92 / (37 · 0, 35 · 27,77²) = 0,001063

D_з = 9, 81 · 0,12 · 0,479 / (37 · 0,086 · 8,03²) = 0,002748

Розрахуємо коефіцієнт, який враховує гідравлічні умови за формулою (2.4):

Відношення витрати води в річці до витрати стічних вод розрахуємо за

формулою (2.2):

Розрахуємо величину коефіцієнту змішування за формулою (2.3):

Розрахуємо кратність дифузіонного (основного) розбавлення за формулою (2.1):

n_л = 1 + 7,06 · 0,82 = 2,99

n_з = 1 + 7,06 · 0,431 = 4,04

Для розрахунків приймаємо гірший варіант розбавлення:

n = n_л = 3,0

Величину t розраховуємо за формулою (2.14):

доба, (2.14)

де L – підставляємо у км, 0,5 км;

v – в м/с.

доб

2. Результати розрахунку ГДС. Аналіз співвідношення концентрацій

Ціллю розрахунку є визначення допустимої витрати речовини (або допус-

тимої концентрації речовини у зворотних водах) [4]. В результаті розрахунку

визначають допустимі концентрації забруднюючих речовин в очищених стічних водах С_ГДС при умові, що в контрольному створі концентрації скидних речовин не будуть перевищувати значень ГДК для даної категорії водокористування, використовуючи формулу:

С_гдс = n (( С_гдк - С_пр ) е^кt - С_фон + С_пр) + С_фон , (2.15)

де n - кратність загального розбавлення зворотних вод у контрольному створі водотоку;

С_гдк - значення гранично допустимої концентрації речовини , г/м³ (мг/л),

С_пр - розрахункова природна фонова концентрація, г/м³;

С _фон - розрахункова фонова концентрація речовини, г/м³ (розрахункова фонова якість і розрахункова природна фонова якість води - характеристики якості води, які розраховані (визначені) для прийнятих розрахункових умов);

к - коефіцієнт неконсервативності речовини, 1/доба;

t - час переміщення води від місця випуску до розрахункового створа, доба.

Співвідношення (2.15) справедливе, якщо ГДК речовини у водоймі вище, ніж фонова і природна фонова концентрації [4]. Якщо фонова концентрація (С_пр), обумовлена природними та іншими причинами, що важко усунути, перевищує ГДК, допустиму концентрацію речовини у скиді С_гдс встановлюють за одним із слідуючих правил :

а) рівною до фактичного значення концентрації у скиді (С_ст), якщо виконується умова С_ст  С_пр ;

б) приймають рівною С_гдс, яка розрахована виходячи з вимоги, згідно з якою в контрольному створі з урахуванням розбавлення фактичні концентрації повинні бути на рівні природних фонових, а не на рівні ГДК (якщо С_ст  С_пр, а С_пр  С_гдк).

С_ГДС= n · С_пр · е^kt (2.16)

Якщо при розрахунку С_ГДС визначене значення більше виявилось більш

фактичної концентрації речовини у зворотній воді (с_ст), затверджується С_ГДС =

= С_ст, у оберненому випадку – розраховане С_ГДС. Якщо концентрація речовини у зворотній воді менша за ГДК, то за С_ГДС приймається фактична концентрація речовини у скиді (С_ст.) [4].

Для кожної з забруднюючих речовин, які скидаються із зворотними, необхідно проаналізувати співвідношення концентрацій: фонової (С_фон), природної фонової (С_пр.), гранично допустимої (С_ГДК), фактичної у скиді (С_ст.) і треба прийняти рішення про встановлене значення С_{ГДС вст..}

• Завислі речовини:

С_фон = 17,90 мг/л

С_пр = 13,17 мг/л

С_ст = 8,2 мг/л

С_ГДК = 0,750 + 13,17 = 13,92 мг/л

С_ст < С_ГДК, тому приймаємо С_ГДС = С_ст = 8,2 мг/л

ГДС = С_ГДС · g · 3600 (г/год)

ГДС = 8,2 · 0,269 · 3600 = 7949,88 г/год

G = 7940,88 · 10^-6 · 8760 = 69,56 т/рік

• БСК₅:

С_фон = 4,7 мг/л

С_пр = 4,0 мг/л К = 0,230

С_ст = 7,4 мг/л

С_ГДК = 2,0 мг/л

С_ГДК < С_пр., а С_ст > С_пр, тому розраховуємо С_ГДС за формулою ( 2.16):

мг/л

Тому що > С_ст, приймаємо

С_ГДС = С_ст = 7,4 мг/л

ГДС = 7,4 · 0,269 · 3600 = 7166,16 г/год

G = 7166,16 · 10^-6 · 8760 = 62,78 т/рік

• Азот амонійний

С_фон = 0,79 мг/л

С_пр = 0,51 мг/л К = 0,090

С_ст = 2,37 мг/л

С_ГДК = 0,390 мг/л

С_ГДК < С_пр., а С_ст > С_пр, тому розраховуємо С_ГДС за формулою (2.16):

мг/л

< С_ст, тому приймаємо С_ГДС = = 1,54 мг/л

ГДС = 1,54 · 0,269 · 3600 = 1491,34 г/год

G = 1491,34 · 10^-6 · 8760 = 13,06 т/рік

• Нітрати:

С_фон = 20,6 мг/л

С_пр = 16,2 мг/л К = 0,110

С_ст = 47,1 мг/л

С_ГДК = 40,0 мг/л

С_ГДК > С_пр, тому розраховуємо С_ГДС за формулою( 2.15):

мг/л

> С_ст, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 47,1 мг/л

ГДС = 47,1 · 0,269 · 3600 = 456111,64 г/год

G = 45611,64· 10^-6 · 8760 = 399,56 т/рік

• Нітрити:

С_фон = 0,30 мг/л

С_пр = 0,25 мг/л К = 10,80

С_ст = 0,183 мг/л

С_ГДК = 0,080 мг/л

С_гдк < С_пр., С_ст < С_пр, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 0,183 мг/л

ГДС = 0,183 · 0,269 · 3600 = 177,22 г/год

G = 177, 22 · 10^-6 · 8760 = 1,552 т/рік

• ХСК:

С_фон = 18,0 мг/л

С_пр = 13,0 мг/л

С_ст = 18,7 мг/л

С_ГДК - не нормується, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 18,7 мг/л

ГДС = 18,7 · 0,269 · 3600 = 18109,08 г/год

G = 18109,08 · 10^-6 · 8760 = 158,64 т/рік

• Нафтопродукти

С_фон = 0,16 мг/л

С_пр = 0,09 мг/л К = 0,044

С_ст = 0,12 мг/л

С_ГДК = 0,05 мг/л

С_ГДК < С_пр, С_ст > С_пр, тому розраховуємо С_ГДС за формулою (2.16):

мг/л

> С_ст, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 0,12 мг/л

ГДС = 0,12 · 0,269 · 3600 = 116,21 г/год

G = 116,21· 10^-6 · 8760 = 1,018 т/рік

• Фосфати:

С_фон = 0,50 мг/л

С_пр = 0,44 мг/л К = 0,030

С_ст = 4,91 мг/л

С_ГДК = 3,12 мг/л

С_ГДК > С_пр, тому розраховуємо С_ГДС за формулою (2.15):

мг/л

> С_ст, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 4,91мг/л

ГДС = 4,91 · 0,269 · 3600 = 4754,84 г/год

G = 4754,84· 10^-6 · 8760 = 41,65 т/рік

• Мінералізація:

С_фон = 1460 мг/л

С_пр = 1370 мг/л

С_ст = 1144 мг/л

С_ГДК – не нормується, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 1144 мг/л

ГДС = 1144 · 0,269 · 3600 = 1107849,6 г/год

G = 1107849,6 · 10^-6 · 8760 = 9704,76 т/рік

• Сульфати:

С_фон = 520 мг/л

С_пр = 460 мг/л

С_ст = 312 мг/л

С_ГДК = 100 мг/л

С_ГДК < С_пр, С_ст < С_пр, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 312 мг/л

ГДС = 312 · 0,269 · 3600 = 302140,8 г/год

G = 302140,8 · 10^-6 · 8760 = 2646,75 т/рік

• Хлориди:

С_фон = 200 мг/л

С_пр = 190 мг/л

С_ст = 254 мг/л

С_ГДК = 300 мг/л

С_ст < С_ГДК, тому приймаємо С_ГДС = С_ст = 254 мг/л

ГДС = 254 · 0,269 · 3600 = 245973,6 г/год

G = 245973,6 · 10^-6 · 8760 = 2154 т/рік

• Залізо:

С_фон = 0,31 мг/л

С_пр = 0,14 мг/л К = 0,200

С_ст = 0,24 мг/л

С_ГДК = 0,100 мг/л

С_ГДК < С_пр, С_ст > С_пр, тому розраховуємо С_ГДС за формулою (2.16):

мг/л

> С_ст, тому приймаємо

С_ГДС = С_ст = 0,24 мг/л

ГДС = 0,24 · 0,269 · 3600 = 232,42 г/год

G = 232,42· 10^-6 · 8760 = 2,04 т/рік

• СПАР:

С_фон = 0,07 мг/л К = 0,046

С_пр = 0,05 мг/л

С_ст = 0,21 мг/л

С_ГДК = 0,200 мг/л

С_ГДК > С_пр. , тому розраховуємо за формулою (2.15)

мг/л

С_ГДС = С_ст = 0,21 мг/л

ГДС = 0,21 · 0,269 · 3600 = 203,36 г/год

G = 203,36 · 10^-6 · 8760 = 1,781 т/рік

Результати розрахунків приведено в таблиці 2.2

Таблиця 2.2 - Якісна характеристика стічних вод

Найменування речовини	мг/л	г/год	т/рік
1	2	3	4
Завислі речовини	8,2	7940,88	69,56
Мінералізація	1144	1107849,6	9704,76
БСК5	7,4	7166,16	62,78
ХСК	18,7	18109,08	158,64
СПАР	0,21	203,36	1,781
Азот амонійний	1,54	1491,34	13,06
Залізо	0,24	232,42	2,04
Нафтопродукти	0,12	116,21	1,018
Нітрати	47,1	45611,64	399,56
Нітрити	0,183	177,22	1,52
Сульфати	312	302140,8	2646,75
Фосфати	4,91	4754,84	41,65
Хлориди	254	245973,6	41,65

Специфікація. Схема скиду очищених стічних вод представлена в Додатку Б.

Результати розрахунків приведені в Додатку Г - Якісна характеристика стічних вод.