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
2012
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:
максимальные приземные концентрации См для SО2, NО2 , CO и сажи;
расстояние Хм по оси факела, на которой они достигаются;
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);
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:
ΔT =Тг – Тв = ____________________________________________ 0С
Расчет средней скорости выхода газовоздушной смеси W0:
= м/с
Расчет параметра f:
м/с2·0C
Расчет безразмерного параметра m:
=
Расчет безразмерного параметра vм:
=
Расчет безразмерного параметра n:
при νm 0,3, n = 3;
при 0,3 νm 2, (1.8)
при νm > 2, n = 1.
Следовательно, n = _____.
Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ С:
, 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.
мг/м3
мг/м3
мг/м3
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:
мг/м3
мг/м3
Проверяем условие
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 , то рассчитываем количество циклонов составит:
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 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:
, м
Величину вспомогательного параметра d определяем по формуле:
= ____________________________________
м (для газов).
Для сажи F = 3, тогда Xм равно:
= м (для сажи).
Величины приземных концентраций вредных веществ, С в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X (метров) определяются по формуле:
=
Если , то соотношение Х / Хм = 1,0, если , 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:
, 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:
категорию опасности каждого загрязняющего вещества;
категорию опасности предприятия;
выбор приоритетной примеси по массе и токсичности;
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/с
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/с
КОВ (_____) = м3/с
КОВ (_____) = м3/с
КОВ (_____) = м3/с
КОВ (_____) = м3/с
КОВ (_____) = м3/с