Охрана атмосферного воздуха

Задание 1

Определить ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника (котельной). Определить максимальную приземную (на высоте 2,0 м от земли) концентрацию загрязняющих веществ и расстояние, на котором она наблюдается, при наступлении неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), т.е. при скорости ветра £0,5 м/с. Построить кривую распределения концентраций загрязнения в приземном слое атмосферы (для случая НМУ). Уточнить размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) в соответствии с розой ветров данного района.

Решение

1. Определение ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника проводится по ОНД-86 Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий [11].

Значение ПДВ для одиночного источника с круглым устьем в случаях С_ф < ПДК по каждому из вредных веществ определяется по формуле:

, г/с

где ПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/м³; С_ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/м³;

H - высота источника выброса , м; V – расход газовоздушной смеси, м³/с

, м3/с

D - диаметр устья источника выброса, м; w - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с

За величину DТ принимается разница между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, °С:

DТ = Т_г -Т_в

При определении значения DТ (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г (°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам.

А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и учитывающий неблагоприятные метеорологические условия, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна. Величина А изменяется в пределах от 120 до 250, для Московской области А= 140.

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Значение F принимается:

1) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) F= 1 (например оксид углерода СО, оксид азота NO₂)

2) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п.1) величина F зависит от среднего эксплуатационного коэффициента очистки выбросов (Э):

не менее 90 % -F= 2;

от 75 до 90 % - F= 2,5;

менее 75 % и при отсутствии очистки – F= 3.

т и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f и v_м. Для круглых источников т и n рассчитываются по формулам:

, где

если v_м < 0,5, то n = 4,4v_м

если то

если v_м ³ 2, то n = 1

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, h = 1,0.

2. Максимальная концентрация загрязняющего вещества при фиксированных выбросах (М, г/с) из одиночного точечного источника с круглым устьем, образующаяся при неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ), определяется по формуле:

, мг/м3

При этом замеренная (фиксированная) масса загрязняющего вещества М может быть любая: больше или меньше величины ПДВ. Для расчета условно можно принять, что замеренное количество выбрасываемого вещества составило 60% величины ПДВ т.е. М = 0,6 ·ПДВ.

Расстояние l_max (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация при НМУ достигает максимального значения С_max, определяется по формуле:

где d - аэродинамический коэффициент:

при vм < 0,5;
при
при vм ³ 2;

3. Построение кривой распределения приземных концентраций по оси факела.

Приземная концентрация вредных веществ С в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях l (м) от источника выброса определяется по формуле:

С = S × С_max, мг/м³

где С – концентрация загрязнения в любой точке по оси факела, мг/м³;

s - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения l/ l_max по формулам:

4. Размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ) определяется по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 в соответствии с классом опасности предприятия. Размера СЗЗ с учетом розы ветров, преобладающих в данном районе, корректируется по формуле:

где l–длина румба по СЗЗ, м;

L₀ – размер СЗЗ по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, м

Р - среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба по действительной розе ветров (%); Р₀ - повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров (%); при восьмирумбовой розе ветров Р₀ =12,5%

Пример выполнения задания 1

Рассмотрим котельную с одиночным источником выбросов. Котельная, работающая на мазуте, производит вредные выбросы, представленные оксидом углерода (СО).

Котельная имеет одну дымовую трубу диаметром устья D =1,4 м и высотой Н= 40 м. Скорость выхода газовоздушной смеси w составляет 7 м/с, ее температура Т_г=125°С. Степень очистки пылегазоочистного оборудования Э=80%.

Котельная расположена в Московской области, местность ровная с перепадом высот менее 25м. Средняя температура самого жаркого месяца года Т_в равна +25°С.

Фоновые концентрации Cф загрязняющих веществ и климатические характеристики района предоставлены ГУ «Московский ЦГМС-Р». Фоновая концентрация СО = 2 мг/мг³. ПДК_МР оксида углерода приведены в табл.1. ПДКмр = 5,0 мг/м³.

В районе расположения котельной среднегодовая повторяемость направления ветров (при восьмиугольной розе ветров) составляет: C-17%, СВ-17%, В-16%, ЮВ-12%, Ю-10%, ЮЗ-7%, З-9%, СЗ-12%.

Решение

1. Определение величины ПДВ для оксида углерода (СО)

Разница температур:

DТ = Т_г-Т_в =125-25 = 100°С;

расход газовоздушной смеси:

;

Коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:

при

А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, А =140 (для Московской области);

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, F =1 так как СО - легкий газ, у которого скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0;

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, h=1 так как местность ровная, с перепадом высот менее 50м.

Предельно-допустимый выброс равен:

2. Определение максимальной концентрации СО.

Замеренное количество выбрасываемого вещества составило 60% от величины ПДВ

М = 0,6 ×ПДВ = 0,6×348,3 = 209,0 г/с

Максимальная концентрация оксида углерода равна:

Проверим, соблюдается ли требование по охране воздуха:

С_max + С_ф £ ПДК

1,80 + 2,0 = 3,8 мг/м³ < ПДК (5,0 мг/м³)

Расстояние от источника загрязнения, где наблюдается максимальная концентрация оксида углерода:

При аэродинамический коэффициент равен

3. Построение кривой распределение концентрации СО в приземном слое атмосферы.

Для упрощения расчетов величина l принимается равной 1/3, 2/3, 1,33 и 1,66 от l_max т.е.

концентрация СО равна:

С₁ = S₁ × С_max = 0,41×1,8 =0,74 мг/м³

С₂ = S₂× С_max = 0,89×1,8 =1,6 мг/м³

концентрация СО равна

С₃ = S₃× С_max = 0,96×1,8 =1,73 мг/м³

С₄ = S₄× С_max =0,83×1,8=1,49мг/м³

По полученным данным строим кривую распределения концентрации СО по оси факела (рис. 1).

Рис.1 Кривая распределения концентраций СО

в приземном слое атмосферы

Пространство под факелом по мере удаления от источника выброса можно условно разделить на три зоны:

– зону переброса факела, характеризующуюся сравнительно невысоким содержанием вредных веществ;

– зону задымления с максимальным содержанием вредных веществ, которая распространяется на расстоянии 10…49 высот трубы;

– зону постепенного снижения концентрации вредных веществ.

4. Определение размеров СЗЗ и ее корректировка с учетом розы ветров. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 котельная относится к V классу предприятий с нормативным размером СЗЗ 50 метров от центра дымовой трубы.

В том случае, когда расчет показывает что С_max + С_ф ³ ПДК, за размер СЗЗ принимается расстояние от источника выброса до дальней границы зоны максимального задымления, где величина загрязнения равна 0,8С_max.

В данном случае С_max + С_ф < ПДК. Размер СЗЗ по различным румбам составляет:

Таблица 4

Исходные данные для задания 1

* Значение ПДК для загрязняющих веществ приведены в табл.1

Продолжение таблицы 4

Исходные данные

Охрана поверхностных вод

Задание 2

Определить ПДС сточных вод из очистных сооружений города в реку, которая используется в качестве источника централизованного водоснабжения для другого населенного пункта, расположенного вниз по течению реки. Определить необходимую степень очистки по взвешенным веществам и БПК_полн.

Решение

Определение ПДС сточных вод проводится согласно Методике расчета предельно допустимых сбросов (пдс) веществ в водные объекты со сточными водами [12].

Для расчета ПДС сточных вод необходимо определить кратность разбавления (n)по методу В.А.Фролова – И.Д. Родзиллера:

,

где Q - расход воды в створе реки у места выпуска, м³/с;

q - расход сточных вод, м³/с;

- коэффициент смешения, показывающий какая часть речного расхода смешивается со сточными водами в максимально загрязненной струе расчетного створа:

где L - расстояние от выпуска до расчетного створа по фарвате­ру, м;

е – основание натурального логарифма, е=2,7

a- коэффициент, учитывающий гидравлические условия реки:

где - коэффициент извилистости русла (отношение расстояния до контрольного створа по фарватеру (L_ф) к расстоянию по прямой (L), при прямом русле =1)

- коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега , при русловом выпуске );

D - коэффициент турбулентной диффузии, для равнинных рек определяется по формуле:

где V_ср- средняя скорость течения реки на всем участке смешения, м/сек; H_ср - средняя глубина реки на расчетном участке, м

Величина ПДС определяется для всех категорий водопользования как произведение максимального часового расхода сточ­ных вод - q(м³/ч) на допустимую концентрацию загрязняющего ве­щества С_ПДС (г/м³):

ПДС = q× C_ПДС, кг/ч

При расчете сброса сточных вод определяется значение C_ПДС, обеспечивающее нормативное качество воды в контрольных створах для консервативных и неконсервативных веществ.

Вещества называются консервативными, когда концентрация загрязняющих веществ изменяется только при их разбавлении.

Для неконсервативных веществ концентрация изменяется вследствие протекания химических, физико-химических и биохимических процессов, которые называются процессами самоочищения.

1. Определение С_ПДС для консервативных загрязняющих веществ:

где С_ПДК- предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока, мг/л или г/м³(табл. 2);

С_ф- фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, г/м³;

Отдельно рассматриваются взвешенные вещества, так как в действующей системе экологического нормирования ПДК для взвешенных веществ не установлена. Согласно «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения» содержание в водоеме взвешенных веществ ниже сброса сточных вод не должно увеличиваться по сравнению с фоновыми показателями более, чем на 0,25 мг/л.

При условии, что С_см = ПДК, а содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на 0,25мг/л по сравнению С_ф (т.е. DС = 0,25 мг/л), формула С_ПДС для взвешенных веществ имеет вид:

2. Определение С_ПДС для неконсервативных загрязняющих веществ

где k- коэффициент неконсервативности, 1/сут;

Значение коэффициента неконсервативности принимается по данным натурных наблюдений или по справочным данным и пересчитывается исходя из температуры и скорости течения воды реки;для данного случая k=0,006

t - время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут.

где -коэффициент перевода времени t в сутки.

Биологическая потребность в кислороде (БПК) - количество кислорода, необходимое для полного биологического окисления загрязнений содержащихся в сточных водах.

Показатель загрязнения воды, характеризуемый количеством кислорода, которое за установленное время (обычно 5 суток- БПК₅ или 20 суток -БПК_полн) пошло на окисление загрязнителей при температуре 20°С, содержащихся в единице объема воды (мг/л или г/м³.)

Определение С_ПДС по БПК.

где k₀ - осредненное значение коэффициента неконсервативнос­ти органических веществ, обусловливающих БПК_полн фона и сточ­ных вод, 1/сут;

k₀ = 0,065 1/сут;

С_п.в. - концентрация, обусловленная органическими ве­ществами, смываемыми в водоток атмосферными осадками с пло­щади водосбора на последнем участке пути перед контрольным ство­ром длиной 0,5 суточного пробега.

Значение С_п.в принимается равным: для горных рек – 0,6 - 0,8 г/м³; для равнинных рек– 1,7 -2 г/м³; для рек болотного питания – 2,3 - 2,5 г/м³. Если расстояние от выпуска сточных вод до контрольно­го створа меньше 0,5 суточного пробега, то С_п.в принимается равной нулю.

Необходимая степень очистки для очистных сооружений определяется по формуле:

,

где С_пост – концентрация вещества поступающего на очистные сооружения, г/м³

Пример выполнения задания 2

Определить ПДС сточных вод в реку. Сброс сточных вод осуществляется в реку, среднемесячный расход Q при 95% обеспеченности составляет по данным гидрометеорологической службы 30 м³/с. Средняя скорость течения реки V_ср на участке от выпуска до расчетного створа равна 0,64 м/с. Средняя глубина реки Н_ср равна 1,2м.

Выпуск сточных вод производится с расходом q равным 0,6 м³/с. Выпуск береговой. Для водотоков I категории (водоемы санитарно-бытового водопользования) соответствие нормам проверяется в створе, расположенном на 1 км выше водозабора. Расстояние от места выпуска до расчетного створа по фарватеру L_ф = 3,5 км. Участок прямой, извилистость выражена слабо.

Река используется в качестве источника централизованного водоснабжения и содержит фоновые концентрации: БПК_полн = 1,8 мг/л,

взвешенных веществ , сульфатов , хлоридов , нефтепродуктов .

Концентрация взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на очистные сооружения С_пост=200 мг/л, содержание органических веществ, выраженных БПКполн = 250 мг/л.

Рис.3 Схема сброса сточных вод в реку

Решение

1. Определение кратности разбавления:

Коэффициент турбулентной диффузии:

Коэффициент, учитывающий гидравлические условия реки:

Коэффициент смешения:

Кратность разбавления сточных вод равна:

2. Определение ПДС для консервативных веществ:

Для сульфатов:

ПДК сульфатов равна 500 мг/л (см. табл. 2)

Допустимая концентрация SO₄ равна:

Предельно допустимый сброс равен:

Для хлоридов:

= 350 мг/л (см. табл. 2)

Для взвешенных веществ:

3. Определение ПДС для неконсервативных веществ:

Для нефтепродуктов

= 0,3 мг/л (см. табл. 2)

Время добегания сточных вод:

ПДС по БПК:

Поскольку время добегания t = 0,06 сут < 0,5 сут то С_п.в. =0

1. Определение необходимой степени очистки для очистных сооружений

По взвешенным веществам:

По БПК:

Таблица 5

Исходные данные для задания 2

Продолжение таблицы 5

Перечень данных	Предпоследняя цифра учебного шифра
Количество загрязнений в воде водоема по БПКполн, Cф, мг/л	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	1,2	1,4	2,6	1,8	2,0
Количество взвешенных веществ в воде водоема, ,мг/л	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6
Фоновые концентрации загрязняющих веществ в воде водоема, мг/л
хлориды Cl-
сульфаты SO4-
нефтепродукты	0,02	0,05	0,01	0,08	0,04	0,02	0,05	0,01	0,08	0,05
Концентрация взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на очистку, Спост, мг/л
Концентрация загрязнений в сточных водах, поступающих на очистку по БПКполн, Спост, мг/л

Значение ПДК для загрязняющих веществ приведены в табл.2

Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 376; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!