Контрольная ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Предмет: Экология. Добавлен: 25.01.2019. Год: 2014. Страниц: 10. Оригинальность по antiplagiat.ru: < 30%

Задание 1
ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Определить ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника (котельной). Определить максимальную приземную (на высоте 1,5 м от земли) концентрацию загрязняющих веществ и расстояние, на котором она может наблюдаться, при наступлении неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), то есть при скорости ветра 0,5 м/с.
Построить кривую распределения приземных концентраций загрязнения по оси факела (для случая НМУ). Уточнить размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) в соответствии с розой ветров данного района.
Определение ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника проводится по методике, принятой в ОНД-86 (в г/с).
Расчет
1. Величина ПДВ (г/с) по каждому из вредных веществ рассчитывается по формуле
, г/с (1)
где ПДК - предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3, Сф -фоновая концентрация вредного вещества, мг/м3; Н - высота источника выброса, м; W - расход газовоздушной смеси, м3/с, который определяется по формуле:
, м3/с, (2)
- скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; D - диаметр устья трубы, м.
T - разница температур выбрасываемого газовоздушного потока Тг и окружающего воздуха Тв, °С:
Т=Тг – Тв, °С, (3)
Тв - средняя температура самого жаркого месяца, а для котельных, работающих только для отопления – это средняя температура самого холодного месяца года;
А - коэффициент стратификации, учитывающий вертикальные перемещения воздуха в зависимости от степени расчлененности рельефа. Коэффициент А изменяется от 120 до 250, для Московской области А=140;
F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ. Для легких газов, у которых скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0, F=1, а для мелкодисперсных аэрозолей и тяжелых газов:
F=2,0 при степени очистки 90%;
F=2,5 " - " 75-90%;
F=3,0 " - " ‹75%.
Для любых загрязняющих веществ в присутствии паров воды F=3,0;
F=1 - для легких газов, у которых скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0.
m и n - безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси и зависящие от соотношения высоты источника выброса, его диаметра, скорости и температуры отходящих газов.
m и n - безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси и зависящие от соотношения высоты источника выброса, его диаметра, скорости и температуры отходящих газов.
Для круглых источников m и n рассчитываются по формулам:
, (4)
где при параметре f‹100 (а это почти всегда в стандартных источниках),
f=1000· , (5)
n = 0,532 . V2 – 2,13 . V + 3,13; (6)
При скорости ветра, изменяющейся в пределах 0,5‹Vветра?2, м/с
V = 0,65. ; (7)
- коэффициент, учитывающий влияние рельефа. При перепаде высот менее 50 м =1, при перепаде высот более 50 м ›1 и зависит от соотношения высоты трубы и высоты препятствия (Н/h0), а также от соотношения ширины и высоты препятствия (ао/h0).
2. Максимальная концентрация загрязняющего вещества при фиксированных выбросах из источника (Мх, г/с) рассчитывается по формуле:
Сmax = , (8)
При этом замеренная (фиксированная) масса загрязняющего вещества Мx, может быть любая: больше или меньше величины ПДВ.
Расстояние от источника загрязнения, на котором наблюдается максимальная концентрация вредного вещества, определяется по формуле:
lmax = , (9)
d - аэродинамический коэффициент.
При холодных выбросах, когда ? 0°С, d = 5,7; при горячих выбросах, то есть ›› 5°С, коэффициент d определяется по формуле:
d=2,48•[1+0,28 . (10)

3. Построение кривой распределения приземных концентраций загрязнения по оси факела проводится следующим образом. Находим Сх по формуле:
Сх=Сmax•S0-lx (11)
где Сx - концентрация загрязнения в любой точке по оси факела, мг/м3;
S0-lx - коэффициент пересчета от максимальной концентрации Сmax к концентрации загрязнения в любой точке на расстоянии lx от источника выброса.
Коэффициент S0-lx определяется:

при ‹1: S0-lx=3.( )4 – 8.( )3 + 6.( )2, (12)
при 1 ‹ ?8: S0-lx= . (13)
Кривая распределения приземных концентраций по оси факела строится по величине максимальной концентрации и как минимум четырем точкам на различных расстояниях от источника выброса.
4. Размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ) определяется по Санитарным нормам (СН-245-71) в соответствии с классом предприятия. Корректировка размера СЗЗ с учетом розы ветров, преобладающих в данном районе, выполняется по формуле:
l=L0• , (14)
где l - длина румба по СЗЗ;
L0 - размер СЗЗ по СН-245-71;
Р - среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба по действительной розе ветров, %,
Р0 - среднегодовая повторяемость (в %) направления ветров одного румба при круговой розе ветров; при восьмирумбовой розе ветров Р0=12,5%.
Таблица 1.
Исходные данные
Перечень данных
Последняя цифра шифра
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
Высота трубы, Н, м 35 35 35 40 40 40 40 45 45 45
Диаметр устья трубы, D м 1,5 1,5 1,4 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1
Скорость выхода газовоздушной смеси , м/с
8 8 8 7 7 7 6 6 6 5
Температура газовоздушной сме-си Тг, °С 120 120 110 110 100 00 95 95 90 90
Предпоследняя цифра шифра
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
Температура окружающего воз-духа Тв,, °С 25 25 25 25 25 20 20 20 20 20
Загрязняющее вещество * Зола СО NO2
SO2
V2O5 Зола СО NO2 SO V2O5
Фоновые концентрации Сф, г/м3 0,01 2,0 0,03 0 02 0,0005 0,01 2,0 0,0 0,02 0,0 05
Перечень данных
Предпоследняя цифра шифра
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
Эффективность очистки Э,% 90 90 80 80 75 7 60 60 60 60
Повторяемость ветров, %
С 17 10 9 12 12 5 12 15 8 16
СВ 17 15 10 10 12 10 12 16 10 12
В 16 17 11 12 12 8 12 15 12 10
ЮВ 12 17 14 12 12 10 12 12 15 9
Ю 10 14 16 11 12 16 1 10 16 7
ЮЗ 7 12 16 14 12 17 2 8 15 11
З 9 7 15 15 16 17 16 11 13 18
СЗ 12 8 9 14 12 17 1 13 11 17
NO2 - диоксид азота V2O5 оксид ванадия
SO2 - сернистый газ СО – монооксид углерода (сернистый газ)
• Значения ПДК для загрязняющих веществ приведены в табл. 1.
Таблица 2
Предельно-допустимые концентрации загрязняющих
веществ в атмосферном воздухе населенных мест [8]
Вещества
ПДК, мг/м3
Класс
опасности

максимальная
разовая
среднесуточная
NO2 - aзота двуокись
(диоксид азота)
0,085
0,04
2

NH3 - aммиак
0,2
0,04
1

SO2 - aнгидрид сернистый (сернистый газ)
0,5
0,05
3

Ацетон
0.35
0.35
4

Бенз(а)пирен
-
0,0001 или
0,1 мкг/100 м3
1

Бензол
1,5
0,1
2

V2O5 - ванадия пятиокись
(оксид ванадия)
-
0,002
1

Водород хлористый
0,2
0,2
2

Дихлорэтан
3
1
2

Кислота азотная
0,4
0,15
2

Кислота серная
0,3
0,1
2

Марганец и его соединения
0,1
0,001
2

Сапса (зола)
0,15 (0,5)
0,05
3

Свинец и его соединения
-
0,0003
1

Сероводород
0.008
-
2

Хлор
0,1
0.03
2

Хром шестивалентный
0,002
0,002
1

СО - окись углерода
(монооксид углерода)
5
3
4

Список использованной литературы:
1. Антипова Т.Н., Ларионова А.М., Коновалова В.А. и др. (всего 6 авт.). Экология. Учебно-методическое пособие к изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов II-III курсов инженерно-технически специальностей. М., МИКХиС, 2008 г., 88 с.
2. Охрана окружающей среды. //Под ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа, 1991.
3. Экология. Охрана природы, экологическая безопасность: Учебное по-собие. //Под обшей ред. проф. А.Т. Никитина и проф. С.А. Степанова. - М: Новь, 2000.
4. Санитарные правила по охране атмосферного воздуха населенных мест (СанПиН № 4946-89). - Утв. Минздравом СССР, 1989.
5. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
Пример выполнения задания 1
ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Определить ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника (котельной). Определить максимальную приземную (на высоте 1,5 м от земли) концентрацию загрязняющих веществ и расстояние, на котором она может наблюдаться, при наступлении неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), то есть при скорости ветра 0,5 м/с.
Построить кривую распределения приземных концентраций загрязнения по оси факела (для случая НМУ).
Уточнить размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) в соответствии с розой ветров данного района.
Определение ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника проводится по методике, принятой в ОНД-86 (в г/с).
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Имеется котельная с одиночным источником выбросов, которая работает на мазуте и производит вредные выбросы, представленные окислами углерода СО (оксидами азота N02, серы SO2, ванадия V205 и золой). Котельная имеет одну дымовую трубу с диаметром ее устья D=1,4 м и высотой Н=35 м. Скорость выхода газовоздушной смеси составляет =7 м/с, ее температура Tг=+125°С. Средняя температура самого жаркого месяца года равна Тв=+25°С.
Фоновые концентрации Сф вредных веществ по данным санитарно-эпидемиоло ической службы составляют: СО=2 мг/м3 (N02=0,03 мг/м3; SO2=0,2 мг/м3; V2O5=0,005 мг/м3 и золы - 0,1 мг/м3). Предельно-допустимые концентрации (ПДК - разовые) вредных веществ приведены в табл.2. ПДК=5,0 мг/м3.
Котельная расположена в Московской области, местность ровная, с перепадом высот менее 25 м. Степень очистки пылегазоочистного оборудования - 80%. В районе расположения котельной среднегодовая повторяемость направления ветров (при восьмирумбовой розе ветров) составляет С - 17%, СВ- 17%, В - 16%, ЮВ - 12%, Ю - 10%, ЮЗ - 7%, 3-9%, СЗ - 12%.
РАСЧЕТ
Определение величины ПДВ (г/с) для окиси углерода СО, которая рассчитывается (по каждому из вредных веществ) по формуле:
, г/с, (1)
где: Спдк - предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3,
Сф -фоновая концентрация вредного вещества, мг/м3;
Н - высота источника выброса, м;
W - расход газовоздушной смеси, м3/с, который определяется по формуле:
= , м3/с, (2)
- скорость выхода газовоздушной смеси, м/с; D - диаметр устья трубы, м.
T - разница температур выбрасываемого газовоздушного потока Тг и окружающего воздуха Тв, °С:
Т=Тг – Тв=125–25=100 °С (3)
Тв - средняя температура самого жаркого месяца, а для котельных, работающих только для отопления, Тв - средняя температура самого холодного месяца года
А - коэффициент стратификации, учитывающий вертикальные перемещения воздуха в зависимости от степени расчлененности рельефа. Коэффициент А изменяется от 120 до 250.
А=140 - для Московской области.
F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ. Для легких газов, у которых скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0, F=1, а для мелкодисперсных аэрозолей и тяжелых газов:
F=2,0 при степени очистки 90%;
F=2,5 " - " 75-90%;
F=3,0 " - " ‹75%.
Для любых загрязняющих веществ в присутствии паров воды F=3,0.
F=1, т.к. СО - легкий газ, у которого скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0.
m и n - безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси и зависящие от соотношения высоты источника выброса, его диаметра, скорости и температуры отходящих газов.
Для круглых источников m и n рассчитываются по формулам:
= ; (4)
где при параметре f‹100 (а это почти всегда в стандартных источниках),
f=1000· = , (5)
n = 0,532 . V2 – 2,13 . V + 3,13=
0,532.2,042–2,13.2,0 +3,13=0,532.4,16-2,1 .2,04+3,13= ,21-4,34=3,13=1,0. (6)
При скорости ветра, изменяющейся в пределах 0,5‹Vветра?2, м/с
V = 0,65. = 0,65. 0,65.3,14=2,04 (7)
- коэффициент, учитывающий влияние рельефа. При перепаде высот менее 50 м =1, при перепаде высот более 50 м ›1 и зависит от соотношения высоты трубы и высоты препятствия (Н/h0), а также от соотношения ширины и высоты препятствия (а/h).
, т.к. местность ровная, с перепадом высот менее 50 м;
Тогда величина ПДВ по СО рассчитается по формуле:
=
= , г/с.
2. Определение максимальной концентрации (Мх) СО.
Примем, что замеренное количество выбрасываемой окиси углерода Мх составило 60% от величины ПДВ, т.е. Мх=0,6. 227,9.136,7 г/с.
Сmax = = , мг/м3.
Проверим, соблюдается ли основное законодательное требование по охране воздуха: Сх ? ПДК:
Сmax + Сф= 1,85 +2,0=3,85 мг/м3 ‹ ПДК (5 мг/м3).
Расстояние от источника загрязнения, на котором наблюдается максимальная концентрация окиси углерода, равна:
lmax= , м
где d - аэродинамический коэффициент.
При холодных выбросах, когда ~ 0°С, d = 5,7; при горячих выбросах, то есть ›› 5°С, коэффициент d определяется по формуле:
d=2,48•[1+0,28 =
2,48 • [1+0,28 ]=2,48 . [1+0,28 . 9,23.(1,3 ]=
2,48 . [1+2,58.(1,3 ]=2,48 [1+2,58 . 0,36]=2,48 . 1,92=4,72;
Тогда lmax= ? 165 м.
3. Построение кривой распределения концентрации СО по оси факела. Для упрощения расчетов величину lx принимаем равной 1/3, 2/3, 1,33 и 1,66 от lmax. Таким образом, определим концентрацию окиси углерода на расстоянии 55, 110, 220 и 275 м от источника загрязнения (котельной) (рис. 1).
Находим Сх по формуле:
Сх=Сmax•S0-lx
где Сx - концентрация загрязнения в любой точке по оси факела, мг/м3;
S0-lx - коэффициент пересчета от максимальной концентрации Сmax к концентрации загрязнения в любой точке на расстоянии lx от источника выброса.
Коэффициент S0-lx определяется:

при ‹1: S0-lx=3.( )4 – 8.( )3 + 6.( )2, (12)
при 1 ‹ ?8: S0-lx= . (13)
Кривая распределения приземных концентраций по оси факела строится по величине максимальной концентрации и как минимум четырем точкам на различных расстояниях от источника выброса.
Коэффициент S0-lx определяется:
при ‹1: S0-55 = 3.( )4 – 8.( )3 + 6.( )2 = 3( )4 - 8( )3 – 6 ( )2 = 0,41;
С1 = 1,85 • 0,41 = 0,76 мг/м3;
S0-110 = 3.( )4 – 8.( )3 + 6.( )2 = 3( )4 - 8( )3 – 6 ( )2 = 0,89;
С2 = 1,85 • 0,89 = 1,65 мг/м3;
при 1 ‹ ? 8 S0-220= =
С3 = 1,85 . .0,96.=1,78 мг/м3;
S0-275= =
С4 = 1,85 . 0,83 .= 1,54 мг/м3.

Рис. 1. Кривая распределения концентраций загрязнения СО по оси факела
3. Определение размеров СЗЗ и ее корректировка с учетом розы ветров.
Для котельной, относящейся по СН-245-71 к V классу предприятий, нормативный размер СЗЗ равен 50 м от центра дымовой трубы. В том случае, когда расчет показывает, что Сmax+Сф ПДК, за размер СЗЗ принимается расстояние от источника выброса до дальней границы зоны максимального задымления, где величина загрязнения равняется 0,8 от Сmax.
В данном случае Сmax + Сф ‹ ПДК
l=L• , (14)
где l - длина румба по СЗЗ;
L - размер СЗЗ по СН-245-71;
Р - среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба по действительной розе ветров, %,
Р0 - среднегодовая повторяемость (в %) направления ветров одного румба при круговой розе ветров; при восьмирумбовой розе ветров Р0=12,5%.
Размеры СЗЗ по различным румбам составляют:
С › l = 50 . СВ › l = 50 .
В › l = 50 . ЮВ › l = 50 .
Ю › l = 50 . ЮЗ › l = 50 .
З › l = 50 . СЗ › l = 50 .
Если расчетная величина расстояния (L) СЗЗ оказалась менее 50 м, то L принимается равной минимальному значению по СЗЗ, т.е. 50 м (рис. 2)

Рис. 2. Размеры СЗЗ с учетом розы ветров района расположения котельной
Выводы:
1. ПДВ загрязняющих веществ (СО) одиночного источника (котельной) составляет 227,9 г/с.
2. Максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ равна 1,85 мг/м3, на расстоянии 165 м..
3. Размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) в соответствии с розой ветров изменяются от 50 м на юго-западе до 68 м на северо-востоке.

Перейти к полному тексту работы