Расчет загрязнений окружающей среды

2

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный индустриальный университет»

(ФГБОУ ВПО «МГИУ»)

Кафедра ИДО №74 "Естественно-научные и инженерно-технические дисциплины"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Экология»

                                    Преподаватель: Липатова Наталья Юрьевна

                                    Студент: Волкова Ольга Валерьевна

                                    Факультет: Менеджмент организаций.

                                     Группа: Нф09М21

                            Вариант: 11

Москва 2012 г.

Содержание

Введение

Расчет загрязнений окружающей среды

Заключение

Список литературы

Введение

Объектом исследования в данной работе является экологическая обстановка г. Екатеринбурга.

Основной вклад в антропогенную нагрузку на атмосферу Екатеринбурга и Свердловской области вносят предприятия черной (30%) и цветной (15%) металлургии, а также энергетические установки (35,4%). На их долю в сумме приходится более 80% от валовых региональных выбросов. Около 3% составляет вклад предприятий машиностроения и промышленности стройматериалов, 1% и 0,4% приходится соответственно на деревообрабатывающую и химическую промышленности.

Значительная часть выбросов поступает от следующих предприятий:

          Рефтинской ГРЭС, г. Асбест (22%),

          АО «Качканарский ГОК» (10%),

          АО «Святогор» (Красноуральский медеплавильный комбинат), г. Красноуральск (6%),

          АО «Среднеуральский медеплавильный завод», г. Ревда (5%).

Кроме того, значительный вклад в загрязнение атмосферы вносят

          Высокогорский ГОК, г. Нижний Тагил,

          Верхнетагильская ГРЭС,

          АО «Богословский алюминиевый завод» г. Краснотурьинск,

          Серовская ГРЭС, г.Серов

          АО «Нижнетагильский металлургический комбинат», г. Нижний Тагил.

Основными, наиболее массовыми, загрязняющими веществами, поступающими в атмосферу от промышленных предприятий являются оксиды серы и углерода, пыль (более 300 тыс.т), окислы азота, ЛОС. Кроме того, в атмосферу выбрасывается большие количества специфических веществ: аммиака, фторида водорода, сажи и многих металлов.

Максимальное количество загрязняющих веществ поступает в атмосферу городов:

          г. Асбест (292 тыс. тонн или 23% от областных промышленных выбросов), где главными загрязнителями являются Рефтинской ГРЭС и предприятия строительной индустрии;

          г. Нижний Тагил (171 тыс. т), в котором основная масса загрязняющих веществ поступает от Нижнетагильского металлургического комбината,

          Екатеринбург (149 тыс. т), где основной вклад в загрязнение воздуха дает автотранспорт (122 тыс. т).

Города Асбест и Нижний Тагил регулярно попадают в список городов России с максимальными выбросами загрязняющих веществ.

Особенностью региона является чрезвычайно высокая концентрация выбросов специфических загрязняющих веществ, относящихся к 1 и 2 классам опасности.

В Свердловской области выбрасывается практически весь мышьяк, кадмий и свинец, поступающие в атмосферу от промышленных предприятий на территории России. Область также «лидирует» среди регионов России по выбросам хрома шестивалентного, занимает второе место по выбросам оксида меди, марганца, фтористых соединений, третье место - по выбросам бенз/а/пирена. Выбросы этих веществ обусловлены, главным образом, деятельностью металлургических предприятий.

Среди указанных веществ многие обладают не только высокой системной токсичностью, но такими особо опасными свойствами как канцерогенность, мутагенность, тератогенность. Доказанной канцерогенной активностью обладают кадмий, мышьяк, бенз/а/пирен, хром шестивалентный, к возможным канцерогенам отнесен свинец.

Кроме того, в Свердловской области сосредоточено немало радиационно опасных объектов, в том числе предприятий ядерной промышленности и энергетики, вносящих свой вклад в формирование современной экологической обстановки в регионе. Главными предприятиями Минатома, расположенными в Свердловской области, являются:

          Уральский электрохимический комбинат (УЭХК), г. Лесной (Новоуральск),

          Свердловский филиал НИКИЭТ, п. Заречный, Свердловская обл., Белоярский район

          Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения (Свердниихиммаш), г. Екатеринбург

          Белоярская АЭС, п. Заречный, Свердловская обл., Белоярский район

          Уральский электромеханический завод г. Екатеринбург Свердловская обл.

          Комбинат Электрохимприбор г. Лесной Свердловская обл.

Цель данной работы – изучить влияние деятельности человека на окружающую среду.

Задачи:

- рассчитать границы санитарно-защитной зоны цеха выплавки стали в г. Екатеринбурге;

- определить категорию опасности промышленного объекта;

- сделать выводы.

Расчет загрязнений окружающей среды

г.Екатеринбург

Сталь

Применение О2

Решение:

1)                 Расчет массы выбросов М кг/час для каждого вещества, которое выделяется данным предприятием.

Мi = gi ×D × β× (1 – η)

gi - удельное выделение вещества на единицу продукции (кг/т)

Окись азота – 0,08 кг/т (таблица П.1.2)

Марганец– 0,007 кг/т  (таблица П.1.2 )

Аммиак – 7,1 кг/т  (таблица П.1.2)

D – расчетная производительность агрегата (т/ч) = 10 т/ч (таблица П.1.2)

β – поправочный коэффициент = 1,15 (таблица П.1.3)

η – эффективность пылеочистки = 0,7 (таблица П.1.2)

η – эффективность газоочистки = 0,75 (таблица П.1.2)

МNO= 0,08 ×10× 1,15 × (1 – 0,75) = 0,23 кг/ч = = 0,064 г/сек

МMn = 0,007 ×10 × 1,15× (1 – 0,7) = 0,024 кг/ч = = 0,007 г/сек

Маммиак = 7,1 ×10 × 1,15× (1 – 0,75) = 20,41 кг/ч = = 5,669 г/сек

2) Определение приземной концентрации загрязненных веществ

           Сm – концентрация максимальная  (мг/м3)

А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (табл. 2.1.)

          для Екатеринбурга А = 160

М – масса выброса вредного вещества (г/сек)

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ атмосферном воздухе

Если вещество газообразное, то F = 1

Для остальных аэрозолей при степени очистки газов в пылеуловители не менее 90% F = 2.

Если газоочистка от 75% до 90% F = 2,5.

Если газоочистка менее 75%, то F = 3.

В данном случае газоочистка 75%, F = 2,5

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

         Рассчитаем 4 параметра:  f, Um, fe, Um

w0 – скорость выхода вещества , 6,8 м/с

D – диаметр устья трубы, 0,73 м

H – высота трубы, 21 м

∆T = 19°С

f = 4,028

         Um = 0,65

V1 = = =2,84  м3/с

Um = 0,65 = 0,89

При f < 100

= = 0,708

При 0,5 < Um < 2

n  = 0,532 × Um2 – 2,13 × Um +3,13

n  = 0,532 × 0,892 – 2,13 × 0,89 +3,13 = 1,655

η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. η = 1,7(таблица П.1.2)

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м

V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с

∆T – это разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, °С

==0,012 мг/м3

= = 0,003 мг/м3

==1,084 мг/м3

3) Определение ПДВ

ПДВi =

ПДКi – таблица П.1.4.

ПДКNO= 0,6 мг/м3

ПДКMn= 0,01 мг/м3

ПДКаммиак = 0,2 мг/м3

Сфi – это фоновая концентрация рассматриваемого вещества, мг/м3

Устанавливается службой экологического мониторинга.

Сфi = 0,1 × ПДКмрi

СфNO= 0,1 × 0,6 = 0,06 мг/м3

СфMn = 0,1 × 0,01 = 0,001 мг/м3

Сфаммиак = 0,1 × 0,2 = 0,02 мг/м3

ПДВNO= =2,824 мг/м3

ПДВMn = = 0,019 мг /м3

ПДВаммиак = = 0,941мг/м3

4) Определение санитарно-защитной зоны

Определим расстояние (Xm), измеряющееся в метрах от источника выбросов, на котором концентрация при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения.

Xm =

d – безразмерный коэффициент.

Если f < 100,  0,5 < Um < 2, то 

d = 4,95 × Um × (1+0,28 ×)  

d = 4,95 × 0,89 × (1+0,28 ×) = 6,37

XmMn = = 83,6 м

XmNO, аммиак = = 133,8 м

Построим графики распределения концентраций вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выбросов.

Распределение концентраций вредных веществ в приземном слое воздуха по оси факела на различных расстояниях X от ис­точника выброса находят по формуле:

Сх = Si × Сm

Где Si – безразмерная величина, зависящая от отношения Xi к Xm.

Сх – приземная концентрация вредных веществ на различных расстояниях от источника выбросов.

NO

Mn

Аммиак

График распределения концентрации окиси азота в атмосфере от организованного высокого источника выбросов

Санитарно-защитная зона не требуется

График распределения концентрации марганца в атмосфере от организованного высокого источника выбросов

Санитарно-защитная зона 400 м.

График распределения концентрации аммиака в атмосфере от организованного высокого источника выбросов

Санитарно-защитная зона 1050 м.

5)     Определение категории опасности предприятия

КОП =

Мi – масса вещества в выбросе , т/год

Т – годовой фонд работы оборудования = 7680 час.

n = 3

аi – безразмерная константа, зависящая от класса опасности вещества

NO = 1;  

для Mn = 1,3;  

для аммиака = 0,9

МNO =   0,064 г/сек =    = 0,56 т/год

МMn = 0,007 г/сек = = 0,06 т/год

Маммиак =5,669 г/сек = = 49,66 т/год

КОП = ==5610174 > 106

Категория опасности предприятия 1.

Заключение

В работе были рассчитаны границы санитарно-защитной зоны цеха выплавки стали в г. Екатеринбурге и определена категория опасности промышленного объекта.

Непосредственно у трубы, в приземном слое воздуха концентрация С будет незначительной, так как отходящие вещества относятся воздушным потоком. По мере удаления от источника, концентрация будет расти, достигая максимального значения мг/м3 на расстоянии метра.

Научно обоснованные нормы ПДК в приземном слое атмосферы должны обеспечиваться контролем нормативов для источников выбросов. Такими нормативами являются предельно допустимые выбросы – ПДВ. Это максимальные выбросы в единицы времени для данного слоя атмосферы концентрацию этого вещества Сi, не превышающую ПДК, с учетом фонового загрязнения СФi, и эффекта суммации веществ однонаправленного действия. Размер СЗЗ для окиси азота, марганца и аммиака отображен на графиках.

Проверим верность неравенства для каждого аэрополютанта, подставляя полученные данные  в формулу:

ПДВi =

ПДВNO =2,824 мг/м3

ПДВMn = 0,019 мг /м3

ПДВаммиак = 0,941мг/м3

По окиси азота данное условие не выполняется, значит можно сделать вывод о загрязнении атмосферы природопользователем.

Список литературы

1.      Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. – М.: Государственный комитет по охране окружающей природной среды, 1999.

2.      Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. – М.: Гидрометеоиздат, 1986.

3.      Официальный сервер Свердловской области - http://www.midural.ru/

4.      Проект комплексной программы развития промышленности Свердловской области на 2012 - 2015 годы и на период до 2020 года