Содержание 

 

Введение

     В современном сложном, многообразном, динамичном, полном противоречивых тенденций мире проблем окружающей среды (экологические проблемы) приобрели глобальный масштаб. Они затрагивают самые основы цивилизации и во многом предопределяют возможности выживания человечества.

     К числу важнейших глобальных проблем  относятся:

     - рост численности населения Земли;

     - обеспечение растущего населения  продовольствием;

     - защита здоровья людей от особо  опасных заболеваний и негативных  последствий научно-технического прогресса;

     - обеспечение растущих потребностей  мирового хозяйства в энергии  и природных ресурсах;

     - охрана природной среды от  разрушительного антропогенного  воздействия.

     Рассмотрим  некоторые из этих проблем подробнее.

     Атмосфера состоит из смеси газов и всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы), туман, дымы и газы от пожаров и т.д.

     Источниками антропогенных выбросов, загрязняющих атмосферу, являются разнообразные промышленные и автотранспортные предприятия.

     Промышленные  выбросы подразделяются на организованные и неорганизованные. Под организованными выбросами понимаются выбросы, поступающие в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

     Неорганизованные  выбросы поступают в атмосферу  в виде ненаправленных потоков в результате нарушения герметизации, невыполнения требований охраны атмосферы при погрузке грузов, нарушения регламентов технологических процессов.

     Выбросы характеризуются количеством загрязняющих веществ, их химическим составом, концентрацией, агрегатным состоянием.

     Наиболее  распространенными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников, являются газы: монооксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и аэрозоли – взвеси твердых и жидких частиц.

     Основной  потребитель воздуха в природе  – флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные живые организмы, включая человека, примерно за 10 лет. Воздух необходим всему живому на Земле. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды 5 дней, без воздуха – 5 минут. Нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличие воздуха, но и определенной его чистоты. Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только здоровью людей, но и наносит большой экологический ущерб. Наличие в воздухе соединений серы и азота ускоряет процессы коррозии металлов, разрушение зданий, сооружений, памятников культуры, ухудшает качество промышленных изделий и материалов.

     Определение экономического ущерба основано на стоимостном  выражении потерь качества среди и экологических поражений. Учет ущерба необходим при проектировании промышленных предприятий, оценке эффективности средозащитных мер, а также при экономическом планировании.

     Для определения величины ущерба применяются  два подхода: метод прямого счета  и метод обобщающих косвенных оценок.

     Определение суммарного экономического ущерба методом  прямого счета требует большого объема разнообразной информации и  применения громоздких алгоритмов. Поэтому чаще применяется более простой, хотя и менее точный метод обобщенных косвенных оценок.

     В развитых зарубежных странах оценки экономического ущерба от загрязнения среды колеблются в пределах 2-6% ВНП. Согласно оценкам экспертов ООН, общий экономический ущерб от различных воздействий мирового хозяйства на природные системы, изменения климата, окружающую среду и здоровье людей составил за 5 лет около 1 трлн. долларов США, т.е. 4% от мирового ВВП. Аналогичная оценка для России составляет около 24 млрд. долларов США, что соответствует 9% ВНП.

      2. Проектная часть

      2.1 Расчет загрязнения  окружающей среды

      2.1.1 Основные источники  образования и  выбросов загрязняющих  атмосферу веществ

      2.1.2 Определение границы  санитарно-защитной  зоны и категории  опасности промышленного  объекта (литейного  цеха)

       Исходные  данные:

 

     Рассчитать  массу выбросов загрязняющих веществ  плавильного агрегата литейного цеха. Определить концентрацию вредных веществ в приземном слое воздуха от организованного источника выбросов промышленного предприятия. Установить значение ПДВ, размеры СЗЗ. Определить класс опасности данного предприятия. По результатам расчетов дать заключение.

     Решение данной задачи производится в несколько этапов.

     Этап 1. Расчет массы выбросов плавильного агрегата литейного производства.

     Расчет  выбросов i – го вещества при работе плавильного агрегата производится по формуле:

 

      M_i = q_i Д ß (1 - ŋ) кг/ч, где: 

     q – удельное выделение вещества на единицу продукции, кг/т;

     Д - расчетная производительность агрегата, т/ч;

     ß – поправочный коэффициент для учета условий плавки;

     ŋ - эффективность пылеочистки или газоочистки. Принимаем условно, в долях единицы.

     Решение: 

     М_со = 19,2*10*0,65*(1 – 0,8)= 24,96 кг/ч = 6,93 г/с

     М_аммиак 28,8*10*0,65*(1 – 0,8)= 37,44 кг/ч = 10,39 г/с

     М_HCl = 0.46*25*0,65*(1 – 0,8) = 0.598 кг/ч = 0,17 г/с 

     Этап 2. Определение приземной  концентрации загрязняющих веществ.

     В отходящих дымовых газах литейного  производства по каждому загрязняющему веществу определяем максимальную приземную концентрацию.

     Максимальное  значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_m (м) от источника и определяется по формуле: 

     где:

     А – коэффициент, зависящий от температуры стратификации атмосферы с 2/3 мг град 1/3/г;

     М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

     F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредный веществ в атмосферном воздухе;

     m, n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

     Н – высота источника выброса над уровнем земли, м;

     ŋ - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

      Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, ⁰С;

     А – значение коэффициента, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна на Азиатской территории и территории Сибири = 200

     V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с. Определяется по формуле: 

 

     где:

     D – диаметр устья источника выброса, м;

     W₀ - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

     Значение  безразмерного коэффициента F принимается: для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (возгоны, туманы, дымы и т.п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю, F=1.

     Значение  коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, U_м, U_m’, f_e.

     - для нагретых выбросов :

 

     Решение:

     f = 1000*((4,8)²*0,56)/(20,5²*19)= 12902,4/7984,75 = 1,62

     f = 1,62 < 100

     следовательно,  

     

     

       

     Так как Um = 0.5 0.67 < 2 значит, применяем следующую формулу:

     

     

     Вычислив  необходимые значения, подставляем  в формулу 

     

     

       
 

     Этап 3. Определение ПДВ.

     Значение  ПДВ (г/с) для I-го вещества, выбрасываемого одиночным источником с круглым устьем при фоновой концентрации С_ф < ПДК:

     С_фi – фоновая концентрация рассматриваемого вещества, мг/м³. При отсутствии данных принимается обычно С_ф = 0,1 ПДК _мр 

     Решение:

     

     

       

     Этап 4. Определение санитарно-защитной зоны.

     Для уменьшения концентрации вредных веществ  на прилегающей к промышленному предприятию территории устанавливают санитарно-защитные зоны (СЗЗ).

     Размеры нормативной СЗЗ до границы жилой  застройки устанавливают в зависимости  от мощности предприятия, особенностей технологического процесса производства, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных и с неприятным запахом веществ. В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в зависимости от класса опасности предприятия.

     Последовательность  расчета СЗЗ литейного  производства:

1. Определяем расстояние Хм, при котором достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См для каждого загрязнителя.

     Расстояние  Хм (м) от источника выбросов, на котором  приземная концентрация См (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле: 

     

 

     где:

     d – безразмерный коэффициент

     Итак, так как f = 1,62 < 100 и Um = 0.5 0.67 < 2

     Следовательно, d = 4,95*Um*(1+0.28* )

     Решение:

     Окись углерода (CO): d = 4.95*0.67* (1 + 0,28* ) = 4.407

     

2. Определяем  расстояние Хn от источника в расчетном направлении для каждого загрязнителя.

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

Сх = S₁*Cм

     Безразмерная величина S₁ зависит от отношения Х/Хм

      Решение:

      Согласно  методике расчета концентраций в  атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86), безразмерную величину S1 рассчитывают по формулам: 
Если   то  
Если то  
 
 
 
 
 

      Расчетные данные

   

      Окись углерода

      

       Аммиак

      

      

      

      

      

      

      

      

       Водород хлористый

      2.2 Определение категории опасности предприятия

      В зависимости от массы и видового состава выбросов в атмосферу  определяют категорию опасности предприятия (КОП) по формуле: 

      Где - масса i-вещества в выбросе, т/год;

= *Т

      Где Т- годовой фонд работы оборудования, ч (количество смен в году 320, с учетом круглосуточной работы плавильного агрегата принимаем Т=7680 ч)

       -среднесуточная  вещества;

      N – кол-во загрязняющих веществ 
          - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида азота 

      В зависимости от величины КОП предприятия  подразделяют на следующие категории опасности: 

      М =24,96*7680*10 =191,69 т/год

      М =37,44*7680*10 =287,54 т/год

      М = 0,598*7680*10 =4,59 т/год

КОП=(191,69/3) +(287,54/0,04) +(4,59/0,2) =3044,68 

Так 10 <3044,68<10 , то категория опасности предприятия – 3

      2.2.1 Определение величины предотвращенного экологического ущерба

      Водные  ресурсы

     Расчет  предотвращенного эколого-экономического ущерба от загрязнения водной среды

     Предотвращенный эколого-экономический ущерб для водных объектов ( У_пр, тыс. руб./год) в рассматриваемом регионе за расчетный период времени определяется по формуле: 

     У _пр = У_уд *М_пр*К_э* I_d где:

     У_уд – показатель удельного ущерба (цены загрязнения) водными ресурсам, наносимого единицей (условная тонна) приведенной массы загрязняющих веществ на конец расчетного периода в рассматриваемом регионе, руб./усл. т. ;

     К_э – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов по бассейнам основных рек;

     I_d – индекс-дефлятор по отраслям промышленности, устанавливаемый Минэкономики России. В расчетах принимаем равным 1;

     М_пр – приведенная масса сокращенного в результате проведения соответствующих природоохранных мероприятий сброса загрязняющих веществ в регионе, тыс.усл.т/год; 

     М_пр = М - М_сп

      М = М₁ – М₂ + М_нов 

      М – валовой объем приведенной массы сокращенного сброса, тыс.усл.т/год;

     М_сп - приведенная масса сброса, сокращенного в результате спада производства в регионе, тыс.усл.т./год;

     М₁ и М₂ – соответственного приведенная масса сброса на начало и конец расчетного периода, тыс.усл.т./год;

     М_нов – приведенная масса сброса новых предприятий и производств, тыс.усл.т./год;

     Для расчета приведенной массы загрязнений используются утвержденные значения предельно-допустимых концентраций (ПДК) загрязняющий веществ в воде водоемов рыбохозяйственного значения (как наиболее жесткие). С помощью ПДК определяются коэффициенты эколого-экономической опасности загрязняющих веществ как величина, обратная ПДК:

     К_эi = 1/ПДК.

     Приведенная масса загрязняющих веществ рассчитывается по формуле:

     где:

     m_i -масса фактического сброса i-го вещества в водные объекты рассматриваемого региона, т./год;

     K_эi – коэффициент относительной эколого-экономической безопасности для i-го загрязняющего вещества;

     N – количество учитываемых загрязняющих веществ. 

     Задание № 1 (Вариант 2)

     Определить  величину эколого-экономического ущерба, предотвращенного в результате осуществления природоохранняемых мероприятий по охране водных объектов в Иркутской области (Бассейн Северного Ледовитого океана, р. Енисей), для экономической оценки деятельности территориального комитета по охране окружающей среды (экологический контроль, реализация экологических программ, экологическая экспертиза и др.)