ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования 

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 

Кафедра "БЖД и ПЭ" 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

По дисциплине "Экология"

Загрязнение окружающей среды 
 

Преподаватель: Г.В. Лукашина

Студент: Смирнова Н.В.

Факультет ФЭМиИТ

Группа: 2271

Вариант: 1 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 2010

 

      Содержание 

 

       Введение

 

     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 = 200*25*0,65*(1 – 0,82)= 585 г/с

     М_NO = 0,014*25*0,65*(1 – 0,82)= 0,2275*018 = 0,04 г/с

     М_фенол = 2,4*25*0,65*(1 – 0,82) = 39*0,18 = 7,02 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: 

     А*М*F*m*n*

     См = H² * ³ V_{1 *} T  

     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;

       - 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 в Читинской области = 250

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

     V_{1 =} (п*D²*W₀) / 4 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.

     Решение: 

     f = 1000*(W²*D)/(H^2*T) = 1000*((12.2)²*0,63)/(10²*17)= 93 769,2 / 1700 = 55,16

     f = 55,16 < 100

     следовательно, m = 1/ 0,67+0,1 f + 0,34 ³ f = 1/ 0,67 + 0,1 55,16 + 0,34 ³ 55,16 = 1/ 2,704 = 0,37

     Um = 0,65 * ³ (V₁*T) = 0,65 * ³ 3,8*17 = 0,65*4,013 = 0,26 < 0,5

     H  10 10 

     V₁ = *D² *W₀ = 3,14* (0,63)²*12,2 = 3,8

4. 4

     Так как Um = 0,26 < 0,5 значит, применяем следующую формулу: n = 4,4 * Um = 4,4*0,26 = 1,144 

     А*М*F*m*n*

     Cм = H² * ³ V₁*T 

     250*585*1*0,37*1,144*1,5 92 857,05

     Cм_{со =} 10² * ³ 3,8*17 = 401,3 = 231,39 мг/ м³

     250*0,04*1*0,37*1,144*1,5 6,3492

     См_NO = 10² * ³ 3,8*17 = 401,3 = 0,016 мг/ м³ 

     250*7,02*1*0,37*1,144*1,5 1114,28

     Cm_фенол = 10² * ³ 3,8*17 = 401,3 = 2,78 мг/ м³ 

     Этап 3. Определение ПДВ.

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

     (ПДК - С_ф)*H²

     ПДВ = А*F*m*n* * ³ V₁*T где: 

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

     Решение:

     (5 – 0,1*5)*10²______ * 4,013

     ПДВ_со = 250*1*0,37*1,144*1,5 = 11,3769 г/с 

     ( 0,6 – 0,1*0,6)*100

     ПДВ_NO = 158,73 4,013 = 1,365 г/с 

     (0,01 – 0,001)*100

     ПДВ_фенол = 158,73 4,013 = 0,023 г/с 

     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: 

     Хм = (5 – F)*d*H/4 где: 

     d – безразмерный коэффициент

     Итак, так как f = 55,16 < 100 и Um = 0,26 < 0,5

     Следовательно, d = 2,48 (1 + 0,28 ³ f )

     Решение:

     Окись азота (NO): d = 2,48 (1 + 0,28 * ³ 55,16) = 5,124

     Хм = (5 - 1)*5,124*10/4 = 51,24

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:

 

 

      

С, мг/м³      231,39 

      208,25

200

   

           120,32           

         

100

    80,99

             

             69,42

50

               23,14             

  18,51

                    

                

   20  40    100    400   Х,м

зона  наибольшего загрязнения

СЗЗ

      Окись углерода

      Решение:

 

 

3 
 
 
 

       0,016

      0,014 

0,010

            0,08 

    0,006 

0,005            0,005 
 

                0,002

0,001 0,001

   20  40     100     400 

      Фенол

      Решение:

 

 

       

       2,77    

      2,50 

 2 

           1,44 

 1

   0,97

            0,83

              

               0,22

  0,22

0,20 

      

 

  20   40   100     400

Зона  наибольшего загрязнения

СЗЗ

      2.2 Определение величины  предотвращенного  экологического ущерба

      2.2.1 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:

     М = m_i*K_эi 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

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

     Основные  исходные данные для расчета величины предотвращенного ущерба представлены в таблице 1: