Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Загрязнение приземистого слоя атмосферного воздуха

Курсовая работа. Промышленная экология.

Структура и содержание курсовой работы

В курсовом проекте должны найти отражение следующие вопросы:

Введение

1. Общие сведения об энергетической промышленности

2.Характеристика промышленности как источника загрязнения атмосферы

- проблемы загрязнения окружающей среды,

- основные источники загрязнения,

- основные ЗВ, попадающие в атмосферу от деятельности рассматриваемой отрасли.

3. Характеристика существующих систем очистки и пути решения проблемы снижения загрязнения атмосферного воздуха

- мероприятия, способствующие улучшению экологической ситуации на территории населенного пункта, где располагается рассматриваемое предприятие

4. Расчетные методы определения концентрации загрязняющих веществ поступающих в атмосферу

5. Определение класса опасности

7. Определение категории опасности производства

8. Расчет и построение санитарно-защитной зоны

Заключение

Литература

Основы расчетов, связанных с загрязнением приземистого слоя атмосферного воздуха

Расчет загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха для нагретых источников.

Величину максимальной предельной концентрации вредных веществ С_м (мг/м³) для выбросов нагретой газовоздушной смеси из одиночного (точечного) источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_м (м) от источника определяется по формуле:

_; (1)

Максимальная приземистая концентрация вредных веществ для выброса холодной газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле (2):

_{.
(2)}

Н – высота источника выбросов над уровнем земли, м; ΔТ – разность температур между выбрасываемой газовоздушной смесью и температурой окружающего воздуха.

А – коэффициент зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ а атмосферном воздухе.

Для России и стран ближнего зарубежья коэффициент А принимается: для субтропической зоны Средней Азии (лежащей южнее 40 ^о с.ш.) и Забайкалья (Бурятия и Читинсуая область) – 250; для европейской части России и (районы южнее 50 ^о с.ш., районы Нижнего Поволжья, Кавказ), Дальнего Востока, Сибири, стран ближнего зарубежья (Молдова, Казахстан, Киргизия, Таджикистан, Узбекистан) – 200; для европейской части России и части Урала и части Урала в зоне от 50 ^о до 52 ^о с.ш. (за исключением перечисленных выше районов, попадающих в эту зону) – 180; для европейской части РФ (за исключением центра) и части Урала севернее 52 ^о с.ш., а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 ^о до 52 ^о с.ш. – 180; а южнее 50 ^о с.ш – 200) – 160, для центра европейской части России (Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская и Ивановские области) – 140.

Величина М – количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу (г/с), может определяться расчетом в технологической части проектк или приниматься в соответствии с действующим для данного производства или процесса нормализации.

Безразмерный коэффициент F, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе:

- для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей принимается равным 1;

- для пыли и золы, если средний эксплуатационный коэффициент очистки равен 90 % и более, А = 2;

- при 75-90 % А = 2,5; при менее 75 % F = 3;

- если выбросы сопровождаются выделениями водяного пара и имеет место его конденсация, а также коагуляция влажных пылевых частиц, то F = 3.

Безразмерные коэффициенты m и n учитывают условия выхода газовоздушной смеси из устья источника.

Безразмерный коэффициент η учитывает рельеф местности (для ровной и слабопересеченной местности η = 1).

Безразмерный коэффициент m определяется в зависимости от величины параметра f [м/с² ^. ^оС] по формулам:

(3)

Или

(4)

(5)

где W – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; D – диаметр источника выброса, м.

Выбросы, при которых , относятся к холодным, а – к нагретым ивбросам.

Значение параметра f_e для холодных выбросов рассчитывается по формуле:

, (6)

Для значение коэффициента m вычисляется при .

В случае прямоугольного или квадратного устья трубы определяют эффективный диаметр устья D_э по формуле:

(7)

L – длина устья, м; B – ширина устья, м; для источника с квадратным устьем L = В.

Объем газовоздушной смеси V_i (м/c) определяется по формуле:

(8)

Значение безразмерного коэффициента n определяется в зависимости от значения параметра V_m по формулам:

n = 1, при V_m ≥ 2; (9)

n = 0, 532 V_m ² – 2,13 V_m + 3,13, при 0,5 ≤ V_m < 2; (10)

n = 4,4 V_m , при V_m < 0,5; (11)

для холодных выбросов (f > 100) n определяется так же, как для нагретых выбросов при V_m = V_m^’

Для нагретых выбросов параметр V_m определяется по формуле:

(12)

Для холодных выбросов:

(13)

Учет комбинированного действия (суммации) вредного действия примесей.

, (14)

где М – общая мощность выброса загрязняющих веществ, приведенная к веществу 1, г/с; М₁ – мощность выброса 1-го вещества, г/с; М₂ – мощность выброса 2-го вещества, г/с; М_n – мощность выброса n-го вещества, г/с; ПДК₁, ПДК₂, ПДК_n – максимальные разовые ПДК для веществ 1,2, … n, соответственно, мг/м³.

Приведенная концентрация рассчитывается по формуле:

. (15)

Расчет приведенной фоновой концентрации по формуле:

. (16)

Определение расстояния Х_м от источника выброса, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации вредных веществ.

Расстояние Х_max (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м³) при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения С_max, определяется по формуле:

Безразмерный коэффициент d находят по формулам:

а) для нагретых источников (при f < 100):

б) для холодных источников (при f > 100 или ΔТ = 0) :

при

d = 5,7,

при

d = 11,4,

при .

Определение опасной скорости ветра u_м

u_м = 0,5 м/с, если V_м (V_м') ≤ 0,5;

u_м = V_м, если 0,5 < V_м (V_м') ≤ 2;

u_м = V_м (1 + 0,12 √f) для нагретых выбросов при V_м > 2 ;

u_м = 2,2^. V_м', для холодных выбросов при V_м' > 2.

1.5. Определение концентрации вредных веществ при скоростях ветра , отличных от опасностей.

Влияние скорости ветра на рассеивание примеси учитывается соотношениями:

С_ми = r ^. С_м; коэффициент r ≤ 1

Х_ми = р ^. Х_м; коэффициент р ≥ 1

С_ми и Х_ми соответственно, значения максимальной приземистой концентрации примеси и расстоянии от источника выброса, на котором она достигается, при скорости ветра u₁= 2 м/с.

При

;

При р = 3

При

;

При

Расчет концентрации вредных веществ в любой точке на оси факела.

где коэффициент

При

При 1≤ ≤ 8

При ; и F = 1

;

При ; и F ≥ 2

Величина С_ху (концентрация примеси в точках, не лежащих на оси факела выброса) рассчитывается по формуле:

где коэффициент s₂ ≤ 1;

где u – скорость ветра (например, опасная скорость ветра при одном источнике выброса). При u ≥ 5, расчетное значение скорости ветра принимается равным 5.

Расчет загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха при выбросе из источника с прямоугольным устьем

Расчет ведется из условия:

D = D_экв.

где L – длина устья источника, а b – ширина в м.

V = V_1экв

Расчет предельно допустимого выброса

Предельно допустимый выброс (г/с) вредного вещества в атмосферу из одиночного источника, при котором обеспечивается не превышающая ПДК его концентрация в приземистом слое воздуха, определяется по формуле:

Для нагретых выбросов:

Для холодных выбросов:

Установление санитарно-защитной зоны

Кроме нормативной СЗЗ, устанавливаемой по СанПиН 2.2.1/2.2.2.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов", существует скорректированная СЗЗ в зависимости от розы ветров.

Роза ветров – это повторяемость направления ветра в % по 8-румбовой системе (т.е. по восьми возможным направлениям ветра).

Ширина санитарно-защитной зоны (СЗЗ) l_o - расстояние от границы промышленной площадки до внешней границы СЗЗ – устанавливается в соответствии с классом вредности предприятия. Если на нормируемой границе СЗЗ С_общ ≤ ПДК _м.р. , то ширина СЗЗ принимается в соответствии с нормативами. В тех случаях, когда С_общ > ПДК _м.р., то положение внешней границы СЗЗ устанавливается в соответствии с расчетами.

Общие принципы расчета расстояния от центра СЗЗ до ее внешней границы в заданном направлении:

Рассчитать L_oi, на котором С_о_б_щ = ПДК.

L_oi корректируется в соответствии с вытянутостью розы ветров в рассматриваемом направлении.

Методика расчета расстояния от центра СЗЗ до ее внешней границы в заданном направлении.

Для каждого источника определяется концентрация С_мi и расстояние на которой она образуется Х_мi.

Рассчитывается С_общ1 при средневзвешенной опасной скорости ветра для высоких организованных источников выбросов, где С_нi – вклад низких неорганизованных источников:

Если С_общ ≤ ПДК , то определяют С_общ2 при скорости ветра равной 1 м/с:

Если С_общ1 ≤ ПДК и С_общ2 ≤ ПДК, то принимают нормируемую ширину СЗЗ - 1_о.

Если С_общ1 > ПДК, то расчет ведут по методу координатных сеток, рассчитывая С_общ (U= U_мс м/с) в узлах координатной сетки с центром координат, совпадающим с центром СЗЗ (шаг сетки – для объекта I II классов вредности – 250 м, для III – 100 м, IV – 50 м, V – 25 м) до тех пор пока С_общ ≤ ПДК.

Если С_общ1 < ПДК, а С_общ2 > ПДК, то расчет ведут по методу координатных сеток, рассчитывая С_общ (u = 1 м/с) в узлах координатной сетки с центром координат, совпадающим с центром СЗЗ, до тех пор пока С_общ ≤ ПДК.

Затем рассчитывают окончательный размер СЗЗ 1 м – расчетное расстояние от центра СЗЗ до ее внешней границы – с учетом вытянутости розы ветров:

где – вытянутость среднегодовой розы ветров в рассматриваемом направлении.

Учет низких неорганизованных и аварийных источников выбросов загрязняющих веществ

Наземный точечный источник :

где u₁- скорость ветра на высоте 1 м; Х – расстояние до расчетной точки, м.

Низкий неорганизованный источник выброса, распределенный по площади, представляется как источник с длиной b, м (проекция площади источника на перпендикуляр к рассматриваемому направлению – оси факела выброса). Вклад линейного источника в общую концентрацию рассчитывается по формуле:

где – мощность выброса в пересчете на единицу длины, г/мс; u – скорость ветра, м/с; х – расстояние по оси факела до расчетной точки, м.

Аварийный источник с кратковременным выделением большого количества загрязняющих веществ

где А=110, τ – продолжительность действия источника, с; Х – расстояние от источника до расчетной точки, м.

Определение класса опасности производства (по всему предприятию)

Класс опасности производства рассчитывают в соответствии с [11], исходя из значений параметров Ф и П.

Для определения параметра П для каждого вещества i и каждого источника j рассчитываются значения требуемого потребления воздуха (ТПВ) и параметра R последующим формулам:

м³/с

где, М_ji – количество вещества, выбрасываемого источником, г/с; ПДК_i

– разовая предельно допустимая концентрация вещества для населенных мест.

R ji = (Дj / H j + Дj )*(q ji / ПДКi ) (11)

где, Д_j – диаметр устья источника, м; H_j – высота источника над уровнем земли, м; q _ji = (M _ji /V) – концентрация вещества в устье источника, г/м³; V – объем (расход) выброса, м³/с.

При Д_j > 0,5* H _j для (Д_j / H_j + Д_j ) принимается значение равное 1.

Значение параметра П_i для каждого вещества определяется последующей

формуле:

м³/с (12)

где m₁ – количество источников на предприятии, выбрасывающих одноименные вещества.

Из всех значений П_i выбирается максимальное значение, которое и принимается за параметр П данного предприятия.

Параметр Ф_i для каждого выбрасываемого вещества рассчитывается по

формуле:

м²/с (13)

где Н_i _ср – средняя высота выброса.

Из всех Ф_i и выбирается максимальное значение, которое и принимается за параметр Ф для данного предприятия.

Результаты расчета ТПВ, параметра R и П должны быть представлены в таблице ....

Таблица …

Сводные данные для расчета параметров ТПВ, П и R, Ф

№

Источника

Высота

источника,

Диаметр

источника,

D/(D+H)

Объем

выбросов,

м³/с

Наименование

ЗВ

Масса

отходящих

от устья

источника

ЗВ, г/с

Масса

отходящих

от устья

источника

ЗВ, т/год

Продолжение табл. …

ПДК

ЗВ,

мг/м³

М/ПДК

ТПВ, м³/с

мг/м³

q/ПДК

Максимальные значения, выбранные из расчетных П и Ф, служат определяющими критериями при определении класса опасности производства (таблица…).

Таблица…

Определение класса опасности предприятия в зависимости от значений
параметров П и Ф

Класс опасности	I	II	III	IV
Значение Параметра П, м³/с	>10⁸	10⁸ - 10⁶	10⁶ - 5*10⁴	< 5*10⁴
Значение Параметра Ф, м²/с	> 5*10³	510³- 310²	3*10² - 80	<80

1.11. Определение класса опасности предприятия

Категорию опасности предприятия (КОП) рассчитывают по формуле:

(2)

где М_i – масса выброса i-го вещества, т/год; ПДК – среднесуточная предельно допустимая концентрация i-го вещества, мг/м³; n – количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием; а_i – безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью сернистого газа, определяется по таблице ….

Таблица …

Значения а_i для веществ различных классов опасности

Константа	Класс опасности
Константа	1	2	3	4
a_i	1,7	1,3	1,0	0,9

Таблица …

Граничные условия для деления предприятий по категориям опасности

в зависимости от значений КОП

Категория опасности предприятия	Значения КОП
1	КОП > 10⁶
2	10⁶> КОП > 10⁴
3	10⁴> KOП > 10³
4	КОП < 10³

Пример расчета

Задача 1-1 (вариант 1)

Тепловая электростанция выбрасывает в атмосферу М₁ = 15 т/час диоксида серы. Температура газовоздушной смеси Т_г = 123 ^оС. Высота трубы Н = 150 м, диаметр устья D = 5 м, средняя скорость выхода газовоздушной смеси W_o = 10 м/с. Электространция расположена в Тульской области (А = 140). Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца года Т_в = 23 ^оС. Принять коэффициент η =1. F = 1.

А) Определить величину приземистой концентрации примеси С_м и расстояние Х_м, на котором она достигается. Рассчитать величину С_м и Х_м при скоростях ветра u₁ = 2 м/с и u₂ = 10 м/с.

Б) Считая, что выброс холодный, определить С_м и Х_м при опасной скорости ветра и скоростях u₁ = 2 м/с и u₂ = 10 м/с. Сравнить с результатом полученным в «А».

В) Тепловая электростанция выбрасывает в атмосферу кроме диоксида серы М₁ = 15 т/час и диоксид азота М₂ =2 т/час при тех же условиях.

Рассчитать величину С_м , Х_м , С_ми и Х_ми при скоростях ветра u₁ = 2 м/с и u₂ = 10 м/с с учетом суммации вредного действия загрязняющих веществ и расстояния, на котором она достигается .

Г) Дополнительно к условию задачи, принять, что фоновые концентрации выбрасываемых оксидов в атмосферном воздухе составляют: Для SO₂ C_ф = 0,1 мг/м³, для NO₂ С_ф = 0,01 мг/м³.

Определить величины предельно допустимых выбросов при следующих условиях: а) при снижении мощности выбросов массовое соотношение примесей в отходящих газах не меняется; б) снижение мощности выбросов может происходить только за счет диоксида серы.

Д) рассчитать минимальную высоту трубы , при которой С_м = ПДК – С_ф.

Е) Определить размеры санитарно-защитной зоны с учетом среднегодовой розы ветров:

Направление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость ветра р_п, %	8	7	5	11	14	19	29	7
p_о (%)	12,5 %
Вытянутость розы ветров р_п/р_о
L_o,
1 = L_o р_п/р_о

На схеме

Ж) Определить класс опасности производства и предприятия

Решение.

Расчет значения вспомагательного параметра f:

2. Рассчитать значения безразмерных коэффициентов m и n:

Значение вспомогательного параметра V_м составляет:

где объемная скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника составляет :

В случае V_м ≥ 2 м/с, n = 1.

Расчет величины С_м = при опасной скорости ветра:

- величина выброса SO₂;

Расчет Х_м – расстояния от источника выброса до точки, где достигается величина максимальной приземистой концентрации SO₂ при опасной скорости ветра:

при V_м > 2 м/с:

Расчет С_м_и и Х_м_и при скорости ветра u₁= 2 м/с;

Влияние скорости ветра на рассеивание примеси учитывается соотношениями:

С_ми = С_м ^.r; Х_ми = р ^. Х_м.

Где С_ми и Х_ми соответственно, значения максимальной приземистой концентрации примеси и расстоянии от источника выброса, на котором она достигается, при скорости ветра u₁= 2 м/с.

Для определения коэффициентов r и р найдем:

При V_м > 2 м/с ,

При

Тогда С_ми = 0,68 ^. 1,041 = 0,71 мг/м³; Х_ми = 1,12 2231 = 2499 м.

Расчет С_м_и и Х_м_и при скорости ветра u₂= 10 м/с:

При

Тогда

Решение.

Приведенные массы выбросов загрязняющих веществ в группе суммации к выбросу SO₂:

Расчет С_м при опасной скорости ветра:

Из решения задачи 1-1(вариант 1) V₁ = 196,3 м³/с, m = 1,08; n =1 (безразмерные коэффициенты m и n и объемная скорость не зависят от массы выброса ЗВ)

Расчет С_м для отдельных компонентов выбросов

Концентрация SO₂:

Т.к. мощность выброса SO₂ осталась неизменной М = 4166,7 г/с , то С_{м
SO2} = 1,04 мг/м³ (задача 1-1)

_, следовательно, концентрация NO₂

Расчет Х_м при опасной скорости ветра:

Поскольку коэффициент d также зависит от массы выброса, его величина и величина Х_м , найденные в задаче 1-1, останутся без изменения

Расчет при скоростях ветра u₁ = 2 м/с и u₂ = 10 м/с:

С_ми = С_м ^.r; Х_ми = р ^. Х_м., где С_мии Х_ми соответственно, значения максимальной приземистой концентрации примеси и расстоянии от источника выброса, на котором она достигается, при скорости ветра u₁= 2 м/с.

В данном случае опасная скорость ветра , не изменилась

Для определения коэффициентов r и р найдем:

При V_м > 2 м/с ,

При

Тогда С_ми = 0,68 ^. 1,041 = 0,71 мг/м³; Х_ми = 1,12 2231 = 2499 м.

Расчет С_ми и Х_ми при скорости ветра u₂= 10 м/с:

При

Тогда

Расчет фоновой концентрации, приведенной к SO₂ :

Расчет предельно допустимого выброса, приведенного к SO₂ (значения коэффициентов, входящих в выражения для расчета ПДВ (задача 1-1)

Расчет значений ПДВ для каждого из веществ, входящих в группу суммации:

Значений ПДВ для каждого из веществ, входящих в группу суммации, рассчитываются путем снижения заданных мощностей выбросов в n = 1369/7435 раз, где М 7435 - заданная по условию задачи приведенной мощности выброса (см. решение задачи В)

Загрязнение приземистого слоя атмосферного воздуха 📙 Курсовая → 🆔 79598

Загрязнение приземистого слоя атмосферного воздуха

Значения аi для веществ различных классов опасности

Граничные условия для деления предприятий по категориям опасности

Значения а_i для веществ различных классов опасности