Файл: Практическая работа 2 по учебному курсу Проблемы устойчивого развития Вариант 9 Студент А. Г. Ипатов.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.12.2023

Просмотров: 164

Скачиваний: 9

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

М ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»

Институт химии и энергетики

(институт)

«Технология продукции и организация ресторанного дела»

(кафедра)

ПрактическАЯ РАБОТА № 2
по учебному курсу «Проблемы устойчивого развития»
Вариант 9


Студент

А.Г.Ипатов

(И.О. Фамилия)




Группа

ТППбд-1901ас





Преподаватель

Ю.Н.Гущина

(И.О. Фамилия)





Тольятти 2022
Прктическая работа №2

«Расчет рассеивания и нормативов предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу»

Цель:

Познакомиться с нормированием деятельности промышленных предприятий, связанной с выбросом вредных веществ в атмосферу из стационарных источников (труб). Провести по стандартной методике расчет рассеивания вредного вещества в воздухе, определить значение предельно допустимого выброса (ПДВ) и рассчитать высоту источника выброса, при которой концентрация вещества в воздухе не превышает ПДК.
Задачи:

Необходимо:

а) определить фактический массовый выброс М вредных веществ по концентрациям С выбрасываемых веществ;

б) рассчитать ПДВ по всем компонентам и сопоставить с фактическим массовым выбросом М соответствующих вредных веществ;

в) обосновать необходимость установки газоулавливающего и газо-очистного оборудования;

г) определить приземные концентрации вредного вещества (CO) на различных расстояниях от источника выбросов в атмосферу (трубы).

Представить графически изменение концентрации в зависимости от расстояния от источника.


Данные по предприятию для расчета представлены в таблице 1.

Фоновые концентрации по всем выбрасываемым веществам равны нулю.

N = 1, А= 200, F = 1 (для всех вариантов).

Таблица 1

Расчет массового выброса вредных веществ в атмосферу и ПДВ

№ варианта

Выброс вредных веществ

масса М, г/м3

Н, м

L*B

W, м/с

Тг

Та

СО

NO2

SO2

NH3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ПДКмр

5

0,085

0,5

0,2
















9

8,83

0,55

2,7

0

12

0,5*0,5

12

108

21


Ход работы

1. Расчет рассеивания выбросов из одиночного источника

Степень опасности загрязнения приземистого слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ от промышленных предприятий определяется по наибольшей рассчитанной величине приземистой концентрации вредных веществ (Сmax, мг/м3). Алгоритмом расчета максимальной концентрации являются формулы определения приземной концентрации загрязняющих веществ, описанные в ОНД-86, РД52.04.212-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий».

Величина Сmax определяется на определенном расстоянии от места выброса при наиболее неблагоприятных метеоусловиях.

Значение Сmax не должно превышать ПДК данного вредного вещества.

Величина Сmax для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле


Стах= (1)
Максимальная приземистая концентрация вредных веществ для выброса холодной газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле

Стах= (2)
где 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 в атмосферном воздухе.

Для России и стран ближнего зарубежья коэффициент А принимается:

- для субтропической зоны Средней Азии (лежащей южнее 40о с.ш.) и Забайкалья (Бурятия и Читинская область) – 250;

- для европейской части России (районы южнее 50о 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 в зоне от 50о до 52о с.ш. (за исключением перечисленных выше районов, попадающих в эту зону) – 180;

- для европейской части РФ (за исключением центра) и части Урала севернее 52о с.ш., а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50о до 52о с.ш. – 180; а южнее 50о с.ш. – 200) – 160;

- для центра европейской части России (Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская и Ивановская области) – 140.

Величина М – количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу (г/с).

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

• для газообразных вредных веществ (сернистого газа, сероуглерода и т. п.) и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) F = 1;

• для пыли и золы (кроме указанных в предыдущем пункте):

- если коэффициент очистки газовых выбросов равен не менее 90%, F = 2;

- если коэффициент очистки газовых выбросов равен от 75 до 90%, F = 2,5;

- если коэффициент газовых выбросов очистки менее 75%, F = 3,0.

Вне зависимости от эффективности пылеулавливания значение коэффициента F принимается равным 3, также при расчетах рассеивания пыли в атмосфере для производств, в которых выбросы пыли сопровождаются выделениями водяного пара в количестве, достаточном для того, чтобы в течение года наблюдалась его интенсивная конденсация сразу же после выхода в атмосферу, а также коагуляция влажных пылевых частиц (например, глиноземное производство).


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).

Коэффициент m определяется в зависимости от величины параметра f [м/(с2 . оС)] по формулам:
при f< 100, (3)

или

при f≥ 100; (4)

(5)
где W – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

D – диаметр источника выброса, м.

Выбросы, при которых ???? ≥ 100, относятся к холодным, а ???? < 100 – к нагретым.

Значение параметра fe для холодных выбросов рассчитывается по формуле
???????? = 800(????????′)3. (6)
Для ???????? < ???? < 100 значение коэффициента m вычисляется при ???????? = ????.

В случае прямоугольного или квадратного устья трубы определяют эффективный диаметр устья Dэ по формуле
(7)
L – длина устья, м;

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

Объем газовоздушной смеси Vi (м/c) определяется по формуле
(8)
Значение безразмерного коэффициента n определяется в зависимости от значения параметра Vm по формулам:
n = 1 при Vm ≥ 2; (9)

при 0,5 ≤ Vm<2; (10)

n= 4,4Vmпри Vm<0,5; (11)
Для холодных выбросов (f > 100) n определяется так же, как для нагретых выбросов при Vm = V'm

Для нагретых выбросов параметр Vm определяется по формуле
(12)
Для холодных выбросов
(13)
Расстояние Хmax (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м3) при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения Сmax, определяется по формуле:
(14)
Безразмерный коэффициент d находят по формулам:


  • при f< 100

при Vm0,5; (15)


при 0,5 < ≤ 2; (16)

при Vm > 2; (17)


  • при f> 100 или ∆Т = 0

d= 5,7 при 0,5; (18)

d= 11,4 при 0,5 < ≤ 2; (19)

при > 2; (20)
Величины приземных концентраций вредных веществ С в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса определяются по формуле
C = S1 * Cm (21)
Безразмерный коэффициент S1 определяется в зависимости от отношения ????/???????? по формулам:
s1=3(x/xм)4 – 8(x/xм)3+ 6(x/xм)2, при x/xм≤1 (22)

s1=1,13/(0,13(x/xм)2 + 1), при 1м≤8 (23)

s1=(x/xм)/(3,58(x/xм)2 – 35,2 (x/xм)+120), при F≤1,5 и x/xм>8 (24)

s1=1/(0,1(x/xм)2 + 2,47(x/xм) – 17,8), при F>1,5 и x/xм> 8 (25)
2. Определение 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 формулам:

- для нагретых выбросов:
(26)
- для холодных выбросов:
(27)

3. Определение минимальной высоты одиночного источника выброса

Определение минимальной высоты источника выброса (трубы), при которой обеспечивается не превышающее ПДК значение максимальной приземной концентрации вредного вещества, определяется:

- для холодных выбросов по формуле

(28)
- для нагретых выбросов по формуле

(29)
Решение

Определение максимальной приземной концентрации вредного вещества

  1. Определяем эффективный диаметр устья трубы по формуле (7):







  1. Находим эффективный объем выходящих газов по формуле (8):





  1. Определяем f по формуле (5):


f = 1000 1000
Поскольку f (f = 5,75) < 100, то дальше расчет проводят по формулам для нагретых выбросов.

  1. Определяем коэффициент m по формуле (3):


т =


  1. Параметр Vm определяем по формуле (12):


= 0,65


  1. Поскольку 0,5 ≤ Vm < 2 (Vm = 1.67), то n определяем по формуле (10):


п = 0,532 - 2,13 Vm+ 3,13 = 0,532 - 2,13 1.67+ 3,13=1,06


  1. Определяем количество вредных веществ М (г/с), т.е. фактический массовый выброс:


М(СО) = С(СО) * VЭ = 8,83 * 2,355= 20,795 (г/с);

М(NО2) = С(NО2) * VЭ = 0,055 * 2,355= 0,13 (г/с);

М(SО2) = С(SО2) * VЭ = 2,7 * 2,355= 6,359 (г/с);

М(NH3) = С(NH3) * VЭ = 0 * 2,355= 0 (г/с).


  1. Максимальная приземная концентрация вредного вещества, уравнение (1):


Стах (СО)= =3,417 мг/м3

Стах (2)= =0,021 мг/м3

Стах (2)= =1,04 мг/м3

Стах (NH3)= =0 мг/м3
Определение расстояния от источника выброса (трубы) по оси факела, на котором достигается максимальная приземная концентрация вредного вещества.

Находим расстояние Хmax по формуле (14):
Хтах =
Поскольку 0,5 ≤ Vm < 2 (Vm = 1.67), то «d» вычисляем по формуле (16):
d=

Хтах (СО)= Хтах (2)= Хтах (2)= Хтах (NH3)=
Определение предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферу из одиночного источника

Проводим расчет ПДВ для всех вредных выбросов по формуле (27):
ПДВ (СО)= =30.43 г/с

ПДВ (2)= =0.52 г/с

ПДВ (2)= =3.04 г/с

ПДВ (NH3)= =1,22 г/с
Поскольку массовые выбросы по диоксиду серы превышают нормативы ПДВ (М(SО2) = 6,359 г/с > ПДВ (2) = 3.04 г/с), поэтому необходимо предусмотреть устанавку пылегазоулавливающие аппараты.

Определение приземных концентраций вредного вещества (CO) на различных расстояниях от источника выбросов в атмосферу

Величины приземных концентраций вредного вещества в атмосфере на различных расстояниях x от источника выбросов, см. уравнение (21):
C = S1 * Cm.
Расчет проводится для следующих значений отношения заданного значения расстояния к значению, при котором достигается максимальная приземная концентрация:

x/xм = 0,25

x/xм = 0,5

x/xм = 1,5

x/xм = 3,0

x/xм = 5,0

В данном примере этим отношениям соответствуют следующие расстояния от источника выбросов: 250, 500, 1500, 3000, 5000 м.

Приземные концентрации для значений отношения

x/xм ≤ 1.

Зависимость концентрации вредного вещества в приземном слое атмосферы от расстояния от источников выбросов.

Коэффициент S1 определяем по уравнению (22):



Приземная концентрация определяется по уравнению (21):
C = S1 * Cm.= 0.262 * 3.417 = 0.895 мг/м3

x/xм = 0,5 S1 = 0,688 C = 2,351 мг/м3
Приземные концентрации для значений отношения:

при x/xм > 1 (x/xм = 1,5), коэффициент S1 вычисляем по уравнению (23):


C = S1 * Cm.= 0.874 * 3.417 = 2.986 мг/м3
Аналогично рассчитываются расстояния от источника выбросов и приземные концентрации для других значений x/xм :
x/xм = 3 S1 = 0.521 C = 1.78 мг/м3

x/xм = 5 S1 = 0,266 C = 0.909 мг/м3
Зависимость изменения концентрации CO в приземном слое атмосферы не различных расстояниях от источника выбросов атмосферу представлена на рис. 1.


Рис. 1. Зависимость концентрации вредного вещества (СО) в приземном слое атмосферы от расстояния до источника выбросов
Вывод.

Фактический массовый выброс по диоксиду серы превышает нормативы ПДВ (М(SО2) = 6,359 г/с > ПДВ (2) = 3.04 г/с), поэтому необходимо предусмотреть устанавку пылегазоулавливающие аппараты. По остальным веществам превышения не наблюдаются.

Контрольные вопросы
1. Как называются нормативы качества атмосферного воздуха?

Под нормативами качества окружающей среды принимаются предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест (ПДКав).

Предотвращение появления запахов, раздражающего действия и рефлекторных реакций у населения, а также острого влияния атмосферных загрязнений на здоровье в период кратковременных подъемов концентраций обеспечивается соблюдением максимальных разовых ПДК.

Предотвращение неблагоприятного влияния на здоровье населения при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм обеспечивается соблюдением среднесуточных ПДК.

Нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе являются едиными для всей территории Российской Федерации.
2. Какое условие принимается за основу при установлении для стационарного источника выбросов норматива предельно допустимого выброса (ПДВ)?

Нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих атмосферу веществ устанавливаются на уровне, при котором выбросы загрязняющих веществ не приведут к превышению нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

3. На основании какого документа разрешается выброс загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников?

Выброс загрязняющих веществ в атмосферу стационарным источником загрязнения допускается в каждом случае на основании разрешения, выдаваемого специально уполномоченным на то государственным органом.

В разрешении предусматриваются нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ, а также другие требования, обеспечивающие охрану атмосферного воздуха.
4. Какие меры применяются к предприятию, имеющему выбросы в атмосферу, в случаях, когда возникает угроза здоровью населения и окружающей среде?

Осуществление мероприятий по охране атмосферного воздуха не должно приводить к загрязнению почв, воды и других природных объектов.

В случаях нарушения условий и требований, предусмотренных разрешениями, а также когда возникает угроза здоровью населения, выброс загрязняющих веществ должен быть приостановлен или запрещен по решению органа, осуществляющего государственный контроль за охраной атмосферного воздуха, вплоть до прекращения деятельности отдельных промышленных установок, цехов, предприятий и учреждений.

При получении предупреждения о возможном повышении концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в связи с ожидаемыми неблагоприятными условиями предприятия, учреждения и организации обязаны проводить специально разработанные по согла-сованию с органами, осуществляющими государственный контроль за охраной атмосферного воздуха, мероприятия по снижению выбросов таких веществ в атмосферу.
5. Какие мероприятия по охране атмосферного воздуха должны осуществляться при размещении, вводе в действие новых или реконструируемых действующих предприятий?

Запрещается ввод в эксплуатацию новых и реконструированных предприятий, сооружений и других объектов, не удовлетворяющих требованиям по охране атмосферного воздуха.

Предприятия, деятельность которых связана с выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, независимо от времени ввода их в действие должны быть оснащены сооружениями, оборудованием и аппаратурой для очистки выбросов в атмосферу и средствами контроля за количеством и составом выбрасываемых загрязняющих веществ.


  1. Какое санитарно-гигиеническое требование должно выполняться при вводе в эксплуатацию новых и реконструируемых предприятий, сооружений и других объектов, при совершенствовании существующих и внедрении новых технологических процессов и оборудования?

При размещении, проектировании и вводе в эксплуатацию новых и реконструированных предприятий, сооружений и других объектов, при совершенствовании существующих и внедрении новых технологичес-ких процессов и оборудования необходимо обеспечивать соблюдение нормативов вредных воздействий на атмосферный воздух. При этом должны предусматриваться утилизация, обезвреживание вредных веществ и отходов.

Совокупность выбросов, а также вредных воздействий от проектируемых, действующих и планируемых к строительству в будущем предприятий не должны приводить к превышению нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и нормативов предельно допустимых уровней вредных физических воздействий на него.

  1. Какие мероприятия должны осуществляться на предприятиях, деятельность которых связана с выбросами загрязняющих веществ в атмосферу?

Предприятия, деятельность которых связана с выбросами загрязняющих веществ в атмосферу, независимо от времени ввода их в действие должны быть оснащены сооружениями, оборудованием и аппаратурой для очистки выбросов в атмосферу и средствами контроля за количеством и составом выбрасываемых загрязняющих веществ.

Добыча полезных ископаемых, взрывные работы, размещение и эксплуатация терриконов, отвалов, свалок должны проводиться с соблюдением правил по предотвращению и сокращению загрязнения атмосферного воздуха способами, согласованными с органами, осуществляющими государственный контроль за охраной атмосферного воздуха.

Размещение в населенных пунктах терриконов, отвалов, складирование промышленных отходов, производственного, бытового мусора и других отходов, являющихся источниками загрязнения атмосферного воздуха пылью, вредными газообразными и дурно пахнущими веществами, запрещается.

Сжигание указанных отходов на территории предприятий, учреждений, организаций и населенных пунктов также запрещается, кроме случаев, когда сжигание осуществляется с использованием специальных установок при соблюдении требований по охране атмосферного воздуха.
8. В каких случаях устанавливаются нормативы временно согласованных выбросов (ВСВ) вредных веществ в атмосферу?

В тех случаях, когда на данном предприятии или группе предприятий, расположенных в одном районе, величины ПДВ по причинам объективного характера не могут быть достигнуты в настоящее время, по согласованию с органами Госкомгидромета должно планироваться поэтапное, с указанием продолжительности каждого этапа, снижение выбросов от действующих предприятий до величин, обеспечивающих соблюдение ПДК.


  1. Какие требования предъявляются к предприятию при установлении норм ПДВ?

Предельно допустимый выброс (ПДВ) является научно-техническим нормативом, устанавливаемым для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от него и всей совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом их рассеивания и превращения в атмосфере, не создадут приземной концентрации, превышающей установленные нормативы качества окружающей среды.

При этом под нормативами качества окружающей среды принимаются предельно допустимые концентрации вредных веществ ватмосферном воздухе населенных мест (ПДКав).
10. Какие данные принимаются за основу при установлении нормативов ВСВ?

Величины временно согласованных выбросов (ВСВ) должны устанавливаться с учетом значений величин выбросов, достигнутых предприятиями с наилучшей (в части охраны природной среды) технологией данного производства.
11. Каким образом устанавливаются нормативы ПДВ и ВСВ?

Величины ПДВ и ВСВ устанавливаются для отдельных источников в граммах в секунду и в тоннах в год.

В случае невозможности установления для источников ВСВ на уровне передовых производств уполномоченные органы должны предусмотреть в установленном порядке уменьшение объема производства, закрытие или вывод соответствующих предприятий или объектов или изменение их профиля.

Наряду с установлением ПДВ и ВСВ для одиночных источников, в результате суммирования устанавливаются значения ПДВ и ВСВ для предприятий и комплексов в целом.

При установлении ПДВ и ВСВ для источников должны учитываться фоновые концентрации загрязнений в атмосферном воздухе, фактически созданные остальными источниками своего и других предприятий города и промышленного района.

Фоновые концентрации устанавливаются по данным наблюдений сети Общегосударственной службы контроля за состоянием атмосферы либо определяются расчетным путем.

Величины ПДВ и ВСВ определяются путем расчета загрязнения атмосферы вредными выбросами из отдельного источника или группы источников, определения расчетной концентрации этих загрязнений в приземном слое атмосферы и сопоставления полученных данных с предельно допустимыми концентрациями примесей в атмосферном воздухе населенных пунктов.

Результаты проводятся по Методике нормирования промышленных выбросов в атмосферу, разработанной Государственным комитетом по гидрометеорологии и контролю природной среды.