1

Федеральное агентство по образованию

Волжский Гуманитарный институт

(филиал)

Волгоградского государственного университета

Задачи

Выполнила:

студентка 3-го курса

заочного отделения

группы ЮЗ-272

Пронекина Яна

Проверил Егоров Г. Г.

Волжский, 2010

Вариант 33. Задачи

1. Исходные данные:

Фоновая концентрация вредного вещества в приземном воздухе С_ф, мг/м³

0,01

Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, М, г/с

0,4

Объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы, Q, м³/с

3,1

Разность между температурой выбрасываемой смеси и температурой окружающего воздуха Т, ^оС

16

Высота трубы Н, м

25

Диаметр устья трубы D, м

0,8

Выбрасываемые вредные вещества

диоксид азота (NO₂)

Коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, А

200

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

1

Безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, 

1

Предельно допустимая концентрация (ПДК), среднесуточная, мг/м³

0,04

Необходимо:

1. Рассчитать величину максимальной концентрации вредного вещества у земной поверхности, прилегающей к промышленному предприятию, расположенному на ровной местности, при выбросе из трубы нагретой газовоздушной смеси;

2. Определить фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха;

3. Дать оценку рассчитанного уровня загрязнения воздуха в приземном слое промышленными выбросами путем сравнения со среднесуточной предельно допустимой концентрацией (ПДК).

Решение:

1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м, мг/м³, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных метеорологических условиях определяем по формуле:

(1)

Для определения С_м необходимо:

1) рассчитать среднюю скорость w₀, м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:

; (2)

(м/с).

2) значения коэффициентов m и n определить в зависимости от параметров f и v_м, м/с:

; (3)

(4)

(м/с);

(м/с).

3) коэффициент m определить в зависимости от f по формуле:

; (5)

.

коэффициент n определить в зависимости от величины v_м:

при 0,5  v_м < 2 (0,5 < 0,82 < 2) n = 0,532 v_м ² - 2,13 v_м + 3,13,

поэтому n = 0,532 · (0,82)² – 2,13 · 0,82 + 3,13 = 1,74.

Итак,

(мг/м³).

2. Определим фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха:

С_м = С_ф + С_факт, (6)

С_м – максимальное значение приземной концентрации вредного вещества,

С_ф – фоновая концентрация вредного вещества в приземном воздухе.

Тогда

С_факт = С_м – С_ф,

С_факт = 0,05 – 0,01 = 0,04 (мг/м³).

3. В соответствии с ГОСТом для каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливается ПВД вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК.

С_м + С_факт ≤ ПДК, т.е.

С_м + С_факт ≤ 0,04.

Итак, 0,05 + 0,04 = 0,09 > 0,04.

Таким образом, выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками создают приземную концентрацию, превышающую ПДК.

Необходимо снижать загрязнения атмосферы от промышленных выбросов путем:

• совершенствования технологических процессов;

• осуществления герметизации технологического оборудования;

• применения пневмотранспорта;

• строительства различных очистных сооружений.

6. Исходные данные:

Количество обрабатываемых цистерн в сутки N, шт.

150

Расход воды на промывку одной цистерны Р_ц, м³

17

Скорость движения воды в отстойной зоне нефтеловушки, v_в, м/с

0,003

Глубина проточной части отстойной зоны нефтеловушки H, м

2,2

Наименьший размер улавливаемых частиц нефтепродуктов в сточной воде r_ч, 10^-6 м

40

Начальная концентрация нефтепродуктов в очищаемой воде C_н, г/м³

780

Коэффициент часовой неравномерности поступления очищаемой воды k_н

1,5

Число секций в нефтеловушке n

3

Допустимая концентрация нефтепродуктов на выходе нефтеловушки C_к, г/м³

150

Температура оборотной воды, подаваемой в нефтеловушку, С

20

Плотность частиц нефтепродуктов _ч, кг/м³

800

Плотность воды _в, кг/м³

1000

Кинематическая вязкость воды, зависящая от температуры (для 20 С) , м²/с

10^-6

Необходимо:

1. Определить основные размеры нефтеловушки, используемой в качестве первой ступени очистки воды в оборотной системе водоснабжения промывочно-пропарочной станции, и эффективность ее работы;

2. Определить эффективность работы нефтеловушки.

Решение:

1. Рассчитаем основные размеры нефтеловушки:

1) Определим максимальный секундный расход воды, м³/с через одну секцию нефтеловушки по формуле:

, (7)

(м³/с)

2) Определим требуемую ширину В, м, каждой секции нефтеловушки из условия пропуска Q_max по формуле:

, (8)

(м)

3) для предварительного расчета размеров нефтеловушки допустим ламинарный характер потока воды в отстойной зоне при постоянных скоростях движения воды v_в и всплытия частиц нефтепродуктов v_ч.

Скорость всплытия частиц нефтепродуктов v_ч, м/с, найдем из условия равенства выталкивающей архимедовой силы и силы вязкого сопротивления воды по формуле:

, (9)

где g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²;

_ч, в - соответственно плотности частиц нефтепродуктов и воды, кг/м³;

(м/с).

4) длина отстойной зоны нефтеловушки L, м, определяется из условия равенства времени всплытия нефтечастиц на поверхность и времени прохождения потока воды в отстойной зоне:

, (10)

(м).

5) с учетом реальных турбулентных процессов, происходящих в нефтеловушке, действительная скорость всплытия нефтечастиц будет равна:

v_ч = v_ч - w , (11)

где w - вертикальная турбулентная составляющая скорости, м/с;

w = 0,04v_в,

w = 0,04 · 0,003 = 0,00012 (м/с).

Тогда v_ч = 0,0028 - 0,00012 = 0,00268 (м/с).

6) уточним длину отстойной зоны нефтеловушки по формуле:

(12)

(м).

2. Эффективность работы нефтеловушки по уменьшению концентрации нефтепродуктов в очищаемой воде определим по формуле

, (13)

где е - число Эйлера, е = 2,7,

3. Вычислим фактическую концентрацию нефтепродуктов на выходе нефтеловушки, г/м³:

C_ф = С_н(1-), (14)

C_ф = 780 · (1 - 0,72) = 218,4 (г/м³).

Сравним C_ф с допустимой по условиям задачи С_к:

218 > 150 в 1,5 раза,

т.е. нефтеловушка не справляется с очисткой воды в оборотной системе водоснабжения промывочно-пропарочной станции на первой ступени.

Необходимо очищать нефтеловушку и отстойники регулярно не реже одного раза в 5-7 дней. В фильтро-нейтрализаторах систематически должен заменяться фильтрующий материал, периодичность должна устанавливаться на основании анализов проб профильтрованной воды и моечных растворов.

8. Исходные данные:

Расход воды водоема в створе у места выпуска сточных вод Q, м³/с

15

Расход сточных вод, сбрасываемых в водоем, q, м³/с

0,16

Средняя глубина водоема Н_ср, м

2,5

Средняя скорость течения воды в водоеме v_ср, м/с

0,27

Концентрация взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на очистную станцию, C, г/м³

240

Концентрация взвешенных веществ в водоеме до вы-пуска сточных вод C_в, г/м³

0,24

Допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод (для данного водоема I категории водопользования) p, г/м³.

0,25

Коэффициент, характеризующий место расположения выпуска сточных вод (береговой выпуск) 

1

Коэффициент извилистости русла, 

1,5

Расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа L, м

1000

Необходимо:

1. Определить необходимую степень очистки промышленных сточных вод от загрязняющих взвешенных веществ;

Решение:

1. Для определения требуемой степени очистки сточных вод от загрязняющих взвешенных веществ необходимо рассчитать допустимую концентрацию взвешенных веществ в очищенных сточных водах перед выпуском их в водоем C_доп, г/м³. Эта концентрация должна удовлетворять условию

C_доп  C_в + n · p ,

1) для определения кратности разбавления:

, (15)

необходимо рассчитать:

а) коэффициент турбулентной диффузии:

, (16)

;

б) коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов смешения сточных вод:

, (17)

;

в) коэффициент смешения сточных вод с водой водоема рассчитываем по формуле:

, (18)

где , (19)

,

Итак,

C_доп  0,24 + 36,625 · 0,25,

C_доп  9,4 (г/м³).

2. Сравним С_доп с концентрацией взвешенных веществ С в сточных водах, поступающих на очистную станцию. 9,4 < 240,

Тогда рассчитаем необходимую степень очистки сточных вод от взвешенных примесей Э, %:

, (20)

.

4. Все сточные воды предприятия должны подвергаться очистке от вредных веществ перед сбросом в водоем. Для выполнения этих требований применяют механические, химические, биологические, а также комбинированные методы очистки. Состав очистных сооружений выбирают в зависимости от характеристики и количества поступающих на очистку сточных вод, требуемой степени их очистки, метода использования их осадка и от других местных условий в соответствии со СНиП.

Отстойники выбирают с учетом производительности станций очистки сточных вод: до 20 000 м³/сут вертикальные, свыше 15 000 м³/сут горизонтальные, свыше 2 000 м³/сут радиальные, до 10 000 м³/сут двуярусные.

Для данной степени очистки сточных вод выгодно использовать вертикальный отстойник. Осветлители спроектировать в виде вертикальных отстойников с внутренней камерой флокуляции с естественной аэрацией за счет разницы уровней воды в распределительной чаше и осветлителе.

Можно также применить флотационные установки (импеллерные и напорные), которые рекомендованы для удаления из сточных вод нефтепродуктов, жиров, волокон минеральной ваты, асбеста, шерсти и других нерастворимых в воде веществ.

Возможна также установка высоконагружаемых биофильтров.