Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Университет

Кафедра «БЖД и промышленная экология»

Курсовая работа

Определение предпочтительного варианта осуществления природоохранительных мероприятий с помощью метода комплексного анализа различных сред

Задача 3-2 (Вариант 5)

Выполнил:

Проверил:

Определение степени загрязнения окружающей среды с помощью коэффициента загрязнения

Количественную оценку степени загрязнения окружающей среды можно сделать с помощью коэффициента загрязнения G (j), представляющего собой совокупность от всех потенциально возможных загрязняющих веществ S, отнесенных к приведенному числу загрязняющих веществ m_n :

G (j) = S/m_n

Величина определяется из выражения:

S = Σ (С/ F)· F(j)

где С - фактическая концентрация загрязняющего вещества, Ф – предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, F(j) – функция нормирования весов загрязняющих веществ в ранжированной последовательности из j загрязняющих веществ.

Верхние значения этой функции могут быть получены на основе формулы Лапласа в виде: F(j₁) = 0,992; F(j₂) = 0,984; F(j₃) = 0,96; F(j₄) = 0,884; F(j₅) 0,626; F(j₆) = 0,415 и т.д. Некоторые значения относительной вредности пылегазовых и растворенных загрязняющих веществ приведены в таблице, которую следует использовать при учете загрязняющих веществ в виде конгломератов

Приведенное значение числа ЗВ равно:

m_n = Σ F(j)

Если учитывать ЗВ в виде некоторого m-мерного пространства, координаты которого отображаются соответствующими коэффициентами загрязнения, то комплексный коэффициент загрязнения выразится в виде:

G_k = √Σ G²_m(j)

где G_k – комплексный коэффициент загрязнения; G_m(j) – коэффициент потенциально возможного ЗВ; m – число ЗВ.

Расчет коэффициентов и оценку степени загрязнения среды обитания для значений G > 1 можно сделать с помощью таблицы

Таблица

Коэффициент загрязнения среды обитания G(j)

Словесная оценка степени загрязнения среды обитания

До 1,0

1 – 1,99

2 – 2,99

3 – 3,99

4 – 5

Более 5

Безвредная

Малая

Существенная

Интенсивная

Весьма интенсивная

Катастрофическая

Определим коэффициент загрязнения воды сточными водами для экологического региона со следующими показателями:

- результаты наблюдений показали наличие в воде следующих ЗВ: углеводороды – 12 мг/л, детергенты – 16 мг/л, фенол – 17 мг/л, коагулированная смола – 1 мг/л, фтористые соединения – 0,1 мг/л;

- не удалось опросить экспертов о степени вреда, который эти вещества могут принести экологическим объектам (рыбе, людям и животным).

В связи с этим качественное ранжирование вредности веществ произведено работниками аналитической службы, а значения весов (в соответствии с номером ЗВ в ранжированной последовательности) определено по формуле Лапласа.

При таких исходных данных коэффициент загрязнения воды составит (таблица 1):

G(j) = (7,67 + 0,32 + 3,84 + 0,15 + 0,91)/4,45 = 2,897

Таблица 1

№ ЗВ

Исходные данные

Расчет

Результаты

ЗВ

Концентра-ция ЗВ, мг/л

F(j)

Ф, мг/л

С/Ф

СF(j)

Ф

G(j)

Словесная оценка степени загрязнения

1.

2.

3.

4.

5.

Фенол

Фтористые соединения

Углеводороды

Коагулированные смолы

Детергенты

17

0,1

12

1

16

0,992

0,984

0,960

0,884

0,626

2,2

0,3

3,0

6,0

11,0

7,73

0,33

4,00

0,17

1,45

7,67

0,32

3,84

0,15

0,91

2,897

Существенное загрязнение воды

Исходя из результатов расчета G(j) и данных таблицы следует, что загрязнение воды существенно и требуются меры инженерного воздействия по оздоровлению среды обитания.

Задача 3-2 (вариант 5)

Дано:

Материальный баланс производства удобрений (т/ч): М₁ = 60,5; М₂ = 2,2; М₃ =34,0; М₄ = 28,70 (Н₂О – 26, 00; F = 0,70; пыль - 2,00); М″_4а = 3,03 (выбросы: Н₂О – 3,00; F – 0,02; пыль – 0,01; ПДВ: F – 0,015; пыль -0,005); М′₄ = 5,64 (отходы очистки: Н₂О – 3,00; тв. фаза – 2,64, в т.ч. F -0,67); М″_4в = 20,03 (сбросы: Н₂О – 20,00; F -0,01; взвеси – 0, 02; ПДС: F – 0,00075; взвеси – 0,015).

Требуется:

Используя коэффициент ухудшения качества окружающей среды («метод комплексного анализа различных сред»). Определить наиболее предпочтительный из следующих вариантов природоохранительных мероприятий:

А) доведение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до ПДВ.

В) доведение сбросов загрязняющих веществ в водоемы до ПДС.

С-1) внедрение замкнутой системы производственного водоснабжения с оборотным использованием воды.

С-2) внедрение замкнутой системы производственного водоснабжения с повторным использованием воды.

В расчетах принять следующие значения предельно допустимых концентраций: растворимые соединения фтора в пересчете на F - ПДК_м.р.=0,02 мг/м^3; ПДК_в.р.= 0,75 г/м³; взвешенные вещества (пыль нетоксичная, взвеси) ПДК_м.р. = 0,5 мг/м³; ПДК_в.р = 10 г/м³.

Для факторов воздействия на окружающую среду принять следующие значения модифицированной функции F_р:

Фактор

Х (масштаб

распространения)

t

(стойкость)

е (перенос в другие

среды)

F_р

атмосфера

пыль

соединения

фтора

1 (местный)

1 (местный)

1 (дни)

1 (дни)

2 (переносится)

2 (переносится)

0,4

0,4

гидросфера

взвеси

соединения

фтора

1 (местный)

2 (региональный)

1 (дни)

2 (недели)

2 (переносится)

2 (переносится)

0,4

0,6

В расчетах использовать характеристики материальных потоков, рассчитанные в единицах относительной токсической массы.

Решение:

Оценка экологической эффективности технологических процессов

и производств

Оценка экологической эффективности осуществляется на основании материального баланса М₁ + М₂ = М₃ + М₄ → 60,5+2,2=62,7=34,0+28,7

Балансовая схема материальных потоков производства удобрений, т/час.

Исходное сырье

М₂ = 2,2

М₁ = 60,5

производство

М₃ = 34,0

Готовая продукция

М₄ (m₄) = 28,70

Вода 26,0

Фтор 0,7

Пыль 2,00

Системы регулирования воздействия на окружающую среду

М₄^//а=3,03 выбросы

М₄^/(m₄^/ ) = 5,65 вода 3,00

Вода 3,00 фтор 0,02

Тв. фаза = 2,64 пыль 0,01

В т.ч. фтор 0,67 М₄^//в=20,03 сбросы

Вода 20,00

Фтор 0,01

Взвеси 0,02

ПДВ фтор 0,015, пыль 0,005

ПДС фтор 0,0075, взвеси 0,015

Индекс относительной токсичности для сбросов и отходов: I_oi = етм/кг (етм – единица относительной токсичной массы – 1 кг загрязняющего вещества в 1 м³ сточных вод при ПДК = 1 г/м³. Таким образом, при разбавлении до ПДК 1 етм любого загрязняющего вещества содержится в 1000 м³ воды.

Для выбросов индекс относительной токсичности рассчитывается как

I_{o i}= 0,01/ПДК_м.р.i, етм/кг. Для сбросов I_ci = 1/ПДК_в.р.

Данные расчетов индексов относительной токсичности и материальных потоков в единицах относительной токсичной массы сведены в таблицу:

Материальные потоки

М,

кг/час

Индексы относительной токсичности:

I_ci = 1/ПДК_в.р.

I_ci = 0,01/ПДК_м.р., етм/кг

m, етм/кг

M_{ПДВ(ПДЕ),}

Етм/кг

М₄(m₄)-общее

образование

загрязняющих веществ

Н₂о

F

пыль

26000

700

2000

0

0,5

0,02

-

350

40

∑390

-

-

-

-

М_4а″(m_4а″)- выбросы

Н₂о

F

пыль

3000

20

10

0

0,5

0,02

-

10

0,2

∑10,2

-

7,5

0,1

∑7,6

М_4в″(m_4в″)-

сбросы

Н₂о

F

взвеси

20000

10

20

0

1,33

0,1

-

13,3

2

∑15,3

-

10

1,5

∑11.5

Потоки загрязняющих веществ m_р для исходной ситуации (базовый вариант) и вариантам осуществления природоохранных мероприятий, выраженные в единицах относительной токсичной массы.

Факторы

Потоки загрязняющих веществ m_р по вариантам

мероприятий_, етм/ч

0 (базовый вариант)

А

В

С-1

С-2

атмосфера

Пыль

Соед. фтора

0,2

10

0,1

7,5

0,2

10

0,2

10

0,2

10

Гидросфера

Пыль

Соед. фтора

2

13,3

2

13,3

1,5

10

-

-

-

-

Σ m_р= 25,5

Σ m_р=22,9

Σ m_р=21,7

Σ m_р=10,2

Σ m_р=10,2

Экспертная оценка показателя ухудшения качества окружающей среды К_s (метод комплексного анализа различных сред)

Расчет экологической эффективности Э рассматриваемого варианта осуществления природоохранных мероприятий:

Э = К₀ - К_S, где К₀ и К_{S –} показатели ухудшения качества окружающей среды по базовому и рассматриваемому варианту.

К_S = Σ(F_р d_р W_р),

где F_p - модифицированная функция; d_p – относительная степень ущерба (принимается равной относительной степени воздействия на окружающую среду по вариантам решений); W_p – весовой множитель; n – число факторов воздействия на окружающую среду р (например, загрязняющих веществ).

Расчет весового множителя W_р = 1000 m_р / Σ m_р

(р – фактор воздействия)

Расчет степени ущерба d_p = m_р / m_рmax

Где m_р - воздействие на окружающую среду (например, масса или относительная масса загрязняющего вещества р); m_рmax - максимальное значение воздействия на окружающую среду по сравниваемым вариантам решений (для загрязняющего вещества р).

Данные расчетов показателей ухудшения качества окружающей среды сведены в таблицу

Данные расчета ухудшения качества окружающей среды по вариантам природоохранных мероприятий и базовому варианту (исходная ситуация)

Вещества (факторы воздействия)

Степень ущерба по вариантам решений

m_р/ m_рmax

0,1F

Весовые множители по вариантам решений W_р=1000 m_р/Σm_р

Составляющие показателя ухудшения качества окружающей среды по вариантам решений 0,1 F d_р W_р

0

А

В

С1

С2

0

А

В

С1

С2

0

А

В

С1

С2

атмосфера

Пыль

фтор

1

1

0,5

0,75

1

1

1

1

1

1

0,4

0,4

8

392

4

328

9

461

20

980

20

980

3,2

157

0,8

98,4

3,6

184,4

8

392

8

392

гидросфера

Пыль

Фтор

1

1

1

1

0,75

0,75

-

-

-

-

0,4

0,6

78

522

87

581

69

461

-

-

-

-

31,2

313,2

34,8

348,6

20,7

207,5

-

-

-

-

1000

1000

1000

1000

1000

К₀=

504,6

К₀=

482,6

К₀=

416,2

К₀=

400

К₀=

400

Экологическая эффективность вариантов решений Э = К₀ - К_S, где К₀ и К_{S –} показатели ухудшения качества окружающей среды по базовому и рассматриваемому варианту.

Э_А = 504,6 - 482,6 = 22 > 0, Э_В = 504,6 – 416,2 = 88,4, Э_С = 504,6 – 400 = 104,6

Таким образом, наиболее предпочтительным вариантом осуществления природоохранных мероприятий является внедрение замкнутой системы водоснабжения с оборотным или повторным использованием воды (Э=104,6). Наименее эффективный вариант – доведение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до ПДВ (Э = 22).

Данная методика не позволяет различать варианты решений, связанные с оборотным или повторным использованием воды (варианты С1 и С2).