611_CHernovskij_L.A._Promyshlennaja_ehkologija_Praktikum_

Лабораторная работа № 3

РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ХОЛОДНЫХ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ

Расчет рассеивания холодных выбросов вредных веществ в атмосфере производится в соответствии с «Методикой расчета концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий в атмосферу» (ОНД – 86).

Максимальная концентрация См, мг/м3, вредного вещества в приземном слое при холодных (температура близка к температуре окружающего атмосферного воздуха, т.е. разность температур Т близка к нулю) газопылевых выбросах через трубы с круглым устьем для одиночного источника определяется по формуле:

где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, имеет размерность: с2/3*мг*град1/3/г, для Сибири

A = 200;

M - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (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 выше, если средний эксплуатационный коэффициент очистки равен не менее 90% F=2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% - 3);

n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

H - высота источника выброса над уровнем земли, м; (для наземных источников при расчетах принимается равным 2 м);

К - коэффициент, с/м2, определяемый по формуле

Коэффициент n определяется в зависимости от опасной скорости ветра

Vм , м/с:

Расстояние хм, м, на котором образуется максимальная концентрация вредных веществ по оси факела, определяется по формулам:

а) для газообразных и мелкодисперсных примесей (F = 1)

где d – безразмерный коэффициент, значение которого для холодных выбросов определяется по формулам:

Приземные концентрации вредных веществ в атмосфере на различных расстояниях от источников выброса по оси факела определяются по формуле:

22

Предельно допустимый выброс вредного вещества в атмосферу (ПДВ, г/с), при котором его максимальная концентрация в приземном слое воздуха не превышает максимальную разовую предельно допустимую концентрацию данного вредного вещества в атмосферном воздухе ПДКм.р., для холодных выбросов определяется по формуле:

AFn K

Минимальную высоту Нmin источника выброса для рассеивания холодных выбросов через одиночный источник, при которой максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое не превышает ПДКсс., можно определить по формуле:

ЗАДАНИЕ

В соответствии с заданным вариантом произвести расчет рассеивания холодного выброса указанного в таблице вредного вещества из высокого одиночного источника с круглым устьем (труба) в атмосфере, определить ПДВ и минимальную высоту трубы, обеспечивающую не превышение в приземном слое ПДК загрязнителя.

Таблица 1 Исходные данные

Отчет по практической работе должен содержать:

1)титульный лист (приложение А);

2)задание с исходными данными;

3)расчет рассеивания холодного выброса вредного вещества:

а) определение максимальной концентрации вредного вещества См в приземном слое атмосферы;

б) сравнение максимальной концентрации См с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией ПДКм.р. данного вредного вещества и выводы о соблюдении санитарных норм, т.е. соотношения См ≤ ПДКм.р.;

расстояниях х от источника выброса для построения графика распределения концентраций (значения х рекомендуется брать кратные хм/2);

д) график распределения концентраций; е) расчет предельно допустимого выброса вредного вещества ПДВ;

ж) определение минимальной высоты источника выброса Hmin; 5) выводы.

Контрольные вопросы

1.В чем различие в рассеивании пыли и газообразных веществ?

2.Как определить минимальную высоту трубы?

3.Какие разновидности ПДК вы знаете?

4.Сформулируйте определение ПДКмр.

5.Зависит ли расстояние от трубы, где наблюдается максимальная концентрация загрязнителя, от вида загрязнителя?

24

Практическая работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ СПУСКА СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЕМ

Производственная и бытовая деятельность человека тесно связана с использованием воды. Большая часть использованной воды возвращается в водоемы в виде насыщенных загрязнителями сточных вод.

Сточные воды по характеру загрязнений разделяются на содержащие минеральные вещества, органические вещества или одновременно и те и другие.

К минеральным веществам относятся частицы грунта, руды, шлака, металлов, минеральные соли, кислоты, щелочи и другие неорганические вещества.

Органические примеси весьма разнообразны и образуются за счет поступления в сточную воду остатков сырья, реагентов и продуктов производства, отходов жизнедеятельности человека и животных, веществ растительного происхождения и др. органические вещества характеризуются присутствием в их составе углерода, водорода, во многих случаях кислорода и азота, а также серы, фосфора, хлора, металлов.

Загрязняющие вещества могут находится в воде в грубодисперсном состоянии, в виде эмульсии, пены, в коллоидном состоянии или в виде истинного раствора.

Сточные воды могут быть разного происхождения, однако в большинстве случаев преобладают сточные воды промышленного происхождения. Промышленные стоки бывают трех видов: бытовые, поверхностные и производственные.

Бытовые сточные воды образуются при работе душевых, туалетов, прачечных и столовых.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания талой, дождевой или поливочной водой веществ и материалов, скапливающихся на территории, крышах и стенах производственных зданий.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах.

Промышленные стоки содержат растворенные и взвешенные вещества, нефтепродукты и плавающий мусор, иногда вода в них может иметь повышенную температуру. Преобладание тех и иных загрязнителей в сточных водах зависит от их происхождения. Так, в бытовых сточных водах преобладают органические вещества, в т.ч. синтетические моющие средства, в поверхностных сточных водах много мусора, взвешенных веществ, нефтепродуктов. Состав производственных сточных вод зависит от профиля производства, часто в них можно в большом количестве обнаружить тяжелые металлы.

Любые загрязнители, попадая со сточными водами в поверхностные водоемы, ухудшают качество воды в них. Если это вещества органической

25

природы, то в приемном водоеме они начинают окисляться, либо самостоятельно, либо при участии микроорганизмов, однако в любом случае на их окисление расходуется кислород. Возникает, так называемая,

биохимическая потребность в кислороде (БПК) – количество кислорода,

необходимое для полной минерализации микроорганизмами-деструкторами органических веществ, содержащихся в 1 л воды

Следовательно, БПК является показателем содержания в воде органических веществ. Чем больше БПК, тем выше интенсивность расходования кислорода воды на окисление загрязняющих веществ и тем меньше кислорода остается в воде для живых организмов – рыб, ракообразных, моллюсков, растений и водорослей. Ухудшение условий жизни перечисленных групп живых организмов снижает скорость самоочищение водоема, иногда самоочищение может полностью прекратиться и тогда вода становиться совсем непригодной для человека и животных.

Ухудшению условий самоочищения водоема способствует и попадание в него биогенных веществ (соединений азота, фосфора). В этом случае имеет место усиленное размножение в водоеме сине-зеленых водорослей, которые своей жизнедеятельностью подавляют все остальные группы живых организмов.

Снижению скорости самоочищения воды в ряде случаев способствует сброс в водоемы нагретой воды. Растворимость кислорода в воде невысока, а с повышением температуры она еще более снижается, что, естественно, не улучшает условия жизнедеятельности водных организмов и не способствует самоочищению воды. Теплые сточные воды бывают в том случае, если для охлаждения технологического оборудования на предприятии применяют воду.

Биогенные и ряд органических веществ и тепло становятся помехой для пресноводных экосистем только тогда, когда их количество превышает некий предел. В малых же объемах эти компоненты иногда могут быть даже полезны для этих экосистем. Однако существуют и другие загрязнители, которые по своей природе чужды природным экосистемам – это тяжелые металлы и многие синтетические вещества. С такими загрязнителями природные экосистемы могут справиться лишь при незначительной их концентрации.

Для того, чтобы природные водные экосистемы успевали обезвредить загрязнители, необходимо ограничить их поступление в водоемы, т.е. необходимо уменьшить сброс в водоемы неочищенных сточных вод предприятий. Предварительная очистка сточных вод, т.е. значительное снижение БПК стоков, уменьшение содержания биогенных веществ, тяжелых металлов, взвешенных веществ, уменьшение температуры до необходимой величины достигается на очистных сооружениях, которые должны иметь большинство предприятий.

Необходимая степень очистки сточных вод перед их сбросом в водоемы зависит не только от состава самих сточных вод, но и от многих других факторов, среди которых необходимо отметить расход воды в реке, ее химический состав, температуру, место сброса стоков (у берега или на

26

стрежне), строение берегов, извилистость реки, хозяйственное назначение водоема, удаленность места сброса стоков от мест водопотребления и т.п.

Нормы качества воды в водных объектах достигаются путем реализации комплекса водоохранных мероприятий, одним из которых является предельнодопустимый сброс.

Предельно допустимый сброс (ПДС) вещества в водный объект –

масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения качества воды в контрольном пункте.

ПДС устанавливаются для каждого вещества отдельно. Норматив разрабатывается для условий нормальной работы технологического оборудования при условии его полной загрузки.

Величины ПДС используются для контроля за соблюдением установленных режимов сброса сточных вод в водные объекты, а также служат основными целевыми показателями для разработки планов и программ развития водоохранных комплексов.

В настоящей работе не изучаются принципы работы очистных сооружений, а рассматриваются приемы определения необходимой степени очистки сточных вод перед их сбросом в водоем, учитывающие большинство из этих факторов.

Приведенные ниже формулы расчета необходимой степени очистки сочных вод пригодны лишь для случая сброса стоков в водотоки, т.е. в реки. Во всех остальных случаях необходимо пользоваться другими расчетами.

Расчет необходимой степени очистки сточных вод от взвешенных частиц

Этот расчет проводят по следующей формуле:

допустимая концентрация взвешенных частиц в сточных водах перед их сбросом в водоем, мг/л.

Предельно-допустимую концентрацию взвешенных частиц в сточных водах перед их сбросом в водоем определяют по формуле:

взвешенных частиц в воде реки до сброса в нее сточных вод, мг/л; n – степень разбавления сточных вод в расчетном створе.

Степень разбавления сточных вод в расчетном створе, определяется по формуле:

27

где q – расход сточных вод, м3/с; Q – расход воды в реке, м3/с; - коэффициент смешения, показывающий, какая часть речного расхода, смешивается со сточной жидкостью в максимально загрязненной струе данного створа.

Расчет степени очистки от загрязнителей, определяющих полное биохимическое потребление кислорода (БПКполн) смеси речной воды и сточных вод

При поступлении стоков в реку снижение концентрации органических веществ, выраженное в БПК, происходит не только вследствие разбавления, но и из-за самоочищения воды.

Концентрация сточных вод (Lo ), при которой БПК воды реки в ближайшем пункте водопользования ниже спуска сточных вод будет не больше принятых нормативов, находят по формуле:

где k – константа неконсервативности органических веществ, обуславливающих БПК (вводится для учета изменения концентрации этих веществ во времени под действием процесса, обуславливающего самоочищение воды и зависит о температуры речной воды);

t – время протекания воды от места сброса сточных вод до расчетного створа, сут;

LПДК - предельно-допустимое значение БПК в воде водных объектов;

Lр - БПК речной воды до сброса сточных вод, мг/л; n – степень разбавления.

Величина коэффициента неконсервативности определяется по формуле:

Необходимая степень очистки сточных вод (ЭБПК ) в этом случае определяется по формуле:

где Lст - полная биохимическая потребность (БПК) сточной воды в кислороде, мг/л.

28

Расчет необходимой степени охлаждения сточных вод перед сбросом их в водоем

Сточные воды перед их сбросом в водоем должны иметь температуру, определяемую по формуле:

где Тдоп - допустимое повышение температуры в реке, оС; Тmaxр - максимальная

температура речной воды (до спуска сточных вод) в наиболее теплый месяц года, оС; n – степень разбавления.

Если температура сточных вод больше расчетной температуры (Тстр ), то перед спуском в водоем сточные воды должны быть охлаждены до расчетной величины.

Расчет степени очистки сточных вод от тяжелых металлов, содержащихся в стоках в виде ионов

Проводят по каждому веществу отдельно по формуле:

где Эi – степень очистки сточных вод от i-того загрязняющего вещества, %;

Сстi - концентрация i-того загрязняющего вещества в сточных водах, мг/л; СПДСi

-предельно-допустимая концентрация i-того загрязняющего вещества в сточных водах перед их сбросом в воду реки (мг/л), которая, в свою очередь, определяется по формуле:

вещества в реке (до спуска в нее сточных вод), мг/л; n – степень разбавления.

ЗАДАНИЕ

Рассчитать необходимую степень очистки сточных вод перед их сбросом в водоем и определить условие их спуска.

Исходные данные для выполнения лабораторной работы:

Сточные воды