Федеральное агентство по образованию
Волжский Гуманитарный институт
(филиал)
Волгоградского государственногоуниверситета
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 Сф, 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 DТ, 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, h 1
Предельно допустимая концентрация (ПДК), среднесуточная, мг/м3 0,04
Необходимо:
1. Рассчитать величину максимальнойконцентрации вредного вещества у земной поверхности, прилегающей к промышленномупредприятию, расположенному на ровной местности, при выбросе из трубы нагретойгазовоздушной смеси;
2. Определить фактическуюконцентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фоновогозагрязнения воздуха;
3. Дать оценку рассчитанного уровнязагрязнения воздуха в приземном слое промышленными выбросами путем сравнения сосреднесуточной предельно допустимой концентрацией (ПДК).
Решение:
1. Максимальное значение приземнойконцентрации вредного вещества См, мг/м3, привыбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятныхметеорологических условиях определяем по формуле:
/> (1)
Для определения См необходимо:
1) рассчитать среднюю скорость w,м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:
/> ; (2)
/>(м/с).
2) значения коэффициентов mиn определить в зависимости от параметров f иvм,м/с:
/>; (3)
/> (4)
/>(м/с);
/>(м/с).
3) коэффициент m определитьв зависимости от fпо формуле:
/>; (5)
/>.
коэффициент nопределитьв зависимости от величины vм:
при 0,5 £ vмn = 0,532 vм 2 — 2,13 vм+ 3,13,
поэтому n = 0,532 · (0,82)2– 2,13 · 0,82 + 3,13 = 1,74.
Итак,
/> (мг/м3).
2. Определим фактическуюконцентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фоновогозагрязнения воздуха:
См = Сф + Сфакт,(6)
См – максимальноезначение приземной концентрации вредного вещества,
Сф – фоноваяконцентрация вредного вещества в приземном воздухе.
Тогда
Сфакт = См –Сф,
Сфакт = 0,05 – 0,01 = 0,04(мг/м3).
3. В соответствии с ГОСТом длякаждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливаетсяПВД вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы вредных веществ отданного источника в совокупности с другими источниками не создадут приземнуюконцентрацию, превышающую ПДК.
См + Сфакт ≤ПДК, т.е.
См + Сфакт ≤0,04.
Итак, 0,05 + 0,04 = 0,09 > 0,04.
Таким образом, выбросы вредныхвеществ от данного источника в совокупности с другими источниками создаютприземную концентрацию, превышающую ПДК.
Необходимо снижать загрязненияатмосферы 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 Рц, м3 17
Скорость движения воды в отстойной зоне нефтеловушки, vв, м/с 0,003
Глубина проточной части отстойной зоны нефтеловушки H, м 2,2
Наименьший размер улавливаемых частиц нефтепродуктов в сточной воде rч, 10-6 м 40
Начальная концентрация нефтепродуктов в очищаемой воде Cн, г/м3 780
Коэффициент часовой неравномерности поступления очищаемой воды kн 1,5
Число секций в нефтеловушке n 3
Допустимая концентрация нефтепродуктов на выходе нефтеловушки Cк, г/м3 150 Температура оборотной воды, подаваемой в нефтеловушку, °С 20
Плотность частиц нефтепродуктов rч, кг/м3 800
Плотность воды rв, кг/м3 1000
Кинематическая вязкость воды, зависящая от температуры (для 20 °С) g, м2/с
10-6
Необходимо:
1. Определить основные размерынефтеловушки, используемой в качестве первой ступени очистки воды в оборотнойсистеме водоснабжения промывочно-пропарочной станции, и эффективность ееработы;
2. Определить эффективность работынефтеловушки.
Решение:
1. Рассчитаем основные размерынефтеловушки:
1) Определим максимальный секундныйрасход воды, м3/с через одну секцию нефтеловушки по формуле:
/>, (7)
/>(м3/с)
2) Определим требуемую ширину В,м, каждой секции нефтеловушки из условия пропуска Qmax поформуле:
/> , (8)
/>(м)
3) для предварительного расчетаразмеров нефтеловушки допустим ламинарный характер потока воды в отстойной зонепри постоянных скоростях движения воды vв и всплытия частицнефтепродуктов vч.
Скорость всплытия частицнефтепродуктов vч, м/с, найдем из условия равенствавыталкивающей архимедовой силы и силы вязкого сопротивления воды по формуле:
/>, (9)
где g — ускорение свободногопадения, g = 9,8 м/с2;
rч,rв — соответственноплотности частиц нефтепродуктов и воды, кг/м3;
/>(м/с).
4) длина отстойной зонынефтеловушки L, м, определяется из условия равенства времени всплытиянефтечастиц на поверхность и времени прохождения потока воды в отстойной зоне:
/>, (10)
/>(м).
5) с учетом реальных турбулентныхпроцессов, происходящих в нефтеловушке, действительная скорость всплытиянефтечастиц будет равна:
vч¢ = vч — w , (11)
где w — вертикальнаятурбулентная составляющая скорости, м/с;
w = 0,04vв,
w = 0,04 · 0,003 = 0,00012 (м/с).
Тогда vч¢ = 0,0028 — 0,00012 = 0,00268 (м/с).
6) уточним длину отстойной зонынефтеловушки по формуле:
/> (12)
/>(м).
2. Эффективность работынефтеловушки по уменьшению концентрации нефтепродуктов в очищаемой водеопределим по формуле
/>, (13)
где е — число Эйлера, е =2,7,
/>
3. Вычислим фактическуюконцентрацию нефтепродуктов на выходе нефтеловушки, г/м3:
Cф = Сн(1-h), (14)
Cф = 780 · (1 — 0,72) = 218,4 (г/м3).
Сравним Cф сдопустимой по условиям задачи Ск:
218 > 150 в 1,5 раза,
т.е. нефтеловушка не справляется сочисткой воды в оборотной системе водоснабжения промывочно-пропарочной станциина первой ступени.
Необходимо очищать нефтеловушку иотстойники регулярно не реже одного раза в 5-7 дней. В фильтро-нейтрализаторахсистематически должен заменяться фильтрующий материал, периодичность должнаустанавливаться на основании анализов проб профильтрованной воды и моечныхрастворов.
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 Нср, м 2,5
Средняя скорость течения воды в водоеме vср, 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 Cв, 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) x 1 Коэффициент извилистости русла, j 1,5 Расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа L, м 1000
Необходимо:
1. Определить необходимую степеньочистки промышленных сточных вод от загрязняющих взвешенных веществ;
Решение:
1. Для определения требуемойстепени очистки сточных вод от загрязняющих взвешенных веществ необходиморассчитать допустимую концентрацию взвешенных веществ в очищенных сточных водахперед выпуском их в водоем Cдоп, г/м3. Эта концентрациядолжна удовлетворять условию
Cдоп £ Cв + n · p ,
1) для определения кратностиразбавления:
/>, (15)
необходимо рассчитать:
а) коэффициент турбулентнойдиффузии:
/>, (16)
/>;
б) коэффициент, учитывающий влияниегидравлических факторов смешения сточных вод:
/>, (17)
/>;
в) коэффициент смешения сточных водс водой водоема рассчитываем по формуле:
/>, (18)
где /> ,(19)
/>,
/>
Итак,
/>
Cдоп £ 0,24 + 36,625 · 0,25,
Cдоп £ 9,4 (г/м3).
2. Сравним Сдоп сконцентрацией взвешенных веществ С в сточных водах, поступающих наочистную станцию. 9,4
Тогда рассчитаем необходимуюстепень очистки сточных вод от взвешенных примесей Э, %:
/>, (20)
/>.
4. Все сточные воды предприятиядолжны подвергаться очистке от вредных веществ перед сбросом в водоем. Длявыполнения этих требований применяют механические, химические, биологические, атакже комбинированные методы очистки. Состав очистных сооружений выбирают взависимости от характеристики и количества поступающих на очистку сточных вод,требуемой степени их очистки, метода использования их осадка и от другихместных условий в соответствии со СНиП.
Отстойники выбирают с учетомпроизводительности станций очистки сточных вод: до 20 000 м3/сутвертикальные, свыше 15 000 м3/сут горизонтальные, свыше 2 000 м3/сутрадиальные, до 10 000 м3/сут двуярусные.
Для данной степени очистки сточныхвод выгодно использовать вертикальный отстойник. Осветлители спроектировать ввиде вертикальных отстойников с внутренней камерой флокуляции с естественнойаэрацией за счет разницы уровней воды в распределительной чаше и осветлителе.
Можно также применить флотационныеустановки (импеллерные и напорные), которые рекомендованы для удаления изсточных вод нефтепродуктов, жиров, волокон минеральной ваты, асбеста, шерсти идругих нерастворимых в воде веществ.
Возможна также установкавысоконагружаемых биофильтров.