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 DТ , о С | 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 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 w 0 , 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 vм , 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:
См = Сф + Сфакт , (6)
См – максимальное значение приземной концентрации вредного вещества,
Сф – фоновая концентрация вредного вещества в приземном воздухе.
Тогда
Сфакт = См – Сф ,
Сфакт = 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.
См + Сфакт ≤ ПДК, т.е.
См + Сфакт ≤ 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 r ч , кг/м3 | 800 |
| Плотность воды r в , кг/м3 | 1000 |
| Кинематическая вязкость воды, зависящая от температуры (для 20 °С) g, 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 Qmax 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 vч , 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 ;
r ч ,r 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:
vч ¢ = vч - w , (11)
где w - вертикальная турбулентная 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 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 :
Cф = Сн (1-h), (14)
Cф = 780 · (1 - 0,72) = 218,4 (г/м3 ).
Сравним Cф с допустимой по условиям задачи Ск :
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 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 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.