11
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 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 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 См, мг/м3, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных метеорологических условиях определяем по формуле:
(1)
Для определения См 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 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 vм:
при 0,5 vм < 2 (0,5 < 0,82 < 2) n = 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 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 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 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 Qmax по формуле:
, (8)
(м)
3) для предварительного расчета размеров нефтеловушки допустим ламинарный характер потока воды в отстойной зоне при постоянных скоростях движения воды vв и всплытия частиц нефтепродуктов vч.
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;
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:
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-), (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) |
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 Cдоп, г/м3. Эта концентрация должна удовлетворять условию
Cдоп Cв + 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,
Cдоп 0,24 + 36,625 · 0,25,
Cдоп 9,4 (г/м3).
2. Сравним Сдоп 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.