Максимальная концентрация вредного вещества. Степень очистки промышленных сточных вод

1



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.