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.
|
