Средняя суточная ПДК некоторых веществ в атмосфере населенных пунктов

Вещество	ПДКс.с мг/м^3
Акролеин	0,03
Аммиак	0,04
Анилин	0,03
Ацетон	0,35
Бензол	0,1
Диоксид серы	0,05
Диоксид углерода	3,0
Зола	0,5
Медь	0,002
Никель	0,001
Окислы азота	0,04
Окись этилена	0,03
Оксид углерода	1,0
Пропилен	3,0
Пыль	0,15
Пыль цементная	0,01
Ртуть металлическая	0,0003
Сажа	0,05
Свинец	0,0003
Сероводород	0,008
Спирт метиловый	0,5
Спирт этиловый	5,0
Фенол	0,003
Формальдегид	0,003
Хлор	0,03
Хлористый водород	0,2

Варианты задач и пояснения к задачам

Вариант 1

Определить величину предельно допустимого выброса (ПДВ) несгоревших мелких частиц топлива (сажи) выбрасываемых из трубы котельной, расположенной на ровной местности. Рассчитать максимально допустимую концентрацию сажи около устья трубы (С_мт). Сравнить ПДВ с заданным выбросом сажи (М) и сделать вывод о возможности работы котельной. Исходные данные для расчета принять из таблицы 2:

Таблица 2

Исходные данные
Фоновая концентрация в приземном слое воздуха Сф (мг/м^3)	Масса сажи выбрасываемой в атмосферу М, (г/с)	Объем газовоздушной смеси выбрасываемой из трубы Q, м^3/с	Разность температур выбрасываемой смеси и окружающего воздуха ΔТ, ^0С	Высота трубы Н, м	Диаметр устья трубы Д, м
0,01	2,5	5,2			1,0

1.Предельно допустимый выброс ПДВ (г/с), нагретого ВВ из трубы в атмосферу, при котором содержание его вприземном слое не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК), определяется по формуле:

;

ПДК_сажи – принять 0,05 мг/м³;

Коэффициент F (для крупнодисперсной пыли равной 2,5);

Коэффициент А, зависящий от температурной стратификации и горизонтального рассеивания ВВ в атмосфере принять равным 180.

Коэффициент (η) безразмерный, учитывающий рельеф местности для данного варианта принять равным 1.

2. Для определения коэффициентов (m) и (n) необходимо рассчитать среднюю линейную скорость W₀ , (м/с) по формуле:

;

Затем вычисляет значение параметров (f) и (V_м), (м/с) по следующим формулам:

;

.

Коэффициент (m) определяет в зависимости от параметра (f) по формуле:

.

Коэффициент (n) определяем в зависимости от величины (V_м):

при V_м ≥ 2, n = 1;

при 0,5 ≤ V_м < 2, n = 0,532* V_м - 2,13* V_м + 3,13;

при V_м < 0,5, n = 4,4* V_м.

3. Для возможности сравнения с фактической (измеряемой приборами), рассчитать величину максимально допустимой концентрации сажи в выбросах около устья трубы, (г/м³) по формуле:

, г/м³.

Вариант 2

Тепловая электростанция выбрасывает в атмосферу М₁=15, т/час диоксида серы. Температура воздушной смеси Т_r=123⁰С. Высота трубы Н=150 м, диаметр устья D=5м, средняя скорость выхода газовоздушной смеси W₀=10 м/с. Электростанция расположена в Тульской области (А=140). Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца года Т_r=23⁰С. Принять коэффициент η = 1.

Определить величину максимальной приземной концентрации примеси С_м и расстояние Х_м на котором она достигается.

Величину максимальной приземной концентрации вредных веществ (С_м), мг/м³ для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного (точечного) источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии (Х_м) от источника, определяется по следующей формуле:

, мг/м³

С_м – максимальная приземная концентрация, г/м³;

М – масса вещества выбрасываемого в окружающую приземную среду, (т/час);

Н – высота трубы, (м);

ΔТ – разность температур между температурой газовоздушной смеси и температурой окружающей среды, (градус);

V₁ – объемная скорость выхода из трубы газовоздушной смеси.

V₁ (объемная скорость выхода газовоздушной смеси) вычисляем по следующей формуле:

;

W_ср – принимаем равную 7, м/с.

При наличии на предприятии очистных и газоулавливающих сооружений принимаем F=1, а также для газообразных веществ и мелкодисперсной пыли (зола, пыль) и F=2 для мелкодисперсных аэрозолей (ацетон, акролеин и др.). Если газоулавливающее оборудование отсутствует, то F=3.

Коэффициент (m и n) определяется в зависимости от параметра (r и g), которые рассчитываются по следующим формулам:

;

;

, если r < 100;

, если r > 100;

, если 0,5 ≤ g < 2;

, если g < 0,5;

, если g ≥ 2.

Определение расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества, определяется по формуле:

;

k – безразмерный коэффициент, рассчитывается с помощью формул:

для r < 100 , при g ≤ 0,5

, при 0,5 < g ≤ 2

, при g > 2

для r > 100 при g ≤ 0,5

, при 0,5 < g ≤ 2

, при g > 2.

Вариант 3

Предприятие специализирующие на ремонте автотранспорта выбрасывает в воздушный бассейн следующие компоненты:

Акролеин – 2,2 г/с; окислы азота – 1,7 г/с; свинец – 0,8 г/с; сажа – 1,1 г/с. Выброс считается холодный. Высота трубы Н=30 м; диаметр устья трубы D=1,5 м. Предприятие расположено на Д-востоке (А=200). Коэффициент (η) принять равным 1. Определить величину максимальной приземной концентрации (С_м) выбросов по ингредиентам для холодной газо-воздушной смеси по формуле:

, мг/м³.

Безразмерный коэффициент (n) рассчитывается в зависимости от показателя (g). Для данного варианта коэффициент (g) принять равным 3.

, если 0,5 ≤ g < 2;

, если g < 0,5;

, если g ≥ 2.

V₁ – объемная скорость выхода газовоздушной смеси, вычисляется по формуле:

;

W_ср – средняя скорость выхода газовоздушной смеси, для данного варианта, принять равной 8 м/с.

Вариант 4

Предприятие «Фотон» специализирующее по производству радиотехнического оборудования выбрасывает в атмосферу следующие компоненты: акролеин – 7,4 г/с; оксид углерода – 3,0 г/с; ртуть – 0,6 г/с; формальдегид – 4,1 г/с. Диаметр устья трубы (Д)=2 м.

Определить минимальные высоты труб для каждого загрязнителя воздушного бассейна по формуле:

,

ΔТ – разность температур между газовоздушной смесью и температурой окружающей среды (для данного варианта ΔТ=32⁰С);

А – коэффициент зависящий от температурной стратификации (взять равной 180);

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, принять следующим:

акролеин, оксид азота, формальдегид – 1;

ртуть -2.

Коэффициент (η) для данного варианта принять равным 1 (рельеф местности ровный); коэффициент (m)=1; коэффициент (n)=2:

;

ПДК_с.с. – (предельно допустимая концентрация) компонентов выбрасываемых предприятием, взять из таблицы 1.

V₁ – расход газовздушной смеси (объемная скорость м³/с) рассчитываем по формуле:

;

W_ср – средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси (м/с), принять равной 5 м/с.

Вариант 5

Предприятие «Калибр» расположенное в г.Иркутск, выпускающее полиэтиленовые трубы для газоснабжения выбрасывает в атмосферу следующие компоненты: ацетон – 2,2 г/с; диоксид серы – 1,6 г/с; зола – 4,1 г/с; фенол – 1,0 г/с. Высота труб выбрасываемых компонентов в воздушный бассейн составляет: 10 м; 20 м; 30 м; 40 м. ПДК загрязняющих веществ взять из таблицы 1.

Определить приоритетность веществ загрязняющих приземный слой атмосферного воздуха. Приоритетность загрязняющих веществ определяется по величине параметра (Ф_i) по формуле:

,

Ф_i – параметр приоритетности;

Н_i – средневзвешенная высота источников выбросов i-го вещества, которая определяется по формуле:

;

М_i – масса выбрасываемого загрязняющего вещества.

Загрязняющее вещество является приоритетным, если Ф_i > 10Н.

При H_i ≤ 10 м; для приоритетных веществ Ф_i > 100.

Ф_i – находим для каждого компонента выбрасываемого на предприятии в атмосферный воздух (в данном варианте для ацетона, диоксида серы, золы, фенола). По данным расчета сделать вывод о приоритетности загрязняющих веществ.

∑М_i – сумма масс выбрасываемых вредных веществ на предприятии.

Вариант 6

Предприятие «Вега» специализирующее на выпуске аккумуляторных батарей выбрасывает в воздушный бассейн следующие компоненты: ртуть – 0,4 г/с; свинец – 0,1 г/с. Д=1,0 м; Н=20 м. Определить ТПВ (требуемое потребление воздуха) и параметр разбавления (R).

1. ТПВ – это требуемое потребление воздуха (объем воздуха), в котором необходимо разбавить выбрасываемую смесь в атмосферный воздух, чтобы довести ее концентрацию до ПДК_с.с и рассчитывается по следующей формуле:

, (м³/с)

М_i – масса выбрасываемого вещества (г/с);

ПДК_i – предельно-допустимая концентрация i-го вещества, мг/м³ (взять из таблицы 1).

2. Параметр разбавления газовоздушной смеси (R) определяется по формуле:

,

Д₁ – диаметр устья трубы, (м);

Н₁ – высота трубы, м;

g₁ – концентрация примеси в устье источника, (мг/м³), которая определяется по формуле:

М_i – масса вещества выбрасываемого в атмосферный воздух, (г/с);

V_i – объемная скорость (объем) выхода газовоздушной смеси (м³/с), определяется по формуле:

,

Д – диаметр трубы, (м);

W_ср – средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси (м/с), в данном варианте принять равной 7 м/с.

Вариант 7

Рассчитать загрязнение приземного слоя атмосферного воздуха сажей работающей котельной (объем выбросов, м³/с) и величину максимально допустимой концентрации в выбросах около устья трубы прямоугольного сечения. Длина устья источника (L) составляет 2 м и ширина (b) – 0,8 м, ПДВ – предельно допустимый выброс сажи составляет – 10 г/с. Линейная скорость (W₀, м/с) выхода сажи из трубы составляет 6 м/с.

1. Расчет ведется из условий Д=Д_экв;

Д_экв – эквивалентный диаметр определяется по формуле:

.

2. V=V_экв, (V_экв – эквивалентный объем выбросов, объемная скорость м³/с)

, м³/с.

3. Определяем величину максимально допустимой концентрации смеси в выбросах около устья трубы, г/м³ по формуле:

, г/м³.

4. Сравнить С_мТ с ПДК_сажи (ПДК_сажи=0,05 г/м³) и сделать вывод о возможности работы котельной.

Вариант 8

Определить границы санитарно-защитной зоны предприятия «Фотон».

Таблица 3

Краткая характеристика предприятия «Фотон»

Название предприятия, загрязняющее вещество	Высота трубы, м	Диаметр устья трубы, м	Температура выбрасываемой смеси, ^0С	Выбросы загрязняющих в-в	t^0 наружного воздуха
«Фотон» -акролеин -окислы азота -сажа -свинец		0,6		2,2 1,7 1,1 0,8	+23^0

Размер СЗЗ (санитарно-защитной зоны) предприятия в зависимости от розы ветров определяется по формуле:

,

L – расстояние от источника выбросов до границы СЗЗ в рассчитываемом румбе (направление ветра) розы ветров (значение СЗЗ, как правило рассчитывают для ветров разных направлений);

х – расстояние до участка местности в данном направлении, где концентрация загрязняющего вещества равна 1 ПДК_с.с. (рассчитывается при соотношении 1 < x/x_max £ 8), м;

х_max – расстояние на котором достигается максимальная концентрация (С_max) загрязняющих веществ.

Р – среднегодовая повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, % (С, З, Ю, В, ЮВ и тд.);

Р₀ – повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров, % (при восьмирумбовой розе ветров Р₀ = 12,5%, т.е. 100/8 = 12,5 %).

Роза ветров (повторяемость направлений ветра),

месторасположения предприятия «Фотон»

Ю – 9% С-37% Р₀ = 12,5%

Ю-В – 10% С-З – 16%

В – 8% З – 6%

С-В-8% Ю-З -6%

1. Находим расстояние от источника выбросов (Х_max), на котором приземная концентрация загрязняющего вещества С достигает максимального значения (С_max, мг/м³).

,

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе:

а) при наличии на предприятии газопылеулавливающих сооружений F=1;

б) для газообразных мелкодисперсных веществ (пыль, зола и др.) и мелкодисперсных аэрозолей F=2.

DТ – разность температур между ГВС и наружного воздуха;

Н – высота трубы, м;

k – безразмерный коэффициент, рассчитываемый с помощью формул:

для r < 100:

, при g £ 0,5;

, при 0,5 < g £ 2;

, при g > 2.

для r > 100:

, при g £ 0,5;

, при 0,5 < g £ 2;

, при g > 2.

Коэффициент (r) находим по формуле:

;

Коэффициент (g) определяется по формуле:

,

V₁ – расход газовоздушной смеси (объемная скорость, м³/с), определяется по формуле:

,

W_ср – средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси, м/с (для данного варианта принять 5 м/с).

2. Рассчитываем максимальную концентрацию (С_max):

,

А – коэффициент зависящий от температурной стратификации, в данном варианте принять равным 180;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере принять следующие значения: акролеин, окислы азота, сажа равным 1; свинец равен 2.

Коэффициенты (m) и (n) характеризующие характер и состав газо-воздушной смеси определяются в зависимости от параметров r и g и рассчитывается по следующим формулам:

, если r < 100;

, если r ³ 100;

, если 0,5 < g £ 2;

, если g < 0,5;

, если g ³ 2.

3. Рассчитываем расстояние (х) от источника выбросов на котором приземная концентрация (С¹) = 1 ПДК_с.с. Значение величины (х) определяется для каждого загрязняющего вещества по формуле:

,

(соответствующего загрязняющего вещества).

Если в выражении для вычисления результатов (х) в круглых скобках оказывается отрицательное значение или равным нулю, то это означает, что для данного загрязняющем вещества на любом расстоянии от источника выбросов не достигается концентрация, превышающая ПДК_с.с. и следовательно, устанавливать СЗЗ по этому загрязнителю не требуется. Из сравнения числовых значений величин (х) для загрязняющих веществ предприятия, размер СЗЗ определяется по наибольшему значению величины (х). Рассчитываем соотношение Р/Р₀ для каждого из восьми румбов: (для данного варианта) допустим для южного направления:

Ю = 9/12,5 = 0,72 (так для каждого из восьми румбов)

Значение величины L (размер СЗЗ) определяется в соответствии с расчетной формулой:

, (м)

Значение величины (х) берется максимальное из четырех загрязнителей, которые выбрасывает предприятие «Фотон». Следовательно, окончательные размеры СЗЗ предприятия определяется по тому веществу, где значение величины (х) имеется наибольшее значение.

Допустим максимальное значение (х) в данном варианте 3500 м получилось по свинцу, тогда размер СЗЗ (L) мы будем рассчитывать для свинца по всем восьми румбам. Пример:

(м),

(м) и т.д. по всем восьми румбам.

После проведения расчетов начертить направление розы ветров и размеры СЗЗ предприятия в произвольном масштабе.

Вариант 9

Цех для изготовления стальных металлоконструкций при проведении сварочных работ использует электроды марки УОНИ 13/85, при этом в воздушный бассейн выделяются следующие компоненты марганец и его соединения – 0,6 г/кг используемых электродов, 9,8 г/кг – оксиды железа, 1,3 г/кг – пыль неорганическая и 1,1 г/кг – фтористого водорода. Определить максимально разовое выделение и валовый выброс загрязняющих веществ по ингредиентам. Сверка ведется 4,5 часа в день. Расчет ведется следующим образом:

1. Определяем количество наплавленного металла по формуле:

,

Q_H – количество наплавленного металла (г, кг);

К_н – коэффициент наплавки (10 г/А/ч), (среднее для всех марок электродов);

t – «чистое время», затрачиваемое в течение рабочего дня (час) равное 4,5 часа;

I – сила тока равная 200А при Д (электрода) равном 5 мм и толщине свариваемой детали 7-10 мм и более.

2. Определяем количество используемых электродов за день (В) по формуле:

(обмазки электродов);

30% берем от количества наплавленного металла.

3. Расчет валового выброса по ингредиентам указанных в задании по формуле:

(т/год),

g_i – удельное выделение компонента (г/кг);

В – количество электродов потраченное за один день или год.

4. Максимально разовый выброс загрязняющих веществ определяется по формуле:

(г/с),

t – чистое время затраченное на сварку (в данном варианте 4,5 часа).

Вариант 10

Для окраски крупногабаритных деталей методом пневматического распыления на специализированной площадке ремонтного цеха за год расходуется 11,2 т эмали марки НЦ-25. Доля сухого остатка в эмали Dсух.=34%; доля ЛКМ, теряемого в виде аэрозоля s_аэр=30%; доля растворителей, испаряющихся при окраске b_i^ок =25%, при сушке b_i^суш=75%.

1. Определить валовое выделение аэрозоля краски в процессе окраски по формуле:

,

Z_кр – количество израсходованной..... эмали (т/год);

D_сух – доля сухого остатка в исходном ЛКМ (%);

s_аэр – доля лакокрасочного материала (ЛКМ), потерянного в виде аэрозоля (%).

2. Определить максимально разовое выделение (г/с) загрязняющих веществ за месяц для наибольшего напряженного времени работы покрасочного участка по формуле:

,

M_max для данного варианта (М_i^ок + М_i^суш + М_i^аэр) составило 2,5 т/год;

G_i^аэр – максимально разовый выброс загрязняющего вещества в виде аэрозоля (г/с);

n – число дней работы участка в этом месяце (дней), принять равным 22 дня;

t – среднее чистое время работы (окраски, сушки) участка за день (принять равным 2,5 часа).

Вопросы для выполнения контрольной работы по дисциплине «Охрана воздушного бассейна»

1. Причины загрязнения атмосферы.

2. Основные источники загрязнения атмосферы.

3. Последствия загрязнения атмосферы:

а) влияние на здоровье людей;

б) влияние на растительность;

в) влияние на материалы и конструкции.

4. Глобальные экологические проблемы, обусловленные загрязнением атмосферы.

5. Основные загрязнители атмосферы и их характеристика.

6. Характеристика газообразных загрязняющих веществ (диоксиды серы SO₂, оксид углерода СО, оксид азота NO, углекислый газ CO₂, их источники и воздействие на воздушный бассейн.

7. Классификация источников загрязнения атмосферы.

8. Какие показатели лежат в основе нормативов качества воздушной среды рабочей зоны и атмосферного воздуха населенных мест.

9. Влияние метеорологических факторов на рассеивание вредных веществ в атмосфере.

10. Влияние характеристики местности на рассеивание вредных веществ.

11. Производственный шум, нормирование и методы защиты.

12. Вибрация, механизм, нормирование и методы защиты.

13. Ионизирующие загрязнения окружающей среды (оценка, опасность, технические средства защиты).

14. Электростатические поля (ЭСП), загрязнение и защита биосферы.

15. Радиационное излучение, загрязнение и защита.

16. Строение и состав атмосферы.

17. Правовые основы защиты атмосферы.

18. Что такое экологизация технологических процессов. Приведите примеры.

19. Охарактеризовать основные последствия загрязнения атмосферы.

20. Нормативы качества ОПС и их классификация.

21. Транспорт как источник загрязнения атмосферы.

22. Системы мероприятий по снижению загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом.

23. Экологический паспорт предприятия.

24. Государственный экологический мониторинг. Виды экологического мониторинга при строительстве объекта.

25. Влияние предприятий теплоэнергетики на загрязнение воздушного бассейна.

26. Аппараты по снижению газопылевых выбросов в атмосферу и их краткая характеристика.

27. Технологические процессы переработки сырья как источник воздействия на ОПС.

28. Влияние промышленно-транспортного загрязнения на состояние воздушного бассейна.

29. Санитарно-защитные зоны (СЗЗ) предприятия. Роль зеленых насаждений в рассеивании вредных веществ.

30. Контроль за соблюдением нормативов выбросов (ВВ) от предприятий. Виды экологического контроля при строительстве объекта.

Рекомендуемая литература

1. Временные методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух предприятиями деревообрабатывающей промышленности. Петрозаводск, 1992 г. – 56 с.

2. Газорегуляторные пункты и установки. Справочник под ред. И.В. Мещанинова, В.А. Жилы, О.В. Платонова. М.-ЗАО «Полимергаз», 2000 г. - 452 с.

3. Курбатова А.С. и др. Экология города. М.: Научный мир, 2004 г. – 624 с.

4. Маслов Н.В. Градостроительная экология. М. 2002 г.

5. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферный воздух. М. 1993 г. - 21 с.

6. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 20 Гкал в час. М., 1999г. – 53 с.

7. Методические рекомендации по разработке проектов нормативов предельного размещения отходов для теплоэлектростанций, промышленных и отопительных котельных. С-Петербург, 1998 г. – 56 с.

8. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. С-Петербург, 2002 г. – 114 с.

9. Перхуткин В.П. и др. Справочник инженера по охране окружающей среды. М. Изд-во ИНФРА– Инженерия, 2006 г.

10. Промышленно-транспортная экология. Лукашин В.Н., Трофименко Ю.В., Высшая школа: 2001 г. – 273 с.

11. Салова Т.Ю. и др. Основы экологии (аудит и экспертиза, техника и технологии) С-Петербург – Москва – Краснодар, 2002 г.

12. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий сооружений и иных объектов. /Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. М. 2003 г.

13. СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. ЗАО «Полимергаз» Москва, 2003 г.

14. Юшин В.В. и др. Техника и технология защиты воздушной среды. Высшая школа, 2005 г. – 391 с.

Дата добавления: 2015-07-25