Максимальная концентрация вредного вещества. Степень очистки промышленных сточных вод

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 систем

е 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.