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 DТ,
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, 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 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.
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 rч, кг/м3
|
800
|
Плотность воды rв, 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 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;
rч, rв - 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).
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 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.