Состояние атмосферного воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Мониторинг - это система выполняемых по заданной программе регулярных, комплексных, долгосрочных наблюдений за состоянием окружающей среды и ее загрязнением, происходящими природными явлениями, а также оценка и прогноз последующих изменений.

Экологический мониторинг - информационная система наблюдений оценки и прогноза изменения состояния природной среды для выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.

Цель курсового проекта - произвести расчеты загрязняющих веществ в атмосфере, изучить экологический аудит и его виды, произвести оценку состояния атмосферного воздуха в районе Центра России.

1. Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере

Расход газовоздушной смеси V, м³/с, определяется по формуле

, (1)

где D - диаметр устья трубы, м;

W_o - скорость выхода газовоздушной смеси, м/с.

Принимаем D = 1,2 м.

Подставляя эти значения в формулу (1), получим

.

Безразмерные параметры f, V_м, m, n, d, определяются по формуле

, (2)

где H - высота дымовой трубы, м;

?Т - разница температур выбросов и окружающего атмосферного воздуха, ^оС.

Принимаем W₀=1,5 м/с; D = 1,2 м; Н =27 м; ?Т = 180 ^оС.

Подставляя эти значения в формулу (2), получим

.

, (3)

Принимаем V = 1,13 м³/с; ?Т = 180 ^оС; Н = 27 м.

Подставляя эти значения в формулу (3), получим

.

при f < 100

Принимаем f = 0,02058.

Подставляя это значение в формулу (4), получим

.

при f < 100 и V < 2, (5а)

при f < 100 и V ? 2, (5б)

В нашем случае воспользуемся формулой (5а), так как 0,02058 < 100 и 1,13 < 2. Значит .

при f < 100 и V_м ? 2, (6а)

при f < 100 и V_м > 2, (6б)

Принимаем V_м = 1,27; f = 0,02058

Подставляя эти значения в формулу (6а), получим

.

3 Опасная скорость ветра (при которой достигается максимальная приземная концентрация) U_м, м/с, определяется по формуле

при f < 100 и V_м ? 2, (7а)

при f < 100 и V_м > 2, (7б)

Подставляя эти значения в формулу (7а), получим

=1,27

4 Максимальная концентрация загрязняющего вещества С_м, мг/м³, определяется по формуле

, (8)

где А - безразмерный коэффициент, зависящий от температуры стратификации атмосферы;

М - масса загрязняющего вещества, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания выбросов;

з - коэффициент отражает влияние рельефа местности.

Принимаем А = 120; M = 320 г./с; F = 1; n = 1,4; m = 1,286; з = 1; H = 27 м; V = 1,13; ?T = 180 ^oC.

Подставляя эти значения в формулу (8), получим

.

5 Расстояние до места, где ожидается максимальная концентрация Х_м, м, определяется по формуле

, (9)

Принимаем F = 1; d = 6,77; H = 27 м.

Подставляя эти значения в формулу (9), получим

.

6 Приземная концентрация загрязняющего вещества С_i, мг/м³ по оси факела выбросов на разных удалениях X_i, м, определяется по формуле

, (10)

, то , (11)

, то , (12)

, то , (13)

Подставляем Х_i = 50 м.

Подставляя это значение в формулу (11), получим

.

Результаты аналогичных расчетов для расстояний 100, 200, 500, 1000, 5000, 7000 м сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Значения коэффициента (S)

Х, м	S
25	0,093
50	0,302
91	0,684
100	0,755
182,7	1,000
200	0,978
300	0,837
500	0,573
700	0,389
1000	0,231
2000	0,104
3751	0,040
4386	0,030

Принимаем С_м = 11,518 мг/м³; S = 0,093.

Подставляя эти значения в формулу (10), получим

мг/м³.

Результаты аналогичных расчетов для коэффициента (S) сведены в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Приземная концентрация загрязняющего вещества (C)

S	C, мг/м3
0,093	1,069
0,302	3,478
0,684	7,881
0,755	8,691
1,000	11,518
0,978	11,263
0,837	9,640
0,573	6,598
0,389	4,478
0,231	2,661
0,104	1,196
0,040	0,461
0,030	0,350

7 Приземная концентрация загрязняющего вещества С_у, мг/м³ на перпендикулярах к оси факелов выбросов определяется по формуле

, (14)

где S₂ - безразмерный коэффициент.

, , (15а)

, , (15б)

где t_y - аргумент при опасной скорости ветра;

Y_i - расстояние по перпендикуляру от оси факела выбросов;

Х_i - расстояние от ИЗА до рассматриваемого удаления данного перпендикуляра.

, (16)

Принимаем U_м = 1,27 м/с; Y = 50 м; Х_м = 182,7 м.

Подставляя эти значения в формулу (15а), получим

.

Принимаем U_м = 1,27 м/с; Y = 100 м; Х_м = 182,7 м.

Подставляя эти значения в формулу (15а), получим

.

Принимаем U_м = 1,27 м/с; Y = 200 м; Х_м = 182,7 м.

Подставляя эти значения в формулу (15а), получим

.

Принимаем U_м = 1,27 м/с; Y = 300 м; Х_м = 182,7 м.

Подставляя эти значения в формулу (15а), получим

.

Принимаем U_м = 1,27 м/с; Y = 400 м; Х_м = 182,7 м.

Подставляя эти значения в формулу (15а), получим

.

Результаты аналогичных расчетов для коэффициента (t) сведены в таблицу 1.3.

Y X	50	100	200	300	400
91	0,03834	1,5336	6,1345	13,8027	24,5381
316.8	0,0951	0,3805	1,5219	3,4243	6,0876
1875	0,0009	0,0036	0,0145	0,0325	0,0578
3751	0,00026	0,000903	0,0036	0,0081	0,0144

Полученные значения подставляем в формулу (16), получим

.

Результаты аналогичных расчетов для аргумента сведены в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 - Значения безразмерного коэффициента (S₂)

X	t	S
91	0,3834	0,0220693903
	1,5336	0,0000081824
	6,1345	0,0000000002
	13,8027	0,0000000000
	24,5381	0,0000000000
182,7	0,0951	0,3859191515
	0,3805	0,0227031931
	1,5219	0,0000086439
	3,4243	0,0000000201
	6,0876	0,0000000002
1875	0,0009	0,9910090697
	0,0036	0,9645131762
	0,0144	0,8653732886
	0,0325	0,7221881093
	0,0578	0,5606403106
3751	0,0002	0,9977459397
	0,0009	0,9910138415
	0,0036	0,9645317590
	0,0081	0,9219439039
	0,0144	0,8654400322

Принимаем S₂ = 0,022069; С = 7,881 мг/м³.

Подставляя эти значения в формулу (14), получим

мг/м³.

Принимаем S₂ = 0,3859; С = 11,518 мг/м³.

Подставляя эти значения в формулу (14), получим

мг/м³.

Принимаем S₂ = 0,991; С = 1,295 мг/м³.

Подставляя эти значения в формулу (14), получим

мг/м³.

Принимаем S₂ = 0,998; С = 0,461 мг/м³.

Подставляя эти значения в формулу (14), получим

мг/м³.

Результаты аналогичных расчетов для приземной концентрации ЗВ (С) на перпендикулярах к оси факела выбросов сведены в таблицу 5.

Таблица 1.5 - Значение параметров (С) на определенном расстоянии от ИЗА

Y X	50	100	200	300	400
91	0,174	0,00006449	0,00000000	0,00000000	0,00000000
182,7	4,445	0,261	0,00009956	0,00000023	0,00000000
1875	1,283	1,249	1,121	0,935	0,726
3751	0,46	0,457	0,444	0,425	0,399

Расчет предельно-допустимого выброса

Расчет предельно-допустимого выброса определяется по формуле:

……………………………. (17)

где ПДК - максимально-разовая предельно-допустимая концентрация загрязняющих веществ, мг/м;

С- фоновая концентрация загрязняющих веществ, мг/м;

H- высота дымовой трубы, м;

V - расход газовоздушной смеси, м/с;

- разница температур выбросов и окружающего атмосферного воздуха, ;

А - безразмерный коэффициент, зависящий от температуры стратификации атмосферы;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания выбросов;

- коэффициент отражает влияние рельефа местности;

m, n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газового вброса из устья источника.

Принимаем ПДК =5 мг/м; С=0; H=27 м; А=120; F=1;

n=1,4; m=1,286; =1; V=1,13; =180

г/с

Так как максимально-разовая ПДК для оксида углерода равна 0,5 мг/м, следовательно концентрация составляет не более 5% от ПДК и равна 0,025 мг/м. Отсюда следует, что радиус зоны влияния загрязняющего вещества равен 13250 м

Расход газовоздушной смеси V, м³/с, определяется по формуле

, (18)

где D - диаметр устья трубы, м;

W_o - скорость выхода газовоздушной смеси, м/с.

Принимаем D = 1,4 м.

Подставляя эти значения в формулу (18), получим

.

Безразмерные параметры f, V_м, m, n, d, определяются по формуле

, (19)

где H - высота дымовой трубы, м;

?Т - разница температур выбросов и окружающего атмосферного воздуха, ^оС.

Принимаем D = 1,4 м; Н =27 м; ?Т = 180 ^оС.

Подставляя эти значения в формулу (19), получим

.

, (20)

Принимаем V = 2,31 м³/с; ?Т = 180 ^оС; Н = 27 м.

Подставляя эти значения в формулу (20), получим

.

при f < 100, (21)

Принимаем f = 0,024.

Подставляя это значение в формулу (21), получим

.

при f < 100 и V_м < 2, (22а)

при f < 100 и V_м ? 2, (23б)

В нашем случае воспользуемся формулой (22а), так как 0,024 < 100 и 1,679 2.

Максимальная концентрация загрязняющего вещества С_м, мг/м³, определяется по формуле

, (25)

где А - безразмерный коэффициент, зависящий от температуры стратификации атмосферы;

М - масса загрязняющего вещества, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания выбросов;

з - коэффициент отражает влияние рельефа местности.

Принимаем А = 120; M = 320 г./с; F = 1; n = 1,0768; m = 1,28; з = 1; H = 27 м; V = 2,13; ?T = 180 ^oC.

Подставляя эти значения в формулу (8), получим

Результаты аналогичных расчетов максимальной концентрации загрязняющего вещества приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Изменение концентрации загрязняющего вещества в зависимости от диаметра трубы

Диаметр трубы D, м	Концентрация С, мг/м
0,8	16,722
1,0	14,097
1,2	11,518
1,4	9,727
1,6	8,445

В результате расчетов установлено, что максимальная концентрация загрязняющего вещества (CO) отдаляется на расстоянии 182.7 м от источника выбросов. Скорость ветра, при которой достигается максимальная концентрация, составляет 1,27 м/с. Радиус зоны влияния составляет 4386 м. Протяженность зоны загрязнения по ширине составляет 400 м.

2. Расчет циклона

В настоящие время наиболее распространенным методом защиты атмосферы от промышленных загрязнений является разработка эффективных очистных установок для удаления и переработки газообразных, жидких и твердых отходов.

Наиболее распространения в системах пылеочистки получили циклоны. Циклоны широко применяются при очистки от пыли вентляционных или технологических выбросов во всех отраслях народного хозяйства. На практике система улавливания частиц создается путем придания запыленному потоку закрученного или вращательного движения, ограниченного циклическими стенками. Частицы осаждаются при отбрасывании на стенки. Такое устройство называется циклоном.

По заданному объему очищаемого газа и оптимальной скорости вычисляется диаметр циклона D, м, необходимо для очистки газа по формуле:

где V-расход очищаемого газа, м/с;

- оптимальная скорость газа в циклоне м/с.

м

По фактическому значению диаметра циклона уточняем действительную скорость газа в циклоне м/с

где n - число параллельных подключенных циклонов.

м/с

Конические циклоны СК-ЦН-34М (НИИОГАЗ) предназначены для очистки сажегазовых и сажевоздушных смесей от твёрдых частиц в системах пневмотранспорта, аспирации и пневмоуборки сажевого (технического углерода) производства, а именно для улавливания пылей, обладающих высокой абразивностью частиц или их высокой слипаемостью.

Таблица 2.1 - Параметры определяющие эффективность циклона

Параметры	СК-ЦН-34М
, мкм	1,95
lg	0,308
, м/с	11,7

Таблица 2.2 - Соотношение размеров для циклона СК-ЦН-34М

Высота цилиндрической части, Нц	160 мм
Высота цилиндрической части, Нк	1040 мм
Внутренний диаметр выхлопной трубы, d	88 мм
Внутренний диаметр пылевыпускного отверстия, d1	72 мм
Ширина входного патрубка в циклоне (внутренний размер), b	72 мм
Высота внешней части выхлопной трубы, hв	120 мм
Высота установки фланца, hфл	40
Высота входного патрубка, а	160
Длина входного патрубка, l	240
Текущий радиус улитки, с	1232 мм

Перечень позиций

1 - конус;

2 - цилиндр;

3 - выхлопная труба;

4 - входной патрубок;

5 - выходной патрубок;

6 - бункер;

7 - опорный фланец.

Заключение

В результате расчетов установлено, что максимальная концентрация загрязняющего вещества (CO) отдаляется на расстоянии 182,7 м от источника выбросов. Скорость ветра, при которой достигается максимальная концентрация, составляет 1,27 м/с. Длина зоны загрязнения по оси факела выбросов, превышающая среднесуточную ПДК для CO, составляет 3751 м.

Список источников

1 СТП 3.4.2004 - 01 Система вузовской учебной документации. Требования к оформлению текстовых документов. - Взамен СТП 17-98; введ. с 11.04.01. - Красноярск: Издательский отдел СибГТУ - 45 с.

2 Боголюбов С.А. Экологическое право [Текст] /С.А. Боголюбов. - М.: Высшее образование, 2006. - 485 с.

3 Мозговая О.Ю. Экологическая безопасность [Текст] /О.Ю. Мозговая, С.А. Птицына, А.В. Кунцова. - М.: Соц.защита, 1997. - 156 с.

воздух загрязняющий рассеивание вещество

Размещено на Allbest.ru