Оценка качества атмосферного воздуха
Абсорбционный способ очистки газов, осуществляемый в установках-абсорберах, наиболее прост и дает высокую степень очистки, однако требует громоздкого оборудования и очистки поглощающей жидкости. Основан на химических реакциях между газом, например, сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор: известняк, аммиак, известь). При этом способе на поверхность твердого пористого тела… Читать ещё >
Оценка качества атмосферного воздуха (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Задача 1.
Определить годовое количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей по дорогам. В качестве загрязняющих веществ принять угарный газ (СО), углеводороды (несгоревшее топливо СН), окислы азота (NOх), сажу © и сернистый газ (SO2).
Исходные данные для расчета принять в соответствии с табл.1.
атмосфера загрязнение воздух автомобиль Таблица 1. Исходные данные для расчета.
Номер задания. | Марка автомобиля. | Тип двигателя внутреннего сгорания (ДВС). | Число дней работы в году. | Суточный пробег автомобиля. | |
Холодный период (Х). | Теплый период (Т). | ||||
L. | |||||
дн. | дн. | км. | |||
Газель Газ3221. | Б. |
Примечание: Б, Д — бензиновый и дизельный двигатели соответственно Решение Годовое количество загрязняющих веществ при движении автомобилей по дорогам рассчитывается отдельно для каждого наименования (СО, СН, NOх, С и SO2):
— количество рабочих дней в году в теплый и холодный периоды года соответственно, дн.
МСО = (22,7*120+28,5*250)*110*10-6 = 1 083 500*10-6 = 1,0833 т/год МСН = (2,8*120+3,5*250)*110*10-6 = 192 500*10-6 = 0,1332 т/год МNOx = (0,6*120+0,6*250)*110*10-6 = 24 420*10-6 = 0,0244 т/год.
MSO2 = (0,09*120+0,11*250)*110*10-6 = 14 905*10-6 = 0,0042 т/год Таблица 2. Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями отечественного производства.
Тип автомобиля. | Тип ДВС. | Удельные выбросы загрязняющих веществ, г/км. | |||||||||
СО. | СН. | NOх. | C. | SO2. | |||||||
Т. | Х. | Т. | Х. | Т. | Х. | Т. | Х. | Т. | Х. | ||
Газель. | Б. | 22,7. | 28,5. | 2,8. | 3,5. | 0,6. | 0,6. | ; | ; | 0,09. | 0,11. |
Д. | 2,3. | 2,8. | 0,6. | 0,7. | 2,2. | 2,2. | 0,15. | 0,20. | 0,33. | 0,41. | |
ЗИЛ 130. | Б. | 29,7. | 37,3. | 5,5. | 6,9. | 0,8. | 0,8. | ; | ; | 0,15. | 0,19. |
Д. | 3,5. | 4,3. | 0,7. | 0,8. | 2,6. | 2,6. | 0,20. | 0,30. | 0.39. | 0,49. |
Примечание: Т, Хтеплый и холодный периоды года соответственно.
Б, Д — бензиновый и дизельный двигатели соответственно Задача 2.
Определить годовое количество пыли, выбрасываемой в атмосферу при погрузке горной породы в автосамосвал БеЛАЗ 548.
Исходные данные для расчета принять в соответствии с табл.3.
Таблица 3. Исходные данные для расчета.
Номер задания. | Влажность горной массы. | Скорость ветра в районе работ. | Высота разгрузки горной массы. | Часовая производительность. | Время смены. | Число смен в сутки. | Количество рабочих дней в году. |
ц. | V. | Н. | |||||
%. | м/с. | м. | т/ч. | час. | шт. | дн. | |
4,5. | 4,9. |
Решение задачи Годовое количество пыли, выделяющейся при работе экскаваторов, рассчитывается по формуле.
т/год где — коэффициент, учитывающий влажность перегружаемой горной породы (принимается по табл.6);
— коэффициент, учитывающий скорость ветра в районе ведения экскаваторных работ (принимается по табл.7);
— коэффициент, зависящий от высоты падения горной породы при разгрузке ковша экскаватора в автомобиль (принимается по табл.8);
— удельное выделение пыли с тонны перегружаемой горной породы, принимается равной 3,5 г/т;
Q — часовая производительность экскаватора, т/час;
- — время смены, час;
- — количество смен в сутки, шт;
— количество рабочих дней в году, дн.
Таблица 4. Зависимость величины коэффициента К1 от влажности горной породы.
Влажность породы (ц), %. | Значение коэффициента К1. |
3,0 — 5,0. | 1,2. |
5,0 — 7,0. | 1,0. |
7,0 — 8,0. | 0,7. |
Таблица 5. Зависимость величины коэффициента К2 от скорости ветра.
Скорость ветра (V), м/с. | Значение коэффициента К2. |
до 2. | 1,0. |
2−5. | 1,2. |
5−7. | 1,4. |
7−10. | 1,7. |
Таблица 6. Зависимость величины коэффициента К3 от высоты разгрузки горной породы.
Высота разгрузки горной породы (Н), м. | Значение коэффициента К3. |
1,5. | 0,6. |
2,0. | 0,7. |
4,0. | 1,0. |
6,0. | 1,5. |
Задача 3.
«Интегральная оценка качества атмосферного воздуха».
Промышленное предприятие выбрасывает в атмосферу несколько загрязняющих веществ с концентрациями в приземном слое Сi.
Требуется:
- 1) определить соответствие качества атмосферного воздуха требуемым нормативам;
- 2) оценить степень опасности загрязнения воздуха, если оно есть;
- 3) при высокой степени опасности определить меры по снижению загрязнения воздуха.
Исходные данные приведены в таблице 7.
Таблица 7.
Номер задания. | Загрязняющие вещества, i. | Концентрация,. |
Диоксид азота. | 0,06. | |
Диоксид серы. | 0,1. | |
Серный ангидрид. | 0,12. | |
Аммиак. | 0,25. |
Решение.
1. Для решения задачи рекомендовано использовать индекс суммарного загрязнения воздуха (Jm), который рассчитывается по формуле:
Jm=У (Сi*Ai)qi
=+(+(+(=12.03.
где Сi — концентрация i-го вещества в воздухе; Аi — коэффициент опасности i-го вещества, обратный ПДК этого вещества: Аi = 1/ПДК; qi -коэффициент, зависящий от класса опасности загрязняющего вещества: q=1,5; 1,3; 1,0; 0,85 соответственно для 1-го, 2-го, 3-го и 4-го классов опасности.
1. Значения ПДК для заданных загрязняющих веществ и их класс опасности взять из таблицы 8.
Таблица 8.
Загрязняющее вещество. | Среднесуточная концентрация, мг/м3. | Класс опасности. |
Диоксид азота. | 0,04. | |
Диоксид серы. | 0,05. | |
Серный ангидрид. | 0,05. | |
Аммиак. | 0,04. |
3. Степень опасности загрязнения воздуха оценить по таблице 9.
Таблица 9.
Jm. | Условная степень опасности загрязнения воздуха. |
Jm<1. | Воздух чистый. |
Воздух умеренно загрязненный. | |
Высокая опасность загрязнения воздуха. | |
Очень опасное загрязнение. | |
Jm>15. | Чрезвычайно опасное загрязнение. |
11<12.03<15 — очень опасное загрязнение Меры по снижению загрязнения воздуха.
Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК.
- 1) Абсорбционный способ очистки газов, осуществляемый в установках-абсорберах, наиболее прост и дает высокую степень очистки, однако требует громоздкого оборудования и очистки поглощающей жидкости. Основан на химических реакциях между газом, например, сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор: известняк, аммиак, известь). При этом способе на поверхность твердого пористого тела (адсорбента) осаждаются газообразные вредные примеси. Последние могут быть извлечены с помощью десорбции при нагревании водяным паром.
- 2) Способ окисления горючих углеродистых вредных веществ в воздухе заключается в сжигании в пламени и образовании СО2 и воды, способ термического окисления — в подогреве и подаче в огневую горелку. Каталитическое окисление с использованием твердых катализаторов заключается в том, что сернистый ангидрид проходит через катализатор в виде марганцевых составов или серной кислоты. Для очистки газов методом катализа с использованием реакций восстановления и разложения применяют восстановители (водород, аммиак, углеводороды, монооксид углерода). Нейтрализация оксидов азота NOx достигается применением метана с последующим использованием оксида алюминия для нейтрализации на втором этапе образующегося монооксида углерода. Перспективен сорбционно-каталитический способ очистки особо токсичных веществ при температурах ниже температуры катализа. Адсорбционно-окислительный способ также представляется перспективным.
Он заключается в физической адсорбции малых количеств вредных компонентов с последующим выдуванием адсорбированного вещества специальным потоком газа в реактор термокаталитического или термического дожигания. Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п.
В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда близко к дороге располагают низкие здания, затем — высокие и под их защитой — детские и лечебные учреждения; транспортные развязки без пересечений, озеленения Задача 4.
«Определение степени загрязнения водоносного пласта при разовом воздействии фактора загрязнения» (из учебных материалов проф. В.А. Филонюка).
Условие задачи: При бурении вертикальной скважины с применением промывочной жидкости, содержащей добавку поверхностно-активного вещества — сульфанола, произошел в пределах водоносного пласта аварийный сброс бурового раствора.
Требуется определить: 1) предполагаемую конфигурацию размеры ореолов загрязнения в водоносном горизонте на время t1, t2, и t3 после аварийного сброса; 2) степень разбавления загрязняющего потока по состоянию на время t1, t2, и t3; 3) Интервал времени, после которого концентрация сульфанола в водоносном пласте достигнет ПДК, т. е. санитарной нормы.
Исходные данные.
- 1. Водоносный горизонт представляет собой песчаниковый коллектор с эффективной пористостью Пэф,%;
- 2. Мощность водоносного горизонта Н, м;
- 3. Скорость потока в водоносном горизонте V, см/сек;
- 4. Скорость естественного рассеяния (диффузии) загрязняющего вещества V0, см/сек;
- 5. Объем аварийного сброса (утечки) Q, м3;
- 6. Концентрация загрязняющего вещества (сульфанола) в промывочной жидкости С, %;
- 7. Условная ПДК для загрязняющего вещества, мг/л.
Таблица 10.
Параметры водоносного пласта. | Ед. изм. | Варианты. |
Мощность пласта, Н. | м. | |
Эффективная пористость, Пэф. | %. | |
Скорость потока, V. | см/сек. | 2,1. |
Скорость диффузии V0. | см/сек. | 0,2. |
Объем аварийного выброса, Q. | м3. | |
Концентрация загрязняющего вещества, С. | %. | 2,7. |
Интервалы времени,. t1. t2. t3. | час час час. |
|
При решении делаем допущение, что загрязнение водоносного горизонта происходит по всей мощности одновременно, при V>V0. Решение сопровождается рисовкой схемы положения ореолов загрязнения в плане (см. приложение 1) и построением графика зависимости концентрации загрязняющего вещества от времени.
1. Определяется концентрация и размеры предполагаемых ореолов загрязнения в различные моменты времени (t1, t2, и t3).
М1= (V0+ V1)· t1.
М1=(0,2+2,1)*3600=8280 см = 82,8 м М2=(0,2+2,1)*10 800 =24 840 см = 248,4 м М3=(0,2+2,1)*54 000 =124 200 см=1242 м В поперечных стоку направлениях положение границ ореола определяется по концам векторов, являющихся гипотенузами прямоугольных треугольников, в которых длины сторон (катетов) будут соответственно равны:
.
.
.
Соединив концы векторов, окантуриваем приближенно, с учетом диффузии, границу ореола загрязнения на время t1. Подставляя в те же расчеты t 2 и t3, можно получить размеры и конфигурацию соответствующих ореолов загрязнения.
Далее, на миллиметровке строится план рассчитанных ореолов загрязнения, на котором графически измеряются площади этих ореолов — S1, S2, S3.
S1=М1*b1=82,8*7,2=596,16.
S2= М2*b2=248,4*21,6=5365,44.
S3= М3*b3=1242*108=134 136.
Все длины векторов переводятся в метры согласно выбранному масштабу, а площади в квадратные метры.
2. Рассчитывается степень разбавления (N) загрязняющего вещества в ореолах водоносного горизонта на t1, t2, и t3:
для t1,.
для t2,.
для t3,.
Далее рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в ореолах по состоянию на t1, t2, и t3 при плотности бурового раствора 1,5 г/см3. Для этого концентрацию загрязняющего вещества (она дана в процентах) необходимо перевести в мг/л по формуле:
С мг/л.=С % * 1,5 * 104 = n * 104 мг/л.
C мг/л=2,7% * 1,5 * 104 = 4,05*104 мг/л.
Затем определяется концентрация сульфанола в ореолах в мг/л. Она будет равна соответственно:
234,52мг/л.
мг/л.
3. По полученным результатам строится график зависимости концентрации загрязняющего вещества в водоносном горизонте от времени. И определяется интервал времени, через который уровень загрязнения в водоносном горизонте придет к санитарной норме, т. е. к ПДК. Графически получена величина времени t4, приблизительно равна 17 час. По происшествии которых уровень концентрации сульфанола придет в норму, согласно ПДК.