Экологические выбросы и удобрения

Задание № 1.

Рассмотрим котельную с одиночным источником выбросов.

Котельная, работающая на мазуте, производит вредные выбросы, представленные окислами углерода СО, азота NO2, серы SO2, ванадия V2O5 и золой. Котельная имеет одну дымовую трубу с диаметром D ее устья — 1,3 м и высотой Н=40м. Скорость выхода газовоздушной смеси щ0 составляет 7 м/с, ее температура Тг — 100єС. Средняя температура самого жаркого месяца года Тв равна 25єС.

Фоновые концентрации Сф вредных веществ по данным санитарно-эпидемиологической службы составляют: SO2 — 0,02 мг/мі.

Котельная расположена в Московской области, местность ровная, с перепадом высот менее 25 м. Степень очистки пылегазоочистного оборудования — 80%. В районе расположения котельной среднегодовая повторяемость направления ветров (при восьмирумбовой розе ветров) составляет: С-12%, СВ-10%, В-12%, ЮВ-12%, Ю-11%, ЮЗ-14%, З-15%, СЗ-14%.

Решение:

1. Определение величины ПВД для SO2:

з=1, т.к. местность ровная, с перепадом высот менее 25 м, А=140 (для Московской области).

ДТ = Тг — Тв;

ДТ = 100 — 25 = 75 єС.

n = 0, 532 · VІm — 2,13· Vm + 3,13n = 0, 532 · 2,59І - 2,13· 2,59 + 3,13= 1,19.

2. Определение максимальной концентрации SO2.

Примем, что замеренное количество выбрасываемого SO2 Мх составило 60% от величины ПВД, т. е.

Мх=0,6· 5,1=3,06 г/с.

Проверим, соблюдается ли основное законодательное требование по охране воздуха: Сх? ПДК Сmax+ Сф=0,1+0,02=0,12<�ПДК (0,2 мг/мі).

Расстояние от источника загрязнения, на котором наблюдается максимальная концентрация SO2, равна:

3. Построение кривой распределения концентрации NO2 по оси факела. Для упрощения расчетов величину lx принимаем равной 1/3, 2/3, 1,33 и 1,66 от lmax. Таким образом, определим концентрацию SO2 на расстоянии 39,6; 79,2; 158,6; и 198,2 м от источника загрязнения (котельной).

Коэффициент S0- lx определяется:

С1=0,01· 0,41=0,041 мг/мі.

С2=0,01· 0,89=0,089мг/мі.

= 0,96.

С3=0,1· 0,96=0,096 мг/мі.

=0,93.

С4=0,1· 0,93=0,093 мг/мі.

Рис. 1 Кривая распределения концентрации NO2 по оси факела.

4. Определение размеров СЗЗ и её корректировка с учетом розы ветров. Для котельной, относящейся по СН-245−71 к V классу предприятий, нормативный размер СЗЗ 50 м от центра дымовой трубы. В этом случае, когда расчет показывает, что Сmax+ Сф ПДК, за размер СЗЗ принимается расстояние от источника выброса до дальней границы зоны максимального задымления, где величина загрязнения равняется 0,8 от Сmax.

В данном случае Сmax+ Сф<�ПДК Размеры СЗЗ по различным румбам составляют:

l —длина румба по СЗЗ; L0 — размер СЗЗ по СН-245−71; P — среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба по действительной розе ветров, %; P0 — среднегодовая повторяемость (в %) направления ветров одного румба при круговой розе ветров; при восьмирумбовой розе P0= 12,5%.

Рис. 2 Размер СЗЗ с учетом розы ветров района расположения котельной.

Задание № 2.

Сброс сточных вод осуществляется в реку, среднемесячный расход Q которой при 95% обеспеченности составляет по данным гидрометеорологической службы 38 мі/с. Средняя скорость течения реки Vср на участке от выпуска до расчетного створа равна 0,58 м/с.

Средняя глубина реки Нср равна 1,34 м. Участок реки прямой, извилистость выражена слабо.

Выпуск сточных вод производится с расходом q 0,64 мі/с. Выпуск береговой. Расстояние от места выпуска до расчетного створа по фарватеру Lф равна 1,8 км.

Река используется в качестве источника централизованного водоснабжения и содержит фоновые концентрации взвешенных веществ Сф.взв.в =1,4 мг/л; БПКф=1,8 мг/л; Cф. Cl=300 мг/л; Cф. SO4=500 мг/л, Cф. нефтепродукты=0,08мг/л. Концентрация взвешенных веществ С в сточных водах, поступающих на очистную станцию, равна 300 мг/л, содержание органических веществ, выраженных БПКполн, равно 350 мг/л.

Требуется определить:

• 1. Коэффициент смешения сточных вод с водой реки и кратность разбавления в расчетном створе.
• 2. ПДС веществ, поступающих в водный объект со сточными водами.
• 3. Необходимую степень очистки по взвешенным веществам и БПК для проектируемых очистных сооружений.

Решение:

1. Определение коэффициента смешения сточных вод с водой реки и кратность разбавления стоков в расчетном створе:

= 0,186.

е=0,059.

г= (1-е)У1+(QУq) · е г= (1−0,059)У1+(38У0,64) · 0,59=0,209.

n= (г· Q+ q) Уq.

n= (0,209· 38+ 0,64) У0,64=13,4.

2. Определение ПДС веществ, поступающих в водный объект со сточными водами.

Величина ПДС для хлоридов при С пдкCl= 350 г/мі равна:

С пдсCl=13,4· (350−300)+300=970г/мі.

ПДСCl=0,6· 3600·970=2 095 200г/ч=2095,2кг/ч Величина ПДС для сульфидов при С пдк SO4= 500 г/мі равна:

С пдс SO4=13,4· (500−500)+200=500г/мі.

ПДС SO4=0,6· 3600·500=1 080 000г/ч=1080кг/ч Величина ПДС для нефтепродуктов при С пдк нефтепрод.= 0,3 г/мі равна:

С пдс нефтепрод.=13,4· (0,3−0,04)+0,04=3,524г/мі.

ПДС нефтепрод.=0,6· 3600·3,524=7611,84г/ч=7,612кг/ч Величина ПДС для взвешенных веществ составит:

С ПДС взв.в.=13,4· 0,25+2=5,35 г/мі.

ПДС взв. в.=5,35· 0,6·3600=11 556г/ч=11,56кг/ч Время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа равно:

t=1800У0,58=3103,44с=0,06сут. < 0,5 сут.

Поскольку время добегания меньше 0,5 сут., Сп.в.=0.

Величина ПДС для органических веществ (по БПК полн.) составляет:

С БПК ПДС = n· [(3−0)е^k0t-Сф]+ Сф=13,4· (3·1,005−1,6)+1,6=16,9 г/мі,.

где С БПК ПДС=16,9 г/мі - предельно-допускаемое содержание органических веществ (по БПК полн.) в спускаемых в водоем сточных водах.

ПДС БПК= 0,6· 3600·16,9=36 504г/ч=36,5 кг/ч.

3. Необходимая степень очистки по БПК составит:

Э=(С пост.-С ПДС) У С пост. · 100%.

Э=(300−16,9)У300· 100=94,3%.

Необходимая степень очистки по взвешенным веществам составит:

Э=(350−16,9) У350· 100=95,2%.

ПДС поступающих в водный объект со сточными водами загрязняющих веществ и необходимая степень очистки по взвешенным веществам и БПК представлены в таблице:

Задание № 3.

Осадок, образовавшийся при очистке бытовых сточных вод, содержит медь в концентрации 40 г/мі, марганец в концентрации 3200 г/мі, нитратов в концентрации 1500 г/мі, ванадия в концентрации 1500 г/мі. Плотность осадка рос равна 1, 30 т/мі.

Плодородный слой участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава мощностью 0,3 м и плотностью 1,60 т/мі. Фоновая концентрация в почве по данным СЭС равна: медь — 0,2 мг/кг, марганец — 250 мг/кг, нитраты — 45 мг/кг, ванадий — 60 мг/кг. ПДК в почве: медь — 14,0 мг/кг, марганец — 1800 мг/кг, нитраты — 450 мг/кг, ванадий — 500 мг/кг.

Требуется определить массу и объем осадка, который допустимо использовать в качестве удобрения для сельскохозяйственного объекта на площади 0,5 га.

Решение: котельная вода осадок сельскохозяйственный.

1. Для того, чтобы осадок сточных вод допустимо использовать в качестве удобрения, концентрация меди, марганца, нитратов, ванадия в почве после смешивания ее с осадком должна быть СсмПДК Ссм CU=3,0 мг/кг, Ссм Mn=1000 мг/кг, Ссм NO3=130 мг/кг, Ссм Va=150 мг/кг.

2. Объем и масса плодородного слоя почвы на участке площадью 0,5 га составят:

W=H· S; М= W· рn.

W=0,3· 5000=1500 мі.

М= 1500· 1,6=2400 т.

3. Определение массы осадка, подлежащего размещению на участке. Для определения массы осадка по уравнению материального баланса сначала необходимо найти концентрацию меди, марганца, нитратов и ванадия из расчета на кг осадка:

Для меди:

Сос чрос=14 000ч1300=10,76 мг/кг осадка;

Для марганца:

Сос чрос=1 800 000ч1300=1384,6 мг/кг осадка.

Для нитратов:

Сос чрос=450 000ч1300=346,2 мг/кг осадка.

Для ванадия:

Сос чрос=50 000ч1300=384,6 мг/кг осадка.

4. Максимальный объем осадка, который может быть размещен на площади 0,5 га, составит:

V=mч рос при этом высота осадка будет равна.

h=VчS.

Для меди:

V=895,9ч 1,3=689,1 мі.

h=689,1ч5000=0,137м=13,7 см Для марганца:

V=4992,2ч 1,3=3840,1 мі.

h=3840,1ч5000=0,768м=76,8 см Для нитратов:

V=3552,3ч 1,3=2732,5мі.

h=2732,5ч5000=0,546м=54,6 см Для ванадия:

V=3580,6ч 1,3=2754,3 мі.

h=2754,3ч5000=0,551м=55,1 см.