Исследование процесса рассеивания вредных веществ в атмосфере

Федеральное агентство по образованию.

Образовательное учреждение Красноярский Государственный Технический Университет.

Расчетно-графическое задание по экологии

«Исследование процесса рассеивания вредных веществ в атмосфере»

Выполнил: ст. Гр. Р35-1

Попов А.В.

Проверил: Барашков В.А.

Красноярск

2006

Цель работы:

Научиться производить:

1.  расчет возможного загрязнения атмосферного воздуха технологическими выбросами;

2.  анализ полученных результатов с целью снижения негативных воздействий промышленного производства на окружающую среду.

Задание к работе.

На основании предложенных данных произвести расчет распределения концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферного воздуха вдоль оси факела. Произвести анализ полученных результатов, определить возможность размещения жилых зданий и административных построек в зоне влияния источника выброса.

Результаты представить в виде таблиц и графиков.

Исходные данные по оборудованию.

Оборудование	Количество единиц оборудования	Продолжительность работы за смену, час
Штамповочный пресс	1	7
Плоскошлифовальный станок	2	6
Заточный станок	1	4
Полировальный станок	2	7
Ванна обезжиривания в уайт-спирите 0,7×1,5 м	1	7
Ванна химического травления 0,7×1,5 м в хромовой кислоте	1	6
Ванна хромирования 0,7×1,5 м при токе 500 А	1	5

Исходные данные по вентиляционной системе.

Параметр	Числовое значение
Высота Н, м	6
Диаметр D, м	0,5
Скорость , м/с	7
Температура выброса ,	45
Температура выброса ,	25
Коэффициент А	180
Коэффициент η	1

Фоновое загрязнение по пыли  мг/м³; по углеводородам мг/м³; по хромовому ангидриду мг/м³.

Выбросы вредных веществ:

1.  Аэрозоли масла

М₁=gT=г/с

2.  Пыль нетоксичная при шлифовании

М₂=2gT=г/с

3.  Пыль нетоксичная при заточке инструмента

M₃=gT= г/с

4.  Пыль нетоксичная при шлифовании 

М₄=2gT=г/с

     5.  Уайт-спирит при обезжиривании

М₅=gS=г/с

     6.   Хромовый ангидрид при травлении

М₆=gS=г/с

     7.   Хромовый ангидрид при электролизе 

М₇=gS=г/с

Общее количество выбросов:

1.  Приведенное количество однонаправленных веществ, пересчитанное на уайт-спирит

М_усп=М₅+М₁=1,69+0,0017=1,945 г/с

2.  Количество нетоксичной пыли

М_п=М₂+М₃+М₄=0,3375+0,1275+0,455=0,905 г/с

3.  Количество хромового ангидрида

М_хр=М₆+М₇=0,0000058+0,00105=0,0010558 г/с

Рассчитанная величина	Единица измерения	Численное значение
Объемный расход газовоздушной  смеси, V1	м3/с	1,37
Перегрев газовоздушной смеси, ∆Т=Тг-Тв	0С	20
Параметр f	-	34,03
Параметр um	-	1,39
Параметр	-	0,758
Параметр fe	-	348,875
Параметр m	-	0,43
Параметр n	-	1,197
Параметр d	-	20,44
Максимальная концентрация вредного вещества Сm:      Уайт-спирит (оседание 0, F=1)      Хромовый ангидрид (оседание 0, F=1)      Нетоксичная пыль (выбросы без очистки, F=3)	мг/м3 - -	1,65 0,0009 2,31
Расстояние Хm от источника выброса до места, где С=Сm:      Уайт-спирит (оседание 0, F=1)      Хромовый ангидрид (оседание 0, F=1)      Нетоксичная пыль (выбросы без очистки, F=3)	м - -	147,172 147,172 73,59

Анализ результатов расчета для уайт-спирита.

x	x/Xm	S1	S1H	Cx	Cx-Cф	Сх/ПДКсс
20	0,136	0,092	0,546	0,902	0,952	0,602
60	0,408	0,538	0,769	1,271	1,321	0,848
100	0,679	0,900	0,950	1,570	1,620	1,047
140	0,951	1,000	1,000	1,653	1,703	1,102
180	1,223	0,946	0,946	1,564	1,614	1,043
220	1,495	0,876	0,876	1,447	1,497	0,965
260	1,767	0,804	0,804	1,329	1,379	0,886
300	2,038	0,734	0,734	1,213	1,263	0,809

Анализ результатов расчета для хромового ангидрида

x	x/Xm	S1	S1H	Cx	Cx-Cф	Сх/ПДКсс
20	0,136	0,092	0,546	0,00049	0,00049	0,979
60	0,408	0,538	0,769	0,00069	0,00069	1,379
100	0,679	0,900	0,950	0,00085	0,00085	1,703
140	0,951	1,000	1,000	0,00090	0,00090	1,793
180	1,223	0,946	0,946	0,00085	0,00085	1,696
220	1,495	0,876	0,876	0,00079	0,00079	1,570
260	1,767	0,804	0,804	0,00072	0,00072	1,441
300	2,038	0,734	0,734	0,00066	0,00066	1,315

Анализ результатов расчета для нетоксичной пыли

x	x/Xm	S1	S1H	Cx	Cx-Cф	Сх/ПДКсс
10	0,136	0,092	0,546	1,258	1,358	8,389
30	0,408	0,538	0,769	1,773	1,873	11,819
50	0,679	1,066	1,033	2,381	2,481	15,876
70	0,951	1,011	1,006	2,318	2,418	15,454
90	1,223	0,946	0,946	2,181	2,281	14,539
110	1,495	0,876	0,876	2,019	2,119	13,457
130	1,767	0,804	0,804	1,853	1,953	12,354
150	2,038	0,734	0,734	1,691	1,791	11,276

Те же результаты расчета загрязнения атмосферного воздуха в графическом виде представлены на рис. 1, 2 и 3. Из которых видно, что выбросы по уайт-спириту, хромовому ангидриду и не токсичной пыли являются высокими, поскольку концентрация этих веществ в приземном слое превышает ПДК_СС, начиная от источника выброса и далее, тем не менее, концентрация этих веществ, по мере удаления от источника, вначале увеличившись, затем постепенно падает. Максимальное превышение ПДК_сс, для уайт-спирита составляет 1,65 единиц и 0,009 – для хромового ангидрида  на расстоянии на расстоянии 147,2 м от источника выброса, и для нетоксичной пыли – 2,4 единицы на расстоянии 73,58 м от источника выброса.

Уайт-спирит.

Рис. 1. Распределение концентраций уайт-спирита в приземном слое воздуха в зависимости от расстояния до источника.

Хромовый ангидрид.

Рис. 2. Распределение концентрации хромового ангидрида в приземном слое воздуха в зависимости от расстояния до источника.

Нетоксичная пыль.

Рис. 3. Распределение концентрации нетоксичной пыли в приземном слое воздуха в зависимости от расстояния до источника.

Рассчитаем расстояние х, на котором концентрация уайт-спирита С_х+С_ф становится равной ПДК_сс. Поскольку ПДК_сс=1,5 мг/м³, а С_ф=0,05 мг/м³, то С_х=1,45 мг/м³.

С_х=S₁C_m;  S₁==;

S₁=; (x/X_m)²==2,2;

x/X_m=1,48; x=X_m∙1,48=338,49 м.

В случае выбросов вредных веществ без очистки должна быть установлена санитарно-защитная зона в виде круга радиусом 500 м.

Для того чтобы в любом месте концентрация загрязняющих веществ (пыли) не превышала ПДК_сс, необходимо сократить их валовые выбросы. В этом случае предельно допустимый выброс

М_д=2,94 г/с,

где =ПДК_сс-С_ф=1,5-0,05=1,45 мг/м³

Необходимо сократить выбросы на 1,945-2,94=0,995 г/с.

Следует  установить средства улавливания пыли с эффективностью

100%=51%

Рассчитаем расстояние х, на котором концентрация хромового ангидрида С_х+С_ф становится равной ПДК_сс. Поскольку ПДК_сс=0,0005 мг/м³, а С_ф=0,000 мг/м³, то С_х=0,0005 мг/м³.

С_х=S₁C_m;  S₁==;

S₁=; (x/X_m)²==7,94;

x/X_m=2,8; x=X_m∙2,8=414,74 м.

В случае выбросов вредных веществ без очистки должна быть установлена санитарно-защитная зона в виде круга радиусом 600 м.

Для того чтобы в любом месте концентрация загрязняющих веществ (пыли) не превышала ПДК_сс, необходимо сократить их валовые выбросы. В этом случае предельно допустимый выброс

М_д=0,002 г/с,

где =ПДК_сс-С_ф=0,0005-0,000=0,0005 мг/м³

Необходимо сократить выбросы на 0,905-0,002=0,903 г/с.

Следует  установить средства улавливания пыли с эффективностью

100%=99,7%

Рассчитаем расстояние х, на котором концентрация пыли С_х+С_ф становится равной ПДК_сс. Поскольку ПДК_сс=0,15 мг/м³, а С_ф=0,1 мг/м³, то С_х=0,05 мг/м³.

С_х=S₁C_m;  S₁==;

S₁=; (x/X_m)²==426,9;

x/X_m=20,66; x=X_m∙20,66=1520,28 м.

В случае выбросов вредных веществ без очистки должна быть установлена санитарно-защитная зона в виде круга радиусом 1600 м.

Для того чтобы в любом месте концентрация загрязняющих веществ (пыли) не превышала ПДК_сс, необходимо сократить их валовые выбросы. В этом случае предельно допустимый выброс

М_д=0,034 г/с,

где =ПДК_сс-С_ф=0,15-0,1=0,05 мг/м³

Необходимо сократить выбросы на 0,001056-0,034=0,033 г/с.

Следует  установить средства улавливания пыли с эффективностью

100%=31,2%