Задача № 2

Задача № 2

Определить величину предельно допустимого выброса (ПДВ) несгоревших мелких частиц топлива (сажи), выбрасы­ваемых из трубы котельной. Рассчитать максимально допус­тимую концентрацию сажи около устья трубы.

Исходные данные
Фоновая концентрация сажи в приземном воздухе, Сф, мг/м3	0,01
Масса сажи, выбрасываемой в атмосферу, М, г/с	1,1
Объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы, Q, м3/с	5,2
Разность между температурой выбрасываемой смеси и температурой окружающего воздуха, ДT,0С	54
Высота трубы H, м	28
Диаметр устья трубы D, м	1,1

Решение

Рассчитаем среднюю скорость w0, м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:

Значения коэффициентов тип определим в зависимос­ти от параметров f  и Vм, м/с:

Коэффициент т определим в зависимости от  f  по формуле:

Коэффициент n определим в зависимости от величины :

при 0,5 ≤    < 2  (0,5 < 0,92 < 2)

n = 0,532 – 2,13 +3,13 = 0,532 · (1,4)2 – 2,13·1,4 + 3,13=1,19

A=140 

з=1

Предельно допустимый выброс ПДВ, г/с, нагретого вред­ного вещества из трубы в атмосферу, при котором содержание его в приземном слое не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК), определяется по формуле:

где ПДК – максимальная разовая предельно допустимая концентрация, мг/м3, (0,15 мг/м3);

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для крупнодисперс­ной пыли F = 2,5);

Для возможности сравнения с фактической (измеряемой приборами) рассчитаем величину максимально допустимой концентрации сажи в выбросах около устья трубы, г/м3:

Сравним ПДВ с заданным выбросом пыли M:

1,61 г/с > 1,1г/с (ПДВ > М).

Масса сажи, выбрасываемой в атмосферу не превышает установленный предельно допустимый выброс, значит работа котельной не ухудшает экологическую обстановку региона.

Задача 6

Определить основные размеры нефтеловушки, используе­мой в качестве первой ступени очистки воды в оборотной сис­теме водоснабжения промывочно-пропарочной станции, и эффективность ее работы.

Исходные данные
Количество обраба­тываемых цистерн в сутки N, шт.	180
Расход воды на про­мывку одной цис­терны Ри, м3	18
Скорость движения воды в отстойной зоне нефтеловушки, Vв, м/с	0,01
Глубина проточной части отстойной зоны нефтеловушки H, м	2,8
Наименьший раз­мер улавливаемых частиц нефтепро­дуктов в сточной воде rч,10-6 ,м	80
Начальная концент­рация нефтепродук­тов в очищаемой воде СН, г/м3	1100

Примечания. 

1. Коэффициент часовой неравномерности по­ступления очищаемой воды кн = 1,5.

Число секций в нефтеловушке п = 3. Допустимая концентрация нефтепродуктов на выходе нефтело­вушки Ск=150 г/м3.

Температура оборотной воды, подаваемой в нефтеловушку, не ниже 20°С

Решение

Определим максимальный секундный расход воды, м3/с через одну секцию нефтеловушки по формуле:

Определим требуемую ширину В, м, каждой секции неф­теловушки из условия пропуска Qmах по формуле:

Для предварительного расчета размеров нефтеловушки принять ламинарный характер потока воды в отстойной зоне при постоянных скоростях движения воды VB 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

где  g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;

rч – радиус (размер) улавливаемых частиц нефтепродуктов, м;

сч, св – соответственно, плотности частиц нефтепродуктов и воды, кг/м3 (800 и 1000 соответственно);

г — кинематическая вязкость воды, м2/с, зависящая от температуры,

для 20 °С  у = 10-6 м2/с

Длина отстойной зоны нефтеловушки L, м, определяет­ся из условия равенства времени всплытия нефтечастиц на по­верхность и времени прохождения потока воды в отстойной зоне:

С учетом реальных турбулентных процессов, происходя­щих в нефтеловушке, действительная скорость всплытия нефтечастиц будет равна:

где w – вертикальная турбулентная составляющая скорости, м/с; с достаточной для практики точностью может быть при­нята равной 0,04vв

Уточним длину отстойной зоны нефтеловушки по фор­муле:

Эффективность работы нефтеловушки по уменьшению концентрации нефтепродуктов в очищаемой воде определим по формуле

Вычислим фактическую концентрацию нефтепродуктов на выходе нефтеловушки, г/м3:

Cф = Сн(1-η)

Cф = 1100 г/м3 · (1 – 0,308) = 761 (г/м3).

Сравним Cф с допустимой по условиям задачи Ск:

761 г/м3 > 150 г/м3 приблизительно в 5 раз,

Таким образом, 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.

Задача 8

Определить необходимую степень очистки промышленных сточных вод от загрязняющих взвешенных веществ. Сточные воды после очистки на очистных сооружениях выпускаются в водоем, используемый для питьевого водоснабжения.

Исходные данные
Расход воды водое­ма в створе у места выпуска сточных вод Q, м3/с	16
Расход сточных вод, сбрасываемых в водоем, q, м3/с	0,17
Средняя глубина водоема Нср, м	2,2
Средняя скорость течения воды в водоеме VCР, м/с	0,29
Концентрация взве­шенных веществ в сточных водах, пос­тупающих на очист­ную станцию, С, г/м3	230
Концентрация взве­шенных веществ в водоеме до выпуска сточных вод СВ, г/м3	0,5

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,

где Св – концентрация взвешенных веществ в водоеме до вы­пуска туда сточных вод, г/м3;

п – кратность разбавления в расчетном створе;

р – допустимое санитарными нормами увеличение со­держания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточ­ных вод, г/м3.

Для данного водоема I категории водопользова­ния р = 0,25 г/м3.

Для определения кратности разбавления:

,

необходимо рассчитать:

а) коэффициент турбулентной диффузии:

;

б) коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов смешения сточных вод:

,

где о, — коэффициент, характеризующий место расположения выпуска сточных вод (в задаче принимаем береговой выпуск, для которого о = 1);

ц — коэффициент извилистости русла (ц = 1,5).

в) коэффициент смешения сточных вод с водой водоема рассчитываем по формуле:

,

где

L — расстояние от места выпуска сточных вод до рас­четного створа, при решении задачи принять равным 1000 м

,

Таким образом,

Cдоп ≤ 0,5 + 34,13 · 0,25,

Cдоп ≤ 9,03 г/м3

2. Сравним Сдоп с концентрацией взвешенных веществ С в сточных водах, поступающих на очистную станцию. 9,03 < 230,

Рассчитаем необходимую степень очистки сточных вод от взвешенных примесей Э, %:

.

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.

Можно также применить флотационные установки, которые рекомендованы для удаления из сточных вод нефтепродуктов, жиров, волокон минеральной ваты, асбеста, шерсти и других нерастворимых в воде веществ.