Федеральное агентство по образованию
Волжский Гуманитарный институт
(филиал)
Волгоградского государственного
университета
Задачи
					







Выполнила:
студентка 3-го курса
заочного отделения
группы ЮЗ — 272
Пронекина Яна
Проверил Егоров Г. Г.
Волжский, 2010
Вариант 33. Задачи
1. Исходные данные: 

























Фоновая
концентрация вредного вещества в приземном воздухе Сф, мг/м3

0,01



Масса вредного
вещества, выбрасываемого в атмосферу, М, г/с

0,4



Объем
газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы, Q, м3/с

3,1



Разность между
температурой выбрасываемой смеси и температурой окружающего воздуха DТ, оС

16



Высота трубы Н,
м

25



Диаметр устья
трубы D, м

0,8


Выбрасываемые
вредные вещества

диоксид азота
(NO2)




Коэффициент,
зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия
вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном
воздухе, А

200



Безразмерный
коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном
воздухе, F

1


Безразмерный
коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, h
1



Предельно
допустимая концентрация (ПДК), среднесуточная, мг/м3

0,04




Необходимо:
1. Рассчитать величину максимальной
концентрации вредного вещества у земной поверхности, прилегающей к промышленному
предприятию, расположенному на ровной местности, при выбросе из трубы нагретой
газовоздушной смеси; 
2. Определить фактическую
концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового
загрязнения воздуха;
3. Дать оценку рассчитанного уровня
загрязнения воздуха в приземном слое промышленными выбросами путем сравнения со
среднесуточной предельно допустимой концентрацией (ПДК).
Решение:
1. Максимальное значение приземной
концентрации вредного вещества См, мг/м3, при
выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных
метеорологических условиях определяем по формуле:
   (1)
Для определения См необходимо:
1) рассчитать среднюю скорость w0,
м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:
   ; (2)
  (м/с). 
2) значения коэффициентов m и n определить в зависимости от параметров f и vм,
м/с:
  ; (3) 
   (4)
  (м/с);
  (м/с).
3) коэффициент m определить
в зависимости от f по формуле:
  ; (5)
  .
коэффициент n определить
в зависимости от величины vм:
при 0,5 £ vм < 2 (0,5 < 0,82
< 2) n = 0,532 vм 2 — 2,13 vм
+ 3,13,
поэтому n = 0,532 · (0,82)2
– 2,13 · 0,82 + 3,13 = 1,74.
Итак, 
   (мг/м3).
2. Определим фактическую
концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового
загрязнения воздуха:
См = Сф + Сфакт,
(6)
См – максимальное
значение приземной концентрации вредного вещества,
Сф – фоновая
концентрация вредного вещества в приземном воздухе.
Тогда 
Сфакт = См –
Сф,
Сфакт = 0,05 – 0,01 = 0,04
(мг/м3).
3. В соответствии с ГОСТом для
каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливается
ПВД вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы вредных веществ от
данного источника в совокупности с другими источниками не создадут приземную
концентрацию, превышающую ПДК.
См + Сфакт ≤
ПДК, т.е.
См + Сфакт ≤
0,04.
Итак, 0,05 + 0,04 = 0,09 > 0,04.
Таким образом, выбросы вредных
веществ от данного источника в совокупности с другими источниками создают
приземную концентрацию, превышающую ПДК.
Необходимо снижать загрязнения
атмосферы от промышленных выбросов путем:
—         
совершенствования технологических процессов; 
—         
осуществления герметизации технологического оборудования; 
—         
применения пневмотранспорта; 
—         
строительства различных очистных сооружений.
6. Исходные данные: 




























Количество обрабатываемых
цистерн в сутки N, шт.
150



Расход воды на
промывку одной цистерны Рц, м3

17



Скорость движения
воды в отстойной зоне нефтеловушки, vв, м/с

0,003



Глубина проточной
части отстойной зоны нефтеловушки H, м

2,2



Наименьший
размер улавливаемых частиц нефтепродуктов в сточной воде rч,
10 — 6 м

40



Начальная
концентрация нефтепродуктов в очищаемой воде Cн, г/м3

780



Коэффициент
часовой неравномерности поступления очищаемой воды kн 

1,5



Число секций в
нефтеловушке n

3



Допустимая
концентрация нефтепродуктов на выходе нефтеловушки Cк, г/м3

150


Температура
оборотной воды, подаваемой в нефтеловушку, °С
20



Плотность
частиц нефтепродуктов rч, кг/м3

800



Плотность воды
rв, кг/м3

1000



Кинематическая
вязкость воды, зависящая от температуры (для 20 °С) g, м2/с


10 — 6





Необходимо:
1. Определить основные размеры
нефтеловушки, используемой в качестве первой ступени очистки воды в оборотной
системе водоснабжения промывочно-пропарочной станции, и эффективность ее
работы;
2. Определить эффективность работы
нефтеловушки.
Решение:
1. Рассчитаем основные размеры
нефтеловушки: 
1) Определим максимальный секундный
расход воды, м3/с через одну секцию нефтеловушки по формуле:
  , (7)
  (м3/с)
2) Определим требуемую ширину В,
м, каждой секции нефтеловушки из условия пропуска Qmax по
формуле: 
   , (8)
  (м) 
3) для предварительного расчета
размеров нефтеловушки допустим ламинарный характер потока воды в отстойной зоне
при постоянных скоростях движения воды vв 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:
  , (9)
где g — ускорение свободного
падения, g = 9,8 м/с2;
rч, rв — соответственно
плотности частиц нефтепродуктов и воды, кг/м3;
  (м/с). 
4) длина отстойной зоны
нефтеловушки L, м, определяется из условия равенства времени всплытия
нефтечастиц на поверхность и времени прохождения потока воды в отстойной зоне:
  , (10)
  (м). 
5) с учетом реальных турбулентных
процессов, происходящих в нефтеловушке, действительная скорость всплытия
нефтечастиц будет равна:
vч¢ = vч — w , (11)
где w — вертикальная
турбулентная составляющая скорости, м/с; 
w = 0,04vв,
w = 0,04 · 0,003 = 0,00012 (м/с).
Тогда vч¢ = 0,0028 — 0,00012 = 0,00268 (м/с).
6) уточним длину отстойной зоны
нефтеловушки по формуле:
   (12)
  (м). 
2. Эффективность работы
нефтеловушки по уменьшению концентрации нефтепродуктов в очищаемой воде
определим по формуле
  , (13)
где е — число Эйлера, е =
2,7,
  
3. Вычислим фактическую
концентрацию нефтепродуктов на выходе нефтеловушки, г/м3:
Cф = Сн(1-h), (14)
Cф = 780 · (1 — 0,72) = 218,4 (г/м3).
Сравним Cф с
допустимой по условиям задачи Ск:
218 > 150 в 1,5 раза, 
т.е. 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, периодичность должна
устанавливаться на основании анализов проб профильтрованной воды и моечных
растворов. 
8. Исходные данные: 























Расход воды
водоема в створе у места выпуска сточных вод Q, м3/с

15



Расход сточных
вод, сбрасываемых в водоем, q, м3/с

0,16



Средняя
глубина водоема Нср, м

2,5



Средняя
скорость течения воды в водоеме vср, м/с

0,27



Концентрация
взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на очистную станцию, C, г/м3

240



Концентрация
взвешенных веществ в водоеме до вы-пуска сточных вод Cв, г/м3

0,24



Допустимое
санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после
спуска сточных вод (для данного водоема I категории водопользования) p, г/м3.

0,25


Коэффициент,
характеризующий место расположения выпуска сточных вод (береговой выпуск) x
1


Коэффициент
извилистости русла, j
1,5


Расстояние от
места выпуска сточных вод до расчетного створа L, м
1000




Необходимо:
1. Определить необходимую степень
очистки промышленных сточных вод от загрязняющих взвешенных веществ;
Решение:
1. 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 ,
1) для определения кратности
разбавления:
  , (15)
необходимо рассчитать:
а) коэффициент турбулентной
диффузии:
  , (16)
  ;
б) коэффициент, учитывающий влияние
гидравлических факторов смешения сточных вод:
  , (17)
  ;
в) коэффициент смешения сточных вод
с водой водоема рассчитываем по формуле:
  , (18)
где   ,
(19)
  ,
  
Итак,
  
Cдоп £ 0,24 + 36,625 · 0,25,
Cдоп £ 9,4 (г/м3).
2. Сравним Сдоп с
концентрацией взвешенных веществ С в сточных водах, поступающих на
очистную станцию. 9,4 < 240, 
Тогда рассчитаем необходимую
степень очистки сточных вод от взвешенных примесей Э, %:
  , (20)
  .
4. 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. 
Для данной степени очистки сточных
вод выгодно использовать вертикальный отстойник. Осветлители спроектировать в
виде вертикальных отстойников с внутренней камерой флокуляции с естественной
аэрацией за счет разницы уровней воды в распределительной чаше и осветлителе. 
Можно также применить флотационные
установки (импеллерные и напорные), которые рекомендованы для удаления из
сточных вод нефтепродуктов, жиров, волокон минеральной ваты, асбеста, шерсти и
других нерастворимых в воде веществ. 
Возможна также установка
высоконагружаемых биофильтров.