Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере и определение санитарно-защитной зоны

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РК

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

 

 

 

Кафедра "Охраны труда и окружающей среды"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

По дисциплине: «Экология и устойчивое развитие»

На тему: «Расчет рассеивания вредных примесей в атмосфере и

определение санитарно-защитной зоны»

 

 

 

 

 

 

                                                                

   

 

                                                             Выполнила: ст. группы БИС-11-02

                                                             Мамырбекова А. С.

                                                             Вариант: 16

                                                             Проверил: к.т.н., ст. преп. Абикенова А.А.

 

 

 

 

 «__» ___________ 2012 г.

 

 

 

 

 

 

Алматы, 2012

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.………………...…………………………………………..................3

ЗАДАНИЕ……………………………………………………………....................4

Исходные данные……...………….…………………………………………...…..4

1. Определение максимальных концентраций примесей в атмосфере с учетом веществ, обладающих эффектом суммации ……………………………5
2. Определить расстояние, на котором достигается максимальная

концентрация……………………...……………………………………….………6

3. Рассчитать приземные концентрации на различных расстояниях и определить L0……………………………………………….………………….....6
4. Определить санитарно-защитную зону станции………….………………...9
5. Построить «розу ветров» и санитарно-защитную зону станции………....10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…...….……………………………………………………...…...11СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……...………...………………………………..……12

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

          Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов» («Generelle Morphologie der Organismen»).

           В соответствии с природоохранительным законодательством нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.

Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое  нормирование основаны на знании эффектов, оказываемых разнообразными факторами  воздействия на живые организмы.

Атмосфе́ра (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах. В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).Она обеспечивает возможность жизни на земле и оказывает большое влияние на разные стороны жизни человечества.

         Данная расчетно - графическая работа позволяет нам определить категорию опасности предприятия на примере завода.

         В работе рассчитаем максимальные концентрации примесей в атмосфере, определим расстояние на котором она максимальна. Так же нашей задачей является определение санитарно-защитной зоны и построение «розы ветров».

 

ЗАДАНИЕ

 

1. Определить максимальные концентрации примесей в атмосфере с учетом веществ, обладающих эффектом суммации;
2. Определить расстояние, на котором достигается максимальная концентрация;
3. Рассчитать приземные концентрации на различных расстояниях и определить L₀;
4. Определить санитарно-защитную зону станции;
5. Построить «розу ветров» и санитарно-защитную зону станции.
6. Сделать выводы и предложения по работе

 

Исходные данные:

 

Высота  Н = 120 (м)

Диаметр устья Д = 6 (м)

Скорость  выхода газов W₀ = 15 (м/с)

Т_г =165 ºС

Т_в = 23 ºС

Выброс  золы Мз= 700 (г/с)

Выброс  двуокиси серыМso₂ =1300 (г/с)

Выброс  оксидов азота М_NOx = 65 (г/с)

Степень очистки воздуха – 0 %

Район расположения  – Астана

 

Направление:

 

Север – 12 %

Северо-восток – 19 %

Восток  – 10 %

Юго-восток – 10 %

Юг – 8 %

Юго-запад  – 11 %

Запад – 14 %

Северо-запад  – 16 %

 

 

 

1. Определение максимальных концентраций примесей в атмосфере с учетом веществ, обладающих эффектом суммации.

Процесс рассеивания примеси в  атмосфере зависит от многих факторов, к которым относятся: состояние самой атмосферы, высоты источника, масса выброса, рельеф местности и т.д.

Максимальное значение приземной  концентрации вредного вещества С_m (мг/м3) определяется по формуле:

 

                                                                           (1.1)

где А – коэффициент  температурной стратификации; для  Казахстана А=200;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в единицу времени, г/с;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания веществ;

F = 1 для газообразных веществ; при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов 0% – 3;

η – коэффициент рельефа местности; η= 1 для ровной поверхности;

Н – высота источника, м;

V1 – расход газовоздушной смеси, м³/с;

                                                                                                                              (1.2)

V1=     V₁=424,1 (м³/с)  

ΔΤ = Т_г - Т_в = 165 – 23 = 142ºС.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, υм, υ_м`, f_e:

,                             (1.3)

,                       (1.4)

,                         (1.5)

.                                                   (1.6)

Коэффициент m определяется по формуле:

 

                     (1.7)

 

Коэффициент n = 1, так как υм ≥ 2.

 

 

 

Значение опасной скорости U_m (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ С_м, определяется по формуле:

 

               (1.8)

 

Найдем максимальное значение приземной  концентрации вредного вещества С_м (мг/м³):

 

                                 (1.9)

                                       (1.10)

                                        (1.11)

2. Определить расстояние, на котором достигается максимальная  концентрация.

Расстояние Х_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения С_м, определяется по формуле:

,         

где безразмерный коэффициент d находится по формулам:

 

.                    (2.1)                       (2.2)

                                                           (2.3)

                                                             (2.4)

          3. Рассчитать приземные концентрации на различных расстояниях и определить L_0. 

При опасной скорости ветра U_м приземная концентрация вредных веществ С (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х (м) от источника выброса определяется по формуле:

,                             (3.1)

где S₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения Х/Х_м и коэффициенту F по формулам:

 

,                                      (3.2)

,                                        (3.3) 

, F>1,5                                             (3.4)

                                                               (3.5)

 

Приземная концентрация SO₂:

 

SO2
Xi	Xi/XM	Si	Ci
2000	0,842255	0,986157	0,430985
2300	0,968593	0,999879	0,436982
2374,8	1,000093	0,999979	0,437026
2375	1,000178	0,999959	0,437017
2400	1,010706	0,99753	0,435956
2500	1,052819	0,98768	0,431651
2600	1,094931	0,977632	0,42726
2700	1,137044	0,967405	0,42279
2800	1,179157	0,957016	0,41825
2000	0,842255	0,986157	0,430985
2300	0,968593	0,999879	0,436982

 

Приземная концентрация золы:

 

Зола       Xi Xi/XM Si Ci 610 0,513775438 0,707873393 0,499744596 611 0,514617693 0,709099914 0,500610495 900 0,758029335 0,953614899 0,673233233 1000 0,842254816 0,986156536 0,696206984 1100 0,926480298 0,998498108 0,704919889 1150 0,968593039 0,999879 0,705894771 1187,4 1,000093369 0,999978516 0,705965028 1200 1,01070578 0,997529655 0,704236181 1250 1,05281852 0,987679797 0,697282376 2300 1,937186078 0,759485323 0,536181596 2400 2,021411559 0,737986361 0,521003755 2500 2,105637041 0,716831347 0,506068734

 

 

Строим график зависимости максимального значения приземной концентрации вредного вещества С (мг/м³) от Х (м) источника выброса:

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 – График зависимости приземной концентрации вредных веществ С(мг/м³) от источника выброса.

 

 

 

4. Определить санитарно-защитную  зону станции.

Определение границ санитарно-защитной зоны предприятий производится по формуле: ,                                 (4.1)     

где L (м) – расчетный размер С33;