РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
«Промышленная экология»
Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по
дисциплине «Промышленная экология» для студентов специальности 280201
«Охрана окружающей среды и рациональное использование природных
ресурсов» заочной формы обучения
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2010
Введение
Самостоятельные занятия.
Приступая к изучению данного курса,
прежде всего, следует ознакомиться с его содержанием по программе, объемом
каждой темы и последовательностью содержащихся в ней вопросов. Изучать
курс рекомендуется по отдельным темам. Необходимо иметь в виду, что
расположение материала курса по программе не всегда совпадает с
расположением его в учебнике. Изучая курс, следует обращаться к предметному
указателю, помещенному в конце книги.
Чтобы лучше запомнить и усвоить изучаемый материал, надо обязательно
иметь рабочую тетрадь и заносить в нее формулировки законов, правил,
принципов и основных понятий экологии, значения новых незнакомых
терминов, формул, уравнений реакций и т.п. Во всех случаях, когда материал
поддается систематизации, следует составлять графики, схемы, диаграммы и
таблицы. Они облегчают запоминание и сокращают объем конспектируемого
материала. Краткий конспект полезен и при повторении материала в период
подготовки к экзамену. Один из лучших методов прочного усвоения, проверки
и закрепления теоретического материала – решение задач по изучаемой теме,
поэтому изучение курса должно обязательно сопровождаться выполнением
упражнений и решением задач из учебника или данного пособия.
Контрольные задания. В процессе изучения курса «Промышленная
экология» студенты должны выполнить контрольную работу, включающую 3
задания. Таблица вариантов контрольных заданий приведена в конце каждого
задания. Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий,
обозначенный двумя последними цифрами его студенческого билета, если
цифры билета не более 18. Например, номер студенческого билета 982716.
Последние цифры 16, следовательно, студент должен взять исходные данные
для
выполнения задания, включенные в вариант 16. Если же номер
студенческого билета превышает 18, то необходимо найти сумму двух
последних цифр и определить номер своего варианта. Например, номер
студенческого билета 982756. Сумма последних цифр – (5+6) = 11,
следовательно, номер варианта контрольной работы 11. Контрольная работа,
выполненная не по своему варианту, не рецензируется и не засчитывается.
К выполнению контрольной работы можно приступить только тогда,
когда будет изучена определенная часть курса. Решения задач и ответы на
теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы, за
исключением тех случаев, когда по существу вопроса такая мотивировка не
требуется. При решении задач нужно приводить все математические
преобразования, избирая простейший путь решения. Контрольная работа
должна быть аккуратно оформлена. Для замечаний рецензента надо оставлять
достаточно широкие поля. Писать надо четко и ясно. В работах номера и
условия задач следует переписывать в том порядке, в каком они указаны в
2
задании. В конце каждой работы следует привести список использованной
литературы.
Рецензируя контрольные задания, преподаватель заочно руководит
самостоятельной работой студента. Если контрольная работа не зачтена, ее
нужно выполнить повторно с учетом указаний рецензента и выслать на
рецензирование вместе с незачтенной работой. Исправления следует выполнять
в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Работа должна быть датирована
и подписана студентом.
Консультации. В случае каких-либо затруднений, возникающих при
изучении курса, следует обращаться за письменной или устной консультацией к
преподавателю, рецензирующему контрольные работы.
Целью курса «Промышленная экология» является изучение наиболее
общих экологических проблем различных отраслей промышленности, методике
анализа и оценки экологической ситуации на производстве, методов расчета
основного экобиозащитного оборудования и наиболее рационального их
применения на производстве.
Задание №1
РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В
АТМОСФЕРУ ПРИ СВОБОДНОМ ГОРЕНИИ НЕФТИ И
НЕФТЕПРОДУКТОВ
3
Нефть - это смесь различных углеводородов: предельных - парафиновых
(алканы), нафтеновых - циклопарафиновых (цикланы), ароматических (арены).
Содержание углеводородов в нефти колеблется в пределах 82 - 87%, водорода
11 - 14%, остальное примеси.
Парафиновые (СnН2n+2) . В обычных условиях парафины до С4Н10 -газы, от
С5Н12 до С15Н32 - жидкости, входящие в состав моторных топлив, С16Н34 и выше
- твердые вещества, называемые парафинами.
Нафтеновые - циклопарафиновые (цикланы) СnН2n .
Ароматические (арены) СnН2n-6 - ценное сырое для нефтехимической
промышленности и получения высокооктановых бензинов.
Непредельные (олефиновы) СnН2n в нефтях не содержатся, а образуются при
переработке и являются ценным сырьем для получения полиэтилена и
полипропилена др.
По содержанию парафина нефти подразделяются на малопарафинистые
(≤1,5%); парафинистые (от 1,5 до 6%) и высокопарафинистые (>6%).
Иногда встречаются нефти с содержанием парафина до 30% (Узень, Жетыбай).
Нефти северных месторождений Тюменской области содержат до 20%
парафина.
3
Вредными примесями нефти являются сернистые соединения до 8%
(сероводород, сульфиды, меркаптаны, элементарная сера и пирофорные
производные). Кислород (до 2% ) присутствует в виде нафтеновых и жирных
кислот, фенолов и асфальтенов. Кроме этого в нефти содержатся углекислый
газ, хлор, йод, фосфор, мышьяк, калий, натрий, азот и многие другие
элементы таблицы Д.И. Менделеева, а также пластовая вода.
Азот в виде аминов и пиридиновых оснований.
Плотность различных сортов нефти 750 - 950 кг/м3. Нефти плотностью до 900
кг/м3 называют легкими, а более 900 кг/м3 - тяжелыми. Плотность бензина
720-780 кг/м3, керосина 800 - 900 кг/м3, ДТ - 840 - 900, масел - 890 - 940.
Под плотностью понимают отношение массы вещества при температуре 20оС к
занимаемому объему.
Процесс горения нефти и нефтепродуктов может возникать при авариях, а
также при сжигании некондиционных продуктов или аварийных разливов
Процесс горения нефти сопровождается образованием различных продуктов
горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава нефти и коэффициента
избытка воздуха.
Основным продуктом сгорания углеводородов является диоксид углерода
(СО2), но так как горение диффузионное и воздуха недостаточно, то образуются
оксид углерода (СО), продукты неполного сгорания – углеводороды различного
строения (формальдегид, органические кислоты, бенз(а)пирен и др., сажа (С).
В процессе горения участвует азот, входящий в состав воздуха. При высоких
температурах он способен окисляться с образованием оксидов азота (NO, NO2 и
др.).
Если в состав нефти входят соединения серы (сероводород, меркаптаны,
сульфиды и др.) то в процессе горения образуются оксиды серы (SO2 и SO3).
Предлагаемый метод расчета применяется для определения массы вредных
веществ, выделяющихся в атмосферу при горении нефти в амбарах,
резервуарах, обваловках на водной повехности и так далее. Основная расчетная
формула:
П= К · m · Sср , кг/час,
( 1)
где П - масса загрязняющего вещества, выброшенного в атмосферу в единицу
времени, кг/час; (выброс загрязняющего вещества);
К - удельный выброс загрязняющего вещества на единицу массы сгоревшего
нефтепродукта (нефти), кг (вещества)/ кг (нефти);
m - скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м2·час);
Sсp- средняя поверхность зеркала жидкости, м2.
Величина К определяется при температуре горения меньше либо равной 1300°С
и избытке воздуха σ=0.93, что соответствует реальным условиям свободному
горению нефти, (табл. 3).
Скорость выгорания m является практически постоянной величиной для
нефти определяется как средняя массовая скорость горения с единицы
4
поверхности зеркала в единицу времени. Линейную скорость выгорания нефти
и нефтепродуктов, мм/мин определяют по табл. 4.
Среднюю поверхность зеркала горения определяют путем измерения, но в
аварийных случаях можно определить Sсp расчетным путем.
1. При горении нефти в резервуаре без его разрушения Scp равна площади
горизонтального сечения резервуара.
2. При горении нефти с разрушением резервуара и вытеканием нефти в
обваловку Scp равна площади обваловки.
3. Для резервуаров, получивших во время аварии сильные разрушения
Scp= 4,63 · Vр, м2,
где Vр- объем нефтепродукта в резервуаре.
4. Для фонтанирующих скважин
Scp= 0,7 Q/(с · L) (м2),
где Q- дебит скважины ( производительность скважины по нефти), т/сут;
с - плотность нефти, т/м3;
L - линейная скорость выгорания нефти, мм/мин.
При малых и средних разливах нефти на почву, когда не образуется явное
зеркало раздела фаз и нефть полностью впитывается в почву, при выжигании
происходит горение, пропитанного нефтью инертного грунта.
При этом не учитываются выбросы вредных веществ, образующихся при
горении не нефтяных компонентов (флоры, фауны, почв, минералов и других
компонентов почвы). Для расчета выбросов вредных веществ, образующихся
при сгорании нефти на открытом грунте используется следующая формула
(кг/час):
Мгр = 0,6 ( k · kн ·с · b · S ) / t (2)
где k - удельный выброс, кг/кг;
kн - коэффициент нефтеемкости грунта (табл. 5);
с - плотность нефти, кг/м3;
b - толщина пропитанного нефтепродуктом слоя почвы, м ;
S - площадь нефтяного пятна на почве, м2 ;
t - время горения нефти от начала до затухания, час;
0,6 - принятый коэффициент полноты сгорания нефтепродукта.
Обычно при разливе нефти часть впитывается в грунт, а остальная часть
остается на поверхности и образует горизонтальное зеркало раздела фаз
жидкость - вода.
В это случае горение протекает в 2 стадии:
1) Свободное горение с поверхности раздела фаз;
2) Выгорание остатков нефти из пропитанного грунта вплоть до затухания.
Упрощенный расчет выброса предусматривает раздельное определение
поступающих в атмосферу вредных веществ с последующим суммированием
полученных величин.
При этом:
5
Если h / Dэкв < 0,01 , то Sсp=Sr.
(h - максимальная толщина слоя нефти над грунтом, Dэкв. – эквивалентный
диаметр пятна). При h / Dэкв > 0,01 Sсp и Sr рассчитывается отдельно.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТОВ
1. Рассчитать П для каждого загрязняющего вещества (кг/час);
2. Рассчитать массу выброса M=П · t1 (кг);
3. Рассчитать Мгр. для каждого вещества Мгр=0,6 · k · kн · ρ · b · Sг , (кг);
4. Расчетные величины свести в таблицу.
Таблица 2
Результаты расчетов
Таблица 3
Удельный выброс вредного вещества при горении нефти и
нефтепродуктов на поверхности
6
Таблица 4
Величина скорости выгорания нефти и нефтепродуктов
Таблица 5
Нефтеемкости грунтов, м /м
3
3
Влажность грунта определяется инструментально по разнице весов
навески грунта до и после выпаривания воды при 100°С.
Величины Sr и b определяются метрически на месте аварии. Время
выгорания нефтепродуктов из грунта определяется непосредственно его
замером от воспламенения до затухания.
7
Исходные данные для расчетов
№
варианта
горении нефти
Наименование
нефтепродукта
резервуарах
без его
разрушения
1
Легкая нефть
ρ= 750 кг/м3
2
Тяжелая нефть
ρ= 950 кг/м3
3
бензин
ρ=720-780 кг/м3
4
Керосин
ρ=800 – 900
кг/м3
5
ДТ
ρ= 840 – 900
кг/м3
Объем
резервуара
-100 м3;
диаметр 4,7 м;
высота
резервуара6 м.
-
Объем
резервуара
-10000 м3;
диаметр 28,5 м;
высота
резервуара18 м.
-
Объем
резервуара
-20000 м3;
диаметр -40
м; высота
резервуара18 м.
фонтанирующих
скважин
на открытом
грунте
с
разрушением
резервуара и
вытеканием
нефти в
обваловку
-
получивших
во время
аварии
сильные
разрушения
-
Дебит скважины
– 30т/сут
-
Объем
резервуара 100 м3;
диаметр -4,7
м; высота
резервуара6 м;
резурвуар
заполнен на
90%
-
-
Дебит скважины
– 160т/сут
-
-
-
b – 0,33м
S – 750 м2
t- 12ч
Глинистый
грунт
-
Объем
резервуара 10000 м3;
диаметр 28,5 м;
высота
резервуара18 м.
Резервуар
заполнен на
60%
-
b – 0,53м
S – 550 м2
t- 12ч
торфяной
грунт
Объем
резервуара 40000 м3;
диаметр 56,9 м;
высота
резервуара18 м.
-
-
-
8
Резервуар
заполнен на
60%
6
масла –
ρ=890 - 940
кг/м3
-
-
-
-
b – 0,23м
S – 50 м2
t- 2ч
Глинистый
грунт
7
Легкая нефть
ρ= 750 кг/м3
-
-
-
b – 0,30м
S – 50 м2
t- 2ч
пески
8
Тяжелая нефть
ρ= 900 кг/м3
Объем
резервуара
-40000 м3;
диаметр 45,6 м;
высота
резервуара18 м.
-
-
Дебит скважины
– 60т/сут
-
9
Легкая нефть
ρ= 750 кг/м3
-
- Объем
резервуара 10000 м3;
диаметр 45,6 м;
высота
резервуара18 м.
Резервуар
заполнен на
60%
-
-
Дебит скважины
– 360 т/сут
10
Легкая нефть
ρ= 750 кг/м3
-
-
-
11
Легкая нефть
ρ= 750 кг/м3
-
Дебит скважины
– 260т/сут
-
12
Тяжелая нефть
ρ= 920 кг/м3
Объем
резервуара
-100 м3;
диаметр -
Объем
резервуара 30000 м3;
диаметр 45,6 м;
высота
резервуара18 м.
Резурвуар
заполнен на
45%
-
Объем
резервуара 100 м3;
диаметр -4,7
м; высота
резервуара6 м.
Резурвуар
заполнен на
45%
-
b – 0,13м
S – 500 м2
t- 7ч
супесь
b – 0,1м
S – 300 м2
t- 1,3ч
супесь
-
Дебит скважины
– 200 т/сут
-
9
13
Тяжелая нефть
ρ= 950 кг/м3
14
Легкая нефть
ρ= 750 кг/м3
15
Бензин
ρ=720-780 кг/м3
16
Бензин
ρ= 720-780 кг/м3
17
Тяжелая нефть
ρ= 900 кг/м3
18
ДТ - 840 - 900
кг/м3
4,7 м;
высота
резервуара6 м.
-
-
-
Дебит скважины
– 1200 т/сут
Объем
резервуара
-30000 м3;
диаметр 45,6 м;
высота
резервуара18 м.
Объем
резервуара
-200000 м3;
диаметр 92,3 м;
высота
резервуара18 м.
-
-
Дебит скважины
– 20 т/сут
-
-
-
Объем
резервуара
-30000 м3;
диаметр 45,6 м;
высота
резервуара18 м.
-
-
Объем
резервуара 200000 м3;
диаметр 92,3 м;
высота
резервуара18 м.
Резурвуар
заполнен на
40%
-
Дебит скважины
–150 т/сут
-
-
-
b – 0,5м
S – 150 м2
t- 1ч
гравий
Объем
резервуара 30000 м3;
диаметр 45,6 м;
высота
резервуара18 м.
Резурвуар
заполнен на
15%
-
b – 0,37м
S – 250 м2
t- 4ч
торф
-
Объем
резервуара 30000 м3;
диаметр 45,6 м;
высота
резервуара18 м.
Резурвуар
заполнен на
15%
-
b – 0,5м
S – 150 м2
t- 1ч
супесь
-
10
Задание №2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССА ОПАСНОСТИ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ОПАСНЫХ ОТХОДОВ
Класс опасности отходов устанавливают по степени возможного вредного
воздействия на окружающую природную среду (далее – ОПС) при
непосредственном или опосредованном воздействии опасного отхода на нее в
соответствии с критериями, приведенными в табл. 2.1, 2.4, 2.5.
Отнесение отходов к классу опасности для ОПС может осуществляться
расчетным или экспериментальным методом.
В случае отнесения отхода расчетным методом к 5-му классу опасности,
необходимо его подтверждение экспериментальным методом. При отсутствии
подтверждения 5-го класса опасности экспериментальным методом отход
может быть отнесен к четвертому классу опасности.
Таблица 2.1
Критерии классов опасности твердых отходов
11
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
1. Классификация отходов, перечисленных в выданном задании, с
использованием классификатора. Описание свойств отходов.
2. Определение для указанного в данном варианте опасного отхода класса
опасности для окружающей природной среды расчетным методом.
Определение класса опасности для ОПС отходов расчетным методом
Осуществляется на основании показателя (К), рассчитанного по сумме
показателей опасности веществ, составляющих отход.
Перечень компонентов отхода и их количественное содержание
устанавливают по составу исходного сырья и технологическим процессам его
переработки или по результатам количественного химического анализа (в
данной работе указаны в задании).
Показатель степени опасности компонента отхода (Ki) рассчитывают как
соотношение концентраций компонентов отхода (Ci) с коэффициентом его
степени опасности для ОПС (Wi)-Ki = Ci/Wi. Коэффициентом степени
опасности компонента отхода для ОПС (Wi) является условный показатель,
численно равный количеству компонента отхода, ниже которого он не
оказывает негативного воздействия на ОПС. Размерность коэффициента
степени опасности условно принимают в миллиграммах на килограмм (мг/кг).
1. Для определения коэффициента степени опасности компонента отхода для
каждого компонента (Кn) отхода устанавливают степень опасности (в баллах от
1 до 4) в соответствии с табл. 2.2 (первичные показатели для конкретного
компонента отхода выбираются из таблицы приложений).
12
Таблица 2.2
Степень опасности компонентов отхода
13
<*> Используемые сокращения приведены в табл.2.5
2. Также в перечень показателей, используемых для расчета Wi, включают
показатель информационного обеспечения для учета недостатка информации по
первичным показателям степени опасности компонентов отхода для ОПС.
Показатель информационного обеспечения рассчитывают путем деления
числа установленных (по которым имеются данные) показателей (n) на N, т.е.
n/N, где N=12 - количество наиболее значимых первичных показателей
опасности компонентов отхода для ОПС. Баллы присваиваются следующим
диапазонам изменения показателя информационного обеспечения (табл.2.3.):
14
Таблица 2.3
Баллы, соответствующие диапазонам изменения показателя информационного
обеспечения
3. По установленным степеням опасности компонентов отхода рассчитывают
относительный параметр опасности компонента отхода для ОПС (Xi) делением
суммы баллов по всем параметрам на число этих параметров.
4. Показатель Zi промежуточный, вычисляют по формуле Zi=4.Xi/3-1/3 и
учитывают при выборе формулы для расчета lg Wi.
5.Коэффициент Wi рассчитывают по одной из следующих трех формул:
Коэффициенты Wi для наиболее распространенных компонентов опасных
отходов приведены в табл. 2.4
Таблица 2.4.
Коэффициенты wi для отдельных компонентов опасных отходов
6. Таким образом, показатель степени опасности компонента отхода для
ОПС Ki рассчитывают по формуле Ki = Ci/Wi, где Ci – концентрация i-го
компонента в опасном отходе (мг/кг отхода); Wi –коэффициент степени
опасности i-го компонента опасного отхода для ОПС (мг/кг).
Далее, K = K1+K2+…+Kn, где K – показатель степени опасности отхода
для ОПС; K1, K2, ... Kn – показатели степени опасности отдельных компонентов
отхода для ОПС.
15
7. Компоненты отходов, состоящие из таких химических элементов, как
кислород, азот, углерод, фосфор, сера, кремний, алюминий, железо, натрий,
калий, кальций, магний, титан, в концентрациях, не превышающих их
содержание в основных типах почв, относят к практически неопасным
компонентам со средним баллом (Xi), равным 4, и следовательно,
коэффициентом степени опасности для ОПС (Wi), равным 1Е6 (или 1000000).
Компоненты отходов природного органического происхождения – углеводы
(клетчатка, крахмал и иное), белки, азотсодержащие органические соединения
(аминокислоты, амиды и иное), т.е., состоящие из веществ, встречающихся в
живой природе, относят к классу практически неопасных компонентов со
средним баллом (Xi), равным 4, и, следовательно, коэффициентом степени
опасности для ОПС (Wi), равным 1Е6 (или 1000000).
8. Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом по показателю
степени опасности осуществляется в соответствии с табл. 2.5.
Таблица 2.5
Степень опасности отхода в зависимости от класса опасности отхода
16
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
17
18
Исходные данные
№ Варианта
Наименование
отхода
Ртутные лампы,
люминесцентные
ртутьсодержащие
трубки
отработанные и
брак
Состав
4-6
текстиль
загрязненный
(отходы
спецодежды)
Текстиль(целлюлоза) – 90%
Мехпримеси - 10,0%
Влажность 5%
7-9
Отход полимерных
материалов
Полиэтилен-77,0%
Поликарбонат-10,0%
Полистирол-10,0%
Мехпримеси-3,0%
10-12
Отходы
затвердевшего
поливинилхлорида и
пенопласта на его
базе
Поливинилхлорид -85%
Мехпримеси - 15%
13-15
Отходы сложного
комбинированного
состава в виде
изделий (фильтры
отработанные)
Масла минеральные -18,0 - 22,0%
Бензин -1,0 - 2,0%
Хлопок -60,0 – 70,0%
Полимеры -3,0 – 7,0%
Мехпримеси -5,0 – 10,0%
16-18
Прочие
коммунальные
отходы (мусор
производственный)
Песок – 75%,
Грунт- 15%;
нефтепродукты – 0,5%;
пыль металлов-5%;
стеклобой -4,5%
1-3
Стекло -89,0%
Люминофоры -5,98%
(Кальций-1,17
Кадмий-0,021
Фосфор-0,054
Сурьма-0,024
Марганец -0,039)
Алюминий -5,0%
Ртуть -0,02%
19
Задание №3
РАСЧЕТ ПОЛИГОНА ТБО
В настоящее время для любого населенного пункта проблема удаления или
обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО) является, в первую очередь,
проблемой экологической. При этом важно, чтобы процессы утилизации ТБО
не
нарушали
экологическую
безопасность
города,
нормальное
функционирование городского хозяйства и не ухудшали условия жизни
населения.
В России, исходя из численности населения (~ 145 млн. чел.) и действующих
норм накопления ТБО (250-300 кг/год на человека), в жилом секторе городов
может образовываться ежегодно около 40 млн. тонн ТБО [1]. Кроме того,
примерно 25% от этой массы ТБО приходится на нежилой сектор.
Ранее в регионах отходы складировались в основном на неподготовленных и
необустроенных свалках. При такой организации свалок главную роль играли
факторы, учитывающие сиеминутную экономию средств при их эксплуатации.
Поэтому свалки оказались расположенными в основном на неиспользуемых
землях, в отработанных карьерах стройматериалов, вблизи населенных пунктов.
Игнорирование роли геологических условий при выборе участков под свалки
ТБО и пренебрежение природоохранными мероприятиями привели к тому, что
многие свалки стали источниками интенсивного воздействия на природную
среду и человека. С каждым годом в регионах усиливается противоречие между
городом (основной производитель ТБО) и пригородом (куда вывозят Решение
проблемы экологической безопасности ТБО хорошо известно –вовлечение их в
промышленную переработку и утилизацию. На данный момент наметились два
пути решения этого вопроса: строительство мусороперерабатывающих заводов
и складирование отходов на полигонах. Однако в стране к настоящему времени
функционирует только: четыре завода по сжиганию ТБО, три завода по
компостированию ТБО и несколько мусороперегрузочных станций с частичной
рассортировкой ТБО. Поэтому проблема утилизации ТБО очень важна для
большинства средних и крупных городов.
Полигоны ТБО должны обеспечивать охрану окружающей среды по шести
показателям
вредности:
органолептическому,
общесанитарному,
фитоаккумуляционному, миграционно-водному, миграционно-воздушному и
санитарно- токсикологическому.
Методика расчета
Расчет полигона проводится в три этапа.
I. Определение общей вместимости полигона ТБО на весь срок его
эксплуатации
Для этого необходимы следующие данные:
1) расчетный срок эксплуатации полигона Т, лет;
20
2) удельная норма образования отходов на одного человека в год У1, м3/чел·год;
в среднем для России У1=1,16 м3/чел·год.
3) скорость ежегодного прироста удельной нормы U, %; принимаем U=1,8
4) численность населения города на момент проектирования полигона N1,чел.;
5) прогнозируемая численность населения города через Т лет – N2, чел.;
6) ориентировочная высота «холма» ТБО на полигоне, согласованная с
архитектурно-планировочным управлением города, НП, м.
1. Определение удельной нормы образования У2 (м3/чел·год) отходов через
Т лет:
2. Общая вместимость полигона ЕТ, м3:
где N1, N2 - численность населения на момент ввода полигона в эксплуатацию и
спустя время Т, чел.; К1 - коэффициент уплотнения ТБО за весь период Т;
К2 - объем изолирующих слоев грунта; Т - период эксплуатации полигона до его
закрытия, лет. К1 и К2 определяют по табл. 1 и 2 в зависимости от
ориентировочной высоты «холма» полигона ТБО НП1 (м).
Таблица 1
Значения коэффициента К1
Таблица 2
Значения коэффициента К2
II.Определение площади полигона
Основание полигона (или рабочей карты на полигоне) принимаем в виде
прямоугольника, а форму «холма» отходов – в виде усеченной пирамиды.
1. Из объема пирамиды (V =SH/3) определяют ее основание (площадь участка
складирования ТБО) S, м2:
2. Вокруг участка складирования отходов должны быть свободная площадь для
движения и работы транспорта, механизмов, обслуживающего персонала и
подъездных дорог. Поэтому необходимая под полигон площадь Sп (м2)
21
должна быть больше участка складирования Sус для размещения
вспомогательной зоны Sдоп (принимаем Sдоп=0,6 га) и проездных дорог
(коэффициент 1,1):
III.Уточнение высоты «холма»ТБО и расчет параметров котловины
Практика показывает, что грунт для изолирующих промежуточных слоев, а в
будущем для рекультивационного (верхнего) слоя при закрытии свалки
экономически целесообразно заготовлять из котлована под основание участка
складирования ТБО.
1. Холм полигона имеет вид усеченной пирамиды. Объем усеченной
пирамиды V, м3 («холма» ТБО) можно определить по формуле:
где Sн, Sв - площадь нижнего и верхнего основания пирамиды, м2; Н –
высота пирамиды, м.
Таким образом, общая вместимость полигона ЕТ, м3:
Отсюда, уточняем высоту полигона Нп, м:
Площадь верхнего основания холма полигона представляет форму
квадрата. Принимаем Sв=40×40 м2.
2. Определяют требуемый объем грунта Vг, м3:
3.Глубина котлована НК (м) с учетом откосов (коэффициент 1,1) равна:
4. Оценивают верхнюю отметку полигона ТБО НВО, м:
Высоту наружного изолирующего слоя грунта принимают равным 1 м,
что учтено в формуле (10).
Исходные данные для индивидуального расчета приведены в табл. 3.
Результаты расчетов необходимо представить по форме, показанной в
табл. 4.
22
Таблица 3
Исходные данные (варианты)
Таблица 4
Результаты расчетов
23
Задание № 4
СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО БАЛАНСА
В задачах на составление материально-экологического баланса
необходимо рассчитать
1. U – показатель производства, характеризующий уровень использования
сырья и материалов в продукции, вычисляемый по формуле U = P/r,
где P –количество материалов и сырья в продукции, произведенной за
время t;
r –общее количество сырья и материалов, поступивших в производство за
время t;
2. M – показатель, характеризующий уровень отходов, охваченный
системой управления отходами; вычисляется по формуле M = g/y, где g –
количество отходов, охваченных системой управления (временное хранение,
сбор, переработка, захоронение); y – количество отходов, образовавшихся за
время t;
3. R – показатель уровня переработки отходов, охваченных системой
управления; вычисляется по формуле R = S /g, где S – количество вторичного
сырья, полученное в результате переработки отходов.
4.1. Составить материально-экологический баланс установки для
получения топлив из синтез-газа (т/сут.).
24
4.2. Составить материально-экологический баланс установки
непрерывного производства окисленного битума (т/ч).
4.3. Составить материально-экологический баланс установки для
производства присадки ДФ-11 (кг/ч).
25
4.4. Составить материально-экологический баланс установки
одноступенчатого гидрокрекинга вакуумного газойля (кг/ч).
4.5. Составить материально-экологический баланс установки
получения солей никеля (кг/ч).
26
4.6. Составить
материально-экологический
жидкофазной гидрогенизации угля (кг/ч).
баланс
установки
4.7. Составить материально-экологический баланс установки утилизации
ртутьсодержащих соединений (т).
27
4.8. Составить материально-экологический баланс установки
переработки техногенного пиритсодержащего сырья (кг/ч).
4.9. . Составить материально-экологический баланс установки технологии
комплексной переработки пиритных огарков (кг/ч).
28
4.10.
Составить
материально-экологический
переработки медьсодержащих отходов (т).
баланс
установки
Таблица вариантов
Вариант
№задачи
1-2
4.1
3-5
4.2
6-7
4.3
8-9
4.4
10-11
4.5
12-13
4.6
14-15
4.7
15-16
4.8
17
4.9
18
4.10
29