task_17889x

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 54
окружающего воздуха, ΔT,0С
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:
4  5, 2 м
4Q
с  5, 47 м
w0 

2
с
 D 3,14  (1,1м )2
3
Значения коэффициентов т и п определим в зависимости от параметров f и Vм, м/с:
(5, 47 м ) 2 1,1м
w0 2  D
с
f  1000  2
 1000 
 0, 78 м
2
с
H  T
(28 м)  540 С
5, 2 м  540 С
Q


T
3
с
VM  0, 65 3
 0, 65
 1, 4 м
с
H
28 м
3
Коэффициент т определим в зависимости от f по формуле:
m
1
1

 1,07
0,67  0,1 f  0,34 3 f 0,67  0,1 0,78  0,34 3 0,78
Коэффициент n определим в зависимости от величины VM :
при 0,5  VM < 2
(0,5 < 0,92 < 2)
n = 0,532 VM2 – 2,13 VM +3,13 = 0,532 · (1,4)2 – 2,13·1,4 + 3,13=1,19
A=140
η=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:
ПДВ 
( ПДК  Сф )  H 2  3 Q  T
A  F  m  n 
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);
ПДВ 
(0,15 мг
м
3
 0, 01 мг
)  (28 м) 2  3 5, 2 м
3
м
140  2,5 1, 07 1,19 1
3
с
 540 С
 1, 61 г
с
Для возможности сравнения с фактической (измеряемой приборами) рассчитаем величину
максимально допустимой концентрации сажи в выбросах около устья трубы, г/м3:
СМТ 
ПДВ 1, 61г / с

 0,31г / м3  310 мг / м3
3
Q
5, 2 м / с
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.
2. Число секций в нефтеловушке п = 3.
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:
Qmax
kн  Рц  N
3
1,5 18 м3 180


 0, 019 м
с
n  24  3600 3  24  3600с
Определим требуемую ширину В, м, каждой секции нефтеловушки из условия пропуска
Qmах по формуле:
B
Qmax
0, 019 м3 / с

 0, 679 м  1м
VВ  H 0, 01м / с  2,8 м
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
VЧ 
где
2  g  rЧ 2 Ч

9 
B
g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с2;
rч – радиус (размер) улавливаемых частиц нефтепродуктов, м;
ρч, ρв – соответственно, плотности частиц нефтепродуктов и воды, кг/м3 (800 и 1000
соответственно);
γ — кинематическая вязкость воды, м2/с, зависящая от температуры,
для 20 °С у = 10-6 м2/с
2  g  rЧ 2 Ч 2  9,8 м / с 2  (80 106 м) 2 800кг / м3
VЧ 



 0, 011м / с
9 
B
9 106 м2 / с
1000кг / м3
Длина отстойной зоны нефтеловушки L, м, определяется из условия равенства времени
всплытия нефтечастиц на поверхность и времени прохождения потока воды в отстойной
зоне:
L
VB
0, 01м / с
H 
 2,8 м  2,55 м
VЧ
0, 011м / с
С учетом реальных турбулентных процессов, происходящих в нефтеловушке, действительная
скорость всплытия нефтечастиц будет равна:
VЧ  VЧ  w
где w – вертикальная турбулентная составляющая скорости, м/с; с достаточной для практики
точностью может быть принята равной 0,04vв
w  0,04VB  0,04  0,01м / с  0,0004 м / с
VЧ  VЧ  w  0, 011м / с  0, 0004 м / с  0, 0106 м / с
Уточним длину отстойной зоны нефтеловушки по формуле:
L 
VB
0, 01м / с
H 
 2,8 м  2, 64 м  3 м
VЧ
0, 0106 м / с
Эффективность
работы
нефтеловушки
по
уменьшению
концентрации
нефтепродуктов в очищаемой воде определим по формуле
Ч L /(VB H )
  1  eV
 1  2,7
0,011 м / с 3 м
0,01 м / с 2,8 м
 0,308
Вычислим фактическую концентрацию нефтепродуктов на выходе нефтеловушки,
г/м3:
Cф = Сн(1-)
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 230
станцию, С, г/м3
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:
n
 Q  q
q
,
необходимо рассчитать:
а) коэффициент турбулентной диффузии:
Е
Vср  Н ср
0, 29 м / с 2, 2 м
 0, 0032 ;
200

200
б) коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов смешения сточных вод:
  
3
E
,
q
где ξ, — коэффициент, характеризующий место расположения выпуска сточных вод (в задаче
принимаем береговой выпуск, для которого ξ = 1);
φ — коэффициент извилистости русла (φ = 1,5).
  11,5  3
0, 0032
 0, 4
0,17
в) коэффициент смешения сточных вод с водой водоема рассчитываем по формуле:

где
1  ,
Q
1 
q
  e
3
L
L — расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа, при решении
задачи принять равным 1000 м
  (2,7)0,4

3
1000
 0,019 ,
1  0, 019
 0,352
16
1
 0, 019
0,17
Таким образом,
n
0,352 16  0,17
 34,13
0,17
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, %:
Э
С  Сдоп
230  9, 03
100%  96% .
 100% 
230
С
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.