Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при неконтролируемом горении нефти и нефтепродуктов
О Т Ч Е Т
Домашнее задание №1
ДИСЦИПЛИНА:
"Экология"
ТЕМА:
"Решение практических задач по экологии"
Выполнил: студент гр. ЭВМ. Б-51
Зюзин И.Н
Проверил:
Астахова А.М.
Дата сдачи (защиты) домашней работы:
_________
Результаты сдачи (защиты):
Количество рейтинговых баллов
_________
Оценка
Калуга, 2013 г.
Расчет выброса загрязняющих веществ промышленными предприятиями в водоемы
Технологический цикл одного из предприятий требует потребления значительных количеств воды. Источником является расположенная недалеко от предприятия река. Пройдя технологический цикл, вода почти полностью возвращается в реку в виде сточных вод промышленного предприятия. В зависимости от профиля предприятия сточные воды могут содержать самые различные вредные по санитарно-токсикологическому признаку химические компоненты. Их концентрация, как правило, во много раз превышает концентрацию этих компонентов в реке. На некотором расстоянии от места сброса сточных вод вода реки берется для нужд местного водопользования самого разного характера (например, бытового, сельскохозяйственного). В задаче необходимо вычислить общее количество загрязняющих веществ в водоеме за определенные промежутки времени.
В задачах такого типа вводится понятие «предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ (ВВ)», сбрасываемых в озеро:
ПДК = (1.1)
Концентрация вредного вещества (С) определяется по формуле:
С = (1.2)
Суммарная концентрация вредных веществ в водоеме:
С = (1.3)
Данная безразмерная суммарная концентрация вредного вещества не должна превышать 1 (С ).
Решение задачи следует выполнять в следующем порядке:
1. вычислить объем сточной воды, поступающей в озеро за 1 месяц, 1 год;
2. определить количество вредных веществ (ВВ), поступивших в озеро со сточной водой по формуле (1.1);
3. вычислить фактическое загрязнение воды в озере каждым ВВ по формуле (1.2);
4. определить общее загрязнение озера предприятием по формуле (1.3).
Пример
На берегу озера площадью 5км2 и средней глубиной 2м расположено промышленное предприятие, использующее воду озера для технических нужд и затем сбрасывающее загрязненную воду в озеро.
Рассчитать, каким будет загрязнение озера через 1 месяц, 1 год. Сделать выводы о промышленном загрязнении водоемов и дать рекомендации по сохранению озера.
Таблица 1
Объем сброса сточной воды в единицу времени (л/сек)
Фактическое содержание вредных веществ (ВВ) в сточной воде (мг/л)
Мышьяк (As)
Ртуть (Hb)
Свинец (Pb)
0,04
0,03
0,42
ПДК веществ, сбрасываемых в водоем (мг/л)
0,006
0,005
0,05
Решение.
1. Вычислить объем сточной воды, поступающей в озеро за 1 месяц, 1 год.
В месяце 2592000 секунд. Таким образом, за месяц предприятие сбрасывает в озеро:
V месяц = 2592000 с * 25 л/с = 64800000 л
В году 31104000 секунд. За год предприятие сбрасывает в озеро:
V год = 31104000 с * 25 л/с = 777600000 л
2. Определим количество вредных веществ (ВВ), поступивших в озеро со сточной водой, пользуясь данными из табл.1.
При наличии в числе выбросов нескольких вредных веществ, обладающих эффектом суммации вредного воздействия, в расчетах ПДК не должна превышать единицы.
Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при неконтролируемом горении нефти и нефтепродуктов
Неконтролируемые горения имеют место при пожарах в открытом пространстве, возникающих в результате аварий на нефтебазах, нефтехимических производствах, трубопроводах, на железнодорожном и автомобильном транспорте.
Под удельными выбросами в настоящей методике приняты выбросы, отнесенные к единице массы сгоревших нефти и/или нефтепродуктов. Численные значения удельных выбросов принимаются в кг/кг или т/т приведены в табл. 2.
Таблица 2
Масса выброса ( ) каждого загрязняющего вещества при неконтролируемом горении определяется по формуле:
(2.1)
где i – загрязняющее вещество; – удельный выброс, кг/кг или т/т, – масса сгоревшей нефти и/или нефтепродукта, в кг или т.
В простейшем случае масса сгоревших нефти и нефтепродуктов определяется как их потеря ( ) в резервуарах или на участке разрыва продуктопровода. При этом должно быть четко установлено, что не произошло поглощения части разлившихся нефти и нефтепродуктов почвой и грунтом.
В случае, если имело место поглощение нефти и/или нефтепродуктов почвой (и грунтом) необходимо измерить площадь разлива в метрах квадратных. После этого взять керны почвы и грунта на глубину проникновения в них нефти и/или нефтепродуктов и определить среднее содержание нефти и/или нефтепродуктов в граммах на килограмм.
Суммарное количество поглощенных, но не сгоревших нефти и/или нефтепродуктов в тоннах подсчитывается по формуле:
= Fhc (2.2)
где F – площадь почвы и грунта, пропитанного нефтепродуктами, ; h – глубина, на которую почва и грунт пропитаны нефтью и/или нефтепродуктами, м; с – средняя концентрация нефти или нефтепродуктов в почве и грунте, г/кг; – плотность грунта, кг/ .
Сгоревшая масса определяется как разность потерянных и поглощённых почвой нефти и/или нефтепродуктов:
(2.3)
При горении на водной поверхности и известном количестве потерянных в результате разлива нефти и тяжелых нефтепродуктов, определяется как разность потерянных и несгоревших нефти и/или нефтепродуктов в тоннах:
(2.4)
Масса несгоревшей нефти определяется с учетом площади разлива, толщины несгоревшего слоя и плотности:
(2.5)
где F – площадь, занимаемая разлитой нефтью и/или нефтепродуктом, ; – толщина слоя несгоревшей нефти и/или нефтепродуктов, мм; – плотность нефти и/или нефтепродуктов ,кг/ .
При горении на водной подстилающей поверхности по окончании горения нефти и/или нефтепродуктов остается слой толщиной 2мм.
В случае, когда потери нефти и/ил нефтепродуктов неизвестны, сгоревшая масса в тоннах определяется по скорости выгорания слоя нефти и/или нефтепродуктов и площади пожара, с поправкой на скорость ветра:
(2.6)
где нефти и/или нефтепродуктов, кг/ ; U – нормальная скорость горения, м/с; F – площадь пожара, ; t – продолжительность пожара, мин.; W – скорость ветра, м/с; 3 – средняя скорость ветра, м/с.
Значение скорости выгорания и плотности зависят от вида нефти и/или нефтепродукта и представлены в табл. 3.
Таблица 3
Пример
Загорелся бак с бензином. Сгорело 55 т бензина. Определить массу выброшенного в атмосферу:
а) оксида углерода;
б) диоксида азота;
в) углеводородов;
Таблица 4
Решение
Используя формулу (2.1) и данные табл. 4, получим следующие выражения для расчета выбросов: