Задача № 30

Рассчитать допустимую концентрацию загрязняющих веществ в стоках предприятия при сбросе их в открытый водоем.

Определить эффективность очистки по каждому загрязняющему веществу.

Исходные данные:

Решение. Распределяем загрязняющие вещества стоков по группам лимитирующего показателя вредности для водоема санитарно-бытовой  категории:

1) санитарно-токсикологическая – бензол, мышьяк, пиридин, Cd²⁺, нитробензол (НБ);

2) органолептическая – взвешенные вещества (ВВ).

Определим ПДК каждого из этих веществ в речной воде. ПДК (мг/л): бензол (0,5); мышьяк (0,03), пиридин (0,2), Cd²⁺ (0,01), нитробензол (0,2), ВВ (С_ф + 0,25 = 59,0 + 0,25 = 59,25).

Рассчитаем  ориентировочную   допустимую   концентрацию (С_{ор i}),  мг/л, загрязняющих веществ в стоках без учета их совместного влияния в водоеме по формуле:

,

где: γ - коэффициент смешения сточной и речной воды; Q - средний расход воды в реке, м³/с; q - расход сточных вод предприятия, м³/с; ПДК_i – предельно допустимая концентрация рассматриваемого компонента в речной воде данной категории, мг/л; С_{ф i} - фоновая концентрация компонента, мг/л.

;

;

;

;

;

.

Учитывая, что в санитарно-токсикологическую группу веществ входят несколько ингредиентов, рассчитываем ожидаемую концентрацию (С_{ожид i}), мг/л, каждого из загрязняющих веществ в створе реки по формуле

При расчете С_{ожид i} учитываем, что эта величина не должна превышать ПДК_i.

Санитарно-токсикологическая группа:

;

;

;

;

.

Проведем проверку по этой группе веществ на соответствие нормам по формуле

Санитарно-токсикологическая группа:

; 

 .

Так как суммарная величина больше единицы, снижаем С_ожид каждого компонента в 5 раз:

.

Определим допустимую концентрацию (С_{доп i}), мг/л, загрязняющих веществ в стоках после очистки с учетом совместного влияния веществ в каждой группе лимитирующего показателя вредности по формуле

Санитарно-токсикологическая группа:

;

;

;

;

.

Органолептическая группа:

Определим эффективность работы очистного оборудования (Э_i), %, по каждому виду загрязнений по формуле

,

где: С_{факт i} - концентрация загрязняющего вещества в сточной воде предприятия до очистных сооружений, мг/л.

;

;

;

;

;

.

Задача № 72

Рассчитать предотвращенный экономический ущерб в результате работы биоочистных сооружений предприятия в одном из регионов России, при условии, что биоочистные системы (поля орошения) работают при температуре ≥ + 10⁰ С.

Исходные данные:

Решение. Рассчитаем фактическую массу каждого загрязнителя (m_i), мг/л или г/м³, по формуле

,

где: С_{н i} и С_{к i} – начальная и конечная концентрация i-го загрязнителя в сточных водах до и после биоочистки, мг/л.

;

;

;

;

Определим степень токсичности (А_i) каждого загрязнителя в стоках по формуле

;

;

;

;

Определим приведенную массу годового сброса загрязнителей, г/м³:

Рассчитаем предотвращенный экономический ущерб (Э_γ) по формуле

,

где: k – константа, равная 1440 р/усл т; р – константа региона России (для Краснодарского края равна 2,73); V – объем очистных сточных вод, м³/год.

V м³/год = V м³/сут · 320 = 1250 · 320 = 400000.

р/год

Задача № 80

Рассчитать согласно данному варианту ПДВ конкретных загрязняющих компонентов от нагретого источника, определить их фактический выброс, необходимость установки улавливающего оборудования, плату за выброс.

Исходные данные:

Решение. Рассчитаем ПДВ_i по формуле

,

где: ПДК_{мр i} – максимально-разовая предельно допустимая концентрация i-го компонента, мг/м³; С_{ф i} – фоновая концентрация i-го компонента, мг/м³; (ПДК_{мр i} - С_{ф i}) – максимальная приземная концентрация данного загрязняющего вещества при выбросе нагретой газовоздушной смеси из исследуемого источника, мг/м³; Н – высота выброса над уровнем земли, м; ΔТ – разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающей среды, ⁰С; А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания атмосферных примесей (для территории Дальнего Востока и Сибири А = 200); F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере (для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F = 1, для крупнодисперсной пыли и золы при полном отсутствии очистки – 3); m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

мг/м³;

мг/м³.

Объем газовоздушной смеси продуктов сгорания (V), м³/с, рассчитаем по формуле

,

где: Q – расход топлива, т/год; V₀ – расход воздуха, необходимого для сгорания 1 кг или 1 м³ топлива (для дизельного топлива V₀ = 10,8 м³/кг); τ – время работы установки, с/год.

.

Скорость выхода газовоздушной смеси (W₀), м/с, рассчитаем по формуле

,

где: D – диаметр устья трубы, м.

.

С.

Коэффициенты f, m рассчитываем по формулам

; 

;

.

Величины V_m и n определяем по формуле

.

При  0,3 < V_m < 2,0 ;

.

 г/с;

 г/с.

Фактический выброс (m_i), г/с, определим по формуле

,

где: С_{max i} – максимальная концентрация загрязняющего вещества на выходе из источника, мг/м³; Х – число однотипных источников.

;

.

Так как фактический выброс диоксида азота и сажи больше предельно допустимого, необходимо установить улавливающее оборудование.

Плату за годовой выброс (П), р/год, рассчитаем по формулам

,

где: П₁ – плата за выброс в пределах ПДВ; С_i – ставка платы, р; m_i - фактический выброс данного загрязняющего компонента, г/с (если m_i > ПДК_i то подставляют значение ПДК_i); τ – время работы источника загрязнения в течении 1 года, с.

,

где: П₂ - плата за сверхлимитные выбросы; С_i – ставка платы за сверхлимитные выбросы, р.

Ставки платы определяется по формулам

; ,

где: Н_i и _i – базовый норматив платы за выброс 1 т загрязняющего вещества в пределах допустимых выбросов и при сверхлимитных выбросах соответственно, р; К – коэффициент экологической ситуации данного региона по атмосферному воздуху (для Дальнего Востока при выбросах в пределах допустимых К = 1,0, при сверхлимитных выбросах К = 0,8).

р;  р; 

р;  р. 

;

р/год.

Задача № 105

Согласно варианту рассчитать:

1) максимальное значение приземной концентрации загрязняющего вещества при выбросе из одиночного горячего источника;

2) Х – расстояние от источника выброса, м, где при неблагоприятных метеорологических условиях достигается C_м этого вещества;

3) U_в – опасную скорость ветра, при которой достигается С_м на уровне 10 м от земли;

4) С_i – значения приземных концентраций рассматриваемого вещества на различных расстояниях от источника выброса;

5) определить размер СЗЗ предприятия, допуская, что источник выброса единственный.

Исходные данные:

Решение. Рассчитаем максимальное значение приземной концентрации диоксида азота С_м (NO₂), мг/м³, по формуле

,

где: А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (для Московской области А = 140); F, m, n – коэффициенты, их смысл и значение см. ранее; Н – высота выброса, м; m_ф – фактическая мощность выброса, мг/с; V – объем газовоздушной смеси, м³/с; ΔТ - разность между температурой, выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающей среды, ⁰С.

.

Х_м – расстояние от источника выброса, м, где достигается C_м (NO₂) – найдем по формуле

,

где: d – безразмерный коэффициент.

Исходя из данных задания, безразмерный коэффициент d найдем по формуле (V_m = 0,387)

;

.

Опасная скорость ветра U_в при V_m = 0,387 равна 0,5 м/с.

Для расчета С_i (NO₂), мг/м³, по формуле

,

на расстоянии 10, 50, 100, 200 и 300 м от оси факела при U_в = 0,5 м/с найдем безразмерный коэффициент S, использую формулы

;

;

.

При расстоянии:

- 10 м – Х_i / Х_м = 1,01;

- 50 м – Х_i / Х_м = 5,04;

- 100 м – Х_i / Х_м = 10,07;

- 200 м – Х_i / Х_м = 20,14;

- 300 м – Х_i / Х_м = 30,21.

;

;

;

;

.

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³.

На расстоянии 300 м от источника С(NO₂) = 0,14 мг/м³ > ПДК_мр, следовательно для определения границ СЗЗ необходимо определить концентрацию С(NO₂) на большем расстоянии (400, 500, 1000 м).

- 400 м – Х_i / Х_м = 40,28;

- 500 м – Х_i / Х_м = 50,35;

- 1000 м – Х_i / Х_м = 100,71.

;

.

мг/м³;

мг/м³;

мг/м³.

Для определения границ СЗЗ определим ПДК_мр (NO₂) = 0,085 мг/м³. Из предыдущих расчетов видно, что на расстоянии 500 м  от  источника  С(NO₂) =  0,14 мг/м³ > ПДК_мр, а на расстоянии 1000 м С(NO₂) =  0,076 мг/м³ < ПДК_мр. Следовательно, L₀ = 1000 м. С учетом среднегодовой розы ветров находим L, м, по формуле

,

где: Р – среднегодовая повторяемость направления ветра рассматриваемого румба, % (для ЮЗ Р = 12,5%); Р₀ – повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, % (при восьмирумбовой розе ветров Р₀ = 12,5%).

м.

Таким образом, минимальное расстояние от источника выброса (труба котельной) до жилой застройки должно составлять на менее 1000 м, следовательно, данной предприятие по величине СЗЗ относится к I классу.

Задача № 130

Согласно варианту оценить экологический ущерб от загрязнения атмосферы выбросами конкретного источника, сравнить его величину с фактической платой за выброс, которую осуществляет предприятие.

Исходные даны:

Решение. Рассчитаем фактический выброс загрязняющих веществ в атмосферу, m_ф, т/год, по формуле

,

где: С_max - максимальная концентрация загрязняющего вещества на выходе из источника, мг/м³; τ – время работы установки в год, с.

т/год;

т/год;

Экологическую оценку ущерба, причиняемого выбросами сажи в атмосферу, определяем по формуле

,

где: γ – удельный экологический ущерб от выброса 1 т условных вредных веществ в атмосферу, численной значение которого равно 192,0 р/усл.т; σ_р – расчетный показатель, характеризующий относительную опасность загрязнения атмосферного воздуха; f – коэффициент, учитывающий характер рассеивания примеси в атмосфере; М – приведенная масса годового выброса загрязнения источника, усл.т/год.

σ_р рассчитаем по формуле

,

где: S – общая площадь зоны загрязнения, км²; S_i = S*К_i/100 – площадь загрязнения территории, соответственно населенных пунктов, предприятий и т.д. км²; К_i – доля загрязнения от общей зоны загрязнения, %; σ_i – показатель относительной опасности загрязнения атмосферы в зависимости от территории (для населенных пунктов σ_i = 8, для территории предприятия - 4).

.

Коэффициент f, учитывающий характер рассеивания веществ в атмосфере, определяем по формуле

- для газообразных примесей  и мелкодисперсных частиц со скоростью оседания меньше 1 см/с

;

- для частиц, оседающих со скоростью 1-20 см/с

,

где: Н – геометрическая высота устья источника выброса, м; U_в – среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с (или величина опасной скорости ветра на уровне 10 м от земли); φ – поправка на тепловой объем факела выброса в атмосферу, определяется по формуле

,

где: ΔТ – среднегодовое значение разности температур в устье источника и окружающей среде ⁰С.

;

;

.

М – приведенную массу годового выброса веществ в атмосферу – рассчитываем по формуле

,

где: А_i – показатель относительной опасности примеси i-го вида

.

ПДК_сс (NO₂) = 0,04 мг/м³;

ПДК_сс (сажи) = 0,05 мг/м³;

;

р/год

р/год

р/год

Если сравнить У_А с величиной платы за выброс ΣП = 590,404 р/год, то очевидно, что экологический ущерб, причиняемый окружающей среде, несравнимо выше, чем плата предприятия за вредные выбросы в атмосферу.

Задача № 171

Согласно варианту оценить экологический ущерб У_в поверхностным водам от деятельности предприятия при условии, что сброс сточных вод после очистных сооружений осуществляется в открытый водоем.

Исходные данные:

Решение. Рассчитаем фактическую массу m_ф, каждого из веществ сбрасываемых в водоем, т/год., по формуле

,

где: С_i – концентрация i-го вещества в сточных водах предприятий, мг/л; q - расход сточных вод, м³/с; n – работа очистных сооружений, сут/год (приблизительно 320 сут/год).

Определим предельно допустимую концентрацию загрязняющих веществ в водоеме рыбохозяйственной категории: ПДК (НП) = 0,05 мг/л; ПДК (фенолов) = 0,001 мг/л; ПДК (ВВ) = С_ф + 0,75 = 50,75 (С_ф = 50 мг/л).

Рассчитаем М_i (приведенная масса годового сброса каждого из загрязняющих веществ), усл.т/год, по формуле

,

где: К_i – коэффициент приведения i-го вредного вещества, учитывающий его относительную опасность,

.

;

;

.

Рассчитаем У_в (экологический ущерб от загрязнения поверхностных вод) по формуле

,

где: У_уд^в – удельный ущерб водному объекту от сброса 1 т вредного вещества, р/усл.т; К^в – коэффициент экологической ситуации водных объектов по бассейнам основных рек РФ.

Определим У_уд^в от сброса каждого вещества:

р/усл.т (сверхнормативные сбросы);

р/усл.т (сверхнормативные сбросы);

р/усл.т (в пределах ПДС).

Определим К^в  коэффициент экологической ситуации в бассейне реки Оби: (примем 1,50).

Таким образом, экологический ущерб поверхностным водам при промышленной деятельности составляет ≈ 708 млн.р. в год.