Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙСтр 1 из 5Следующая ⇒
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ по курсу «Природа и экология Республики Башкортостан» для студентов всех специальностей (лабораторные работы и методические указания по их выполнению для студентов всех форм обучения направлений (специальностей) 130503 65, 130504 65, 130500 62)
В данном учебно-методическом пособии изложены теоретические основы влияния негативных факторов на окружающую среду, методы исследования и расчетов выбросов и сбросов загрязняющих веществ, а также методы оценки экономического ущерба от их негативного воздействия. Пособие предназначено для студентов филиала УГНТУ в г.Октябрьском всех специальностей, изучающих дисциплину «Природа и экология Республики Башкортостан». Может быть использовано при изучении дисциплины «Экология».
Составитель: Кулешова Л.С. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ Предлагаемые темы лабораторных работ относятся к двум разделам курса «Природа и экология РБ»: Раздел 3 Воздействие народного хозяйства на окружающую среду Тема 1. Охрана водных ресурсов. Сточные воды, действующие нормативы регулирования. Сброс сточных вод в водоемы. Ознакомление студентов с методикой выполнения работы, оформление и защита. Тема 2. Загрязнение воздушной среды передвижными источниками. Определения количества выбросов загрязняющих веществ / оксидов углерода, азота, оксида серы, углеводорода и свинца / в атмосферный воздух от подвижных источниковзагрязнения. Ознакомление студентов с методикой выполнения работы, оформление и защита. Раздел 5 Государственное регулирование природопользования и охраны окружающей среды Тема 3. Оценка экологического ущерба. Платы за выбросы в атмосферу и сбросы в водоемы загрязняющих веществ от стационарных источников, решение и оформление задачи, защита. Методические указания Работа состоит из 15 вариантов. Номер варианта определяется по последней цифре шифра – номера личного дела студента. Перед тем как приступить к выполнению лабораторной работы студент должен изучить соответствующий теоретический материал, уяснить цель работы и поставленные в ней задачи, а также методику выполнения работы. Завершением лабораторной работы является составление отчета, который должен содержать: наименование (тему) выполняемой лабораторной работы; · цель работы; · содержание поставленной в работе задачи (по варианту) со всеми необходимыми таблицами и цифровыми данными, в соответствии с методическими указаниями; · методику решения задач со всеми формулами и текстовыми пояснениями к ним; · формулы и расчеты по ним; · полученные результаты; · текстовое заключение (вывод) студента, в его понимании рассматриваемого вопроса. В установленные учебным графиком сроки студент сдает выполненную работу (отчет) преподавателю для проверки. Работа считается завершенной после ее защиты, т.е. ответа студента на контрольные вопросы, предложенные в работе и (или) преподавателем. В случае наличия ошибок студент выполняет все указания преподавателя, исправляет ошибки, повторяет недостаточно усвоенный материал и сдает ее для повторной проверки.
Лабораторная работа 1
Тема: «Расчет предельно допустимых сбросов в проточные и Стоячие водоемы» Цель работы: расширение и углубление знаний студентов в плане освоения методов защиты гидросферы от воздействия токсичных загрязняющих веществ, присутствующих в сбросных водах промышленных предприятий, приобретение навыков по расчету нормативов сброса сточных вод для ослабления влияния источников сбросов на окружающую среду.
Содержание вредных веществ в водоемах нормируется предельно допустимыми концентрациями (ПДК), представляющими группу экологических стандартов, оценивающих состояние окружающей среды. С целью оценки качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного назначения, принимающих сбросные воды промпредприятий, разрабатываются нормативы ПДС поступающих в них загрязняющих веществ. Для расчета ПДС необходимо нормировать не только качество, но и количество сточных вод путем разработки текущих балансовых и перспективных норм потребления. С учетом этих норм и установления ПДС мокомплексно подойти к разработке водоохранных мероприятий (установление необходимой степени очистки сточных вод, их разбавления или рассеивания до ПДК в местах выпуска водоема).
Методы установления ПДС Разбавление – один из основных факторов обезвреживания сточных вод водами водоема, хотя при этом общее количество поступившего в водоем загрязняющего вещества не изменяется. Разбавление действует одинаково на консервативные и неконсервативные вещества. При смешении загрязненных струй со смежными более чистыми струями под влиянием турбулентного перемешивания к поступившей в водоем сточной жидкости с определенным расходом [6]. Для достижения определенного качества воды в водоеме необходимо, чтобы качественный состав сточных вод тоже был определенным. С учетом расхода и качества сточных вод устанавливается ПДС. За ПДС загрязняющих веществ принимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в водоем с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте [1]. ПДС рассчитывают по наибольшим среднечасовым расходам сточных вод [5]. В черте населенного пункта ПДС рассчитывается согласно выражению ПДС = qСТ x СПДК, (1) где qСТ – наибольший среднечасовой расход сточных вод; СПДК – ПДК по отдельным ингридиентам. За пределами населенного пункта или при наличии сооружений для рассеивания сточных вод ПДС определяется по формуле ПДС = qСТ x СДОП, (2) где СДОП – расчетная величина концентрации вредных веществ, учитывающая разбавляющую способность водоема. Если по местным условиям (мощный водоем, невысокие фоновые загрязнения, относительно небольшой расход сточных вод и т.д.) сточные воды могут быть сброшены в водоем с концентрациями загрязняющих веществ, превышающими ПДК, и при этом санитарное состояние водоема будет сохранено, то может быть установлен временно согласованный сброс (ВСВ) с учетом достижения в установленные сроки концентраций вредных веществ на уровне ПДК.
Метод Фролова-Родзиллера Метод расчета разбавления сточных вод в проточных водоемах (реках) с консервативным ингридиентом, основанный на результатах экспериментальных исследований. Внесенные в водоем (реку) со сточными водами загрязнители распределяются в воде водоема согласно следующему уравнению: qССТ + γ Q CФ = (q + γ Q) Сmax, (4) где Q и q – соответственно расчетный расход воды в водоеме (реке) и расход сточных вод, м3/с; Сmax – концентрация внесенных со сточными водами загрязнителей после смешения с водами водоема в максимально загрязненной струе, мг/л; ССТ и CФ - концентрации внесенных загрязнителей одинакового вида (однонаправленного действия) в сточных водах и в водах водоема на месте выпуска сточных вод, мг/л. Если вместо Сmax в (4) ввести Спр.доп (максимально допустимый уровень загрязнения в соответствии с требованиями “Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”) и решить уравнение относительно ССТ, то (4) примет следующий вид ССТ = (γ Q / q ) (CПР.ДОП – СФ) + СПР.ДОП, (5) где ССТ – максимально допустимая концентрация загрязнений в сточных водах, мг/л; Коэффициент смешения γ определяется по следующим соотношениям (полученным на основе экспериментальных исследований) γ =(1-β ) / [1+( β Q/q)]; β =exp(-α ), (6) где L – расстояние по форватеру от места выпуска сточных вод до рассматриваемого створа (пункта) водопользования, м; α - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения и определяемый из выражения α = ζ φ , (7) где φ – отношение расстояний между местом выпуска и местом водопользования; Е – коэффициент турбулентной диффузии, равный для равнинных речных водоемов Е= Vср x Hср/200, где Vср – средняя скорость течения реки, м/ч; Нср – средняя глубина русла, м [4]/ Таким образом учитывается связь между санитарными требованиями к условиям выпуска сточных вод в водоемы, необходимой степенью очистки, гидрологическими показателями. Метод Руффеля М.А. Метод Руффеля М.А. необходим для оценки разбавления сточных вод в стоячих водоемах (в озерах и на участках водохранилищ озерного типа) [4]. Согласно этому методу полное разбавление сточных вод (Пполн) является результатом совместного влияния начального (Пнач) разбавления, (Посн), происходящего по мере дальнейшего продвижения струи Пполн = Пнач x Посн, (8) Величина начального разбавления определяется по дополнительным соотношениям, различным для поверхностного и глубинного выпусков, а величина основного по графикам-номограммам [4]. При известной кратности разбавления (n) расчет концентрации загрязняющего вещества в контрольном створе Сп.вод. Сп.вод. = (ССТ/ n) – СФ(1-1/n), (9) Для расчета концентрации загрязняющего вещества в сточной жидкости ССТ по заданной его концентрации в контрольном створе соотношение (9) представляется в виде [4] CСТ = п x СП.ВОД + СФ(n - 1), (10)
Варианты заданий по установлению ПДС и методические указания к их выполнению 2.1. В сточных водах предприятия, предполагаемых к сбросу в проточный водоем (реку), содержится смесь вредных веществ в составе: свинец (Рb), мышьяк (As), титан (Тi) с концентрациями ССТ1, ССТ2, ССТ3 соответственно. Фоновые концентрации указанных веществ (в воде водоема до места сброса) составляют СФ1 = 0, 004 мг/л; СФ2 = 0, 001 мг/л; СФ3 = 0, 085 мг/л, СФср = 0, 03 мг/л. Расход сточных вод – q. Средняя скорость течения Vср. средняя глубина реки – Hср на участке до ближайшего водозабора – Lф, расстояние по прямой - Lп, средняя ширина русла – Вср. Рассчитать ПДС вредных веществ в сточных водах и необходимую степень очистки перед сбросом. Принять сечение русла реки прямоугольным, сброс – у берега. Таблица 1 Варианты задания
Методические указания (метод Фролова-Родзиллера) 1. Разбить вредные вещества, входящие в сбросные воды на группы с одинаковым ЛПВ (таблица 3). 2. Для каждой группы ЛПВ определяется средняя допустимая концентрация веществ в смеси [3] CСР.Д. =[ССТ1/(ПДК1 ССТi)+ССТ2/(ПДК2 ССТi)+…+ССТi/(ПДКi ССТi)]-1, мг/л (1) где ПДК1, …, ПДКi – предельно допустимая концентрация предельно допустимого компонента смеси по ЛПВ. 3. Кратность разбавления сточных вод в водах проточного водоема (реки) [4]
где Q0, 95 – расход воды в реке (м3/с) при 95% обеспеченности. q – расход сточных вод (м3/с); γ – коэффициент смешения. 4. С учетом (2) ПДС вредных веществ в сточных водах определится выражением [4] (для каждой из групп ЛПВ)
где СФ.СР – средняя фоновая концентрация для каждой группы ЛПВ. 5. Расход воды в реке (при 95% обеспеченности) [3]
6. Коэффициент смешения сточных вод с водами водоема [4]
7. Коэффициент и другие величины, необходимые для расчета определяются из следующих соотношений [3]
где - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения
где G – коэффициент, учитывающий место сброса (у берегов G=1, на середине реки G=1, 5), = LФ/LПР – коэффициент извилистости реки, Е=VСР НСР/200 – коэффициент турбулентной диффузии. 8. Концентрация вредных веществ в максимально загрязненной струе в расчетном пункте водозабора (ближайшего) по группам ЛПВ
9. Проверяем условие Сm< CСР.Д При невыполнении условия делается вывод о необходимости очистки компонентов смеси по группам ЛПВ перед сбросом, т.к. разбавление стоков водами водоема оказывается недостаточным. 10. Минимальная степень очистки по наиболее трудно удаляемому компоненту смеси (т.к. степень очистки остальных будет значительно выше) для компонентов по группам ЛПВ
где CДОП.i – ПДК i-го вещества в группе ЛПВ. 2.2. В жидких стоках предприятия, предполагаемых к сбросу в стоячий водоем (озеро) содержится смесь вредных веществ в составе: мышьяк (As), селен (Se), титан (Ti) с концентрациями ССТ1, ССТ2, ССТ3 соответственно. Фоновые концентрации указанных веществ в водах водоема до сброса составляют СФ1=0, 001 мг/л; СФ2=0, 0004 мг/л; СФ3=0, 085 мг/л соответственно. СФср=0, 003 мг/л. Расход сточных вод – q. Выпуск – береговой, в верхней трети глубины прибрежной части. Средняя глубина створа – L. Рассчитать ПДС вредных веществ в стоках и необходимую степень очистки. Таблица 2. Варианты задания
Методические указания 1. Необходимо разбить вредные вещества, входящие в сборные воды на группы с одинаковым ЛПВ (таблица 3). 2, Для каждой из группы ЛПВ определяется средняя допустимая концентрация вещества в смеси [3]. CСР.Д. =[ССТ1/(ПДК1 ССТi)+ССТ2/(ПДК2 ССТi )+…+ССТi/(ПДКi ССТi)]-1, мг/л (1) где ПДК1 … ПДКi - предельно допустимые концентрации компонентов смеси ДПВ (таблица 3). 3. Начальное разбавление при выпуске в прибрежной части водоема в верхней трети глубины стоячего водоема [4]
4. Основное разбавление сточных вод при перемешивании до расчетного створа водами стоячего водоема при выпуске у берега [4]
где x = 6, 53 x (НСР)1, 167 в случае выпуска у берега. 5. Полное разбавление сточных вод водами водоема в расчетном створе n=nH x n0, (4) 6. ПДС вредных веществ в сточных водах (по каждой из групп ЛПВ) [7]
где СФ.СР – средняя фоновая концентрация. 7. Максимальное содержание вредных веществ из одной группы ЛПВ в расчетном створе в водах водоема
8. Проверяется условие Сm < CСР.Д При невыполнении его делается вывод о необходимости очистки компонентов смеси по группам ЛПВ перед сбросом. 9. Минимальная степень очистки по наиболее трудно удаляемому компоненту смеси
где CДОП.i – ПДК i-го вещества в группе ЛПВ. Таблица 3 Данные по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ) и предельно допустимых концентрациям некоторых вредных веществ
Пример расчета Исходные данные: ССТ1 = 1, 7 мг/л; ССТ2= 0, 8 мг/л; ССТ3= 4, 8 мг/л; VСР = 0, 9 м/с; HСР = 2 м; LФ = 900 м; Lпр = 500 м; Вср = 35 м
1. Разбиваем все вредные вещества по группам ЛПВ (таблица 3): а) санитарно-токсикологические – Рb, Аs; б) общесанитарные – Тi 2. Средняя допустимая концентрация для Рb и Аs по (1) CСР.Д1= (1, 7/2, 5х0, 1 + 0, 8/2, 5х0, 05)-1 = 0, 0757 мг/л то же для Тi CСР.Д2= ПДК = 0, 1 мг/л 3. ПДС для Рb и Аs для одной группы ЛПВ по (3)
где СФ.СР – средняя фоновая концентрация для каждой группы ЛПВ. 5. Расход воды в реке (при 95% обеспеченности) [3]
6. Коэффициент смешения сточных вод с водами водоема [4]
7. Коэффициент и другие величины, необходимые для расчета определяются из следующих соотношений [3]
где - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения
где G – коэффициент, учитывающий место сброса (у берегов G=1, на середине реки G=1, 5), коэффициент извилистости реки = LФ/LПР = 1, 8 коэффициент турбулентной диффузии Е=VСР НСР/200 = 0, 009. 4. Кратность разбавления сточных вод в водах проточного водоема (реки) [4]
5. Концентрация вредных веществ в расчетном створе водозабора (7): а) для Рb и Аs Сm1=CФ.СР. + ССТ.i –CФ.i)/n = 0, 033 + [(1, 7-0, 04)/185+(0, 8-0, 001)/185] = 0, 0463 мг/л б) для Тi
Сm2=CФ.СР. + ССТ.i –CФ.i)/n = 0, 085+(4, 8-0, 085)/185 = 0, 11 мг/л
6. Проверка условия Сmi< CСР.Дi Сm1< CСР.Д1 ; Сm2 > CСР.Д2 Следовательно, необходима очистка по Тi (группа общесанитарного ЛПВ) 7. Минимальная степень очистки по Тi по (9)
Вывод: для вешеств санитарно-токсикологического ЛПВ очистка передсбросом не требуется, т.к. хватает разбавления водами реки; для вещества общесанитарного ЛПВ необходима очистка перед сбросом со степенью 40, 42%
Контрольные вопросы:
1. Что такое ПДС, ЛПВ? 2. Назовите лимитирующие показатели вредности веществ. 3. От каких параметров водоема и условий сброса зависит эффективность метода разбавления? 4. Какие гидрологические показатели водоема учитываются при расчете разбавления сточных вод в проточных водоемах методом Фролова-Родзиллера? 5. При выполнении какого условия санитарное состояние водоема считается удовлетворительным? 6. При невыполнении какого условия делается вывод о необходимости очистки компонентов смеси по группам ЛПВ перед сбросом в водоем? 7. Какой метод служит для оценки разбавления сточных вод в стоячих водоемах? Лабораторная работа 2 Пример расчета 1. Магистральная улица города с многоэтажной застройкой с двух сторон, продольный уклон 20, скорость ветра 4 м/с, относительная влажность воздуха – 70% Расчетная интенсивность движения автомобилей в обоих направлениях – 500 автомашин в час (N). Состав автотранспорта: 10% грузовых автомобилей с малой грузоподъемностью, 5% с большой грузоподъемностью с дизельными двигателями, 5% автобусов и 70% легковых автомобилей. 2. В АТП 95 автомобилей (Nk) с дизельным двигателем грузоподъемностью 1 т. На протяжении года (теплый период - 120 дней, холодный – 130, переходный – 50) автомобили хранятся на открытой стоянке (средства подогрева имеются, контроль токсичности проводится) Определить выбросы одного загрязняющего вещества - Сх Ну.
Оформление работы Цель работы: определение уровня загрязнения воздуха окисью углерода на улице города в зависимости от типа улицы, нагрузки и метеоусловий. Тип улицы: магистральная улица с многоэтажной застройкой. Продольный уклон 20. Расчет транспортной нагрузки приведен в табл.8. Таблица 10
Определяем средневзвешенный коэффициент токсичности для потока автомобилей по формуле КТ = Рi К Тi, Подставив значения коэффициентов токсичночти и удельных долей разных видов транспорта, получаем КТ = 0, 1 2, 3 + 0, 1 2, 9 + 0, 05 0, 2 + 0, 05 3, 7 + 0, 7 1 = 1, 41 Значение коэффициента КА, учитывающего аэрацию местности, определяется по табл. 3. Для магистральной улицы с многоэтажной застройкой КА = 1. Значение коэффициента КУ, учитывающего изменения загрязнения воздуха окисью углерода в зависимости от величины продольного уклона, определяем по табл. 4. При уклоне 20 КУ = 1, 06. Коэффициент изменения концентрации окиси углерода в зависимости от скорости ветра Кс определяется по табл.5 При скорости ветра 4 м/с КС = 1, 20. Значение коэффициента КВ, определяющего изменение концентрации окиси углерода в зависимости от относительной влажности воздуха. При влажности 70% КВ = 1, 00. Коэффициент увеличения загрязнения воздуха окисью углерода у пересечений КП приведены в табл.7. Без пересечения КП = 1. Подставив значения коэффициентов, оценим уровень загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода: КСО = (0, 5 + 0, 01 500 1, 4) 1 1, 06 1, 20 1, 00 = 8, 96 мг/м3, ПДК выбросов автотранспорта по окиси углерода равна 5 мг/м3. Вывод: рассчитанный уровень загрязнения превышает ПДК в 1, 79 раза. Выбросы Сх Ну от одного автомобиля при выезде с территории АТП в теплый, переходный и холодный периоды года: (М/сн)тепл=0, 1*2, 0+С, 4*0; 5+0, 1*1, 0=0, 50 г/день; (М/сн)хол=0, 2*6, 0+0, 5*0, 5+0, 1*1, 0=1, 55 г/день; (М/сн)пер=0, 9*(0, 2*6, 0+0, 5*0, 5+0, 1*1, 0)=1, 40 г/день. 2. Выбросы СН от одного автомобиля при возврате на территории АТП в (М//сн)тепл=0, 4*0, 3+0, 1*1, 0=0, 22 г/день; (М//сн)хол=0, 5*0, 3+0, 1*1, 0=0, 25 г/день; (М//сн)пер=0, 9*(0, 5*0гЗ+0, 1*1, 0)=0, 23 г/день 3. Выбросы СН от одного автомобиля на территории АТП в теплый, (Мсн)тепл=0, 50+0, 22=0, 72 г/день; (Мсн)хол=1, 55+0, 25=1, 8 г/день; (Мсн)пер =1, 40+0, 23=1, 63 г/день. 4. Валовые выбросы СН от группы автомобилей на территории АТП в теп (Мсн)тепл =0, 9*0, 72*95*120*10 3=7, 39 кг/год; (Мсн)хол=0, 7*1, 63*95*50*10-3= 15, 56 кг/год; (Мсн)пер =0, 8* 1, 63*95*50*10 3=6, 19 кг/год. Валовые выбросы СН от группы автомобилей на территории АТП за год: (Мг)=7, 39+15, 56+6, 19=29, 14 кг/год.
Контрольные вопросы 1. Что такое ПДК? Назовите основные виды ПДК. 2. Перечислите основные компоненты, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта. 3. Предложите мероприятия по снижению выбросов автотранспорта. 4. От каких параметров зависит концентрация оксида углерода в атмосферном воздухе?
Лабораторная работа №3
И подземные воды
Ставка платы за сброс 1 тонны загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов сбросов определяется по формуле
где 2, 528 – цена 1 тонны загрязняющего вещества в рублях, при ПДК = 1 мг/л; ПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водоема рыбохозяйственного назначения, мг/л. Ставка платы за сброс в пределах допустимых нормативов 1 тонны загрязняющего вещества, для которого норматив ПДК отсутствует или не разработан, устанавливается равной 252, 8 руб. Плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленные природопользователю предельно допустимые нормативы сбросов, определяется по формуле при Мiвод Мнiвод
где i – вид загрязняющего вещества (i = 1, 2, … N); Пнвод – плата за сбросы загрязняющего вещества в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов (руб.); Снi вод – ставка платы за сброс 1 тонны i – загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов сбросов (руб.); Мiвод – фактический сброс i – загрязняющего вещества (т); Мнi – предельно допустимый сброс i – загрязняющего вещества (т). Платы за сбросы загрязняющего вещества в размерах, не превышающих массу сбросов в контрольном 1995 году, определяется по формуле при Мнiвод < Мiвод Млiвод
где i – вид загрязняющего вещества (i = 1, 2, … N); П95вод – плата за сбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов (руб.); Слi вод – ставка платы за выброс 1 тонны i – загрязняющего вещества в пределах установленного лимита (руб.); Мiвод – фактический выброс i – загрязняющего вещества (т); М95iвод –сброс i –загрязняющего вещества в пределах массы сбросов в контрольном 1995 году (т). Плата за сброс загрязняющих веществ, превышающих массу сбросов в контрольном 1995 году, определяется по формуле при Мi вод < М95iвод
где i – вид загрязняющего вещества (i = 1, 2, … N); Пс95вод – плата за превышение массы сброса загрязняющих веществ в контрольном 1995 году (руб.); Общая плата за загрязнение поверхностных и подземных водных водныч объектов определяется по формуле
где Пвод – общая плата за загрязнение поверхностных и подземных водных объектов (руб); Звод – затраты на охрану и рациональное использование водных ресурсов (руб.). Задание 7.1. По заданному варианту рассчитать плату за выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников. Исходные данные для расчета представлены в табл. 3.1-3.5. Варианты задания Таблица 3.1. Загрязняющие вещества
Таблица 3.5. ОБУВ, ПДКСС и ПДКмр загрязняющих веществ Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-05-03; Просмотров: 785; Нарушение авторского права страницы