Задачи к контрольной работе

Задача 1. Из трубы с круглым устьем диаметром D со средней скоростью выхода из устья Wo выбрасывается в атмосферу цементная пыль в количестве М. Высота источника выброса над уровнем земли Н. Значение коэффициентов: А=120, F=l. Предельно допустимая концентрация цементной пыли в воздухе 6 мг/м³.Определить предельно допустимый выброс (ПДВ) и минимальную высоту источника выброса [9].

Указания к решению задачи

Определим параметр V_m;

,

если V_m n=3;

если V_m 2 n = 3– ;

если V_m> 2 n=1.

Рассчитываем объем газовоздушной смеси по формуле

.

Тогда ПДВ будет равно

.

С учетом ПДК высота источника выброса

.

Данные для решения задачи см. в табл. 2.

Таблица 2

Варианты исходных данных для расчета задач

Исходные данные	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
D	0,6	0,7	0,8	0,9	1	0,8	0,7	0,6	0,5	1
Wo	1	1,1	1,2	0,7	0,8	0,7	0,9	0,8	1	0,9
М	200	150	160	170	180	190	200	190	180	150
H	12	10	15	13	20	25	18	16	15	22

Задача 2.. На сварочном посту используются электроды марки: МР-3 массой 300 кг в год и АНО-6 массой 700 кг в год. Какой практический вывод можно сделать из проведенных расчетов и сравнения их с предельно допустимыми выбросами (ПДВ)? Определите максимально разовый выброс вредных веществ, выделяющихся при электродуговой сварке стали [9].

Указания к решению задачи

Максимально разовый выброс вредных веществ (г/с) рассчитывается по формуле

G_max=g_iB/3600t,

где g_i - удельный показатель выделяющегося вредного вещества в г на 1 кг сварочного материала; В - максимальное количество электродов, расходуемое в течение рабочего дня, кг; t - время, затрачиваемое на сварку в течение рабочей смены, час. .

При расчетах принять следующие значения исходных данных:

для электродов марки МР-3:

g - оксид железа = 9,77г/кг;

g - соединения марганца = 1,73 г/кг;

g - водород фтористый = 0,42 г/кг;

t=4 часа; В=1,2 кг;

для электродов марки АНО-6:

g - оксид железа = 14,97г/кг;

g - соединения марганца = 1,73 г/кг;

t=4 часа; В=2,8 кг.

Задача 3. Определить валовый выброс вредных веществ в атмосферу, выделяющихся при электродуговой сварке стали [9] на сварочном посту при использовании в течение года электродов марки МР-3 массой 600 кг и электродов АНО-6 массой 1400 кг. Какой вывод можно сделать из полученных расчетов?

Указание к решению задачи

Валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу при ручной сварке определяется по формуле

M_i=q_iB т/год,

где q_i - удельный показатель выделяющегося вредного вещества в г на 1 кг сварочного материала (принимается из задачи №2); В - масса расходуемых электродов за год / кг.

Задача 4. Оценить опасность возможного очага химического заражения на случай аварии на химически опасном объекте, расположенном в южной части города [10]. На объекте в газгольдере емкостью 1500 м³ сжатый аммиак. Температура воздуха +40°С. Граница объекта в северной его части проходит на удалении 400 м от возможного места аварии. Граница санитарно-защитной зоны равна 300 м, за которой расположены жилые кварталы. Давление в газгольдере - атмосферное.

Указания к решению задачи

Получить решение поставленной выше задачи, если емкость газгольдера составляет 2000 м³, а граница объекта проходит на удалении 200 м от возможного места аварии.

1. Согласно [10 п. 1.5] принимаем метеоусловия - инверсия, скорость ветра - 1 м/с, направление ветра - северное.

2. По [10, (2)] определяем величину выброса СДЯВ:

Q_o=0,0008·2000=1,6 т.

3. По [10, (1)] определяем эквивалентное количество вещества в облаке СДЯВ:

Q_э1=1·0,04·1·1,4·1,6=0,1 т.

4. По [10, табл. П1] находим глубину зоны заражения:

Г1=1,25 км.

5. Глубина заражения в жилых кварталах:

1,25-0,2-0,3=0,75 км.

Таким образом, облако зараженного воздуха может представлять опасность для рабочих и служащих химически опасного объекта, а также для населения города, проживающего на удалении 750 м от санитарно-защитной зоны объекта.

Задача 5. Площадь Воронежского водохранилища 70 км². В результате аварийного сброса предприятия в водохранилище попало 2,5 т нефти [11].

Требуется определить, какая часть (%) площади акватории Воронежского водохранилища оказалось под нефтяной пленкой и какой вред был причинен водохранилищу в результате аварии.

Указание к решению задачи

1 т нефти способна покрыть тонкой пленкой площадь в 12 км².

Задача 6. Рассчитать массу паров растворителей, выбрасываемых в атмосферу в сутки от окрасочного оборудования при окраске металлических деталей [11], если расход лакокрасочных материалов составляет 550 г/ч, а окраска производится в 1 рабочую смену.

Указание к решению задачи

Массу паров (в г/ч) рассчитать по формуле

где m_i - расход лакокрасочных материалов, г/ч; K₁ - доля растворителей в лакокрасочных материалах, равна 0,6 для металлических деталей, покрываемых в лакокрасочных машинах; К₂ - коэффициент, учитывающий количество выделяющегося растворителя из лакокрасочного материала за время окраски, равный 0,3 при окраске распылителем; К₃ - коэффициент, учитывающий поступление паров растворителей в рабочую зону, равный 0,975; η - эффективность улавливания паров растворителей в системе очистки вентиляционных выбросов (для гидрофильтров 0,3-0,35).

Задача 7. Определить время защитного действия при очистке фенолсодержащих сточных вод и количество задержанного фенола [12] при следующих исходных данных:

• начальная концентрация фенола в сточной воде ФС_Н=350 мг/л;

• скорость фильтрации V=2,2 м/ч;

• коэффициент защитного действия фильтра К_зд=22,5;

• потеря времени защитного действия τ=6,5 ч;

• динамическая активность сорбента (активированный уголь) a_q=175 кг/м³.

Определить класс опасности фенола.

Указание к решению задачи

Время защитного действия фильтра и масса собираемого фенола определяются по формулам:

t_ЗД=K_ЗД·H-τ,

M=(H-h)·F·a_q,

где Н - насыпная высота фильтра, м;

F - площадь фильтра, м²;

h - эмпирическая постоянная, равная 0,3 м.

Принять значение Н=1 м, F=4 m².

Задача 8. Сточные воды, pH которых ниже 6,5 или выше 8,5, перед отводом в канализацию населенного пункта или водоем подлежат нейтрализации. Определить количество хлорной извести, необходимое для окисления цианидсодержащих сточных вод [12] при следующих исходных данных:

• расход сточных вод Q=450 м³/сут;

• концентрация простых цианидов в сточных водах С=25 г/м³ (по циани-диону СН).

Указание к решению задачи

При определении дозы реагента необходимо учитывать взаимную нейтрализацию кислот и щелочей.

Применение гашеной извести для нейтрализации надлежит предусматривать в виде известкового молока 5-процентной концентрации по активной окиси кальция.

Количество хлорной извести, необходимой для окисления цианид содержащих сточных вод (кг/сут), определяют по формуле

где К_З - коэффициент запаса расхода реагента по сравнению с теоретичским (К₃=1,24÷1,3);

Q - количество сточных вод, подлежащих нейтрализации, м³;

α - содержание активного хлора в реагенте (в товарной хлорной извести 30-35%);

х - количество теоретически активного хлора, необходимого для окисления цианидов, определяют из уравнения х=n·c, где n - теоретически необходимое количество активного хлора для окисления растворимого цианид-иона до цианат-иона по формуле CN^–+ОСI^–→CNO^–+Cl. Величина n при окислении цианидов цинка равна 2,73, а при окислении комплексных цианидов меди равна 2,96 и 3,16.

В качестве примера примем Q=300 м³/сут и С=50 мг/м³. Тогда получим: x=2,73·50=136,5 г/м³.

Следовательно, количество хлорной извести, необходимое для окисления цианид содержащих сточных вод, будет равно:

Задача 9. Определить плату за загрязнение атмосферы диоксидом азота для предприятия г. Воронежа. Для него установлен норматив ПДВ для диоксида азота М_пдв = 210 т/год и дополнительный лимит М_всв= 90 т/год. Фактический выброс составил М_фвк=360 т/год [13]. Предложите мероприятия по сокращению вредных выбросов.

Указания к решению задачи

Общая плата за загрязнение атмосферного воздуха определяется по формуле

П_атм⁼П_н.атм+П_л.атм+П_с.л.атм,

где П_н.атм - плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих ПДВ; П_л.атм - плата за выбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов (ВСВ); П_с.л.атм - плата за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ [13].

Требуется определить плату за загрязнение атмосферы диоксидом азота для предприятия г. Воронежа, если для него установлены следующие нормативы: ПДВ для диоксида азота – М_ПДВ=140 т/год и дополнительный лимит М_ВСВ=30 т/год. Фактический выброс составил М_ФАКТ = 220 т/год. Коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы Кэ = 1,5. Коэффициент инфляции К_ИНФ = 35. Базовый норматив платы за выброс С_Н = 415p. Коэффициент платы за выбросы в пределах лимита К_Л=5; превышение К_{П.Л .}= 25.

Плата за выброс диоксида азота в пределах ПДВ составит:

П_л.атм=М_ПДВ·С_Н·К_ИНФ=140·415·1,5·35=3050250 р;

в пределах лимита (ВСВ):

П_{л атм}= Мвсв·Сн· Кэ* Кинф-Кл ⁼30*415*1,5*35'5=3268125 р;

за превышение лимита:

П_с._л._атм= Мил • Сн- Кэ·Кинф· К_п.л.=50·415·1,5·35·25=27234375 р.

Общая годовая плата за загрязнение атмосферы составит:

П_атм=3050250+3268125+27234375=33552750 р.

Задача 10. В течение суток сток неочищенных вод промышленного предприятия составил 2280 м³. Вместе со сточными водами было сброшено 8,1 кг хлорида хрома, 19,9 кг натрия гидрооксида и 0,5 кг нитрата никеля [11]. Обнаружил ли инспектор по охране окружающей среды при проверке предприятия превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) указанных ингредиентов в сточных водах предприятия?

Указание к решению задачи

При решении данной задачи надо вычислить концентрацию веществ в сточных водах и сравнить ее с предельно допустимыми концентрациями. Предельно допустимые концентрации следует найти в справочнике [14].

Задача 11. Определить экологический ущерб от загрязнения атмосферы при пожаре [40] на полигоне твердых бытовых отходов (ТБО). Объем сгоревших на полигоне, расположенном в центральном экономическом районе, ТБО составил 1250 м³. Охарактеризуйте отрицательные воздействия после пожара на окружающую среду.

Указания к решению задач

В соответствии с [17] экономическая оценка ущерба, причиняемого годовыми выбросами загрязнений в атмосферу, для отдельного источника определяется по формуле

y = γ·σ·f·M,

где у - оценка ущерба, p/год; γ - множитель, численное значение которого равно 2,4 (р/усл.т.); σ - безразмерная величина, зависящая от загрязняемой территории, значение которой определяется в соответствии с методической литературой [17]; f – безразмерный коэффициент перевода на текущий уровень цен, значение которого определяется в соответствии с методической литературой [17]; M_i - приведенная масса годового выброса (в данном случае это будет приведенная масса от пожара), усл.т./пожара для i-гo вещества. M_i определяется по формуле

M_i = A_i m_i,

где m_i - масса выброса примеси i-гo вещества в атмосферу, тонн; A_i - показатель относительной агрессивности примеси i-гo вида, уел .т/т.

Пример расчета

Определить ущерб от загрязнения атмосферы в результате сгорания ТБО на полигоне, расположенном в центральном экономическом районе, объем сгоревших ТБО = 1000 м³, насыпанная масса отходов 0,25 т/м³. Удельные выбросы приведенной массы и нормативные платы приведены в табл. 3.

Таблица 3