Анцыпович.И.С. и др. Методические указания - Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности, МГУПБ. Москва, 2008

Подождите немного. Документ загружается.

оксид, азота диоксид, серы диоксид, твердые вещества, аммиак, фенол,

пропаналь.

Выделение вредных веществ в атмосферу происходит при проведении

определенных технологических процессов: в ЦТФ – это режим сушки, в

термическом отделении - это режим копчения.

Основными источниками выделения в атмосферу загрязняющих и

неприятно пахнущих веществ на предприятиях молочной промышленности

являются коптильные отделения (копчение колбасного сыра), сушильные

установки для производства сухих молочных продуктов, мойка тары и

оборудования.

Удельные показатели выбросов основных производств предприятий

мясной и молочной промышленности приведены в табл. 1.1 и 1.2

соответственно.

Таблица 1.1

Удельные показатели выбросов основных производств

предприятий мясной промышленности

Производство,

оборудование

Выбрасываемые

вещества

Удельный

показатель

qi, мг/с

Цех технических фабрикатов

Этилмеркаптан 0,3

Метилмеркаптан 0,04

Альдегиды(пропаналь) 2,3

Амины (диметиламин) 0,6

Спирты (пентанол) 0,4

Фенол 0,4

КВМ-4,6А

Ацетон 2,0

Этилмеркаптан 0,24

Метилмеркаптан 0,06

Альдегиды (пропаналь) 1 ,84

Амины (диметиламин) 0,48

Спирты (пентанол) 0,32

Фенол 0,32

Ж4-ФПА

Ацетон 1 ,6

Термическое отделение

Углерода оксид 8,0

Азота диоксид 1,0

Серы диоксид 0,3

Дымогенератор Д9-ФДГ

Твердые вещества 2,0

Аммиак 0,1

Фенол 2,7

Пропаналь 2,0

Таблица 1.2

Удельные показатели выбросов основных производств

предприятий мясной промышленности

Производство,

оборудование

Выбрасываемые

вещества

Удельный

показатель

, мг/с

Цех производства копченых сыров

Дымогенератор Д9-ФДГ Фенол

Пропаналь

2,7

2,0

Цех производства сухого молока

Распылительная сушилка Пыль сухого

молочного продукта

1,0

Подготовительное отделение

Моечные аппараты Пары щелочи NаОН

Пары кислоты НCl

2,0

1,5

При расчете ожидаемых массовых выбросов загрязняющих веществ в

атмосферу проводят:

- расчет максимального разового (секундного) выброса М

(г/с);

- расчет годового (валового) выброса М

(т/год).

Максимальный разовый (секундный) выброс i-го вредного вещества на

данном производстве для удельных показателей, отнесенных к единице

оборудования, рассчитывается по формуле:

= (q

·n

· n

+ ....) · 10

-3

, г/с, (1.1)

где q

- удельный показатель выброса i-го вредного вещества, отнесенный

к единице оборудования, мг/с ед.об.;

1,2

- количество единиц данного оборудования, одновременно рабо-

тающих на производстве.

Годовой (валовый) выброс М

гi

рассчитывается по формуле:

гi

= М

· t · Т · 10

-6

, т/год , (1.2)

где t - время работы (чистое) оборудования в рассматриваемом режиме за

смену (часы, минуты в пересчете на секунды);

Т - количество рабочих смен в году.

Расчет количества выбросов производится в следующей последователь-

ности:

а) по заданным исходным данным (приложение 1) и по табл. 1.1 или 1.2

выписать наименование веществ, выбрасываемых в атмосферу от

установленного оборудования;

б) рассчитать максимальный разовый (секундный) и годовой (валовый)

выбросы М (г/с; т/год) по каждому веществу, содержащемуся в выбросе.

Задача 2. Определение ожидаемой концентрации

загрязнителей в приземном слое атмосферы

(рассеивание выбросов)

Для ограничения воздействия вредных веществ, загрязняющих атмос-

ферный воздух, установлен санитарно-гигиенический норматив – предельно

допустимая концентрация (ПДК) (максимальная разовая и среднесуточная)

в соответствии ГОСТ 17.2.1.04-77 "Охрана природы. Атмосфера. Ме-

теорологические аспекты загрязнения и промышленные выбросы.

Основные термины и определения", где приведена следующая

формулировка ПДК вредных веществ в атмосферной воздухе населенных

мест: "ПДК примеси в атмосфере - максимальная концентрация примеси в

атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при

периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не

оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия, и на

окружающую среду в целом".

Максимальная разовая ПДК (время осреднения 30 мин) устанавлива-

ется с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение

запаха, изменение биоэлектрической активности головного мозга, световой

чувствительности глаз и др.) при кратковременном воздействии атмо-

сферных загрязнений. Среднесуточная ПДК (время осреднения 24 ч)

устанавливается с целью предупреждения резорбтивного влияния

(общетоксического, канцерогенного, мутагенного и др.).

Одной из мер защиты воздушного бассейна является рассеивание газо-

образных веществ и пыли в атмосфере при выбросе через высокие дымовые

трубы. Следует отметить, что такой выброс не снижает общего количества

загрязнителей; за счет рассеивания происходит снижение максимально воз-

можной концентрации веществ в приземном слое атмосферы и удаление

зоны максимального загрязнения.

Расчет рассеивания вредных веществ в атмосфере проводится согласно

ОНД-86. Методика расчета применима для расчета рассеивания в атмосфере

загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах промышленных

предприятий, котельных и других источников выбросов, независимо от

температуры и характеристики выбросов.

Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха

вредными веществами определяют по максимальному рассчитанному

значению приземной концентрации вредных веществ С

, которая может

устанавливаться на некотором расстоянии Хм от источника выброса при

неблагоприятных метеорологических условиях (плохие условия рассеивания

выбросов - безветренная жаркая погода).

Значение наибольшей концентрации каждого вредного вещества (См)

при правильно выбранной высоте дымовой грубы не должно превышать зна-

чения предельно допустимой концентрации (максимально разовой) данного

вещества в атмосферном воздухе (ПДКм.p.).

≤ ПДК

м.р

. (2.1)

Значение максимальной приземной концентрации вредных веществ при

выбросе холодной струи загрязненного воздуха из одиночного источника с

круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях опре-

деляется по формуле:

= М

· А · F · n · K / Н

4/3

(мг/м

), (2.2)

где Мс – максимально разовый секундный выброс, (принимаем из задачи 1);

А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы,

определяющей условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных

веществ в атмосферном воздухе (табл. 2-1);

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных

веществ в атмосферном воздухе;

Н – высота источника выброса над уровнем земли, (м).

Коэффициенты n и К определяются по нижеприведенным формулам.

Безразмерный коэффициент n, учитывающий условия выхода воздушной

смеси из устья источника выброса (дымовой трубы), определяется в

зависимости от параметра V

(м/с) по следующим формулам:

при V

< 0,3 n = 3

при 0,3 < V

< 2 n = 3 – ((VM – 0,3)(4,36 – VM))

1/2

при V

> 2 n = 1 (2.3)

Величину V

определяют по формуле:

= 1,3 · W

· D / H, (2.4)

где: W

- средняя скорость выхода воздушной смеси из устья,; м/с

D – диаметр устья источника выброса, м.

Коэффициент К в формуле (2.2) определяется по формулам:

К = D / 8·V

= 1 / 1,71 · (W

· V

)

1/2

, с/м

(2.5)

где V

– объем вырабатываемой воздушной смеси, м

/с;

= π · W

/ 4, (2.6)

Значения коэффициента А

Таблица 2.1

Географический район

Значения коэффициента А

Средняя Азия, Нижнее Поволжье,

Кавказ, Сибирь, Дальний В

осток

200

Север, Северо-Западная часть

европейской территории России,

Среднее Поволжье, Урал

160

Центральная часть

европейской территории России

140

Максимальная приземная концентрация вредных веществ С

при небла-

гоприятных метеорологических условиях достигается на оси факела выброса ( по

направлению среднего ветра за рассматриваемый период) на расстоянии Хм (м) от

источника выброса:

Хм = d · Н, (2.7)

где d – безразмерный коэффициент, значения которого определяют следую-

щим образом:

при V

< 2 d = 11,4 · V

при V

= 2 d = 15,2 · V

при V

> 2 d = 16,1 · V

(2.8)

расчет ожидаемой концентрации проводится в следующей последовательнос-

ти:

а) рассчитать максимально возможную концентрацию С

вредного вещества

в приземном слое атмосферы;

б) определить расстояние от источника выброса до места, на котором

образуется максимальная концентрация выбрасываемого вещества;

в) сравнить полученное значение С

с величиною ПДК

м.р.

и сделать вывод об

опасности загрязнения приземного слоя атмосферы воздуха выбрасываемым

веществом.

Задача 3. Определение предельно допустимого выброса (ПДВ)

загрязняющих веществ (нормирование выбросов)

Предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ – это количество

вредных веществ, которое, поступая в атмосферный воздух из данного источника,

не создает в сумме с выбросами от совокупности прочих источников города или

населенного пункта приземной концентрации примеси, превышающей значение

предельно допустимой концентрации (ПДК). Величина ПДВ является научно-

техническим нормативом, установленным для каждого конкретного источника

инвентаризации выбросов в атмосферу. Инвентаризацию осуществляют путем

измерений концентраций вредных веществ и объемов газопылевоздушных смесей.

При невозможности применения прямых методов измерения допускается

использование балансовых, технологических и других методов определения

количественных характеристик выбросов (см. задачу 1). Величина ПДВ

устанавливается в граммах в секунду (г/с) для каждого источника и в тоннах в год

(т/год) для предприятия в целом. Для каждого источника устанавливается норматив

ПДВ каждого вредного компонента, входящего в состав данных выбросов.

Подготовка исходных данных для расчета нормативов ПДВ включает

следующие этапы: определение источников выбросов на предприятии; измерение и

расчет характеристик выбросов и геометрических параметров источника;

определение расчетных значений температур атмосферного воздуха; определение

фоновых концентраций по всем вредным компонентам, присущим данному

предприятию; согласование исходных данных с местными органами санитарного

контроля.

После того как исходные данные подготовлены и согласованы, проводят

расчет нормативов ПДВ.

Расчет допустимого количества выбросов ПДВ для холодных выбросов

веществ проводится по формуле (обозначения приведены в задаче 2):

ПДВ = (ПДК

м.р.

– С

) · H

4/3

/ A·F· n· K, г/с , (3.1)

где С

- фоновая концентрация мг/м .

После определения расчетных нормативов ПДВ проводят анализ полу-

ченных результатов. При этом сравнивают величины фактического

максимального выброса М

(г/с) с расчетным значением ПДВ для вещества,

содержащегося в выбросе.

Если фактический выброс М

меньше расчетного норматива ПДВ, то

выбросы не влияют на воздушный бассейн; в противном случае необходимо

предусмотреть мероприятия по снижению выброса М

Порядок расчета норматива ПДВ следующий:

а)

по исходным данным рассчитать норматив ПДВ по формуле (3.1).

б) сравнить фактический выброс М

с расчетным нормативом ПДВ.

Задача 4. Подбор пылеулавливающего и газоочистного

оборудования

После проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в

атмосферу и расчета рассеивания выбросов в атмосфере (задачи 1, 2)

сравнивают См и ПДК

мр

и выясняют оказывают ли выбросы вредное

влияние на атмосферу, если См > ПДКмр, то выбросы влияют, если См <

ПДКмр, то выбросы вредного влияния на атмосферу не оказывают. В не-

которых случаях выбросы влияют на воздушный бассейн (См > ПДКмр)

В этом случае необходимо снизить массовый выброс (количество веществ,

отходящих от источников выделений), т. е. массовый выброс должен быть

меньше предельно допустимого:

М ≤ ПДВ. (4.1)

Для снижения количества выбрасываемых веществ проводятся следую-

щие мероприятия:

- архитектурно-планировочные;

- конструктивно-технологические;

- рассеивание через высокие дымовые трубы;

- очистка вентиляционного воздуха, дымовых и технологических газов

перед выбросами в атмосферу.

Рассмотрим последнее мероприятие (очистку выбросов). Подбор

пылеулавливающего и газоочистного оборудования проводится в

следующей последовательности:

1) выбор метода очистки;

2) определение производительности установки;

3) выбор типа аппарата очистки;

4) определение требуемой эффективности работы гозопылеулавливающей

установки (ГПУ);

5) выбор и обоснование типа и марки аппарата очистки;

6) расчет технико-экономических показателей ( производительность

установки, степень очистки, капитальные и эксплуатационные затраты)

Выбор метода очистки проводится в зависимости от агрегатного

состояния извлекаемого вещества, дисперсности и температуры вещества,

количества очищаемого воздуха и т.п.

существует два метода очистки :

- электромеханический метод очистки выбрасываемых потоков от

пыли, твердых частиц, аэрозолей

- химический метод очитки от газопарообразных веществ.

Производительностью установки Q (м

/ч, м

/год)определяется как коли-

чество воздуха дымовых или технологических газов, которые очищаются в

единицу времени. В соответствии с задачей 2 количество выбрасываемых в

атмосферу газов или вентвыбросов определено.

К электромеханическим методам относятся:

- сухие методы очистки (циклоны, пылеотделители и т.п.);

- мокрые методы очистки ( скрубберы, труба Вентури и т.п.);

- метод фильтрации (рукавные фильтры, масляные фильтры и т. п.);

- электрический метод очистки (электрофильтры);

- комбинированные методы (сочетание предыдущих).

К химическим методам относятся:

- абсорбция жидкостями;

- адсорбция твердыми веществами;

- термическое сжигание;

- каталитическая очистка;

- комбинированный метод очистки (сочетание предыдущих).

Выбор метода очистки для цехов и участков предприятий отрасли

проводится в соответствии с литературой [4].

Степень очистки Е определяется эффективностью улавливания пыли

или газообразных веществ из загрязненного воздуха и рассчитывается по

следующей формуле для действующих предприятий:

= (С

вх

- С

вых

/С

вх

) · 100%= (1 - С

вых

/С

вх

) ·100% , (4.2)

где С

вх

, С

вых

– концентрация пыли или улавливаемого газа на входе в

установку и на выходе из нее ( выбросе в атмосферу).

Степень очистки для проектируемых предприятий рассчитывается по

следующей формуле:

= [(Mc –ПДВ) /Мс] · 100%, (4.3)

Для экономической оценки работы пылегазоочистных установок

вводятся показатели: капитальные затраты, эксплуатационные расходы.

Расчет капитальных затрат проводится по формуле:

К = к · Q, руб., (4.4)

где к - удельные капитальные затраты, руб./м

/ч, определяют по табл. 16 [4].

Q - годовая производительность установки, м

/год.

Эксплуатационные затраты определяются по формуле:

Э = э · Q , руб. (4.5)

где э - удельные эксплуатационные затраты руб./м

Порядок выполнения задания:

а) обосновать выбор метода и аппаратов очистки;

б) рассчитать производительность установки и степень очистки;

в) оценить капитальные и эксплуатационные затраты.

Пример

Московский мясокомбинат – проектируемое предприятие. Цех техничес-

ких фабрикатов мясокомбината. В отделении затарки готовой продукции

установлен весовой дозатор. Из помещения цеха через вытяжную венти-

ляционную систему в атмосферу выбрасывается пыль кормовой муки.

Выброс Мс = 1,2 г/с и ПДВ =0,8 г/с. Оборудование работает 1500 часов

в год.

Решение

Так как М

> ПДВ, то выбросы влияют на воздушный бассейн и требу-

ется снижение выбросов пыли кормовой муки.

На основании рекомендаций по литературе [4] проведем выбор метода

очистки и выбор аппарата очистки.

Из электромеханических методов очистки выбираем сухой метод

очистки, предлагаемый аппарат очистки – циклон производительностью

5500 м

/ч.

Годовая производительность установки

Q = 5500 · 1500= 8 250 000 м

/год.

Необходимая степень очистки должна составлять:

=[(Мс–ПДВ)/М)]·100%=[(1,2 - 0,8)/1,2]·100%=33,3 %.

Остаточное содержание пыли после циклона:

ост

= М

· (1 - Е

) = 1,2·(1 - 0,33) =0,804 г/с.

Реальная степень очистки циклонов значительно выше расчетной. При

введении в строй аппарата пылеочистки (циклона) капитальные затраты

составят:

К=к·Q·k

=100·8250000·k

=825 000 000·k

руб.

Эксплуатационные затраты на аппарат очистки составят:

Э = э·Q·k

=0,5·825 000 000·k

=412 500 000·k

где k

- коэффициент инфляции.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ

ПО ЗАЩИТЕ ВОДОЕМОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ

ПО ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

Одной из основных задач по охране окружающей природной среды является

защита водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. Эта задача

является первоочередной среди природоохранных мероприятий для предприятий

мясомолочной промышленности. Мясомолочная промышленность является

крупным потребителем воды. Мясная промышленность страны, например,

расходует ежегодно более 200 млн м

воды, около 90 % которой в виде

загрязненных сточных вод поступает на очистку в специальные сооружения и

сбрасывается в водоемы.

Выбор и расчет очистных сооружений производится по фактическому

водопотреблению (за вычетом безвозвратных потерь) и составу сточных вод, а для

проектируемых предприятий - по удельным расходам сточных вод за единицу

вырабатываемой продукции ( с учетом коэффициента водоотведения).

Сточными называют воды, используемые на бытовые или производственные

нужды и получившие при этом дополнительные примеси, которые изменили их

первоначальный химический состав или физические свойства, а также воды,

стекающие с территории предприятия в результате выпадения атмосферных

осадков.

В зависимости от происхождения, вида и качественных характеристик

сточные воды предприятий мясной и молочной промышленности можно

подразделить на три основные категории: производственные, хозяйственно-

бытовые и атмосферные (ливневые).

Производственные сточные воды мясокомбинатов и мясоперерабатывающих

заводов разделены на четыре вида: зажиренные (цех убоя скота и разделки туш,

субпродуктовое отделение и т.п.), незажиренные (прочие цехи), условно-чистые

(холодильно-компрессорные установки, котельная и т.п.), бытовые (душ, столовая

и прачечная). Количество сточных вод каждого вида зависит от технологических

процессов и меняется в широких пределах. Зажиренные сточные воды составляют

– 40–55 % от общего количества, незажиренные – 20–25 %, условно-чистые, 12–20

%, бытовые – 12–19 %.

Загрязнение сточных вод бывает в основном двух видов: минеральное и

органическое (в том числе бактериальное и биологическое). Состав сточных вод

предприятий мясомолочной промышленности характеризуется многими

показателями, усредненные значения некоторых из них приведены в табл. 5.2.

Для молокоперерабатывающих предприятий различают три вида производст-

венных сточных вод: загрязненные (мойка оборудования, тары, полов; прачечная),

условно-чистые (охладительно-пастеризационные установки, конденсаторы, ам-

миачные компрессоры и т.п.), бытовые (душ и столовая).

Производственные сточные воды предприятий мясной промышленности

характеризуются: высоким содержанием взвешенных веществ, из которых до 90 %

органических; большой концентрацией растворенных веществ, главным образом

поваренной соли; значительным содержанием жиров и азотистых соединений;

слабощелочной реакцией. Кроме того, сточные воды мясокомбинатов имеют

высокую степень бактериальной обсемененности.

Сточные воды молокоперерабатывающих заводов загрязнены веществами,

образующимися при выработке молочных продуктов (белком, молочным сахаром и

т.п.), моющими средствами (кальцинированной и каустической содой, серной и

соляной кислотой и т.п.) и посторонними механическими примесями (стеклом,

фольгой). Реакция сточной воды чаще всего нейтральная или слабощелочная.

Сточные воды имеют мутный беловатый или желтоватый цвет.