Екологія міських систем

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ЕКОЛОГІЇ ТА БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

КУРСОВА РОБОТА з дисципліни

, Екологія міських систем"

Виконав:

студент групи ЕО-ІІІ-1

Шетеля А.В.

Перевірив:

асистент Кобзиста О.П.

Київ — 2011

Зміст ВСТУП

1. Визначення ГДВ забруднюючих сполук, що фактично викидаються котельнею в атмосферу

2. Оформлення нормативів ГДВ і ТПВ забруднюючих сполук атмосферного повітря

3. Визначення відстаней, на яких очікується максимальна концентрація забруднюючих речовин

4. Визначення ефективної концентрації забруднюючих речовин (на відстанях хм)

5. Заходи щодо зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу

6. Визначення ступеня забруднення атмосферного повітря і розміри санітарно-захисної зони підприємства

7. Оцінка забруднення на межі СЗЗ та житлової забудови

8. Вплив на організм людини та на НС NOx та SO2

9. Рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами ВИСНОВОКИ Список використаної літератури ВСТУП Зміївська ТЕС — найбільша електростанція у Харківській області.

Зміївська ТЕС (до 1998 року ГРЕС) входить в систему ВАТ «Державна енергогенеруюча компанія «Центренерго» Міністерства палива та енергетики України.

Станція розташована на території Зміївського району Харківської області в 55 км від Харкова і забезпечує електроенергією регіон 3-х областей: Харківської, Полтавської та Сумської.

На відстані 1 км від димових труб станції побудовано селище енергетиків Комсомольське, де зараз проживає 17 700 чоловік.

Зміївська ТЕС — станція конденсаційного типу призначена для несення базисних електричних навантажень енергосистеми.

Встановлена проектна потужність — 92 400 МВт.

На даний час її електрична потужність складає 2150 МВт, що дозволяє виробляти за рік до 16 млрд. кВт· ч електроенергії.

Паливо — антрацитове і пісне вугілля, газ, мазут.

Будівництво ГРЕС розпочалось в 1956 році. На стадії проектування неодноразово змінювались рішення про проектне паливо, призначене для Зміївської ГРЕС. Але незмінно велика роль в забезпеченні Зміївської ТЕС, як буферного палива, відводилась природному газу Шебелинського родовища.

Природний газ в останній час є тільки підсвітлювальним паливом. Спільно з ним як підсвічування, з метою створення в топці котла температури, необхідної для горіння низкокалорійного вугілля, використовується, при відсутності або нестачі газу, мазут.

Для вивантаження, зберігання і подачі мазуту для спалення в котлах на Зміївській ТЕС є мазутне господарство загальною ємкістю 58 515 м³.

Прийом, зберігання і подачу на котли твердого палива здійснює паливно-транспортне господарство ТЕС, що складається з наступних споруд:

— розвантажувального пристрою з двома вагоноперекидачами для вивантаження вугілля;

— подрібнювального чотирьохблочного пристрою для подрібнення крупних фракцій вугілля;

— основного тракту подачі твердого палива зі стрічковими конвеєрами;

— складу палива проектною ємкістю 440 тис. тонн, обладнаного кранами — перевантажувачами та бульдозерами.

Система технічного водопостачання ТЕС основана на принципі кругообігу води в системі, з використанням водоймища-охолоджувача. Площа його активної зони — 12,5 км² при середній глибині - 4,2 м. Водоймище-охолоджувач штучно створене на місці озера Лиман, яке в минулому являло собою мілководне замкненне безточне водоймище, з середньою глибиною 1,2 м, і в особливо засушливі роки висихаюче практично до дна.

Зараз водоймище — охолоджувач, крім основного призначення, виконує ряд інших функцій. По-перше, воно використовується для розведення товарних сортів риби, що сприяє біологічній меліорації водоймища, по-друге, постачає прилеглі промислові і сільськогосподарські об'єкти технічною водою, а також є улюбленим місцем відпочинку не тільки мешканців селища енергетиків і сусідніх населених пунктів, але і міст Зміїва та Харкова.

Джерелом поповнення безповоротних витрат технічного водопостачання і сирої води для хімічної водопідготовки ТЕС є р. Сіверський Донець, на якій встановлена насосна станція «Сіверський Донець» .

Приготування вугільного пилу для спалення здійснюється в шарових барабанних млинах, кожний з яких входить в індивидуальну замкнену пилосистему з проміжним бункером. На блоках 200 МВт встановлено по два млини Ш-50, на блоках 300 МВт — по три млини типу Ш-50А. Подача пилу в топку здійснюється гарячим повітрям (двохвентиляторна схема). Основне підігрівання повітря для горіння виробляється в регенеративних обертових повітропідігрівачах.

Очистка димових газів від золи здійснюється:

— на блоках 200 МВт в мокрих золоуловлювачах типу МП-ВТИ;

— на блоках 300 МВт в трьохпольних електрофільтрах типу УГ-2−3-53.

Система шлакозоловилучення — гідравлічна, спільна, зворотня — передбачає перекачку пульпи по чотирьох золошлакопроводах (чотири резервних) на золовідвал площею 350 га. В ньому накопичено вже більш ніж 24 млн. тонн золошлакової суміші.

На території золовідвалу є шлакозоловідстойник для відбору 400 тис. тонн золошлаків за рік.

Відведення освітленої води з кожної секції золовідвалу здійснюється по двох випусках шахтного типу в головну споруду, звідки вона подається на насосну освітленої води і далі на ТЕС.

Екологія. Система золоуловлювання першої черги електростанції — одноступінчата з мокрими скруберами МП-ВТІ діаметром 4,5 м. На кожен енергоблок встановлено по п’ять скруберів.

На другій черзі електростанції на кожному блоці встановлені трипільні електрофільтри типу ПГД-3−50.

1. Визначення ГДВ забруднюючих сполук, що фактично викидаються котельнею в атмосферу Фонові концентрації шкідливих речовин приймаються рівними: по SO2 — 0,1 мг/м3, по NO2 — 0,03 мг/м3, по СО — 1,5 мг/м3, по пилу — 0,2 мг/м3.

Поправочний коефіцієнт (), що враховує рельєф місцевості, по даним міської головної організації по ГДВ для розглянутої місцевості дорівнює 1,1. Розрахункові температури повітря (Тв) становлять: для холодного періоду — 210С, для найбільш теплого періоду +190С.

Параметри викидів шкідливих речовин в атмосферу від котельні наведені в таблиці 2.

Таблиця 1.2 — Параметри викидів шкідливих речовин в атмосферу

Варіант № 25 — фактичний стан

Таблиця 1.3 — Розрахунок ГДВ

Таким чином, загальний викид пилу після очищення складе: 13,5+565,7=70,2>33,62;

У зв’язку з тим, що сірчистий ангідрид і окисли азоту володіють ефектом сумації, необхідно перевірити виконання співвідношення:

Згідно таблиці МSO2 = 50,6 г/с, а МNOx= 6,2 г/с, тоді

87,07>44,83 г/с Таким чином, вказане співвідношення не виконується.

Отже, згідно проведеним розрахункам я отримала такі результати:

ГДВпил=33,62 г/с ГДВSO2 =44,83 г/с ГДВ NO2 =6,16 г/с ГДВСО =168,13 г/с В результаті цього, всі значення приймаються за значення ГДВ, а SO2 -ТПВ.

2. Оформлення нормативів ГДВ і ТПВ забруднюючих сполук атмосферного повітря Підприємство — Зміївська ТЕС Таблиця 2.1 — Значення ГДВ (ТПВ) для джерел шкідливих викидів і строки їхньої дії

3. Визначення відстаней, на яких очікується максимальна концентрація забруднюючих речовин Визначення відстаней проводиться:

Для газоподібних шкідливих речовин:

м (3.1)

де d — безрозмірна величина що визначається таким чином:

при Vм2 (3.2)

при Vм>2 (3.3)

Для твердих речовин:

(3.4)

Згідно формули (3.3) визначимо:

d = 7 1,82 (1 + 0,28 * 1,59)= 17,612 м;

Для газоподібних шкідливих речовин (SO2, NO2, СО) відстань визначається за формулою (3.1):

17,672•42,4 = 746,75 м;

Для твердих шкідливих речовин (пил) відстань визначається за формулою (3.4):

Хм = (5 — 2,904) / 4 17,612 42,4 = 391,3 м;

Отже, відстань на якій очікується максимальна концентрація забруднюючих речовин для газоподібних речовин складає 746,75 м, а для твердих — 391,3 м.

4. Визначення ефективної концентрації забруднюючих речовин Визначаються еталонні значення максимальних приземних концентрацій шкідливих речовин Се на відстанях хм.

Для речовин, на які встановлені нормативи ГДВ

мг/м3 (4.1)

Для речовин, на які встановлені нормативи ТПВ

мг/м3 (4.2)

де значення ГДВр розраховувались в розділі 1, а значення ГДК і ТПВ є нормативними .

Контроль дотримання ГДВ (ТПВ) складається в цьому випадку з порівняння еталонних значень Се з фактичними концентраціями шкідливих речовин, що виміряються на відстанях хм по факелу викиду.

Якщо фактичні концентрації не перевищують Се, то режим викидів даного джерела відповідає нормативному.

У випадку перевищення еталонних концентрацій повинні бути виявлені та усунуті причини, що викликають ці порушення.

Для провадження постійних відборів контрольних проб на відстанях хм від джерела можуть бути встановлені і обладнані відповідні пости. При цьому варто враховувати головний напрям вітру.

С пил = 70,2 (0,5 — 0,2) / 33,62 = 0,626 мг/м3

С SO2 = 50,6 (0,5 — 0,1) / 44,83 = 0,451 мг/м3

С NO2 = 6,2 (0,085 — 0,03) / 6,16 = 0,055 мг/м3

С CO = 30,8 (3 — 1,5) / 168,13 = 0,275 мг/м3

Таблиця 4.1 — Порівняння Се та ГДКс.д.

5. Заходи щодо зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу Рис. 1 Заходи щодо зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу Тобто, необхідне:

1. Вдосконалювання технологічних процесів, зміна виду палива або режиму роботи технологічних агрегатів тощо.

2. Скорочення кількості джерел викиду і ліквідація малопотужних котлів застарілих конструкцій з підключенням споживачів до великих теплоенергетичних установок, що обладнані пилогазоочисним устаткуванням.

3. Оснащення джерел організованих викидів сучасними високоефективними засобами санітарного очищення.

4. Оснащення збагачувальних і брикетних фабрик триступінчастими системами пиловловлення.

5. Перехід топлення котельних і сушильних установок збагачувальних і брикетних фабрик на висококалорійне і з малим сірковмістом паливо, включаючи мазут, природний газ, метан, що отримають при дегазації шахт.

6. Доведення ефективності діючого на підприємстві пиловловлюючого і газоочисного встаткування до проектної.

7. Збільшення висоти джерела викиду шкідливих речовин в атмосферу (допускається тільки в тому випадку, коли вичерпані всі технічні засоби по зниженню шкідливих викидів).

Визначення висоти труби

Визначення висоти викиду Н у цілях використання ефекту розсіювання шкідливих речовин в атмосфері виконується тільки після того, як передбачається застосування всіх наявних сучасних засобів по скороченню викидів.

Значення висоти викиду (труби) Н при даному викиді шкідливої речовини М-ГДВ, при якій забезпечуються не перевищуючі ГДК значення суми См+Сф максимальної приземної й фонової концентрації шкідливої речовини, визначається за наступною схемою.

Спочатку величина Н визначається в першому наближенні, коли викид розглядається як холодний (=0):

(5.1)

Якщо обчисленому по цій формулі значенню Н відповідає величина Vм>2 м/с, де Vм визначається по формулі (1.7) і, крім того,, то отримане значення Н є шуканою мінімальною висотою викиду, не потребуючого подальшого уточнення. Якщо ж знайденому в першому наближенні значенню Н відповідає величина Vм< 2 м/с, то необхідно уточнити отримане значення Н. Необхідно, при знайденому значенні Н=Н1 визначити n=n1 та послідовними наближеннями знайти Н=Н2 по Н 1 та n1, Н=Ні+1 по Ні та ni з допомогою формули:

(5.2)

де ni та ni-1 — значення безрозмірного коефіцієнту n, визначеного відповідно по значеннях Ні та Ні -1. В разі I=1 ni-1=1.Уточнення Н проводять до тих пір, поки два послідовно знайдених значення Н будуть відрізнятись між собою не більше як на 1 м.

При >0 значення Н спочатку розраховують також по формулі (5.1). Якщо при цьому знайдене значення задовольняє нерівність:

(5.3)

то знайдене значення Н є кінцевим. Якщо нерівність (5.3) не виконується, то попереднє значення висоти труби визначається по формулі:

(5.4)

За знайденим значенням Н визначаються величини f і Vм і уточнюється в першому наближенні добуток безрозмірних коефіцієнтом m, n. Якщо m1 та n1? 1, то по m1 та n1 визначається друге наближення Н=Н2 по формулі:

(5.5)

Подальший розрахунок величини Н повинен виконуватися по рекурентної формулі:

(5.6)

де mi, ni відповідають Нi, а mi-1, ni-1 — Hi-1. .

Розрахунок ведуть до тих пір, поки 1 м > НіН і-1.

Якщо джерело викидає кілька різних шкідливих речовин, то при встановленні ПДВ за мінімальну висоту викиду повинна прийматися найбільша з величин Н, які визначені для кожної шкідливої речовини окремо й для кожної групи речовин зі шкідливою дією, що підсумується.

Зокрема, якщо із труби викидається дві шкідливих речовини, для яких величини M, F, ГДК і Сф відповідно рівні M1, F1, ГДК1 і Cф1 і M2, F2, ГДК2 і Cф2, то при:

(5.7)

величина Н визначається по викиду першої шкідливої речовини, а при:

(5.8)

перебуває по викиду другої шкідливої речовини.

У випадках установлення ТПВ розрахунок Н, що забезпечують зниження величин максимальної концентрації См до заданого значення концентрації СО, проводиться також по викладеній вище схемі. При цьому під М розуміється ТПВ, а замість ГДК поставляється значення СО.

Розрахунок визначення висоти труби:

Н=[160*50.6*1*2.4/8*34(0/5−0/1)]¾ =48,85

Перевіряємо нерівність:

Н<7,392

Оскільки нерівність не виконується, розрахуємо висоту по наступній формулі:

= 33,7 м;

забруднення викид атмосфера санітарний

= 33,7=34 м.

Отже, так відношення 1 м >Н1 -Н 2 виконується, то розрахунки далі можна не проводити і висота труби буде становити 34 м.

6. Визначення ступеня забруднення атмосферного повітря і розміри санітарно-захисної зони підприємства

=(14 759/0,15)1,0+(716 446/0,05)1,3+(62 499/0.04)1,3+(488/1)0,9 =794 193

Отже, категорія небезпечності підприємства знаходиться у межах від 10 000 до 100 000 000, тому досліджуваний об'єкт відноситься до 2-ої категорії небезпечності і санітарно-захисна зона повинна складати 500 м.

7. ОЦІНКА ЗАБРУДНЕННЯ НА МЕЖІ СЗЗ ТА ЖИТЛОВОЇ ЗАБУДОВИ Санітарно-захисна зона (СЗЗ) — це спеціально організована територія від джерела забруднення атмосфери до межі житлової забудови, ділянки оздоровчих закладів, місць відпочинку, садівницьких товариств та інших подібних об'єктів, на границі та за межами якої мають дотримуватися санітарно-гігієнічні норми якості повітря.

Розміри СЗЗ встановлюють залежно від категорії небезпечності підприємства у відповідності до чинних санітарних норм та перевіряють розрахунком забруднення атмосфери з урахуванням забруднення повітря і перспектив розвитку підприємства.

Розміри СЗЗ корегують окремо для різних напрямів вітру на основі середньорічної рози вітрів району розташування підприємства.

Якщо для деяких напрямів вітру, розрахункові розміри СЗЗ виявляються більшими за встановлені санітарними нормами, то необхідно переглянути проектні рішення і забезпечити виконання вимог санітарних норм, наприклад за рахунок зниження обсягів викидів шкідливих речовин до рівня ГДВ або збільшення висоти джерела викиду. Якщо і після додаткового перегляду рішень не будуть виявлені технічні можливості забезпечення нормативних розмірів СЗЗ, то за погодженням органів МОЗ та Держбуду України приймають розрахункові розміри СЗЗ.

Для побудови СЗЗ на ситуаційному плані в точці, що відповідає джерелу викиду, відкладають 8 румбів. На протилежному кожному румбу напрямі відкладають у масштабі ситуаційного плану скориговану величину СЗЗ.

Якщо підприємство забруднює атмосферу декількома речовинами, то СЗЗ визначають за кожною величиною окремо та для підприємства в цілому. В останньому випадку вибирають максимальний з розмірів СЗЗ в кожному напрямку.

8. Вплив на організм людини та навколишнє середовище NOx, SO2

Оксиди азоту NO і NO2 отруйні для організму людини, мають сильну подразнюючу дію, особливо на слизові оболонки, зокрема очей. Здатні глибоко проникати в легені, викликати пошкодження їх тканин. За високої концентрації можливі виникнення хронічних респіраторних захворювань і навіть смертельні випадки.

Двооксид азоту в концентрації 4−6 мг/м3 викликає порушення життєдіяльності рослин, пригнічуючи їх зростання. Тривалий вплив NO2 призводить до хлорозу рослин (передчасного старіння).

Двооксид азоту є вихідним продуктом утворення озону під впливом ультрафіолетового випромінювання. А надмірне накопичення озону у приземному просторі дуже шкідливе. Крім того, NO2 грає вирішальну роль в утворенні фотооксидантів. Розчин NO2 у воді є складовою кислотних дощів.

Сірчистий газ SO2 — основний токсичний продукт сполук сірки, що надходить у атмосферу. У вільному стані SO2 — це газ без кольору з різким запахом, кислий на смак, отруйний, подразнює слизові оболонки очей і дихальних шляхів. Легко розчиняється у воді, утворюючи сірчисту кислоту.

Газ вражає органи дихання, змінює склад крові, погіршує імунітет, порушує білковий обмін речовин в організмі. Крім того, він руйнує вітамін В1 у крові, збільшує накопичення цукру і білку.

Висока концентрація SO2 в атмосфері викликає гострий бронхіт, задуху, можливу смерть внаслідок рефлекторного спазму горла.

Сполуки сірки наносять значних збитків комунальному господарству міст, руйнуючи металеві конструкції, бетон, піддають руйнації пам’ятки архітектури.

9. Рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами Ступінь забрудненості повітря автотранспортом залежить від: інтенсивності руху, вантажності машин, кількості та характеру викидів, типу забудови, рельєфу місцевості, напряму вітру, вологості й температури повітря.

Ухил визначають візуально чи з допомогою екліметра, швидкість вітру — анемометром, вологість повітря — психрометром, вміст CO, пилу, оксидів нітрогену і сульфуру, вуглеводнів визначають за стандартними методиками.

Зазначають наявність насаджень, які поглинають пил та інші забруднювачі, зменшують шумове навантаження, регулюють мікроклімат (вміст вологи, кисню, СО2, іонів, фітонцидів).

Усі ці впливи різних чинників під час визначення концентрації CO враховує формула:

КСО = (А + 0,01 NKm) • Ka • Kн • Kс • Kв • Kn

Km = Рt • K`m ,

де Pt — склад руху, частки одиниці; значення К’m визначають за таблицею:

Значення коефіцієнта Кa, що враховує аерацію місцевості, визначають за таблицею:

Значення коефіцієнта Кн, що враховує зміни забруднення повітря СО відповідно до величини повздовжнього нахилу вулиці, визначають за таблицею:

Коефіцієнт Кс, що враховує вплив швидкості вітру на вміст СО в повітрі, визначають за таблицею:

Коефіцієнт Кв (вологість повітря) наданий в таблиці:

Значення коефіцієнта Кп для різних типів перехресть наведені в таблиці:

Враховуючи, що інтенсивність руху на дорозі складає 1000 авт./год. маємо:

Ксовант = (1,5 + 0,01 1000 0,46) 1,0 1,0 2,7 0,85 2,0 = 27,999 мг/м3;

Ксосер.вант = (1,5 + 0,01 1000 0,174) 4,59 = 14,872 мг/м3;

Ксолегк.вант = (1,5 + 0,01 1000 0,012) 4,59 = 16,065 мг/м3;

Ксоавтобус = (1,5 + 0,01 1000 1,11) 4,59 = 176,715 мг/м3;

Ксолегковий = (1,5 + 0,01 1000 0,38) 4,59= 24,327 мг/м3;

? Ксо = 259,978мг/м3;

Отже, концентрація вуглекислого газу значно перевищує гранично допустиму концентрацію. Рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами досить високий.

ВИСНОВОК Отже, Зміївська ТЕС створює значний негативний вплив на довкілля, а саме викиди забруднюючих речовин становлять:

— SO2 — 50,6 г/c;

— СО — 30,8 г/c;

— NO2 — 6,2 г/с;

— Пил: (після очистки) F = 2,5 — 1,63г/c, F = 3 — 5,92г/с.

В результаті цього, всі значення приймаються за значення ГДВ, а SO2 -ТПВ. Визначення висоти викиду Н=34м проводилася у цілях використання ефекту розсіювання шкідливих речовин в атмосфері.

Відстань на якій очікується максимальна концентрація забруднюючих речовин для газоподібних речовин складає 746,75 м, а для твердих — 391,3 м.

Категорія небезпечності підприємства знаходиться у межах від 10 000 до 100 000 000, тому досліджуваний об'єкт відноситься до 2-ої категорії небезпечності і санітарно-захисна зона повинна складати 500 м.

NOx, SO2 досить негативно впливають на людину і оточуюче навколишнє середовище. А концентрація вуглекислого газу значно перевищує гранично допустиму концентрацію. Рівень забруднення атмосферного повітря відпрацьованими газами досить високий.

Таким чином, хоч на ТЕС велика увага приділяється питанням екології та для покращення екологічної ситуації на підприємстві пропонуються наступні заходи:

1. Зменшення кількості викидів забруднюючих речовин.

2. Встановлення новітнього обладнання.

3. Ремонт і реконструкція всього виробництва

4. А також постійна наявність висококваліфікованих спеціалістів.

Список використаної літератури

1. Гранично допустимі концентрації (ГДК) і орієнтовно безпечні рівні впливу забруднюючих речовин (ОБРВ) в атмосферному повітрі населених місць. — Донецьк: УкрНЕК, 1998. — 138 с.

2. ДЕРЖСТАНДАРТ 17.2.3.02−78. Охорона природи. Атмосфера. Встановлення допустимих викидів шкідливих речовин промисловими підприємствами. М.: Узд. стандартів, 1979. — 14 с. Група Т58

3. Збірник методик за розрахунками викидів в атмосферу забруднюючих речовин різними виробництвами. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 183 с.

4. Збірник методик по визначенню концентрацій забруднюючих речовин у промислових викидах. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. — 236 с.

5. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Екологія міських систем» для студентів спеціальності 6.40 106 — «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» / Укладачі: Кобзиста О.ПК.: НТУ, 2011. — с.

6. ОНД-86. Госкомгидромет. Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. — 92 с.

7. ОНД-90. Госкомгидромет. Посібник з контролю джерел забруднення атмосфери. Санкт-Петербург, 1992.

8. Порядок розробки і затвердження нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря стаціонарними джерелами. Затверджений наказом Мінекобезпеки України від 18.07.96р.

9. РД 52.04.52−85 «Методичні вказівки. Регулювання викидів при несприятливих метеорологічних умовах». Новосибірськ, 1986. — 183 с.

10. Рекомендації з розподілу підприємств на категорії небезпеки залежно від маси і видового складу забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу. Новосибірськ. 17.12.87. Держкомгідромет.