Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Расчет объемов образования отходов производства

Курсовая работа

По дисциплине: «Промышленная экология»

На тему

«Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Расчет объемов образования отходов производства»

Введение

Целью настоящей работы является инвентаризация источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и разработка нормативов предельно допустимых выбросов для производственных помещений и цехов предприятия ОАО «Тулачермет».

Проекты нормативов ПДВ разрабатываются на основании материалов по инвентаризации источников выбросов вредных веществ в атмосферу, выполненных с учетом существующих нормативных документов, и по содержанию соответствуют структуре ведомственного проектирования предприятий, не относящихся к основным источникам загрязнения атмосферы.

Нормативы предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу устанавливаются на уровне, при которых выбросы этих веществ на существующее положение и с учетом перспективы развития предприятия не приведут к превышению допустимых концентраций (ПДК) выбрасываемых веществ для промплощадки и населенных мест.

Расчеты рассеивания вредных веществ в атмосферу выполнены на IВМ РС по программе «УПРЗА-Эколог».

1. Краткая характеристика предприятия ОАО «Тулачермет»

Территория предприятия расположена в районе г. Тулы. Границами служат: Стадион, ул. Ленина и ул. Оружейная.

Размер площади землепользования:

-общая площадь территории предприятия – 9000 м²

- Застройки - 1600 м²

- асфальтированная территория - 1050 м²

- продовольственный магазин, площадью 100 м².

Карта-схема с расположением цехов и источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приведена на рис. 1.

Число сотрудников предприятия составляет 75 человек.

Характеристика предприятия как источника загрязнения окружающей среды

Цехами предприятия осуществляется производственная деятельность, сопровождающаяся выделениями загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников:

1. Участок термической обработки материалов

2. Участок сварки и резки металла

3. Деревообрабатывающий участок

4. Котельная

5. Участок литья

2. Определение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от источников

2.1 Участок термической обработки

Закалка алюминиевых деталей из сплавов AL-2

Оборудование- Шахтная печь СШЗ- 6,6/7- М- 7, 4 шт.

Режим работы- 8 ч. в смену, 250 р. Смен

Производственные процессы термической и горячей обработки металлов состоят из отдельных технологических операций: нагрев заготовок и деталей под ковку и термообработку в кузнечных горнах, нагревательных печах, солевых ваннах, токами высокой частоты (ТВЧ); ковка металла на молотах различного типа и на ковочных машинах; закалка в масляных и водяных ваннах (баках).

Цель термической обработки - придание изделиям определенных химических, механических и металлографических свойств. Наиболее распространенными видами термической обработки металлических изделий являются отжиг, нормализация, закалка, отпуск и цементация.

При нагреве заготовок и деталей в кузнечных горнах и нагревательных печах, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе, происходит выделение сернистого ангидрида, оксида углерода, диоксида азота. В отходящих газах присутствуют пыль и сажа.

Расчет выбросов оксида углерода в единицу времени (т/год, г/с) выполняется по формуле:

М_СО = 0,001× С_СО×В×(1 -  )                                                        (3)

где В - расход топлива (т/год, г/с,);

С_СО - выход оксида углерода при сжигании топлива (кг/т. кг/тыс. м³ топлива) - рассчитывается по формуле

С_СО = 0,5                                                                                   (4)

- низшая теплота сгорания натурального топлива МДж/кг.

q₄ - потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Так как выброс СО составляет 12,75 г/ч., то

М_СО = 12,75**3600*250*8/3600=0,0014 т/г

Разовый выброс (г/с) определяется в соответствии с формулой

= 0,003 г/с.

Так как выброс аэрозоля алюминия составляет 0,26 г/ч, то:

Количество аэрозоля алюминия составляет (т/ч)

= 0,26**3600*250*8/3600= 0,0005 т/ ч

Разовый выброс (г/с) определяется

0,26/ 3600= 0,00007 г/с.

При нагреве деталей в электрических печах и ТВЧ выделяется незначительное количество оксида углерода (за счет сгорания загрязнений в осадке), которое при расчетах выбросов не учитывается. При ковке а также при закалке деталей в водяных баках загрязняющие вещества не выделяются.

Нагрев деталей в соляных ваннах сопровождается незначительными выделениями аэрозоля расплава солей.

2.2 Участок сварки и резки металла

1. технологический процесс – электродуговая сварка стали

2. используемый сварочный материал – штучные электроды

3. марка – УОНИ 13/ 65

4. масса расходуемых за год сварочных материалов – 1400 кг

5. максимальный расход сварочного материала за 20-ти минутный интервал времени проведения сварочных работ – 40 кг

При выполнении сварочных работ атмосферный воздух загрязняется сварочным аэрозолем, в составе которого в зависимости от вида сварки, марки электродов и флюса находятся различные вещества.

Валовый выброс i-гo загрязняющего вещества (т/год) при электродуговой сварке

· q_i - удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества, г/кг сварочного материала

· Q – масса расходуемых за год сварочных материалов, 1400 кг

Для марганца и его соединений

=1,41 г/кг

Q= 1400 кг

=1,41*1400*=0,0019 т/год

максимально разовый выброс (г/с):

где D₂₀ - максимальный расход сварочного материала за 20-ти минутный интервал времени проведения сварочных работ, кг. D₂₀ = 40 кг

=1,41*40/1200=0,0047 г/с;

Для соединений кремния:

=0,8 г/кг

Q= 1400 кг

=0,8*1400*=0,0011 т/год;

максимально разовый выброс (г/с)

где D₂₀ - максимальный расход сварочного материала за 20-ти минутный интервал времени проведения сварочных работ, кг. D₂₀ = 40 кг

=0,8*40/1200=0,026 г/с;

Для плохорастворимых неорганических фторидов

=0,8 г/кг

Q= 1400 кг

=0,8*1400*=0,0011 т/год;

максимально разовый выброс (г/с)

где D₂₀ - максимальный расход сварочного материала за 20-ти минутный интервал времени проведения сварочных работ, кг. D₂₀ = 40 кг

=0,8*40/1200=0,026 г/с

Для фтористого водорода:

=1,17 г/кг

Q= 1400 кг

=1,17*1400*=0,0016 т/год;

максимально разовый выброс (г/с)

где D₂₀ - максимальный расход сварочного материала за 20-ти минутный интервал времени проведения сварочных работ, кг. D₂₀ = 40 кг

=1,17*40/1200=0,0039 г/с;

2.3 Деревообрабатывающий участок

Основной производственной деятельностью участка является распиловка древесины, изготовление обрезного пиломатериала и штучных изделий из дерева (оконных переплетов, навесных пилок, дверей и пр.). В качестве исходного сырья используется преимущественно древесина мягких пород в виде обрезных и необрезных досок в количестве до 1500 куб. м. в год.

Очистное устройство- циклон, тип ЦН-11.

Режим работы- 215 дней/ год.

Перечень деревообрабатывающего оборудования:

Станок фрезерный ВФК- 2 – 1 шт.

Станок шлифовальный СВА- 2 – 10 шт.

Механическая обработка древесины связана с выделением загрязняющих веществ (древесная пыль, опилки, стружка). В лесопильных цехах при распиловке лесоматериалов хвойных и лиственных пород образуется кора, горбыль, опилки.

В деревообрабатывающих цехах в процессах раскроя пиломатериалов на заготовки и рейки, в цехах по изготовлению оконных и дверных блоков, дверей, досок пола, паркета, плинтусов, заготовок мебели, товаров культбыта, тары и др. выделяется древесная пыль. Источниками выделения древесной пыли являются циркульные пилы, станки фуговальные, рейсмусовые, сверлильные, фрезерные, строгальные, шипорезные и др. оборудование (табл.1). При производстве этих операций образуется пыль различной крупности. Содержание пыли в отходах при различных технологических процессах обработки древесины приведено в табл.2.

Источниками выбросов древесной пыли в атмосферу являются трубы пылеулавливающих сооружений.

количество пыли (т/год), поступающей в пылеулавливающее сооружение, определяется по формуле:

М_оi = К_о Т q_i k_з 10^-3

где Т - годовой фонд рабочего времени, ч/год; Т = 215 дн./год=1720ч/год

К_о - коэффициент эффективности местных отсосов (К_о=0.7…0,9 (2));

q - удельный показатель пылеобразования на единицу оборудования (кг/ч), по таблице 1 (графа 3); q₁=2,113 кг/ч для станка фрезерного ВФК-2 и q₂= 2,028 кг/ч для шлифовального станка СВА-2

k_з - коэффициент нестационарности выделения вредных веществ

k_з = t/ T = ; 0,25/1720=1,453 г/ год

t - время работы технологического оборудования, за которое происходит выделение вредных веществ, ч., определяется расчетным методом или путем фотографирования времени техпроцесса. T=15 мин

М_о1 = 0,9*1720*2,113*(0,25/1720)*10^-3 = 0,0005 т/год; 1шт = 0,0005 т/год

М_о2 = 0,9*2,028*0,25* 10^-3 = 0,00048 т/год, 10шт = 0,0048 т/год

Всего = 0,0053 т/ год

Количество i-го вредного вещества (г/с), отходящего от отдельного источника выделения определяется по формуле:

G_оi = К_о q_i k_з /3600                                                                         (2)

Если непрерывное время работы технологического оборудования, за которое происходит выделение вредных веществ превышает 20 мин., то в формуле 2 k_з =1.

G_о1 = 0,9*2,113*1,453/ 3600=0,000081 г/с 1шт = 0,000081 г/с

G_о2 = 0,9*2,028*1,453/ 3600=0,00058 г/с 10шт = 0,0058 г/с

Всего = 0,0059 г/с

Степень очистки газопылеулавливающего оборудования рекомендуется принимать по результатам измерений не свыше годичной давности.

2.4. Котельная

тип топлива – Газ природный, Саратов- Москва

расход топлива – 3000 тыс. м3/год

паропроизводительность, 11 т/час

средства очистки выбросов – отсутствуют

водоподготовка – умягчение воды

параметры трубы – высота 22 м, диаметр 0,5 м, скорость 5,8 м/с

режим работы котельной – отопительная и технологическая котельная.

Оксид углерода:

Расчёт выбросов оксида углерода в единицу времени (т/год) выполняется по формуле

М_СО = 0,001 С_СОВ(1 - )

· В – расход топлива 3000 тыс. м³/год

· С_со – выход оксида углерода при сжигании топлива (кг/т. кг/тыс. м3 топлива):

С_со ==0,5*0,5*35,8=8,95 кг/тыс. м3

· q₃ – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива (0,5%)

· R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленной наличием в продуктах оксида углерода. Для мазута R = 0,5

·  – низшая теплота сгорания натурального топлива (35,8 МДж/)

· q₄ – потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива (0%)

М_СО = 0,001*8,95*3000*(1-0/100)=26,85 т/год

=0,036 г/с

Оксиды азота

Количество оксидов азота (в пересчете на NO₂), выбрасываемых в единицу времени (т/год), рассчитывается по формуле

· B – расход натурального топлива за рассматриваемый период времени (3000 тыс. м³/год)

·  – теплота сгорания натурального топлива (35,8 МДж/)

· K_NO2 – параметр, характеризующий количество оксидов азота, образующихся на 1 ГДж тепла (0,1 кг/ГДж)

· β – коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксидов азота в результате применения технических решений, средства очистки выбросов – отсутствуют (0)

=0,001*0,1*3000*35,8*(1- 0) =10,74 т/год

Максимально разовый выброс (г/с)

=0.414 г/с

2.5 Участок литья

Плавка чугуна в открытых вагранках.

Производительность вагранки 5 т/час.

Литейные цеха включают в свой состав плавильные агрегаты, шихтовый двор, участки приготовления формовочных и стержневых смесей, разлива металла и очистки литья.

В качестве плавильных агрегатов в основном используются вагранки открытого и закрытого типа, дуговые, индукционные и тигельные печи. Расчет выбросов загрязняющих веществ (т/год) производится по формуле:

М_вi = q_i Q b (1 - h) 10^-3 ,                                                                 (1)

где q_i - удельное выделение вещества на единицу продукции, кг/т; определяется по таблице.

Q - производительность агрегата, т/год; Q=10660 т/ год

b - поправочный коэффициент для учета условий плавки; b=0,67

h - эффективность средств по снижению выбросов в долях единицы. h=0

Пыль М_в1 = 20*10660*0,67*(1-0)* 10^-3 = 142,844 т/год;

Оксид углерода М_в2 = 185*10660*0,67*(1-0)* 10^-3 = 1321,307 т/год;

Сернистый ангидрид М_в3 = 1,4*10660*0,67*(1-0)* 10^-3 = 9,999 т/год;

Углеводороды М_в4 = 2,2*10660*0,67*(1-0)* 10^-3 = 15,712 т/год;

Диоксид азота М_в5 = 0,013*10660*0,67*(1-0)* 10^-3 = 0,093 т/год,

Расчет максимально разовых выбросов загрязняющих веществ (г/с) производится по формуле:

G_вi = q_i D b (1 - h) / 3600                                                               (2)

где D - расчетная производительность агрегата, т/ч.

Пыль G _в1 = 20*5*0,67*(1-0) / 3600 = 18,611 г/с;

Оксид углерода G _в2 = 185*5*0,67*(1-0) / 3600 = 172,153 г/с

Сернистый ангидрид G _в3 = 1,4*5*0,67*(1-0) / 3600 = 1,303 г/с

Углеводороды G _в4 = 2,2*5*0,67*(1-0) / 3600 = 2,047 г/с

Диоксид азота G_в5 = 0,013*5*0,67*(1-0) / 3600 = 0,0012 г/с,

Мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду (атмосфера)

Для очистки отходящего воздуха от пыли абразивной установим рукавный фильтр с эффективностью очистки 98%.

q=18,611*0,02=0,37 г/с;

=142,844*0,02=2,86 т/год.

Чтобы уменьшить выбросы вредных веществ от котельной организуем каталитическую очистку от СО, оксидов серы и азота и на углеводороды с эффективностью 95 %. В этом случае выброс этих веществ составит

М_СО = 1321*0,05=66 т/год, МNO2 = 10, 74*0,05= 0,537 т/ год

=172,153*0,05=8,6 г/с, GNO2 = 0,414*0,05= 0,02 г/ с

=9,999*0,05=0,499 т/год, МУГ = 15,712*0,05= 0,786 т/ год

1,303*0,05=0,065 г/с. GУГ = 2,047*0,05= 0,102 г/ с

Предложения по установлению размера санитарно - защитной зоны

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" размер СЗЗ принимаем равным 850 м.

3. Характеристика производственных процессов как источника образования отходов

3.1.1 Характеристика предприятия

Общая площадь производственных помещений 1600 м².;

Площадь территории производственной зоны предприятия: Общая – 9000 м², асфальтированной территории – 1050м².

Общее количество трудящихся 75 чел; продовольственный магазин. площадь магазина 100 м².

3.1.2 Перечень структурных подразделений предприятия, основных и вспомогательных производств, участков

1. Участок термической обработки.

2. Участок сварки и резки металла.

3. Деревообрабатывающий участок

4. . Котельная.

5. Участок литья

3.1.3 Характер деятельности предприятия

Участок термической обработки

Вид работ – закалка алюминиевых деталей из сплавов AL-2

Оборудование участка – шахтная печь СШЗ- 6,6/ 7-М-7, 4 шт.

Режим работы – 8 час. в смену, 250 р. смен.

Образующиеся отходы:окалина.

Участок сварки и резки металла:

Технологический процесс – электродуговая сварка стали;

Используемый сварочный материал – штучные электроды;

Масса расходуемых за год сварочных материалов – 1400 кг;

Максимальный расход сварочного материала за 20-ти минутный интервал проведения сварочных работ – 40 кг;

Марка УОНИ-13/65

К отходам на данном участке относятся: остатки и огарки сварочных электродов и лом стальной несортированный.

Деревообрабатывающий участок:

Основной производственной деятельностью участка является распиловка древесины, изготовление обрезного пиломатериала и штучных изделий из дерева (оконных переплетов, дверей, навесных полок и пр.).

В качестве исходного сырья используется преимущественно древесина мягких пород в виде обрезных и необрезных досок в количестве до 1500 м³/ год.

Очистное устройство – циклон, тип ЦН – 11;

Режим работы – 215 дней/год;

Перечень деревообрабатывающего оборудования:

· Станок фрезерный ВФК – 2 (1 шт.);

· Шлифовальные станки СВА-2 (10 шт.).

Отходы на данном участке в виде опилок, стружек и кусков дерева.

Котельная:

Данная котельная является отопительной и технологической

Тип топлива – газ природный, Саратов- Москва;

Расход топлива – 3000 т/год;

Паропроизводительность 11 т/час;

Параметры трубы: H, м – 22, D, м – 0,5, V, м/с – 5,8

Средства очистки выбросов отсутствуют;

Водоподготовка – умягчение воды;

Отходы на данном участке: использованный активированный уголь.

Участок литья

Вид работ – плавка чугуна

Оборудование участка – открытые вагранки

Производительность вагранки, т/ч – 5

Емкость печи, т – 7

Расход топлива, кг/час-100

Образующиеся отходы: металлоотходы (остатки чугуна, обрезь, шлаки, литейный мусора, брак и т.п.).

Часть 2. Расчет объемов образования отходов производства

4.1 Расчет нормативных объемов образования отходов

При расчете нормативного количества образования отходов использовались сведения, полученные от предприятия, справочные и нормативные документы. Применяемый метод определения НОО указан в пояснительном тексте к расчету количества образования каждого вида отходов («по справочным таблицам удельных НОО», «расчетно-аналитическим методом», «по удельным отраслевым НОО» и т.д.).

Участок термической обработки

Расчет окалины

На участке термической обработки при выплавке чугуна в тигельной газовой печи типа ПГМ образуются отходы в виде окалины.

Очищается 2 раза в неделю в ванной размером 20*30 см. (т.е. 72 раза в год). Плотность 1,9 г/ см.в В ванной образуется осадок, равный 10 см. Масса отходов =0,2*0,3*0,1*1,9*72=0,82 т/год.

Участок сварки и резки металла:

Расчет отходов от отработанных электродов:

Для отхода расчет нормативной массы образования производится по стандартной формуле

M = Q · N_р

Q - масса израсходованных электродов в течение года (Q = 1400 кг/год);

N_р- норматив для одной расчетной единицы (огарки сварочных электродов): N_р = 0,125 т/год;

М = 1400·0,125·10^-3=0,175 т/год;

Расчет нормативной массы образования «шлака сварочного»:

Для отхода расчет нормативной массы образования производится по стандартной формуле:

M = Q · N_р2 ;

Q – масса израсходованных электродов в течение года (Q = 1400 кг/год);

N_р2 – норматив для одной расчетной единицы (окалина и сварочный шлак): N_р2 = 0,1333 т/год.

М = 1400·0,1333·10^-3 = 0,186 т/год;

Участок деревообработки:

Опилки, стружки, кусковые отходы: 15-19% от объема исходных пиломатериалов. В качестве исходного сырья используется преимущественно древесина мягких пород в виде обрезных и необрезных досок в количестве до 1500 м³/год. Количество образования древесных отходов определяется по формуле:

M = H · ρ · q_i · 10^-3/100 (т/год)

H – количество перерабатываемой древесины м³/год;

ρ – плотность древесины, т/м³, ρ = 0,4 кг/м³;

q_i – удельный показатель образования отходов в %;

Опилки:

q_i =16%

M₁ = 1500 · 0,4 · 16 · 10^-3/100 = 0,096 т/год

Стружка

q_i =18%

M₂ = 1500 · 0,4 · 18 · 10^-3/100 = 0,1 т/год;

Кусковые отходы

q_i =19%

M₃ = 1500 · 0,4 · 19 · 10^-3/100 = 0,11 т/год;

Общее количество отходов от деревообрабатывающего участка:

М = M₁ + M₂ + M₃ = 0,096 + 0,1 + 0,11 = 0,306 т/год;

Котельная

На предприятии имеется котельная, работающая в отопительном режиме. Для умягчения воды в данной котельной используется фильтр активированного угля. Заправкой служит активированный уголь в количестве 850 кг. Данной заправки хватает на 1 год. Затем его отправляют на регенерацию на завод-изготовитель. Таким образом количество отходов от данного участка составит 0,85 т/год.

Участок литья

На участке происходит плавка чугуна в открытых вагранках. Производительность вагранки 5 т/ч. Вагранка работает непрерывно Время работы 150 суток в год. Следовательно за один год производится 5*150*24=18000 т

При литье образуются такие металлоотходы как – остатки чугуна, сплески, немерные концы, металл извлекаемый из шлаков, литейный мусор, брак.

Если задаться, что их общая масса составляет 33 кг на одну тонну продукции, следовательно, за год образовывается

33*18000=594000кг/год=594 т/год

Производственные помещения и площадки:

Расчет образования твердых бытовых отходов.

Количество образующихся бытовых отходов на территории промплощадки

Q = ·N (м/год, т/год)

N - число работающих на предприятии людей (N = 75 чел.);

 (0,2-0,3 м/год или 40-70 кг на чел.) - норма образования ТБО для предприятий и учреждений;

Объемный вес твердых бытовых отходов принимаем равным =0,2 т/м³;

Q _{осн.промпл.}= 0,3 м/год · 75 = 22,5 м/год;

Q _{осн.промпл.}= 22,5 м/год · 0,2 т/м³ =4,5 т/год;

Смет с территории. Расчет отходов выполнен на основании удельных показателей нормативных объемов образования одноименного отхода «Смет с территории» (определение норматива образования отходов производится методом «по справочным таблицам удельных НОО»).

Для предприятия составляет 30-60 кг (0,15-0,3 м³) на одного рабочего, следовательно на 75 чел. приходится 4,5 т/год

Освещение помещений люминесцентными или ртутными лампами.

Расчет нормативного количества образования отработанных люминесцентных и ртутных ламп (в тоннах и в штуках) производится на основании данных о сроке службы марок ламп, используемых для освещения помещений (расчетно-аналитическим методом).

Формула расчета нормативной массы образования отходов:

M = Q · G · mg / K·10³

Q - количество ламп установленного типа в штуках (Q = 450 шт);

G - количество часов работы лампы в году (G = 2500 ч/год);

 mg - вес одной лампы ( 0,4 кг);

K - эксплуатационный срок службу ламп выбранного типа (K = 15000 час);

M = 450 · 2500 · 0,4 / 15000 ·10³ = 0,03 т/год;

Таблица 3 Параметры люминесцентных ламп

· лампы люминесцентные отработанные;

●Агрегатное состояние и физическая форма отхода: твердые, готовое изделие, потерявшее потребительские свойства;

● Состав: стекло - 92%, ртуть – до 0,05%, другие металлы (Al, Cu, Ni, Pt, W) - 2%,

люминофор - 0,3%, прочее (цоколь, мастика, гетинакс) – 5,65%;

● Обладают опасными свойствами - токсичность;

Образованы в результате истечения срока эксплуатации ламп при освещении территории и помещений.

Не допускать разрушения ламп. В случае разрушения собрать ртуть резиновой грушей, а место, где разбилась лампа, обработать 0,15 подкисленным раствором марганцовокислого калия (1,0г на 1 литр воды с добавлением 5 мл концентрированной соляной кислоты).

Размещаются в специальном контейнере, в упаковке, в отдельном помещении, недоступном для посторонних. По мере накопления вывозятся на специализированное предприятие, имеющее лицензию на демеркуризацию отработанных люминесцентных ламп.

4.2.2 Характеристика отходов, образующихся в структурных подразделениях предприятия

Вариант исходных данных: 1, Новый вариант исходных данных

Вариант расчета: 1, Новый вариант расчета

Расчет проведен на лето

Расчетный модуль: "ОНД-86 стандартный"

Расчетные константы: E1= 0,01, E2=0,01, E3=0,01, S=999999,99 кв.км.

Метеорологические параметры