Контрольная работа по «Промышленной экологии»

 

 

Кафедра «Экология и охрана окружающей среды»

 

 

         Принята         Проверена

 «__»________2014 год     «___»________2014 год

___________________     ____________________

             Подпись                     Подпись преподавателя

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Промышленная экология»

 

Выполнил:

 

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энгельс 2014 г.

 

Задание № 1. РАСЧЕТ ЦИКЛОНОВ

- объем  очищаемого газа Q=16 м3/с;

- плотность газа при рабочих условиях,   p г=1,26 кг/м3;

- вязкость  газа при рабочей температуре µ=21∙106 Па·с;

- дисперсный  состав пыли d50;

- входная  концентрация пыли Свх=40 г/м3;

- требуемая эффективность очистки η=0,85

 

1. Оптимальная скорость движения газа wопт =3,5 м/с

 

 

 

2. Диаметр циклона

 

 

 

D==2,413 м

Ближайшим стандартным сечением является сечение в 2400 мм.

 

3. Действительная скорость потока в циклоне:

где N – число циклонов.

Значение w не должно отклоняться от wonт более чем на 15 %.

W=4∙16/3,14∙1∙2,42=3,5 м/с

 

4. Коэффициент гидравлического сопротивления:

где k1 и k2 – поправочные коэффициенты, зависящие от D, Свх и типа циклона (табл. 2 и 3); R500 – коэффициент гидравлического сопротивления при D=500 мм (табл.4)

 

R=1∙0,91∙155=141,05

Таблица 2

Значения k1 при различных D и типов циклонов

5. Значение гидравлического сопротивления:

∆Р =½∙141,05∙1,26∙3,52=1088,5 Па

 

 

Значение d50 определяется по формуле:

d50=4,5∙∙=9,6 мкм

где ρч – плотность частицы; µ – вязкость среды; w – скорость потока; DT=600

мм; ρчТ=1930 кг/м3; µТ=22,2·106 Па·с; wТ=3,5 м/с (индекс «т» означает типовое значение параметра).

 

6. Определяют эффективность очистки:

 

где Ф(х) – табличная функция параметра х (табл. 5 и 6):

х=0,8∙lg()=0,263

 ≥0,75, циклон выбран верно

 

7. Радиус улитки:

где b – ширина входного патрубка; φ=135°=2,35 рад.

р=2400/2+0,2∙2,35/2∙3,14=1200

Таблица 7

Значения коэффициента пропорциональности k

9. Начертить  схему циклона и проставить  конструкционные размеры в миллиметрах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОРА

1. Полезный объем электрокоагулятора V, м3:

где n – число электрокоагуляторов (не менее 2); Q –расход сточной воды м3/ч; τ – продолжительность обработки сточной воды, ч. Оптимальная продолжительность обработки составляет τ=1–5 мин.

V=4∙15∙2=120 м3

 

2. Общая высота электрокоагулятора H, м:

где h=0,8–1 м – рабочая высота слоя жидкости; h1=0,05–0,l м – высота слоя пены; h2=0,2–0,3 м – высота бортов над уровнем пены.

H=0,9+0,07+0,3=1,27 м

 

3. Общее число электродов m:

m=

где В – ширина (внутренний диаметр) установки, м; а=0,05 м – расстояние от

стенки установки до крайнего электрода; с=0,01–0,02 м – расстояние между

электродами; b=0,005–0,008 м – толщина электрода.

 

4. Площадь одного электрода f, м2:

где L – поперечный размер установки, м: L=V/(B·h·n).

L=120/(1,6∙0,9∙4)=21 м

f=(21-0,1)∙0,9=18,81 м2

5. Общая масса электродной системы  М, кг:

где ρ- плотность материала электродов, кг/м3. Плотность стали (железа) ρ=7900 кг/м3, плотность алюминия ρ=2700кг/м3.

M=18,81∙∙0,007∙2700=31355 кг

6. Сила тока I, А:

I=55∙15= 825A

где k - удельное количество электричества, необходимое для растворения металла электродной системы, А.ч/м3. Для стальных электродов k=73,4 А·ч/м3, для алюминиевых - 55 А·ч/м3.

 

7. Расход материала электродов G, г/м3:

G=55∙0,4 ∙0,336=7,392 г/м3

где γ =0,4 - коэффициент выхода по току; N - электрохимический эквивалент металла, г/А·ч. Для стали (железа) N=0,695 г/А·ч, для алюминия N=0,336 г/А·ч.

 

8. Продолжительность работы электродной  системы τс, сут.:

τс==282783 сут.

где β = 0,8-0,9 - коэффициент использования электродной системы; Qc - суточный расход сточной воды м3/сут.: Qc=Q·τч, где τч - продолжительность работы аппарата в сутки, ч/сут.

1. Начертить схему электрокоагулятора (одного) с конструктивными размерами (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Схема электрокоагулятора

 

 

 

 

 

Задание №3 РАСЧЕТ ПОЛИГОНА ТБО

I. Определение общей вместимости  полигона ТБО на весь срок  его эксплуатации.

расчетный срок эксплуатации полигона Т=25 лет

удельная норма образования отходов на одного человека в год У1, м3/чел·год; в среднем для России У1=1,16 м3/чел·год.

скорость ежегодного прироста удельной нормы U, %; принимаем U=1,8

численность населения города на момент проектирования полигона N1=1025000 чел.

прогнозируемая численность населения города через Т лет – N2=1500000 чел.;

ориентировочная высота «холма» ТБО на полигоне, согласованная с архитектурно-планировочным управлением города, НП1=40 м

1. Определение удельной нормы  образования У2 (м3/чел·год) отходов через Т лет:

 

У2=1,16∙(1+)Т= 1,65 м3/чел·год

2. Общая вместимость полигона  ЕТ, м3:

 

где N1, N2 - численность населения на момент ввода полигона в эксплуатацию и спустя время Т, чел.; К1 - коэффициент уплотнения ТБО за весь период Т; К2 - объем изолирующих слоев грунта; Т - период эксплуатации полигона до его закрытия, лет. К1 и К2 определяют по табл. 1 и 2 в зависимости от ориентировочной высоты «холма» полигона ТБО НП1 (м).

ET= м3

 

II. Определение площади полигона.

 

Основание полигона (или рабочей карты на полигоне) принимаем в виде прямоугольника, а форму «холма» отходов – в виде усеченной пирамиды.

1. Из объема пирамиды (V =SH/3) определяют ее основание (площадь участка складирования ТБО) S, м2:

Sус=3∙/40=665179,6875=66,5 га

2. Вокруг участка складирования  отходов должны быть свободная  площадь для движения и работы  транспорта, механизмов, обслуживающего  персонала и подъездных дорог. Поэтому необходимая под полигон  площадь Sп (м2) должна быть больше участка складирования Sус для размещения вспомогательной зоны Sдоп (принимаем Sдоп=0,6 га) и проездных дорог (коэффициент 1,1):

Sп=1,1∙66,5+0,6=73,75 га

 

III. Уточнение высоты «холма»ТБО и расчет параметров котловины.

 

 

1. Холм полигона имеет вид  усеченной пирамиды. Объем усеченной  пирамиды V, м3 («холма» ТБО) можно определить по формуле:

где Sн, Sв - площадь нижнего и верхнего основания пирамиды, м2; Н - высота

пирамиды, м.

 

Для нижней площадки составляет:

440-40´8=120 м

Ширина верхней площадки будет:

400-40´8=80 м

 рассчитываем  фактическую вместимость:

V=(440∙400+120∙80+400∙440+120+80)∙40=(176000+9600+41160)∙40=9070400 м3

Отсюда, уточняем высоту полигона Нп, м:

 

 

Нп==39,4 м

Площадь верхнего основания холма полигона представляет форму квадрата. Принимаем Sв=44×40 м2.

2. Определяют требуемый объем  грунта Vг, м3:

Vг=)= 1352907 м3

3. Глубина котлована НК (м) с учетом откосов (коэффициент 1,1) равна:

 

НК =1,1∙=2,23м.

 

 

4. Оценивают верхнюю отметку  полигона ТБО НВО, м:

 

НВО=НП-НК+1

НВО=39,4 - 2,23+1=38,17 м.

Высоту наружного изолирующего слоя грунта принимают равным 1 м, что

учтено в формуле.

Исходные данные для индивидуального расчета приведены в табл. 3.

Результаты расчета необходимо представить по форме, показанной в табл. 4.

 

 

Таблица 4

Форма представления результатов расчета