环境的系统分析课程设计.doc

环工1111 环境系统分析课程设计报告专 业： 环境工程 班 级： 环工1111 姓 名： 学 号： 同组成员：_ 指导教师： 2013 年 12 月 17 日 目录 一、课程设计目的 4 二、课程设计要求 4 三、课程设计报告内容 4 3.1总论 4 3.1.1编制目的 4 3.1.2编制依据 4 3.1.3评价因子 5 3.2项目 5 3.2.1热电厂 5 3. 2.1.1执行标准 6 3.2.1.2模型及公式 6 3.2.1.3有效源高计算 7 3.2.1.4未考虑除硫和除尘设备 8 3.2.1.5学校问题 8 3.2.1.6结果分析 10 3.2.1.7措施处理 10 3.2.2污水处理厂 11 3.2.2.1执行标准 11 3.2.2.2模型选择 12 3.2.2.3参数估计 13 3.2.2.4无污水处理厂时的水质分析 14 3.2.2.5污水处理厂的建设 14 3.2.2.6应对措施 15 四、设计总结 15 五、参考文献与附表 15 5.1大气环境质标准分类 16 5.2水环境质量标准分类 17一、课程设计目的本课程设计是环境系统分析课程学习之后的设计训练。目的在于给同学一个对所学课程融汇贯通的机会。设计内容主要在以前布置的水环境质量模式与大气环境质量模式大作业的工作基础上展开。通过课程设计，让同学了解求“水环境污染物”与“大气环境污染物”的污染贡献估算所需的主要资料、应做的主要工作、所用的主要模式、工作的一般步骤等等，并训练在微机上求解的实际编程工作能力。2、 课程设计要求1 环境质量要求某城郊区域(假设原来无任何大气和水污染物)要进行经济开发，先行开发项目有污水处理厂和热电厂。为保证开发区的大气环境质量和水环境质量达标，必须对该二厂排放的大气污染物与水污染物进行控制， 控制标准：大气环境质量控制在二级标准 水环境质量控制在三类水标准 2 设计（技术路线）：1） 要调查、统计哪些大气和水环境资料？2） 需用到哪些大气和水环境系统分析模式？ 3）需作哪些污染预测计算？ 4）要作哪些对策措施作讨论？3、 课程设计报告内容3.1总论3.1.1编制目的 目的是通过区域开发环境影响评价来完善区域开发规划，保证区域开发的可持续发展。就该城郊而言，评价将利用定性、定量相结合的方法，分析预测该地建设对环境的影响程度和范围，研究分析区域环境容量，提出污染总量控制的方案及污染综合防治等措施，帮助建立环境保护管理体系，同时分析评价周围环境对本项目的制约以及给该地带来的社会效益和经济效益，并从环境角度论证区域内建设项目的布局、结构和建设时序，保证区域开发的可持续发展，为开展单个项目的环境影响评价提供依据。3.1.2编制依据 1、环境影响评价，陆书玉编著，高等教育出版社，2013年。2、 环境系统分析教程，程声通主编第二版，化学工业出版社，2012年。 （下简称教程）3、环境评价教程，张从编著，中国环境科学出版社，2002年。4、 环境影响评价技术导则大气环境（HJ 2.2-2008）5、 环境影响评价技术导则-地面水环境(HJ/T 2.3-93)3.1.3评价因子水污染物国家及省规定的总量控制因子：COD、SS、TN、TP四项；大气污染物国家及省规定的总量控制因子：烟尘、粉尘、SO2三项。3.2项目3.2.1 热电厂 热电厂，烟囱初步设计高度为50m，烟气温度为1000C，烟气排放量为20m3/s(烟囱出口处截面积为10m2)，设计燃煤量为100吨/天，燃煤含硫量1.5，含尘量15%。 该地常年主导风向为NNW风，常年平均气温为150C，平均气压为1000hPa，年地面10米风速为2.1m/s，绝大部分时间大气稳定度为D级。环境重点保护点有：一学校位于距电厂正南方2000m处，六层楼高处(20m)也有教室。 3.2.1.1执行标准查GB3095-1996,见附录环境空气质量标准（GB3095-1996）一级：SO2：日均值0.05mg/m3，1小时平均：0.15 mg/Nm3 NO2：日均值0.08mg/m3， 1小时平均：0.12 mg/Nm3TSP：日均值0.12mg/Nm3。3.2.1.2模型及公式1.燃烧的二氧化硫排放源强一般预测模型 （教程公式6-2）为二氧化硫排放源强，kg/h或t/h；W为燃煤量，kg/h或t/h;为二氧化硫的去除效率，%；S为煤中的全硫分含量，%。2.燃煤的烟尘排放源强一般预测模型 （教程公式6-3）为烟尘排放源强；W为燃煤量，kg/h或t/h;A为煤的灰分，%；B为烟气中烟尘的质量分数；为烟尘的去除效率，%。3.高架连续排放点源模型（高斯模型） （教程公式6-25） （教程公式6-26）其中 （教程公式6-57）表示坐标为x,y,z处的污染物浓度；为烟囱的有效高度；Q表示烟囱源强。4.烟气抬升高度的计算方 （教程公式6-109） 为烟气抬升公式，m；为烟囱出口的烟气流速，m/s;d为烟囱出口的内径，m；为烟囱出口的平均风速，m/s;为烟囱出口处的烟气温度，K；为烟气出口处环境的大气温度，K。6.最大落地点浓度，距离 （教程公式6-30）， （教程公式6-31）3.2.1.3烟囱有效源高计算P=1000hPaTS=100+273.15=373.15KTa=15+273.15=288.15K （查附录知p=0.25）3.2.1.4未考虑除硫和除尘设备（=0）3.2.1.5学校问题1、将学校向风向方向投影,建立x,y轴（如上图所示） 2、该地绝大部分时间大气稳定度为D级,则稳定度向不稳定方向提半级则为C-D级，查附录表得：所以SO2: 烟尘：3、 学校点浓度SO2：烟尘：3.2.1.6 结果分析 由以上计算结果分析得出，学校附近污染物浓度趋近于零，但根据标准可知污染物的最大浓度超标，所以应该采取相应措施。如采取除硫除尘设备，提高烟囱高度等，来降低污染物浓度，减少对环境的污染等等。3.2.1.7 措施处理1、 采取除硫除尘设备:要使排放达标，即要使SO2:烟尘：2、增加烟囱物理高度假设SO2最大落地浓度正好达到一级标准，则根据： 源强不变，可求出此时的有效源高He=142.19m，也就是说应该增加烟囱物理高度为：H=He-He=142.19-58.396=83.79。假设烟尘最大落地浓度正好达到一级标准，则根据： 源强不变，可求出此时的有效源高He=205.22m，也就是说应该增加烟囱物理高度为：H=He-He=205.22-58.369=146.83m。 所以，烟囱高度增加H=146.83m。3、 其他还可以改善煤质，削减源强和增加烟囱物理高度同时进行等不同措施3.2.2 污水处理厂 污水处理厂设计收集污水流量为10m3/s，污水水温为150C，污水进水COD浓度为1500mg/l，溶解氧浓度为0.5mg/l。 该地一河流断面面积为50 m2，常年上游来水流量为100m3/s，水温150C，河流之耗氧、复氧速度常数未知，需通过实测河道水质来获得。来水COD浓度为1.2mg/l，溶解氧达到饱和。污水处理厂的排放口下游1500m处有一单位的取水口，取水水质除要求达到三类水标准外，还需溶解氧浓度7.0mg/l。实测数据如下：实测时起点处的BOD浓度为20mg/l,溶解氧为10mg/l,当时的水流流速4km/h,实测数据有两组，如下表。第一组X（公里）010264052DO(mg/l)108.56.95.97.5 第二组X（公里）010283858DO(mg/l)109.06.56.07.93.2.2.1执行标准查GB3838-2002,GB8978-1996见附录 地表水环境质量执行地表水环境质量标准(GB3838-2002)类： pH:69；BOD54mg/l；COD cr20mg/l；氨氮0.5mg/l3.2.2.2模型选择水模型的选择：S-P模型S-P模型的主要假设：、河流中的耗氧过程源于水中的BOD，且BOD的衰减符合一级反应动力学；、河流中溶解氧的来源是大气复痒；、耗氧与复痒的反应速度定常。计算公式：符号说明：LBOD浓度，mg/L O溶解氧浓度，mg/L 饱和溶解氧浓度, mg/L Q河流断面流量, m3/s kd河流的BOD衰减速度常数，d-1 ka河流的复氧速度常数，d-11、 S-P模型（教程公式3-89） （教程公式3-88）2、 临界点的氧亏值和临界点距污水排放点的时间 （公式教程3-92） （教程公式3-93）3、 溶解氧 （教程公式3-90）4、初始混合时COD浓度 5、初始混合时溶解氧浓度3.2.2.3参数估计 设定参数初值=2.3/h,=1.5/h,规划求解得：1/dKa4.5299Kd1.2274 1/h1/dKa=0.1887455074.529892179Kd=0.0511420051.22740813Ka-Kd=0.137603502DO(C-DO)2指数1指数2100.0016008.50.132473333-0.127855014-0.4718637696.90.000131235-0.332423035-1.2268457995.90.653704588-0.511420054-1.8874550757.50.41503288-0.664846071-2.453691597SUM1.202942037验证：模型误差检验所需监测数据（第二组）：X（公里）010283858DO(mg/l)109.06.56.07.9中值误差：=0.0810% , 则认为该模型的精度可以满足要求。3.2.2.3无污水处理厂时的水质分析 （水质最差点） 3.2.2.4污水处理厂的建设到达取水口所需时间 即达标COD处理效率为86.28%。将D=10.04-7.0=3.04mg/L，t=8.6810-3d，L0=20.21mg/L代入公式得，D0=2.94mg/L此时，合流后的COD浓度为L0=20.21mg/L，溶解氧浓度为D0=2.94mg/L。3.2.2.5应对措施1、 因为临界点的水质最差,所以应在临界点处测量BOD，DO值进行水质达标评价。2、提高污水处理厂的处理效率,使水质达到更高标准后再排放3、通过增加下游取水口附近溶氧4、游取水口上游进行简单的水质处理,如添加混凝剂去除部分固体物等5、在取水口上游2000米以内不允许排污口排放污水,以保证在取水口水质不是水质较差点6、可在排放口上游100处设置一清水排放口,来稀释水中的COD,从而达到使排污口水质达标的目的4、 设计总结计算表明，电热厂根据要求要达到大气环境质标准一级标准，计算表明：工厂排放的污染物扩散到学校附近时，浓度基本趋向于零，所以对学校基本无影响。但是并没有达到大气环境质标准一级标准，所以对而言，需要采取除尘脱硫设备并要求除尘率达到55%；对烟尘而言，需要采取除尘脱硫设备并要求除尘率达到92.4%。污水厂排放口的BOD去处率需要达到86.28%,溶解氧浓度达到2.94mg/L，就可以使得废水达到排放标准。五、参考文献与附表5.1大气环境质标准分类一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害影响的空气质量要求。二级标准：为保护人群健康和城市，乡村的动，植物，在长期和短期接触下，不发生伤害的空气质量要求。三级标准：为保护人群不发生急，慢性中毒和城市一般动，植物正常的空气质量要求。 大气环境质量标准分类 单位：mg/m3污染物名称取值时间一级标准二级标准三级标准总悬浮微粒日平均0 .150.30 0.50 飘尘日平均0.05 0.15 0.25 二氧化硫日平均0.05 0.15 0.25 环境空气质量标准（一级） 单位：mg/m3污染物名秤小时值日均值SO20.150.05TSP/0.12NO20.120.08 风指数表m区域ABCDE、F城市0.10.150.20.250.3乡村0.070.100.150.250.25 C-D稳定度下横向扩散参数幂函数表达式数据11下风距离，m0.9268490.143940-10000.886940.1893961000C-D稳定度下垂向扩散参数幂函数表达式数据22下风向距离，m0.8386280.1261520-20000.756410.2356672000-100000.8155750.136659100005.2水环境质量标准分类类，主要用于源头水，国家自然保护区；类，主要适用于集中式生活饮用水水源池，一级保护区，珍贵鱼类保护区，鱼虾产卵场等；类，主要适用于集中式生活饮用水水源池，二级保护区，一般鱼类保护区及游泳区；类，主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；类，主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。 城镇污水处理厂污染物部分排放标准基本控制项目最高允许排放浓度（日均值） 单位mg/l序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准a 标准b 标准1化学需氧量（COD）50601001202生化需氧量（BOD5）102030603悬浮物（SS）10203050水环境质量标准分类 单位：mg/m3类