环境系统分析课程设计

1、环境系统分析A课程设计姓 名学 号专业名称提交日期2016 年1月12日第一章 任务书 错误! 未定义书签课程设计目的 错误! 未定义书签课程设计要求 错误! 未定义书签环境质量要求 错误! 未定义书签报告主要研究内容 错 误! 未定义书签第二章 课程设计内容 错误! 未定义书签总论 错 误! 未定义书签设计依据 错误! 未定义书签评价因子 错 误! 未定义书签项目 错误! 未定义书签热电厂 错误! 未定义书签背景介绍 错误! 未定义书签模型运用 错误! 未定义书签分析模型 错误! 未定义书签2污水厂 错误! 未定义书签背景介绍 错误! 未定义书签模型运用 错误! 未定义书签污水厂处理前水质

2、错误! 未定义书签污水厂处理后 错 误! 未定义书签分析模型 错误! 未定义书签第三章 应对措施 错 误! 未定义书签对热电厂所采取的措施 错误! 未定义书签增加烟囱物理高度 错 误! 未定义书签使用除硫除尘设备 : 错误! 未定义书签其他措施 错 误! 未定义书签对污水处理采取的措施 错误! 未定义书签第四章 课程设计总结 错误! 未定义书签第五章 附录 错 误! 未定义书签小组分工 错误! 未定义书签大气环境质量标准（部分） 错 误! 未定义书签地表水环境质量标准（部分） 错 误! 未定义书签第一章 任务书课程设计目的环境系统分析以模型化为手段描述环境系统的特征， 模拟和揭示环境系统分 析

3、的发展与变化规律， 并通过最优化对系统的结构与运行做出最佳选择。 而本课 程设计是环境系统分析 课程学习之后的设计训练， 目的在于让学生们把理论 运用于实践。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，可以了解求“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，并锻炼在微机上求解的实际工作能力。 课程设计要求 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）要进行国家级经济开发示 范建设，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

4、量达标，必须对该二厂排放的大气污染物和水污染物进行控制。控制标准如下：（1）大气环境质量控制在国家一级标准（2）水环境质量控制在地表水 III 类标准报告主要研究内容（1）调查、统计水、大气环境资料。（2）使用相应的河流 / 水质模型以及大气质量模型进行水环境质量、大气环 境质量（污染状况）分析，并做出相应的计算过程。（3）列举污染预测结果为保证达标需要采取的相应的措施手段。4）课程设计的结果分析、结论及讨论第二章 课程设计内容总论设计依据(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)

5、(3)地表水环境质量标准 (GB 38382002)(4)污水综合排放标准(GB 89781996)( 5)环境空气质量标准 ( GB 30951996) 评价因子水污染物一国家及省规定的总量控制因子：COD SS TN TP四项；大气污染物一国家及省规定的总量控制因子：烟尘、粉尘、S02项。项目热电厂热电厂中烟囱的初步设计高度为 35米，出口处截面积为 1 0平方米，烟气温 度为 105度，烟气排放量为 20立方米每秒，设计燃煤量为 1 20吨每天，燃煤含 硫量 2%，含尘量 18%。该地主导风向为西北风，年均温 15 摄氏度，平均气压为 1000hPa,地面风速为2米每秒。大气稳定度为D级

6、。电厂正南方3000米处有一 处中学，学校主教学楼高 22米。背景介绍( 1 )已知条件：燃煤量 W=120t/d=5t/h ;燃煤含硫量S=2%；烟尘的质量分数 S=18%烟囱 出口处的烟气温度 T=105。C+273K=378K烟囱出口处环境中的大气温度 Ta=15。C +273K=288K。( 2)假设条件：煤的灰分 A=80%。( 3)模型依据a 燃烧的二氧化硫排放源强一般预测模型Qso21.6WS（1）（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，%b燃煤的烟尘排放源强一般预测模型（教程公式6-

7、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Q 尘 WAB(1 )C X, y, z, H eexp12yz H2e222Qyz2 Uxy zexp1 y2zHe 2222yz分数；为烟尘的去除效率，%C高架连续排放点源模型（高斯模型）（教程公式6-25）He H1 VH（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。d VH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

8、烟气温度，K;为烟气出口处环境的大气温度，K。e最大落地点浓度，距离士u x h e2x *x e4 E zx=x * 时，C X,O,O,He2Q z（教程公式6-30）（教程公式6-31）eUxH e y模型运用(1)源强预测燃烧的二氧化硫排放源一般预测模型：Qo= WS(1- n i),当未加除煤设备时，即 n 1=0 时：QSo= 5 2%=h燃煤烟尘排放源一般预测模型：Qdust二W AB(1- n 2)当未加除尘设备时,即 n 2=0 时：Q尘=5 80% 18%=h(2)距学校距离计算将学校向风向方向投影，建立x,y轴Y=3000- cos45=X=3000 - sin45=實(

9、3)标准偏差Z y和Z z计算因为已知大气能见度为D,所以：丫 1 (Z y)=01 1 (Z y)=丫 2 (Z z)=a 2 (z z)=y= Y 1 X(4)烟囱高度计算Uz(35m)=ito(z/z。)Ap=2(35/10)A=s.p经查表得等于因为 Q=20hM/S,V s=Q/A=20/10=2m/sVH1.5 2.7Ts TadUxT s=2 3.5682.731.52.7378 2883783.568 =H3=H1+=35+=(5)最大落地浓度因为 z2 2EzX/Uz得 Ez ( z2Uz)/2 x =UzHe24Ez356.62m所以对于二氧化硫C x,0,0, HmaxC

10、 x*,0,0, He2QSC2 z eUzHe2 y0.809mg/ m3对于烟尘C x,0,0, HemaxC x ,0,0, He2QDustz3.641mg / m3eu(6)学校点浓度expexp2y2y2z H e2z对于SQ :C 2121.3,2121.3,22,44.91 0.16 10/3600 exp22.73 169.077.41 2121.32 169.0222 44.9177.4expOmg/n3对于烟尘:C 2121.3,2121.3,22,44.910.72 10/3600 exp22.73 169.0 77.41 2121.32 169.0222 44.912

11、771 169.077.42121.322 44.912169.677/exp121 2121.32222 44.910 mg/m3分析模型采用高架连续排放点源模型，经计算得出计算结果分析得出，学校附近污染 物浓度趋近于零，但污染物的最大浓度超标。2 污水厂污水处理厂设计收集污水流量为 8立方米每秒，污水水温为20度，进水COD 为1650mg/L,溶解氧浓度为L。该地一河流断面面积为60m2常年上游来水流量为120 m3/s，水温20度。 入水CODS度为L,溶解氧达到饱和。污水处理厂的排放口下游 1800m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 L。背景介绍(

12、1) 已知条件：实测时起点处的BOCK度为20mg/L，溶解氧为9mg/L，水流流速为4km/h， 具体数据有两组，如下：第一组：X （公里）08203542DO (mg/l )第二组:X (公里)010244258DO (mg/l )（2）模型依据 S-P模型（教程公式3-88 ）_e kdtK a K de kat Doe kat (教程公式 3-89)BOD起始浓度Lo ，河流的氧亏值D，起始氧亏值Do，河流BOD衰减速度常数kd,河流的复氧速度常数ka,河流的BOD值为L 临界点的氧亏值和临界点距污水排放点的时间OcsD c（公式教程3-92）（教程公式3-93） 溶解氧（教程公式3-

13、90） 初始混合时COD浓度L0 初始混合时溶解氧浓度DOo 初始混合时DoD=Cs- DO。模型运用污水厂处理前水质(1)饱和溶解氧CsCs46831.6 T46831.6 209.07mg/l(2)计算混合起始BOD的值LLo Q 1 q 28 1650 120 104.53mg/lQ q8 120Cs1/hux4KaL020KdKa-KdxDODO测（DO-DO测）A2099080.203542SUM=1.(3)参数估计经规划求解，可知Kd=h, ka=.x010244258DO9验证:模型误差检验所需监测数据(第二组)：0）.5=10%则认为该模型的精度可以满足要求而Ka=h已达到优值

14、，但其与实际不相符，故假设Ka=h(4)初始混合时溶解氧浓度DO。DOQOi qO28 0.65 120 9.078 1208.54mg /1(5)临界点距污水排放点的时间tc和距离和Dc的计算D = Cs- DO=mg/l10.10.620.1 0.0275In1 -0.1 0.02750.0275104.53 0.0275120 3600607.2km/h u tc7.20.02750.1104.53e 0.0275 17.517.77mg/l (6)水质最差点溶解氧和水质最差点COD浓度O CS DC 9.07 17.778.7mg /1Lcod Lo e kat 64.62mg/l污水

15、厂处理后(1)污水厂处理污水效率和处理后的 COD浓度1800120/60900s 0.25hktL Lo e a 20mg/l （查标准可知，三类水 BOD标准为20mg/l）Lo(污水排放口)=l104.53 20.51104.5380.37%(2)经污水厂处理后的溶解氧将 D = = l，t=， Lo =l 代入:得出Do = l溶解氧DO=Cs - D o =分析模型采用S-P模型，得出水质最差点溶解氧小于0并且水质最差点COD浓度超标，若经污水处理厂处理后，水质可基本达标第三章应对措施对热电厂所采取的措施增加烟囱物理高度对于SQ:现可以假设SQ2最大落地浓度正好达到一级标准，则根据:

16、C x,0, 0, He2QzeUxH； y3=m若此时源强Q不变，即:Qq= 5 2%=h可求出此时的有效源高:He* . 2 .16 109 /3600 774108m.0.15 2.73 e 169.0也就是说应该增加烟囱物理高度为：H He* 44.91 =(2)对于烟尘：现可以假设烟尘最大落地浓度正好达到一级标准，则根据:若源强Q不变，即Q尘=5 80%18%=h可求出此时的有效源高:,*2 0.72 109 /3600 77.4 He .=255m 0.12 2.73 e 169.0也就是说应该增加烟囱物理高度为：H He* 44.91 =使用除硫除尘设备：(1)对于SQ，要使排放

17、达标，即要使C x,0,0, He max C x*,0,0, He 叫丁 mg / m3,即eUzHeyHe不变等于，可求出此时的QsQ2,:Qso2巳込mg/s0.15 169.0 44.91 44.912 77.4因为：Qo= W- S - (1- n 1)所以n 1=对于烟尘，要使排放达标，即要使C x,0,0, HemaxC x*,0,0, He2Qdust zeUzHe2 y 1000C-D稳定度下垂向扩散参数幂函数表达式数据a2丫2下风向距离，m0-20002000-1000010000地表水环境质量标准（部分）水环境质量标准分类单位：mg/mI类U类川类W类V类CQD15以下15以下152025BOD3以下34610DO饱和度90%65