环境系统分析报告课程设计

1、标准文档环境系统分析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 31.1课程设计目的 31.2课程设计要求 31.2.1环境质量要求 31.2.2报告主要研究内容 3第二章课程设计内容 42.1总论 42.1.1设计依据 42.1.2评价因子 42.2项目 42.2.1热电厂 42.2.1.1 背景介绍 42.2.1.2模型运用 62.2.1.3分析模型 82. 2.2污水厂 82.2.2.1 背景介绍 82.2.2.2模型运用 9 污水厂处理前水质 9 污水厂处理后 112.2.2.3分析模型 11第三章应对措施 123.1对热电厂所采取的措施 123.1.1增加

2、烟囱物理高度 123.1.2使用除硫除尘设备： 123.1.3其他措施 133.2对污水处理采取的措施 13第四章课程设计总结 14第五章 附录 155.1小组分工 155.2大气环境质量标准（部分） 155.3地表水环境质量标准（部分） 16实用大全第一章 任务书1.1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，

3、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。1.2课程设计要求1.2.1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1.2.2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

4、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2.1总论2.1.1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)(3) 地表水环境质量标准(GB 3838-2002)(4) 污水综合排放标准(GB 89781996)(5) 环境空气质量标准(GB 3095-1996)2.1.2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

5、项；大气污染物一国家及省规定的总量控制因子：烟尘、粉尘、SO2三项。2.2项目2.2.1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10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120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。电厂正南方3000米处有一 处中学，学校主教学楼高22米。2.2.1.1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 Tf105 C+273K

6、=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Qsq =1.6WS（1 - ）（教程公式 6-2）Qsq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Q尘二WAB（1 - ）（教程公式6-3）为煤的灰分，% B为烟气中烟尘的Q尘为烟尘排放源强；W为燃煤量，kg/h或t/h;A质量分数；为烟尘的去除效率， He +C高架连续排放点源模型（高斯模型）（教程公式6-25）C X,

7、 y, z, H e 二q2 - ux-exp冷-exp2y匚2yz HeJjj其中（教程公式（教程公式6-26)6-57)C X,y,Z, He表示坐标为x,y,z处的污染物浓度；He为烟囱的有效高度；q表示烟囱源强。d UH烟气抬升高度的计算方Ux1.5 2.7Ts Ta d、Ts（教程公式6-109）H为烟气抬升公式,m; Vs为烟囱出口的烟气流速，m/s;d为烟囱出口的内径，m; Ux为烟囱出口的平均风速,m/s; Ts为烟囱出口处的烟气温度，K； Ta为烟气出口处环境的大气温e最大落地点浓度，距离UxH当 x=x* 时,C X,0, 0, H e2Q；：2.2.1.2模型运用(1)源

8、强预测燃烧的二氧化硫排放源一般预测模型：Qo=1.6 W设备时，即 n 1=0 时：Qo=1.6 5 2%=0.16t/h燃煤烟尘排放源一般预测模型：Qust=W A- B- (1-即 n 2=0 时：Q尘=5 80% 18%=0.72t/h。(教程公式6-30)(教程公式6-31 )S- (1- n 1),当未加除煤n 2)当未加除尘设备时，(2)距学校距离计算北凤（g-12）东北凤(6毂)i I东風口级】西南南将学校向风向方向投影，建立x,y轴Y=3000 cos45=2121.3mX=3000 - sin45=2121.3m（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：Y

9、 1（Z y） =0.189396a 1（Z y） =0.88694丫 2（Zz） =0.235667a 2（Z z） =0.75641二 y=Y 1 xa1=0.189396 2121.39.88694=169.0a 2；Z=Y 2 x =0.235667 2121.39.7564仁77.4（4）烟囱高度计算Uz(35m)=ibo (z/z。)Ap=2(35/10)A0.25=2.73m/s.p经查表得等于0.25d=210=3.568m因为 Q=20lM/S,Vs=Q/A=20/10=2m/sL HV sd 1.5 2.7Ux ITsHe=H1 +、II =35+9.91=44.91m(5

10、)最大落地浓度土8 1.5 2.7 378 一288 3.568 =9.91m2.73.378因为匚z =2Ezx/Uz得 Ez 十z Uz)/2 x =3.86所以对于二氧化硫C x,0,0, He max =C x*,0,0,出=2QSH；z =0.809mg/m3兀 eUzHe j对于烟尘 C X,0,0, He max =C X*,0,0,H e2QDust 2 z 二 3.641mg / m3neUzHTy(6) 学校点浓度-expexp对于SQ :f 1 2121.3 J22-44.912 也xpp阿T"2鬻少$0mg/m对于烟尘:0 mg/m3221.3分析模型采用高架

11、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. 2.2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0.65mg/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1.5mg/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 >6.0mg/L。2.221 背景介绍（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

12、为4km/h， 具体数据有两组，如下：第一组:X （公里）08203542DO (mg/l)9.08.67.36.47.8第二组：X （公里）010244258DO (mg/l)9.08.27.27.16.9(2) 模型依据S-P模型（教程公式3-88 ）L = L 0 ex p( - k d t )e-kd t-ka tBOD起始浓度Lo ,河流的氧亏值D，起始氧亏值Do,河流河流的复氧速度常数ka,河流的BOD直为L临界点的氧亏值和临界点距污水排放点的时间-kat（教程公式3-89）BOD衰减速度常数kd，O - CS - DC（公式教程3-92）kaln “1 -_ kdk dD

13、6;(ka - k d)（教程公式3-93）溶解氧O=OsD Os ka kdkdL0 厂.kdtekatkat-D°e（教程公式3-90）初始混合时COD浓度初始混合时溶解氧浓度初始混合时DD = Cs - DO222.2模型运用污水厂处理前水质（1）饱和溶解氧CsCs46846831.6 T 31.6 20二 9.07mg/1（2）计算混合起始BOD的值LL0= 104.53mg /IQ8 1650 120 1.5Q q 一 8 120(3)参数估计Cs9.071/hux4Ka0.207954L020Kd0.027547Ka-Kd0.180407xDODO测：（DO-DO测）A2

14、099088.1484128.6P 0.20393215207.4639817.30.02688972357.1538916.40.568351572427.1192927.8:0.463363399SUM=1.26253684经规划求解，可知 Kd=0.0275/h , ka=0.207954.验证：模型误差检验所需监测数据(第二组)：x010244258DO98.27.27.16.9甌=0.67450厶=0.0997<10%,则认为该模型的精度可以满足要In -1求。而Ka=0.2080/h已达到优值，但其与实际不相符，故假设Ka=0.10/h(4)初始混合时溶解氧浓度DO；DOQO

15、i qO2Q q8 0.65 120 9.078+120二 8.54mg /l(5) 临界点距污水排放点的时间tc和距离和Dc的计算D严Cs - DO" =9.07-8.54=0.62 mg /1tclnkdD 0（ka _ kd ）L°kd10.1-0.0275ln0.10.02750.620.1 -0.0275,_=17.5h104.53汇 0.0275120 360060=7.2km/hx=u tc =7.2 17.5=126kmDW附 10453 严 J7.®1(6) 水质最差点溶解氧和水质最差点 COD浓度o 二 Cs - De =9.07 -17.77

16、 = -8.7mg/1Lcod 二 L e±at =64.62mg/1污水厂处理后(1)污水厂处理污水效率和处理后的 COD浓度t=x900s 二 0.25h120/60L =L；汉e±at =20mg/l (查标准可知，三类水 BOD标准为20mg/l)L (污水排放口)=20.51mg/l104.53-20.51104.53= 80.37%(2)经污水厂处理后的溶解氧将 D=9.07-6=3.09mg/l , t=0.25h , L。=20.51mg/l 代入:k lDex p( -kdt)-exp( -kat) D°exp(-k at)k a - kd得出

17、Do = 3.06mg/l溶解氧 DO=Cs - D o =9.07-3.06=6.01mg/l2.2.2.3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3.1对热电厂所采取的措施3.1.1增加烟囱物理高度(1)对于SQ:现可以假设S02最大落地浓度正好达到一级标准，则根据:C x,0, 0, He2Qb zz32=0.15mg/m-eUxH e- y若此时源强Q不变，即:QO=1.6 5 2%=0.16t/h，可求出此时的有效源高:*He2 °16 109/3600 77.4，108m- 0.

18、15 2.73>yQ“e 169.0也就是说应该增加烟囱物理高度为：H二H； -44.91 =108-44.91=63.09m(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： 2Q尘怎zC x,0,0, He max =C x*,0,0,2_ =0.12mg /m兀eUxH e巧若源强Q不变，即Q尘=5 80% 18%=0.72t/h，可求出此时的有效源高：*2 0.72 109/3600 77.4 ,He=255m-0.12 2.73 二 e 169.0也就是说应该增加烟囱物理高度为：H二He* -44.91 =255-44.9仁210.99m 3.1.2使用除硫除

19、尘设备：(1)对于SO,要使排放达标，即要使：C x,0,0, He max =C x*,0,0,<0.15 mg/m3,即兀 eUzHejHe不变等于44.91m,可求出此时的Qso2':=7700.17 mg /sc ,_0.15 169.0 44.91 44.91 二 e 2.732 77.4Qso2 =因为：Qo=1.6 W- S - (1- n 1)所以n 1=0.983对于烟尘，要使排放达标，即要使C x,0,0, He max 二C x*,0,0, He 二<0.12 mg/m'即neuzH e 巧He不变等于44.91m,可求出此时的 Qh：Qdus

20、t=6160mg /s0.12 169.0 44.91 44.91 二 e 2.732 77.4因为 Qdust =W- A- B - (1- n 2)所以 n 2=0.9693.1.3其他措施(1)继续坚持源头控制，即首先在源头控制方面要加强热电厂电力结构和 布局调整，减少煤电在电力结构中的比重(2)扩大洗煤配煤比重，促进电热冷多联产发展，提高能源利用效率, 减少污染元素进入燃煤电厂，促进资源的循环使用实施末端治理，发挥污染物 控制装置的作用。(3) 制定合理的污染物控制目标，促进投入与产出效果的最大化3.2对污水处理采取的措施1、因为临界点的水质最差,所以应在临界点处测量BODDO值进行水

21、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&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第四章课程设计总结(1) 工厂排放的污染物烟尘、S02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。但其最大落地浓度超出标准， 需要采取一定的措施，例如采用高效率的 除尘脱硫设备，其除尘率可达到90鳩上；也可增加烟囱的物理高度，使其达到

22、相应的空气质量标准。(2)污水厂项目中采用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，污水厂排放口的 BOD去处率需要达到80%溶解氧浓度达 到6左右mg/L,就可以使得废水达到排放标准。第五章 附录5.1小组分工表1 小组分工明细表调查水、大气环境资料使用相应的大气质量模型进行大气环境质量 （污染状况）分 析，其中主要对于总量控制因子：烟尘S02两项做模型分析进行烟尘、S02源强预测，计算烟囱的高度、烟尘和 S02最 大落地浓度、学校附近烟尘和 S02浓度制疋热电厂未达标点的应对措施，包括烟囱有效咼度的估计5.2大气环境质量标准（部分）大气环境质量标准分类单位：mg/m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 .150.300.50飘尘日平均0.050.150.2