Національний університет водного господарства та природокористування
Міністерство освіти і науки України
Кафедра Екології
Розрахункова робота
«Розрахунок розмірів плати за забруднення атмосферного повітря та розробка заходів щодо очистки шкідливих викидів»
Варіант 5
Вступ
Розрахункова робота «Визначення розмірів плати за забруднення атмосферного повітря та розробка заходів щодо очистки шкідливих викидів» виконується студентами при вивчені курсу «Основи екології» з метою:
1)навчитися оцінювати вплив промислових підприємств,енергетичних установок тощо на стан атмосферного повітря;
2) визначення класу шкідливості підприємств, класу небезпеки забруднюючих речовин, розмірів санітарно-захисних зон;
3)вивчення дії основних забруднюючих речовин на організм людини;
4)розрахунку фактичних об'ємів викидів забруднюючихречовин в атмосферу;
5)визначення необхідного ступеня очистки газоповітряної суміші;
6)розрахунку розмірів плати за шкоду, заподіяну атмосферному повітрю внаслідок його забруднення.
Основні поняття
Під забрудненням атмосфери розуміють таку зміну стану атмосфери, яка повністю або частково є результатом життєдіяльності людини, прямо або опосередковано змінює розприділення приходящої енергії, рівні радіації, фізико-хімічні властивості довкілля та умови існування живих організмів.
Серед загальної маси забруднюючих речовин, що надходять в атмосферу, гази складають 90 %, тверді частки - 10 %. Рідкі забруднювачі зустрічаються дуже рідко.
Всі джерела забруднення поділяються на:
природні
штучні (антропогенні)
Домішки природного походження надходять в атмосферу в результаті вулканічної діяльності (попіл, пил, вуглеводні тощо), вивітрювання ґрунтів та гірських порід, лісових та степових пожеж, розкладу рослин, згоряння метеоритів. Багато шкідливих речовин утворюється в результаті вторинних природних процесів. Так, хвойні дерева виділяють ефірні масла, які окиснюючись, утворюють нові хімічні елементи. Встановлено, що джерелом синьої димки є терпени: ізопрен та інші. В лісах утворюється близько 1000 млн.т. реакційно здатних вуглеводів: етилен, ізопрен, а також ненасичені вуглеводні, альдегіди, кислі та лужні речовини.
Антропогенні джерела забруднення в свою чергу поділяються на:
стаціонарні (енергетичні установки, що спалюють викопне паливо, промислові та комунально-побутові підприємства);
пересувні (всі види транспорту).
Промислові джерела забруднення атмосферного повітря поділяються на: джерела виділення та джерела викидів. До перших відносяться технологічні пристрої (апарати, установки тощо), в процесі експлуатації яких
виділяються домішки. До других -труби, вентиляційні шахти, аераційні ліхтарі, за допомогою яких домішки надходять в атмосферу. Промислові викиди поділяються на:
організовані
неорганізовані.
Організований промисловий викид надходить в атмосферу через спеціально споруджені газовідводи та труби, що дозволяє застосовувати для очистки від забруднюючих речовин відповідні установки. Неорганізований промисловий викид надходить в атмосферу у вигляді не спрямованих потоків газу в результаті порушень герметичності обладнання. Неорганізовані викиди характерні для очисних споруд, золовідвалів, ділянок вантажно-розвантажувальних робіт та інших об'єктів.
До основних джерел промислового забруднення атмосферного повітря відносяться підприємства енергетики, металургії, будматеріалів, хімічної та нафтопереробної промисловості, виробництва добрив.
Рівень забруднення повітря залежить не лише від обсягу викидів промислових підприємств і автотранспорту, а й від метеорологічних умов. Жаркі безвітряні літні дні або безвітряна погода восени та взимку, коли майже немає циркуляції повітря, сприяє утворенню застійних явищ біля поверхні землі і різкому зростанню концентрацій шкідливих домішок, утворенню смогу в зонах транспортних розв'язок і на вулицях з напруженим автомобільним рухом.
Наслідки забруднення атмосфери носять як регіональний, так і глобальний характер, при цьому шкідливо впливають на здоров'я людини, викликаючи різні захворювання. Тому з метою запобігання негативному впливу на довкілля та організм людини шкідливих речовин, що потрапляють в атмосферу, їх кількість нормується.
В основу нормування покладено визначення гранично-допустимих концентрацій (ГДК). У відповідності з ГОСТ 17.2.1.04-77, ГДК - це максимальна концентрація домішок в атмосфері, віднесена до певного відрізку часу, яка при періодичному впливі або на протязі всього життя людини не впливає негативно як на людину, так і на довкілля.
Для кожної забруднюючої речовини встановлюють два нормативи. Максимальна разова та середньодобова ГДК. Максимальна разова ГДК-це основна характеристика небезпечності шкідливої речовини. Вона встановлена для попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття запаху, світлова чутливість, зміна активності головного мозку) при короткочасному впливові атмосферних домішок. Середньодобова ГДК - встановлюється для попередження загально токсичного, мутагенного, канцерогенного та іншого впливу речовин на організм людини.
З метою екологічного стимулювання атмосфероохоронних заходів, упорядкування джерел, їх фінансування, відшкодування народногосподарських збитків, завданих забрудненням атмосферного повітря, впроваджується плата за викиди забруднюючих речовин в атмосферу стаціонарними джерелами. Платежі за викиди в атмосферне повітря забруднюючих речовин компенсують економічні
збитки від негативного впливу забруднення атмосфери на здоров’я людей, сільськогосподарські угіддя, лісові, рибні, рекреаційні ресурси тощо.
Порядок виконання розрахункової роботи
Вихідні дані приймаємо згідно варіанту 5.
Таблиця 1
Назва підприємства
Назва забруднюючих речовин
, мг/куб.м
Висота труби (Н), м
Область
Об’єм викиду, куб.м/с
Целюлозно-паперовий комбінат
Оксид вуглецю
5,9
50
Черкаська
1500
Пил нетоксичний
0,9
Сірчаний газ
1,0
Сірчана кислота
0,9
Ізопропил бензол
0,05
Пропиловий спирт
0,8
Таблиця 2
Вихідні дані по t oC
№
Температура повітря
Температура викиду
1
19,5 оС
90 оС
Таблиця 3
Визначення класу шкідливості підприємства та розмірів СЗЗ
Промислове підприємство
Клас шкідливості
Розміри СЗЗ (м.)
Целюлозно-паперовий комбінат
1
1000
2. Визначити, до якого класу шкідливості відноситьсяпідприємство та встановити величину санітарно захисної зони.
Санітарно-захисні зони - це ділянки землі навколо підприємств, які створюють з метою зменшення шкідливого впливу цих підприємств на здоров'я людини.
Навколо кожного підприємства організовується санітарно-захисна зона – це територія, з якої виключені будівлі громадського, соціально-побутового та іншого характеру. Тобто на території даної зони не повинні розташовуватись житі квартали , школи, дитсадки, стадіони, лікарні, крім лікарні, яка обслуговує працівників даного підприємства.
Розміри санітарно-захисної зони залежать від класу шкідливості підприємства і становлять: для підприємств І-го класу шкідливості 1000 м, для підприємств ІІ-го класу шкідливості – 500 м, для ІІІ-го 300 м, для ІV-го класу шкідливості – 100 м і для V-го класу 50 м.
Територія санітарно-захисної зони повинна бути озеленена, ширина сьуги зелених насаджень на межі санітарно-захисної зони підприємства І-го класу шкідливості повинна бути не менше 50 м, а для підприємства V-го класу шкідливості – не менше 20 м.
Хімічний комбінат відноситься до І класу шкідливості і розмір санітарно-захисних зон має дорівнювати 1000 м.
3. Навести характеристику забруднюючих речовин та описатизгідно заданого варіанту механізм дії забруднюючих речовин на організм людини та довкілля.
Антропогенному забрудненню піддана вся біосфера: і атмосфера, і гідросфера, і літосфера. Основними джерелами забруднення є енергетика, промисловість, транспорт, сільське господарство та інші види господарської діяльності людини. Масштаби антропогенного забруднення біосфери дуже великі, і спостерігається тенденція їх росту.
В атмосферу викидається величезна кількість твердих часток у вигляді пилу, пару та газів. Степінь їх шкідливості різноманітна і залежить від хімічного складу, фізичних властивостей, умов розповсюдження в атмосфері і від багатьох інших факторів. Найбільшими забруднювачами атмосфери є теплові електростанції, підприємства чорної та кольорової металургії, виробництво будівельних матеріалів, транспорт. Щорічно в атмосферу Землі від антропогенних джерел поступає приблизно 250 млн. т пилу, 200 млн. т оксиду вуглецю, 50 млн. т різноманітних вуглеводнів, 150 млн. т діоксиду сірки, 50 млн. т оксидів азоту. Більша частина цих речовин утворюється при процесах горіння звичайних органічних палив. В порівнянні з масою всієї атмосфери Землі ці цифри можуть показатись незначними, так як складають менше однієї десяти тисячної долі процента. Однак, проходить постійне накопичення забруднень, а деякі із них шкідливі навіть при малих концентраціях, розповсюдження їх нерівномірне по поверхні Землі, і в ряді місць вже зараз досягнуті недопустимі концентрації.
В атмосфері постійно присутні пил природного та антропогенного походження - по орієнтовній оцінці пилові викиди тільки систем вентиляції перевищують 1 млн. т в рік. Вміст пилу в повітрі (мг/мЗ) в середньому визначається наступними: в чистому повітрі сільської місцевості — до 0,15 мг/мЗ житлові райони промислових міст — до 0,5 мг/мЗ і індустріальні — до 1 мг/мЗ території промислових підприємств - 1...3 мг/мЗ і в окремих випадках — більше 3 мг/мЗ. В пустинних та напівпустинних районах з малозв'язаними піщаними грунтами запиленість повітря в сільських та міських районах під час пилових ураганів досягає 10 мг/мЗ і більше [1].
По характеру дії на живі організми забруднення ділять на п 'ять груп:
загальносоматичні, які викликають отруєння всього організму (оксид вуглецю, ціанисті сполуки, свинець, ртуть, бензол, миш'як та його сполуки та інші);
дратівливої дії, які викликають подразнення органів дихання та слизисті оболонки (хлор, аміак, сірчаний газ, фтористий водень, оксиди азоту, озон, ацетон та інші);
сенсибілізуючі, які діють як алергени (формальдегід, різноманітні розчинники та лаки на основі нітросполук та інші);
канцерогенні, які викликають злоякісні пухлини (3, 4-бензапірен, нікель та його сполуки, аміни, оксиди хрому, азбест, радон та інші);
мутагенні, які приводять до змін спадкової інформації (свинець, марганець, радій, уран та інші).
Основними джерелами забруднення атмосфери є сталеливарні і чавуноливарні агрегати (при роботі яких викидаються в атмосферу оксиди вуглецю, азоту, сірки, пилу), нагрівальні печі, які працюють на рідкому та газоподібному паливі (пари, масла, аміак, ціанистий водень, пил), прокатні стани (пари кислот і масел, пил), зварювальні агрегати (аерозолі та шкідливі гази), травильні і гальванічні ванни, станки для обробки металу (металева і абразивна пилюка, тумани масел і емульсій), апарати нанесення покриттів (пари розчинників і аерозолі) та інші.
Концентрація шкідливих речовин в вентиляційних викидах порівняно невелика, але об'єми вентиляційного повітря великі і тому в цілому кількість шкідливих речовин, які поступають в атмосферу залишається значною.
Характеристика забруднюючих речовин:
Сірчаний газ –це Н2 що містить сполуки сірки. Застосовують полісульфіди, які містять 20% азоту й 40% сірки;сульфат калію, магнію, також породи зневиликим вмістом сірки. Сірчаний газ спричиняє отруєнню рослин, що проявляється кислотними дощами. Застосовують для твердості предметної форми, для одержання каучокоподібного матеріалу.
Оксид вуглецю – чадний газ (СО) сполучається в результаті неповного горіння використаного палива в умовах нехватки кисню і при малі температурі. В повітрі стає нестача вугликисного газу. Коли людина його вдихає, він блокує вступ кисню в кров, викликає головну біль, а також високі концентрації –смерть. Такі небезпечні концентрації часто спостерігаємо в р-нах підвищеного антропогенного навантаження на навколишнє середовище, час пік в транспорті пари наявності смога.
Пил нетоксичний – це скупчення в повітрі маленьких твердих частинок різного походження здібних осідати при відсутності вітру. Пиль – один із небезпечних забрудненням атмосфери. Частинки пилі можуть бути ядрами корндерсації. Прогресуюче збільшення запильненості особливо змінює оптичні засоби атмосфери піднімає температуру сприяє переносу широко організмів, викликає захворювання людей і тварин.
4. Визначення класу шкідливості та значення гранично допустимої концентрації для кожної забруднюючої речовини.
Речовина
Максимальна разова
Середньодобова
Клас шкідливості
Оксид вуглецю
3,0
0,1
4
Пил нетоксичний
0,5
0,15
3
Сірчаний газ
0,008
0,003
2
Сірчана кислота
0,3
0,1
2
Ізопропил бензол
0,014
0,014
4
Пропиловий спирт
0,3
0,3
3
5.Визначаємо фактичну масу річного викиду і-тої домішки забруднюючої речовини в атмосферу за формулою:
Де, -фактична концентрація забруднюючої речовини, мг/м3
-висота труби,м.
-об’єм викиду, м3/с
-температура викиду,ºС
температура атмосферного повітря ,ºС.
-коефіцієнт, що враховує частоту температурних інверсій – 160.
-коефіцієнт швидкості осідання часток в атмосфері(гази -1, пара -2,пил-3).
Т –число секунд в році.
Оксид вуглецю
(5,9*2500* 3√1500(90-19,5) / 160*1) *31,5/109 = 137,3(т/р)
Пил нетоксичний
(0,9*2500*3√1500(90-19,5)/160*3)*31,5/109=6,9(т/рік)
Сірчаний газ
(1*2500*3√1500(90-19,5)/160*1)*31,5/109=23,3 (т/рік)
Сірчана кислота
(0,9*2500*3√1500(90-19,5) / 160*2) *31,5/109 = 10,4(т/р)
Ізопропил бензол
(0,05*2500*3√1500(90-19,5)/160*2)*31,5/109 = 0,6(т/рік)
Проиловий спирт
(0,8*2500*3√1500(90-19,5)/ 160*2) *31,5/109 = 9,3(т/рік)
6.Масу максимально допустимого викиду знаходимо за формулою:
Оксид вуглецю
( 3*2500*3√1500(90-19,5) / 160*1) *31,5/109=70 (т/рік)
Пил нетоксичний
(1*2500*3√1250(90-19,5) / 160*3) *31,5/109 = 4(т/рік)
Сірчаний газ
( 1*2500*3√1250(90-19,5) / 160*1) *31,5/109 =0,18(т/рік)
Ізопропил бензол
( 0,085*3√1250(90-19,5) / 160*2) *31,5/109 = 0,16(т/рік)
Пропиловий спирт
(0,008*3√1250(90-19,5) / 160*2) *31,5/109 = 3,5(т/рік)
Сірчана кислота
(0,5*2500*3√1250(90-19,5) / 160*2) *31,5/109 = 3,4(т/рік)
7.Знаходимо масу надлімітних викидів забруднюючих речовин в атмосферу:
,т/рік
де,- максимальна разова ГДК забруднюючої речовини, г/м.куб.
Оксид вуглецю
130,3 (т/рік)
Пил нетоксичний
2,9(т/рік)
Сірчаний газ
23,12(т/рік)
Сірчана кислота
7(т/рік)
Ізопропил бензол
0,44(т/рік)
Пропиловий спирт
5,8 (т/рік)
8.Визначаємо ефективність необхідної для збереження санітарних норм очистки:
Оксид вуглецю
2,1%
Пил нетоксичний
42%
Сірчаний газ
99%
Сірчана кислота
67%
Ізопропил бензол
73%
Пропиловий спирт
62%
В залежності від необхідної ефективності очистки обирають методи та способи очистки газуватих викидів від забруднювачів.
Всі результати зводимо в таблицю 5
Таблиця 5
Визначення необхідного ступеня очистки
Назва
П-ства
Назва забруднюючих речовин
Сфакт.
мг/м3
Сгдк
мг/м3
m факт
m гдк
m нл
E
%
1
2
3
4
5
6
7
8
Завод по виробництву алюмінію
Оксид вуглецю
5,9
3,0
173,3
70
130,3
2,1
Пил нетоксичний
0,9
0,5
6,9
4
2,3
42
Сірчаний газ
1,0
0,008
23,3
0,18
23,12
99
Сірчана кислота
0,9
0,3
10,4
3,4
7
67
Ізопропил бензол
0,05
0,014
0,6
0,16
0,44
73
Пропиловий спирт
0,8
0,3
9,3
3,5
5,8
62
9. Розраховуємо розміри платежу за викиди в атмосферу забруднюючих речовин стаціонарними джерелами забруднення.
Відповідно до вимог Закону України «Про охорону навколишнього природного середовища» для підвищення економічної відповідальності за збитки, нанесені державі, а також з метою стимулювання заходів щодо охорони атмосферного повітря, упорядкування джерел фінансування відшкодувань вводиться за викиди в атмосферу забруднюючих речовин.
Розрахунок проводиться на підставі «Методика визначеня розмірів плати і стягнення платежів за забруднення навколишнього середовища України».Розміри платежу включають дві складові:
плату в межах установлених лімітів викидів забруднюючих речовин.
плату за перевищення лімітів викидів забруднюючих речовин.
Плата за викиди і-тої забруднюючої речовини визначають за формулою
,грн./т
Кт = Кнас * Кф
де, Нбі – базовий норматив плати за викиди в атмосферу однієї тони і-тої забруднюючої речовини в межах ліміту з врахуванням класу небезпечності;
Млі – маса річного викиду в межах ліміту і-тої забруднюючої речовини, т/рік;
Кn – коефіцієнт кратності плати за надлімітний викид в атмосферу забруднюючих речовин ( приймаєтьсч залежно від екологічного стану місцевості);
Мпі – маса надлишкового викиду в атмосферу і-тої забруднюючої речовини т/рік;
Кінд – коефіцієнт індексації;
Кт – коефіцієнт, що враховує територіальні соціально-екологічні особливості, залежить від чисельності жителів населеного пункту, його народногосподарського значення і розраховується за формулою:
де Кнас – коефіцієнт, що залежить від чисельності жителів населеного пункту;
Кф – коефіцієнт, що враховує народногосподарське значення населеного пункту.
Кn =3
Кнас =1,2
Кф= 1,25
Кінд=10
Оксид вуглецю
П = (2*70+3*2*130,3)*1,5*10 = 13827 грн/т
Пил нетоксичний
П = (2*4+3*2*2,3)*1,5*10 = 327грн/т
Сірчаний газ
П = (2*0,18+3*2*23,12)*1,5*10 = 2086,2грн/т
Сірчана кислота
П = (53*3,4+3*53*7)*1,5*10 = 19398грн/т
Ізопропил бензол
П = (53*0,16+3*53*0,44)*1,5*10 = 1176,6грн/т
Пропиловий спирт
П =(2*3,5+3*2*5,8)*1,5*10 = 627грн/т
Результати розрахунків зводимо в таблицю 6.
Таблиця 6
Плата за забруднення атмосферного повітря
Назви
забруднюючих
речовин
Маса
річного
викиду в
межах
ліміту,
т/рік
Надлі-мітна маса викидів, т/рік
Базовий норма-тив плати, грн/т
Сума плати в межах ліміту, грн/рік
Коефі-цієнт крат-ності
Суми плати за надлімітні викиди, грн/рік
КФ
Загаль-на сума плати, грн/рік
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Оксид вуглецю
70
130,3
2
140
3
781,8
1,25
13827
Пил нетоксичний
4
2,3
2
8
3
13,8
1,25
327
Сірчаний газ
0,18
23,12
2
0,36
3
138,72
1,25
2086,2
Сірчана кислота
3,4
7
53
180,2
3
1113
1,25
19398
Ізопропил бензол
0,16
0,44
53
8,48
3
69,96
1,25
1176,6
Пропиловий спирт
3,5
5,8
2
7
3
34,8
1,25
627
Всього
37441,8
Висновок
В ході виконання розрахункової роботи, яка передбачала розрахунок розмірів плати за забруднення атмосферного повітря та розробку заходів щодо очистки шкідливих викидів, я навчився оцнювати вплив промислових підприємств, енергетичних установок на стан атмосферного повітря, ознайомилася з дією основних забруднюючих речовин на організм людини, описала їхню дію та вплив, як на середовище, так і на організм людини.
Використовуючи задані формули та вихідні дані я розрахувала масурічного викиду домішок в атмосферу, масу максимально допустимоговикиду, надлімітні викиди та плату за ці викиди даним підприємством.Отримані дані розташовані в таблицях Література
Базові нормативи плати за забруднення навколишнього природногосередовища України. Затверджені наказом Міністерства охоронинавколишнього природного середовища та ядерної безпеки України від29.12.1995 р.,№ 153.
Гаев А.Я., Нажирная В.Е., Забьілин М.И. и др. Зкологические основыстроительного производства.- Свердловск, изд-во Уральского ун-та. 1990.-180 с.
Закон України «Про захист навколишнього природного середовища», 1991р.)
Закон України «Про захист повітряного середовища», 1991 р.
Методика визначення розмірів плати і стягнення платежів за забрудненнянавколишнього природного середовища України. //Екологічний вісникУкраїни. Інформаційний бюлетень № 1 .—Дніпропетровськ, 1994.-14 с. .
Ровенский А.И., Гурьев В.С., Бородин В.И. Защита атмосфери отпромьішленньїх загрязнений. -М., Мысль, 1992, с 14.
СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленныхпредприятий. Введ.01.04.72.-м, Стройизд, 1972, 96 с.