環(huán)境系統(tǒng)分析課程設計.doc

環(huán)境系統(tǒng)課程設計環(huán)境系統(tǒng)分析A課程設計姓 名 學 號 專業(yè)名稱 提交日期 2016年1月12日 4第一章 任務書31.1課程設計目的31.2課程設計要求31.2.1環(huán)境質量要求31.2.2報告主要研究內容3第二章 課程設計內容42.1總論42.1.1設計依據(jù)42.1.2評價因子42.2項目42.2.1熱電廠42.2.1.1背景介紹42.2.1.2模型運用62.2.1.3分析模型822.2污水廠82.2.2.1背景介紹82.2.2.2模型運用9污水廠處理前水質9污水廠處理后112.2.2.3分析模型11第三章 應對措施123.1對熱電廠所采取的措施123.1.1增加煙囪物理高度123.1.2使用除硫除塵設備:123.1.3其他措施133.2對污水處理采取的措施13第四章 課程設計總結14第五章 附錄155.1小組分工155.2大氣環(huán)境質量標準（部分）155.3地表水環(huán)境質量標準（部分）16第一章 任務書1.1課程設計目的環(huán)境系統(tǒng)分析以模型化為手段描述環(huán)境系統(tǒng)的特征，模擬和揭示環(huán)境系統(tǒng)分析的發(fā)展與變化規(guī)律，并通過最優(yōu)化對系統(tǒng)的結構與運行做出最佳選擇。而本課程設計是環(huán)境系統(tǒng)分析課程學習之后的設計訓練，目的在于讓學生們把理論運用于實踐。設計內容主要在以前布置的水環(huán)境質量模式與大氣環(huán)境質量模式大作業(yè)的工作基礎上展開。通過課程設計，可以了解求“水環(huán)境污染物”與“大氣環(huán)境污染物”的污染貢獻估算所需的主要資料、應做的主要工作、所用的主要模式、工作的一般步驟等等，并鍛煉在微機上求解的實際工作能力。1.2課程設計要求1.2.1環(huán)境質量要求某城郊區(qū)域（假設原來無任何大氣和水污染物）要進行國家級經(jīng)濟開發(fā)示范建設，先行開發(fā)項目有污水處理廠和熱電廠，為保證開發(fā)區(qū)的大氣環(huán)境質量和水環(huán)境質量達標，必須對該二廠排放的大氣污染物和水污染物進行控制?？刂茦藴嗜缦拢海?）大氣環(huán)境質量控制在國家一級標準（2）水環(huán)境質量控制在地表水III類標準1.2.2報告主要研究內容（1）調查、統(tǒng)計水、大氣環(huán)境資料。（2）使用相應的河流/水質模型以及大氣質量模型進行水環(huán)境質量、大氣環(huán)境質量（污染狀況）分析，并做出相應的計算過程。（3）列舉污染預測結果為保證達標需要采取的相應的措施手段。 （4）課程設計的結果分析、結論及討論。第二章 課程設計內容2.1總論2.1.1設計依據(jù) （1）環(huán)境影響評價，陸書玉編著，高等教育出版社，2013年。（2）環(huán)境系統(tǒng)分析教程，程聲通主編第二版，化學工業(yè)出版社，2012年。 （下簡稱教程）（3）地表水環(huán)境質量標準（GB 38382002）（4）污水綜合排放標準（GB 89781996）（5）環(huán)境空氣質量標準（GB 30951996）2.1.2評價因子水污染物國家及省規(guī)定的總量控制因子：COD、SS、TN、TP四項；大氣污染物國家及省規(guī)定的總量控制因子：煙塵、粉塵、SO2三項。2.2項目2.2.1熱電廠熱電廠中煙囪的初步設計高度為35米，出口處截面積為10平方米，煙氣溫度為105度，煙氣排放量為20立方米每秒，設計燃煤量為120噸每天，燃煤含硫量2%，含塵量18%。該地主導風向為西北風，年均溫15攝氏度，平均氣壓為1000hPa，地面風速為2米每秒。大氣穩(wěn)定度為D級。電廠正南方3000米處有一處中學，學校主教學樓高22米。2.2.1.1背景介紹（1）已知條件：燃煤量W=120t/d=5t/h；燃煤含硫量S=2%；煙塵的質量分數(shù)S=18%；煙囪出口處的煙氣溫度TS=105。C+273K=378K；煙囪出口處環(huán)境中的大氣溫度Ta=15。C +273K=288K。（2）假設條件：煤的灰分A=80%。（3）模型依據(jù)a燃燒的二氧化硫排放源強一般預測模型 （教程公式6-2）為二氧化硫排放源強，kg/h或t/h；W為燃煤量，kg/h或t/h;為二氧化硫的去除效率，%；S為煤中的全硫分含量，%。b燃煤的煙塵排放源強一般預測模型 （教程公式6-3）為煙塵排放源強；W為燃煤量，kg/h或t/h;A為煤的灰分，%；B為煙氣中煙塵的質量分數(shù)；為煙塵的去除效率，%。c高架連續(xù)排放點源模型（高斯模型） （教程公式6-25） （教程公式6-26）其中 （教程公式6-57）表示坐標為x,y,z處的污染物濃度；為煙囪的有效高度；Q表示煙囪源強。d 煙氣抬升高度的計算方 （教程公式6-109） 為煙氣抬升公式，m；為煙囪出口的煙氣流速，m/s;d為煙囪出口的內徑，m；為煙囪出口的平均風速，m/s;為煙囪出口處的煙氣溫度，K；為煙氣出口處環(huán)境的大氣溫度，K。e最大落地點濃度，距離 （教程公式6-30）， （教程公式6-31）2.2.1.2模型運用（1）源強預測燃燒的二氧化硫排放源一般預測模型：QSO2=1.6WS(1-1),當未加除煤設備時，即1=0時：QSO2=1.652%=0.16t/h燃煤煙塵排放源一般預測模型：Qdust=WAB(1-2) 當未加除塵設備時，即2=0時：Q塵=580%18%=0.72t/h。（2）距學校距離計算45444 將學校向風向方向投影,建立x,y軸Y=3000cos45=2121.3mX=3000sin45=2121.3m（3）標準偏差y和z計算因為已知大氣能見度為D，所以：1（y）=0.189396 1（y）=0.886942（z）=0.235667 2（z）=0.75641y=11=0.1893962121.30.88694=169.0z=22=0.2356672121.30.75641=77.4（4）煙囪高度計算Uz(35m)=uZ0 (z/z。)p=2 (35/10)0.25=2.73m/s.p經(jīng)查表得等于0.25d=2=3.568m因為Qm=20M3/S,VS=Qm/A=20/10=2m/s=9.91mHe=H1+=35+9.91=44.91m （5）最大落地濃度因為得=3.86所以對于二氧化硫對于煙塵（6）學校點濃度對于SO2 ： 0mg/m3 對于煙塵：0 mg/m32.2.1.3分析模型采用高架連續(xù)排放點源模型，經(jīng)計算得出計算結果分析得出，學校附近污染物濃度趨近于零，但污染物的最大濃度超標。22.2污水廠污水處理廠設計收集污水流量為8立方米每秒，污水水溫為20度，進水COD為1650mg/L，溶解氧濃度為0.65mg/L。該地一河流斷面面積為60m2，常年上游來水流量為120 m3/s，水溫20度。入水COD濃度為1.5mg/L，溶解氧達到飽和。污水處理廠的排放口下游1800m處有一單位的取水口，取水水質除要求達到三類水標準外，還需溶解氧濃度6.0mg/L。2.2.2.1背景介紹（1）已知條件：實測時起點處的BOD濃度為20mg/L，溶解氧為9mg/L，水流流速為4km/h，具體數(shù)據(jù)有兩組，如下：第一組：X（公里）08203542DO（mg/l）9.08.67.36.47.8第二組：X（公里）010244258DO（mg/l）9.08.27.27.16.9（2）模型依據(jù)S-P模型 （教程公式3-88）（教程公式3-89）BOD起始濃度 ，河流的氧虧值，起始氧虧值，河流BOD衰減速度常數(shù)kd，河流的復氧速度常數(shù)ka,河流的BOD值為L臨界點的氧虧值和臨界點距污水排放點的時間 （公式教程3-92） （教程公式3-93）溶解氧 （教程公式3-90）初始混合時COD濃度 初始混合時溶解氧濃度= 初始混合時=-2.2.2.2模型運用污水廠處理前水質（1）飽和溶解氧(2)計算混合起始BOD 的值L。(3)參數(shù)估計Cs9.071/hux4Ka0.207954L020Kd0.027547Ka-Kd0.180407xDODO測(DO-DO測）2099088.1484128.60.20393215207.4639817.30.02688972357.1538916.40.568351572427.1192927.80.463363399SUM=1.26253684經(jīng)規(guī)劃求解，可知Kd=0.0275/h，ka=0.207954.驗證：模型誤差檢驗所需監(jiān)測數(shù)據(jù)（第二組）：x010244258DO98.27.27.16.9=0.099710%,則認為該模型的精度可以滿足要求。而Ka=0.2080/h已達到優(yōu)值，但其與實際不相符，故假設Ka=0.10/h（4）初始混合時溶解氧濃度(5)臨界點距污水排放點的時間和距離和的計算=-=9.07-8.54=0.62=17.5hx=17.5=126km（6）水質最差點溶解氧和水質最差點COD濃度污水廠處理后（1）污水廠處理污水效率和處理后的COD濃度(查標準可知，三類水BOD標準為20mg/l)（污水排放口）=20.51mg/l=（2）經(jīng)污水廠處理后的溶解氧將D=9.07-6=3.09mg/l，t=0.25h，L。=20.51mg/l代入：得出D。= 3.06mg/l 溶解氧DO=- D。=9.07-3.06=6.01mg/l2.2.2.3分析模型采用S-P模型，得出水質最差點溶解氧小于0并且水質最差點COD濃度超標，若經(jīng)污水處理廠處理后，水質可基本達標。第三章 應對措施3.1對熱電廠所采取的措施3.1.1增加煙囪物理高度(1)對于SO2:現(xiàn)可以假設SO2最大落地濃度正好達到一級標準，則根據(jù)： =0.15mg/m3若此時源強不變，即：QSO2=1.652%=0.16t/h，可求出此時的有效源高：108m也就是說應該增加煙囪物理高度為：108-44.91=63.09m(2)對于煙塵：現(xiàn)可以假設煙塵最大落地濃度正好達到一級標準，則根據(jù)： 若源強不變，即Q塵=580%18%=0.72t/h，可求出此時的有效源高：=255m也就是說應該增加煙囪物理高度為：255-44.91=210.99m3.1.2使用除硫除塵設備:(1)對于SO2，要使排放達標，即要使:0.15 ,即不變等于44.91m，可求出此時的,：,=7700.17因為：QSO2=1.6WS(1-1)所以1=0.983(2)對于煙塵，要使排放達標，即要使:0.12即不變等于44.91m，可求出此時的,：=6160因為Qdust=WAB(1-2)所以2=0.9693.1.3其他措施（1）繼續(xù)堅持源頭控制 ,即首先在源頭控制方面要加強熱電廠電力結構和布局調整 , 減少煤電在電力結構中的比重 （2）擴大洗煤配煤比重 ,促進電熱冷多聯(lián)產(chǎn)發(fā)展 , 提高能源利用效率, 減少污染元素進入燃煤電廠 , 促進資源的循環(huán)使用實施末端治理, 發(fā)揮污染物控制裝置的作用。（3） 制定合理的污染物控制目標, 促進投入與產(chǎn)出效果的最大化 3.2對污水處理采取的措施1、 因為臨界點的水質最差,所以應在臨界點處測量BOD，DO值進行水質達標評價。2、提高污水處理廠的處理效率,使水質達到更高標準后再排放3、通過增加下游取水口附近溶氧4、游取水口上游進行簡單的水質處理,如添加混凝劑去除部分固體物等5、在取水口上游2000米以內不允許排污口排放污水,以保證在取水口水質不是水質較差點6、可在排放口上游100處設置一清水排放口,來稀釋水中的COD,從而達到使排污口水質達標的目的第四章 課程設計總結（1）工廠排放的污染物煙塵、擴散到學校附近時，濃度基本趨向于零，所以對學?；緹o影響。但其最大落地濃度超出標準，需要采取一定的措施，例如采用高效率的除塵脫硫設備，其除塵率可達到90%以上；也可增加煙囪的物理高度，使其達到相應的空氣質量標準。（2）污水廠項目中采用S-P模型，得出水質最差點溶解氧小于0并且水質最差點COD濃度超標，污水廠排放口的BOD去處率需要達到80%,溶解氧濃度達到6左右mg/L，就可以使得廢水達到排放標準。第五章 附錄5.1小組分工表1 小組分工明細表調查水、大氣環(huán)境資料使用相應的大氣質量模型進行大氣環(huán)境質量（污染狀況）分析，其中主要對于總量控制因子：煙塵SO2兩項做模型分析進行煙塵、SO2源強預測，計算煙囪的高度、煙塵和SO2最大落地濃度、學校附近煙塵和SO2濃度制定熱電廠未達標點的應對措施，包括煙囪有效高度的估計5.2大氣環(huán)境質量標準（部分）大氣環(huán)境質量標準分類 單位：mg/m3污染物名稱取值時間一級標準二級標準三級標準總懸浮微粒日平均0 .150.30 0.50 飄塵日平均0.05 0.15 0.25 二氧化硫日平均0.05 0.15 0.25 環(huán)境空氣質量標準（一級） 單位：mg/m3污染物名秤小時值日均值SO20.150.05TSP/0.12NO20.120.08 風指數(shù)表m區(qū)域ABCDE、F城市0.10.150.20.250.3鄉(xiāng)村0.070.100.150.250.25 C-D穩(wěn)定度下橫向擴散參數(shù)冪函數(shù)表達式數(shù)據(jù)11下風距離，m0.9268490.143940-10000.886940.1893961000C-D穩(wěn)定度下垂向擴散參數(shù)冪函數(shù)表達式數(shù)據(jù)22下風向距離，m0.8386280.1261520-20000.756410.2356672000-100000.8155750.136659100005.3地表水環(huán)境質量標準（部分） 水環(huán)境質量標準分類 單位：mg/m3類類類類類COD15以下15以下152025BOD3以下34610DO飽和度90%6532地表水環(huán)境質量標準 單位：mg/L（pH除外）指標序號 參數(shù) 標 準 值依 據(jù)類類pH696