2022年环境系统分析课程设计.pdf

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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 日精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 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!

2、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 . 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

3、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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 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

4、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

5、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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 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

6、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 30951996）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。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 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 1

7、8% 。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。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TS=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精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下

8、载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 21.6(1)SOQWS（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AB(1)QW尘（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，% 。c 高架连续排放点源模型（高斯模型）1eHHHV（教程公式 6-25 ）222222221exp2,21

9、exp2eyzexyzeyzzHyQCx y z HuzHy（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 HV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。e 最大落地点浓度，距离2*4xezuHxE（教程公式 6-30）*x x当 =时，22,0, 0,zexeyQCxHeu H（教程公式 6-31 ）模型运用精品资料 - - - 欢迎下载 - -

10、 - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - - （1）源强预测燃烧的二氧化硫排放源一般预测模型：QSO2=W S(1- 1), 当未加除煤设备时，即 1=0时：QSO2=52%=h燃煤烟尘排放源一般预测模型：Qdust=W AB(1- 2) 当未加除尘设备时，即2=0时：Q尘=580% 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=（3）标准偏差 y 和z 计算因为已知大气能见度为D，所以：1（y）=

11、 1（ y）=2（z）= 2（z）=y=1 1=（4）烟囱高度计算Uz(35m)=uZ0 (z/z。)p=2 (35/10)=s .p 经查表得等于d=210=因为 Qm=20M3/S,VS=Qm/A=20/10=2m/s=37823.5681.52.73.5682288.73378=He=H1+=35+=（5）最大落地浓度因为22/zZzE x u得2()/ 2ZzzEux=2*356.624zezu HxmE所以对于二氧化硫2*32max2,0,0,0,0,0.809/SOzeezeyQC xHC xHmg meu H1.52.7ssasxdHdVTTuTV45精品资料 - - - 欢迎下

12、载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 对于烟尘*32max2,0,0,0,0,3.641/DustzeezeyQC xHCxHmgmeu H（6）学校点浓度222222221exp2,21exp2eyzexyzeyzzHyQCxyzHuzHy对于 SO2 ：22922222277.477.422 44.9122 44.910.1610 / 36001 2121.31 2121.32121.3,2121.3,22,44.91expexp22.73169.077.4

13、2 169.02169.0C0mg/m3对于烟尘：22292222277.422 44.9122 44.910.72 10 / 36001 2121.31 2121.32121.3,2121.3,22,44.91expexp22.73 169.0 77.42 169.077.42169.0C0 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

14、120 m3/s ，水温 20度。入水 COD 浓度为 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（1）已知条件：实测时起点处的 BOD 浓度为 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：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - - X（公里）08203542DO （mg/l ）第二组：X（公里）010244

15、258DO （mg/l ）（2）模型依据S-P 模型（教程公式3-88 ）edaaktktktdooadkLDeDeKK（教程公式3-89 ）BOD 起始浓度oL，河流的氧亏值D，起始氧亏值oD，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SCOCD（公式教程 3-92）（教程公式 3-93 ）溶解氧（教程公式 3-90 ）初始混合时 COD 浓度120QqLQq初始混合时溶解氧浓度DOo= 12QqQq精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - -

16、 - - - -第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 初始混合时 DoDo=sC-DOo模型运用污水厂处理前水质（1）饱和溶解氧sC4684689.07/31.631.620sCmg lT(2) 计算混合起始 BOD 的值 L。1208 16501201.5104.53/8120QqLmg lQq(3) 参数估计Cs1/hux4KaL020KdKa-KdxDODO 测(DO-DO 测）2099080.203542SUM=1.经规划求解，可知Kd=h ，ka=.验证：模型误差检验所需监测数据（第二组） ：x010244258DO9210.50.67451niiiiyy

17、yen=10%, 则认为该模型的精度可以满足要求。而 Ka=h已达到优值，但其与实际不相符，故假设Ka=h（4）初始混合时溶解氧浓度DOo精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 128 0.651209.078.54/8120QOqODOmglQqo(5) 临界点距污水排放点的时间ct和距离和cD的计算Do=sC-DOo=/mg l0.620.1 0.027510.1ln10.10.02750.0275104.53 0.0275120

18、36007.2/60Qukm hA7.2cut0.0275 17.50.0275104.5317.77/0.1d ck tdcakDL eemg lko（6） 水质最差点溶解氧和水质最差点 COD 浓度9.0717.778.7/SCOCDmgl64.62/ak tCODLLemg lo污水厂处理后（1）污水厂处理污水效率和处理后的COD 浓度18009000.25120/60 xtshu20/ak tLLemg lo( 查标准可知，三类水BOD 标准为 20mg/l)Lo（污水排放口） =l=104.5320.5180.37%104.53（2）经污水厂处理后的溶解氧将 D=l，t=，L。=l

19、代入：得出 D。= l 溶解氧 DO=sC- D 。=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，若精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 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(1) 对于 SO2:现可以假设 SO2最大落地浓度正好达到一级标准，则根据：22,0, 0,zexeyQCxHeu H=m3若此时源强Q不变，即： QSO2=52%=

20、h ，可求出此时的有效源高：9*20.16 10 / 3600 77.40.15 2.73169.0eHe108m也就是说应该增加烟囱物理高度为：*44.91eHH=(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=580% 18%=h ，可求出此时的有效源高：9*20.72 10 / 3600 77.40.122.73169.0eHe=255m也就是说应该增加烟囱物理高度为：*44.91eHH=使用除硫除尘设备 :(1) 对于 SO2，要使排放达标，即要使 :*2max2,0,0,0,0,dustzeezeyQC xHC xHeu H 3/mgm,

21、 即eH不变等于，可求出此时的2SOQ,：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 2SOQ,=0.15 169.0 44.91 44.912.73277.4e=/mgs因为： QSO2=W S(1- 1)所以1=(2) 对于烟尘，要使排放达标，即要使 :*2max2,0,0,0,0,dustzeezeyQC xHC xHeu H3/mg m即eH不变等于，可求出此时的dustQ,：dustQ=0.12 169.0 44.91 44.9

22、12.732 77.4e=6160/mg s因为 Qdust=W AB(1- 2)所以2=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

23、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精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 第四章课程设计总结（1）工厂排放的污染物烟尘、2so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。

24、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% 以上；也可增加烟囱的物理高度，使其达到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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 第五章附录小组分工表 1 小组分工明

25、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 SO2两项做模型分析进行烟尘、 SO2源强预测，计算烟囱的高度、烟尘和SO2最大落地浓度、学校附近烟尘和SO2浓度制定热电厂未达标点的应对措施，包括烟囱有效高度的估计精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 大气环境质量标准（部分）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

26、平均0 .15飘尘日平均二氧化硫日平均环境空气质量标准（一级）单位： mg/m3污染物名秤小时值日均值SO2TSP/NO2风指数表 m区域ABCDE、F城市乡村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， m0-10001000C-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， m0-20002000-1000010000地表水环境质量标准（部分）水环境质量标准分类单位： mg/m3类类类类类COD15以下15 以下152025精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，

27、共 16 页 - - - - - - - - - - BOD3 以下34610DO饱和度 90%6532地表水环境质量标准单位： mg/L（pH除外）参数标准值依据类类pH6969GB3838-20022COD 15203BOD5344石油类5NH3-N6Cr6+8Pb9总磷（以 P计）（* ）（* ）10总氮*11硫化物12氟化物13粪大肠菌群2000 个/L10000 个/L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序号指标精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - - -