环境影响评价计算题全.docx
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环境影响评价计算题全
三、计算题
1、一个库容1×105m3的水库,进水和出水流量为4×104m3/d,进水BOD5=8mg/L,降解系数k=0.5,河水可与库水迅速混合,求出水的BOD5。
2、一个改扩建工程拟向河流排放废水,废水量q为0.15m3/s,苯酚浓度为30μg/L,河流流量Q为5.5m3/s,流速ux=0.3m/s,苯酚背景浓度为0.5μg/L,降解系数k为0.2d-1,纵向弥散系数Ex=10m2/s,求排放点下游10km处苯酚浓度。
3、连续点源Q=100g/s,河流水深1.5m,流速ux=0.3m/s,横向弥散系数Ey=5m2/s,污染物的衰减常数k=0。
求下列三种条件下x=2000m,y=10m处污染物浓度:
(1)无边界约束条件下;
(2)在岸边排放河流宽度无穷大时;(3)岸边排放,河流宽度B=100m时。
4、在流场均匀的河段中,河宽B=200m,平均水深h=3m,流速ux=0.5m/s,横向弥散系数Ey=1m2/s。
岸边连续排放污染物,源强Q=3600kg/h,k=0。
试求下游2km处的最大污染物浓度、污染物横向分布、扩散羽宽度和完成横向混合所需时间。
y/m
0
25
50
75
100
125
150
175
200
c/mg.L-1
5.95
5.72
5.09
4.20
3.20
2.29
1.58
1.13
0.98
解:
污染源强Q=3600kg/h=1000g/s
下流2km处污染物分布方差σy=(2Eyx/ux)1/2=89.4m
1.污染物最大浓度在y=0处,取p=1
C(2000,0)=5.947[exp(-02/16000)+2exp(-4002/16000)]=5.95mg/L
3.扩散羽流宽度b=2σy=178.8m
4.完成横向混合距离x=0.4uxB2/Ey=8000m
5.完成横向混合时间t=x/ux=4.44h
5、河边拟建一工厂,排放含氯化物废水,流量2.83m3/s,含盐量1300mg/L。
该河平均流速0.46m/s,平均河宽13.7m,平均水深0.61m,上游来水含氯化物100mg/L,该厂废水如排入河中能与河水迅速混合,问河水氯化物是否超标?
(设地方标准为200mg/L)。
解:
=100mg/L,Q=0.46×13.7×0.61=3.84m3/s
=1300mg/L,q=2.83m3/s
该厂废水如排入河中,河水氯化物将超标约3倍。
6、河边拟建一工厂,排放含氯化物废水,流量3.85m3/s,含盐量500mg/L。
该河平均流速0.50m/s,平均河宽14.5m,平均水深0.56m,上游来水含氯化物80mg/L,该厂废水如排入河中能与河水迅速混合,问河水氯化物是否超标?
(设地方标准为300mg/L)。
解:
=80mg/L,Q=0.5×14.5×0.56=4.06m3/s
=500mg/L,q=3.85m3/s
该厂废水如排入河中,河水氯化物未超标。
7、一个改扩建工程拟向河流排放废水,废水量q=0.15m3/s,苯酚浓度为30µg/L,河流流量Q=5.5m3/s,流速ux=0.3m/s,苯酚背景浓度为0.5µg/L,苯酚的降解(衰减)系数K=0.2d-1,纵向弥散系数Ex=10m2/s。
求排放点下游10km处的苯酚浓度(忽略纵向弥散系数)。
解:
计算起始点处完全混合后的初始浓度:
考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度:
=1.10μg/L
忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度:
8、一个改扩建工程拟向河流排放废水,废水量q=0.25m3/s,苯酚浓度为ρ2=35µg/L,河流流量Q=6.5m3/s,流速ux=0.5m/s,苯酚背景浓度ρ1=0.6µg/L,苯酚的降解(衰减)系数K=0.2d-1,纵向弥散系数Ex=12m2/s。
求排放点下游10km处的苯酚浓度(忽略纵向弥散系数)。
解:
计算起始点处完全混合后的初始浓度:
忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度:
9、一条流场均匀的河段,河宽B=200m,流速ux=0.5m/s,横向弥散系数Ey=1m2/s。
一个拟建项目可能以岸边和河中心两种方案排放,试计算完全混合距离。
解:
在岸边排放时,
1、已知某开发区长50km,宽5km,混合层高度150m。
该开发区位于一山谷地带,上风向风速为3m/s,二氧化硫的本底浓度为0。
该开发区建成后计划燃煤量为800t/d,煤的硫含量为5%,二氧化硫的转化率为90%,无污染物天然衰变,试用单箱模型估计该开发区二氧化硫的平衡浓度。
2、某火力发电厂烟囱高80m,以670g/s的排放速率向大气中排放SO2。
已知烟气抬升高度为100m,实测平均风速为5.8m/s,σy=220.5m,σz=184.5m。
试计算沿平均风向轴线下风向900m,距地面高250m处的SO2浓度值。
3、某地区有一高架连续点源,有效源高为160m,实测平均风速为3.0m/s,排烟量为4.5×105m3/h,排烟中SO2的浓度为1000mg/m3。
已知σy=σz=97.7m,试求该高架连续点源在下风向距烟囱500m,距地面x轴线50m处SO2的地面浓度值,并求出最大落地浓度。
4、某电厂烟囱有效高度为250m,二氧化硫排放量为180g/s,实测平均风速为5m/s,混合层厚度为1600m,烟流垂直扩散高度刚好达到逆温层底时的水平距离为5000m。
试求出下风向4km、7km、12km处二氧化硫的地面轴线浓度。
已知横向扩散标准差分别为400m、800m、1200m,纵向扩散标准差分别为360m、640m、2500m。
5、某水泥厂排放水泥粉尘,排气筒高度处平均风速为6m/s,排气筒高度为100m,烟气平均抬升高度为15m,排气量为3.5×105m3/h,排气中降尘的浓度为120mg/m3,废气中不同粒径降尘分布为20μm占25%;30μm占15%;50μm占60%。
试计算排气筒下风向2500m处地面轴向降尘浓度为多少。
已知:
σy=121m,σz=56.7m,水泥降尘密度为3.12g/cm3,空气黏滞系数μ为1.8×10-4g/(cm·s)。
6、某城市有一条东西走向很长的主要交通干线,高峰时汽车流量为3000辆/h,车行速度平均为60km/h,平均每辆车排出碳氢化合物辆为2.3×10-2g/s。
某天吹北风,实测风速为3.5m/s,试问该天车流高峰时段位于路下风向250m处大气中碳氢化合物的地面浓度为多少?
(已知σz=12.1m,汽车尾气排放管距离地面高度为0.4m)
7、某城市按边长为1000m的正方形划分面源单元,面源单元二氧化硫的排放量为12g/s,源平均有效高度为15m,实测平均风速为2.5m/s,已知σy=156.0m;σz=99.5m。
试求下风向相邻面源单元中心处二氧化硫的地面浓度。
8、浓度为8.0mg/L,河水水温为20℃,河流流量为14m3/s,排放的工业废水处理前BOD5浓度为800mg/L,水温为20℃,流量为3.5m3/s,处理后溶解氧浓度为4.0mg/L;假定废水与河水在排放口附近迅速混合,混合后河道中平均水深达到0.8m,河宽为15.0m,参数k1(20℃)=0.23d-1,k2(20℃)=3.0d-1,若河流的溶解氧标准为5.0mg/L,计算工厂排出废水中允许进入河流的最高BOD5浓度和需达到的处理率。
9、某水库容积V=1.0×107m3,支流输入水量Q=2.5×107m3/a,水库内COD的本底浓度ρ0=2.0mg/L,河流中COD浓度为4.0mg/L,COD在水库中的衰减速率常数k1=0.08/a。
试求平衡时水库中COD的浓度即达到平衡浓度的90%所需要的时间。
10、某厂有一台沸腾炉,装有布袋除尘器,除尘效率为80%,用煤量4t/h,煤的灰分为25%,低位发热量6000kcal/kg,空气过剩系数α=1.05,煤含硫2.5%。
求该锅炉的SO2(kg/h)、烟气排放量(m3/h)各为多少?
SO2、烟尘的浓度是多少(mg/m3)?
解:
①求理论空气需要量
V0=1.01×Q低/4185+0.5
=1.01×6000×4.185/4185+0.5
=6.56(m3/kg)
②求每kg燃煤产生的烟气量
V1=0.89×Q低/4185+1.65+(α-1)V0
=0.89×6000/1000+1.65+(1.05-1)×6.56
=7.32(m3/kg)
③每小时燃烧4t煤产生的烟气量:
4×7.32×1000=29280(m3/h)
④SO2产生量
QSO2=1600WS
=1600×4×2.5%
=160(kg/h)
⑤烟尘产生量
Y=W×A×B(1-η)
=4×25%×50%×(1-80%)×1000
=100(kg/h)
⑥SO2的浓度:
160/29280×106=5464.5(mg/m3)
⑦烟尘的浓度:
100/29280×106=3415.3(mg/m3)
1、某地区建有毛巾厂、农机厂和家用电器厂,其污水排放量与污染物监测结果如下表所示,试确定该地区的主要污染物和主要污染源(其它污染物与污染源不考虑)。
三厂污水排放量及其浓度
毛巾厂
农机厂
家用电器厂
污水量(万m3/a)
3.45
3.21
3.20
CODcr(mg/L)
428
186
76
悬浮物(mg/L)
20
62
75
挥发酚(mg/L)
0.017
0.003
0.007
六价铬(mg/L)
0.14
0.44
0.15
毛巾厂
农机厂
家用电器厂
Pi
Ki
污染物顺序
Pij
Kij
Pij
Kij
Pij
Kij
CODcr
147.66
0.90
59.71
0.64
24.32
0.59
231.69
0.78
1
悬浮物
1.38
0.01
3.98
0.04
4.80
0.12
10.16
0.03
3
挥发酚
5.87
0.04
0.96
0.01
2.24
0.05
9.07
0.03
4
六价铬
9.66
0.05
28.25
0.31
9.60
0.24
47.51
0.16
2
Pj
164.57
92.90
40.96
298.43
Kj
0.55
0.31
0.14
污染源顺序
1
2
3
CODcr的等标污染负荷比为0.78,即累计百分比为78%,该地区的主要污染源为毛巾厂和农机厂,两厂的等标污染负荷比之和为0.86,即累计百分比为86%。
1、某城市远郊区有一高架源,烟囱几何高度100m,实际排烟率为20m3/s,烟气出口温度200℃,求在有风不稳定条件下,环境温度10℃,大气压力1000hPa,10高度处风速2.0m/s的情况下,烟囱的有效源高。
解:
已知条件为:
项目
单位
赋值
项目
单位
赋值
地表状况
城市远郊区
烟气出口温度Ts
K
473
大气稳定度
不稳定B
环境大气温度Ta
K
283
烟囱几何高度H
m
100
大气压力Pa
hPa
1000
实际排烟率Qv
m3/s
20
10m高空处风速U10
m/s
2
(1)烟气温度与环境温度的差值△T
△T=Ts-Ta=190>35K
(2)烟气热释放率Qh
Qh=0.35PaQv△T/Ts=0.35×1000×20×190/473=2811.84kJ/s>2100kJ/s
(3)查得,城市远郊区不稳定条件下的P=0.15
(4)烟囱几何高度100m处的风速U
U=U10(H/10)P=U10×(100/10)0.15=2.825m/s
(5)由于Qh>2100kJ/s,且△T>35K,查得,n0、n1、n2分别为0.332,0.6,0.4
(6)烟气抬升高度△H
△H=n0Qhn1Hn2U-1=0.332×2811.840.6×1000.4/2.825=87.00m
(7)烟囱的有效源高He
He=H+△H=100+87.00=187.00m
答:
烟囱的有源高度为187.00m。
2、城市工业区一点源,排放的主要污染物为SO2,其排放量为200g/s,烟囱几何高度100m,求在不稳定类,10m高度处风速2.0m/s,烟囱有效源高为200m情况下,下风距离800m处的地面轴线浓度?
(扩散参数可不考虑取样时间的变化)
解:
已知条件为:
项目
单位
赋值
项目
单位
赋值
地表状况
城市工业区
SO2排放量Q
mg/s
200000
大气稳定度
不稳定B
10m高空处风速U10
m/s
2.0
烟囱几何高度H
m
100
下风向距离x
m
800
烟囱有效源高He
m
200
(1)查得,800m处的横向扩散参数回归指数α1、垂直扩散参数回归指数α2、横向扩散参数回归系数γ1、垂直扩散参数回归系数γ2分别为0.914370,1.09356,0.281846,0.057025
(2)800m处的横向扩散参数σy
σy=γ1xα1=0.281846×8000.914370=127.2068m
(3)800m处的垂直扩散参数σz
σz=γ2xα2=0.057025×8001.09356=85.2647m
(4)查得,城市工业区不稳定条件下的P=0.15
(5)烟囱几何高度100m处的风速U
U=U10(H/10)P=U10×(100/10)0.15=2.825m/s
(6)800m处的地面轴线浓度
C=(Q/πUσyσz)exp(-He2/2σz2)=(200000/3.14159×2.825×127.2068×85.2647)exp(-2002/2×85.26472)=0.133mg/m3
答:
下风距离800m处的地面轴线浓度为0.133mg/m3。
3、城市某工厂锅炉耗煤量6000kg/h,煤的硫分1%,水膜除尘脱硫效率15%,烟囱几何高度100m,求在大气稳定度为强不稳定类,10m高度处风速1.5m/s。
烟囱抬升高度为50m情况下,SO2最大落地浓度(P1=1.0)?
解:
已知条件为:
项目
单位
赋值
项目
单位
赋值
地表状况
城市
煤的硫分
%
1
大气稳定度
强不稳定A
脱硫效率
%
15
烟囱几何高度H
m
100
10m高空处风速U10
m/s
1.5
烟囱抬升高度△H
m
50
P1
1.0
耗煤量G
Kg/h
6000
(1)SO2排放量Q
Q=耗煤量×含硫率×2×80%×(1-脱硫效率)=6000×1%×80%×2×(1-15%)=81.6kg/h=22667mg/s
(2)查得,城市强不稳定条件下的P=0.1
(3)烟囱几何高度100m处的风速U
U=U10(H/10)P=1.5×(100/10)0.1=1.888m/s
(4)烟气有效源高He
He=H+△H=100+50=150m
(5)最大落地浓度Cm(Xm)
Cm(Xm)=2Q/eπUHe2P1=2×22667/(2.718×3.14×1.89×1502×1.0)=0.125mg/m3
答:
SO2最大落地浓度为0.125mg/m3。
4、某工厂烟囱高45m,内径1.0m,烟温100℃,烟速5.0m/s,耗煤量180kg/h,硫分1%,水膜除尘脱硫效率取10%,试求气温20℃,风速2.0m/s,中性条件下,距源450m轴线上SO2小时浓度。
(平坦地形、工业区、Pa=1010hPa)
解:
已知条件为:
项目
单位
赋值
项目
单位
赋值
地表状况
平坦地形、工业区
脱硫效率
%
10
大气稳定度
中性D
烟气出口温度Ts
K
373
烟囱几何高度H
m
45
环境大气温度Ta
K
293
烟筒出口直径D
m
1.0
大气压力Pa
hPa
1010
烟气排出速度Vs
m/s
5.0
10m处风速U10
m/s
2.0
耗煤量
Kg/h
180
下风向距离x
m
450
硫分
%
1%
(1)SO2排放量Q
Q=耗煤量×含硫率×2×80%×(1-脱硫效率)=180×1%×80%×2×(1-10%)=2.592kg/h=7.2mg/s
(2)查得,城市中性条件下的P=0.25
(3)烟囱几何高度45m处的风速U
U=U10(H/10)P=2.0×(45/10)0.25=2.913m/s
(4)实际排烟率Qv
Qv=0.25πD2Vs=3.14×0.52×5.0=3.927m3/s
(5)烟气温度与环境温度的差值△T
△T=Ts-Ta=80>35K
(6)烟气热释放率Qh
Qh=0.35PaQv△T/Ts=0.35×1010×3.927×80/373=297.7361kJ<1700kJ/s
(7)烟气抬升高度△H
△H=2(1.5VsD+0.01Qh)/U=2×(1.5×5.0×1.0+0.01×297.736)/2.913=7.2m
(8)烟气有效源高He
He=H+△H=45+7.1935=52.1935m
(9)查得(工业区向上提一级),450m处的横向扩散参数回归指数α1、垂直扩散参数回归指数α2、横向扩散参数回归系数γ1、垂直扩散参数回归系数γ2分别为0.924279,0.917595,0.177154,0.106803。
(10)450m处的横向扩散参数σy
σy=γ1xα1=0.177154×4500.924279=50.1949m
(11)450m处的垂直扩散参数σz
σz=γ2xα2=0.106803×4500.917595=29.0508m
(12)450m处的地面轴线浓度
C=(Q/πUσyσz)exp(-He2/2σz2)=(720/3.14159×2.913×50.1949×29.0508)exp(-52.19352/2×29.05082)=0.010mg/m3
答:
距源450m轴线上SO2小时浓度0.010mg/m3。
5、某厂烟囱有效源高50m,SO2排放量120kg/h,排口风速4.0m/s,求SO2最大落地浓度(P1=40)。
若使最大落地浓度下降至0.010mg/m3,其它条件相同的情况下,有效源高应为多少?
解:
已知条件为:
项目
单位
赋值
项目
单位
赋值
SO2排放量Q
mg/s
33333.3
SO2排放量Q
mg/s
33333.33
排放口风速U
m/s
4.0
排放口风速U
m/s
4.0
P1
40
P1
40
烟囱有效源高He
m
50
最大落地浓度Cm
mg/m3
0.010
(1)有效源高50m时,SO2最大落地浓度Cm
Cm=2Q/eπUHe2P1=2×33333.3/2.718×3.14×4.0×502×40=0.02mg/m3
(2)SO2最大落地浓度为0.010mg/m3时,烟囱有效源高He
He=(2Q/eπUCmP1)0.5=(2×33333.3/2.718×3.14×4.0×0.010×40)0.5=70m
答:
有效源高50m时,SO2最大落地浓度为0.02mg/m3;SO2落地浓度下降至0.010mg/m3,有效源高应为70m。
6、地处平原某工厂,烟囱有效源高100m,SO2产生量180kg/h,烟气脱硫效率70%,在其正南1000m处有一医院,试求当吹北风时,中性条件下(中性条件下,烟囱出口处风速6.0m/s,距源1000m处0.5h取样时间,σy=100m,σz=75m)工厂排放的SO2在该医院1小时平均浓度贡献值。
解:
已知条件为:
项目
单位
赋值
项目
单位
赋值
地表状况
平原区
烟气脱硫效率
%
70
大气稳定度
中性D
下风向距离x
m
1000
烟囱有效源高He
m
100
横向扩散参数σy
m
100
烟囱出口处风速U
m/s
6.0
垂直扩散参数σz
m
75
SO2产生量W
mg/s
50000
(1)SO2排放量Q
Q=SO2产生量×(1-脱硫效率)=50000×(1-70%)=15000mg/s
(2)经计算,评价等级为三级,因此
C=(Q/πUσyσz)exp(-He2/2σz2)=(15000/3.1415×6.0×100×75)×exp(-1002/2×752)=0.043mg/m3
7、某拟建项目设在平原地区,大气污染物排放SO2排放量为40kg/h,根据环境影响评价导则,该项目的大气环境影响评价应定为几级?
(SO2标准值0.50mg/m3)
解:
P1=Qi/Coi×109=0.04/0.5×109=0.8×108<2.5×108
答:
该项目的大气环境影响评价应定为三级。
8、某工厂建一台10t/h蒸发量的燃煤蒸汽锅炉,最大耗煤量1600kg/h,引风机风量为15000m3/h,全年用煤量4000t煤的含硫量1.2%,排入气相80%,SO2的排放标准1200mg/m3,请计算达标排放的脱硫效率并提出SO2排放总量控制指标。
解:
SO2最大排放量(kg/h):
1600kg×1.2%×2×80%=30.72kg/h
SO2排放浓度:
30.72kg/h×106/15000=2048mg/m3
脱硫效率应大于[(2048-1200)/2048]×100%=41.4%
总量控制建议指标:
4000t×1.2%×2×80%×(1-41.4%)=44.9≈45t
10、某平原地区一城市,锅炉排烟烟囱有效源高为60m,TSP排放量为5.1kg/h,10m高处风速为4m/s,阴天,大气稳定度为D级。
试求下风向500m处采样1小时,地面TSP浓度为多少(mg/m3)?
解:
He=60mQ=5.1kg/h=1416.7mg/s
算出口风速u=u1(H/10)0.25=6.26m/s
查表计算扩散参数δy=γ1*Xa1=0.177154×5000.924279=55.33m
因为τ大于0.5h,修正δy2=δy(τ2/τ1)q=68.1179
δZ=γ2*Xa2=0.106803×5000.917595=31.9996m
C(X,0,0)=Q/πUσyσz)exp(-He2/2σz2)=(1416.7/3.14×6.26×68.1179×31.9996)exp(-602/2×31.99962)=5.7*10-33
11、某城市火电厂(稳定度D)烟囱高120m,出口烟气量为250m3/s,烟气温度135℃,当地大气温度20℃,大气压为1105hPa,烟气出口处风速为4.0m/s。
试确定该电厂排烟的抬升高度及有效源高。
解:
Qh=0.35PaQvΔT/Ts=0.35*1