环境系统课程设计资料

环境系统课程设计《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 (3)1.1课程设计目的 (3)1.2课程设计要求 (3)1.2.1环境质量要求 (3)1.2.2报告主要研究内容 (3)第二章课程设计内容 (4)2.1总论 (4)2.1.1设计依据 (4)2.1.2评价因子 (4)2.2项目 (4)2.2.1热电厂 (4)2.2.1.1背景介绍 (4)2.2.1.2模型运用 (6)2.2.1.3分析模型 (8)2．2.2污水厂 (8)2.2.2.1背景介绍 (8)2.2.2.2模型运用 (9)①污水厂处理前水质 (9)②污水厂处理后 (11)2.2.2.3分析模型 (11)第三章应对措施 (12)3.1对热电厂所采取的措施 (12)3.1.1增加烟囱物理高度 (12)3.1.2使用除硫除尘设备: (12)3.1.3其他措施 (13)3.2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 (15)5.1小组分工 (15)5.2大气环境质量标准（部分） (15)5.3地表水环境质量标准（部分） (16)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，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 8978—1996）（5）《环境空气质量标准》（GB 3095—1996）2.1.2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。

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21.6(1)SO Q WS η=- （教程公式6-2）2SO Q 为二氧化硫排放源强，kg/h 或t/h ；W 为燃煤量，kg/h 或t/h;η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)Q W η=-尘（教程公式6-3）Q 尘为烟尘排放源强；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；η为烟尘的去除效率，%。

c 高架连续排放点源模型（高斯模型）1e H H H =+ （教程公式6-25）()()()222222221exp 2,,,21exp 2ey z e x y z ey z z H y Q C x y z H u z H y σσπσσσσ⎧⎫⎡⎤⎛⎫-⎪⎪⎢⎥-+ ⎪ ⎪⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎪⎣⎦⎪=⎨⎬⎡⎤⎛⎫⎪⎪+⎢⎥+-+ ⎪⎪⎪ ⎪⎢⎥⎪⎪⎝⎭⎣⎦⎩⎭（教程公式6-26） 其中1212,y z αασγχσγχ== （教程公式6-57）(),,,e C x y z H 表示坐标为x,y,z 处的污染物浓度；e H 为烟囱的有效高度；Q 表示烟囱源强。

d H 烟气抬升高度的计算方1.52.7s s a x s V d T T H d u T ⎛⎫-∆≈+ ⎪⎝⎭ （教程公式6-109）H ∆为烟气抬升公式，m ；s V 为烟囱出口的烟气流速，m/s;d 为烟囱出口的内径，m ；x u 为烟囱出口的平均风速，m/s;s T 为烟囱出口处的烟气温度，K ；a T 为烟气出口处环境的大气温度，K 。

e 最大落地点浓度，距离*x2*4x ezu H x E =（教程公式6-30）*x x 当=时，()22,0,0,ze x e yQ C x H eu H σπσ= （教程公式6-31）2.2.1.2模型运用（1）源强预测燃烧的二氧化硫排放源一般预测模型：Q SO2=1.6·W ·S ·(1-η1),当未加除煤设备时，即η1=0时：Q SO2=1.6·5·2%=0.16t/h燃煤烟尘排放源一般预测模型：Q dust =W ·A ·B ·(1-η2) 当未加除尘设备时，即η2=0时：Q 尘=5·80%·18%=0.72t/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=2121.3m X=3000·sin45=2121.3m （3）标准偏差ζy 和ζz 计算 因为已知大气能见度为D ，所以： γ1（ζy ）=0.189396 α1（ζy ）=0.88694 γ2（ζz ）=0.235667 α2（ζz ）=0.75641σy=γ1⨯Χα1=0.189396⨯2121.3^0.88694=169.0 σz=γ2⨯Χα2=0.235667⨯2121.3^0.75641=77.4（4）烟囱高度计算45°Uz(35m)=u Z0⨯ (z/z 。

)^p=2⨯ (35/10)^0.25=2.73m/s ………….p 经查表得等于0.25d=2⨯10π=3.568m因为Q m =20M 3/S,V S =Q m /A=20/10=2m/s=3782 3.568 1.5 2.7 3.5682288.73378-⨯⎛⎫+⨯⨯ ⎪⎝⎭=9.91mH e =H1+∆H =35+9.91=44.91m （5）最大落地浓度因为22/z Z z E x u σ=得2()/2Z z z E u x σ=⋅=3.862*356.624z e zu H x m E ==所以对于二氧化硫()()2*32max 2,0,0,,0,0,0.809/SO ze e z e yQ C x H C x H mg m eu H σπσ===对于烟尘()()*32max 2,0,0,,0,0, 3.641/Dust z e e z e yQ C x H C x H mg m eu H σπσ=== （6）学校点浓度()()()222222221exp 2,,,21exp 2e yz e x y ze y z z H y Q C x y z H u z H yσσπσσσσ⎧⎫⎡⎤⎛⎫-⎪⎪⎢⎥-+ ⎪ ⎪⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎪⎣⎦⎪=⎨⎬⎡⎤⎛⎫⎪⎪+⎢⎥+-+ ⎪⎪⎪ ⎪⎢⎥⎪⎪⎝⎭⎣⎦⎩⎭对于SO 2 ：()()()22922222277.477.42244.912244.910.1610/360012121.312121.32121.3,2121.3,22,44.91exp exp 2 2.73169.077.42169.02169.0C π⎧⎫⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎨⎬⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦⎩⎭-+⨯=-++-+=⨯⨯⨯0mg/m 3 对于烟尘：()()()22292222277.42244.912244.910.7210/360012121.312121.32121.3,2121.3,22,44.91exp exp 2 2.73169.077.42169.077.42169.0C π⎧⎫⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎪⎪⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎨⎬⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦⎩⎭-+⨯=-++-+=⨯⨯⨯ 1.5 2.7s s a s x d H d V T T u T ⎛⎫-≈+ ⎪ ⎪⎝⎭0 mg/m 32.2.1.3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。

2．2.2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COD 浓度为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 。

2.2.2.1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： X （公里） 0 8 20 35 42第二组： X （公里） 0 10 24 42 58（2）模型依据 ①S-P 模型)exp(0t k L L d -= （教程公式3-88）[e ]d a a k t k t k t d oo a dk L D e D e K K ---=-+-（教程公式3-89）BOD 起始浓度o L，河流的氧亏值D ，起始氧亏值o D ，河流BOD 衰减速度常数k d ，河流的复氧速度常数k a,河流的BOD 值为L ②临界点的氧亏值和临界点距污水排放点的时间S C O C D =- （公式教程3-92）])(1[ln 100dd a d a d a c k L k k D k k k k t ---=（教程公式3-93）③溶解氧t 00=-d a a k k t k td s s a d k L O O D Oe e D e k k ---⎡⎤=---⎣⎦- （教程公式3-90）④初始混合时COD 浓度120Q q L Q qρρ+=+⑤初始混合时溶解氧浓度DO =12Q q Q qρρ++⑥初始混合时DD =s C -DO2.2.2.2模型运用①污水厂处理前水质（1）饱和溶解氧s C4684689.07/31.631.620s C mg l T ===++(2)计算混合起始BOD 的值L 。