5 Лабораторная работа № 4
«Исследование газопылевых выбросов в атмосферу.
Определение предельно – допустимых выбросов (ПДВ)»
Цель работы: Определение концентрации газопылевых выбросов весовым методом, расчет приземной концентрации вредных веществ и установление предельно – допустимого выброса (ПДВ).
Оборудование и приборы: Аспиратор М–822, газовая камера, компрессор, аэрозольные фильтры АФА, аналитические весы.
Краткие сведения из теории
Выбросы вредных веществ в атмосферу резко снижают экологическую безопасность, оказывают непосредственное, отрицательное влияние на здоровье человека и окружающую среду. В связи с этим поступление вредных веществ в атмосферу ограничивается нормативами: предельно –допустимой концентрацией (ПДК) и предельно – допустимым выбросом (ПДВ). ПДК подразделяются на ПДК максимально разовые (ПДК м.р.) и среднесуточные (ПДК ср.с.).
ПДВ является технологическим показателем и устанавливается для контроля над выбросом вредных веществ в атмосферу непосредственно из источника. ПДВ представляет собой количество вредного вещества (г/с), которое при попадании в атмосферу не создает в приземном слое воздуха концентрацию, превышающую ПДК. Таким образом, для установления ПДВ необходимо определить максимальную предельную концентрацию вещества.
Норматив выброса загрязняющего вещества в атмосферный воздух – это норматив, устанавливаемый для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов и оборудования, отражающий максимально допустимую массу выброса каждого вещества в атмосферу.
Пример распространения выбросов в атмосферу показан на (рис. 3).
Рисунок 3 – Распространение выбросов в атмосфере
Начинать расчет необходимо с определения фоновой концентрации СФ, которая не должна превышать ПДК. Выбросы в атмосферный воздух вредных веществ из устья источника характеризуются двумя параметрами мощностью выброса М (г/с) и концентрацией концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ С (мг/м3), которые, в свою очередь, создают максимальную приземную концентрацию СМ.
Описание лабораторной установки
Установка (рис. 4) состоит из газопылевой камеры 1, служащей ёмкостью для создания загазованного воздуха. Передняя стенка камеры откидная, уплотняемая. Бункер – дозатор 2, наполненный пылью. Пыль и газы развеваются с помощью сжатого воздуха, поступающего от компрессора 3. На боковой стенке камеры имеется отверстие 4 для снятия пробы воздуха, в которое вставляется патрон с фильтром 5. Запыленный воздух по трубопроводу 6 поступает в аспиратор 7, имеющий ротаметры 8, которые позволяют определить расход воздуха.
Рисунок 4 – Схема установки.
Воздух, проходя через фильтры, оставляет содержащиеся в нем примеси. Таким образом, пропускается через фильтр известный объем запыленного или загазованного воздуха и установив массу задержанных примесей можно рассчитать их концентрацию.
Таблица 1 – Результаты измерений.
|
Скорость отбора пробы U ,м3/c |
Время отбора пробы τ,c |
Объем воздуха прошедшего через фильтр VT ,м3 |
Температура |
Давление |
Объем воздуха |
Масса загрязняющего вещества |
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 – (Исходные данные для расчетов)
|
Вариант |
tг°C |
tВ°C |
H,м |
Д,м |
Вредное вещество |
ПДК м.р. Мг/м3 |
γ= |
|
|
|
|
|
|
пыль |
|
|
Концентрацию пыли в воздухе рассчитываем по формуле:
мг/м3
(1),
Где
–разность между
массой фильтра до отбора пробы и массой
фильтра после отбора пробы
V0– объём воздуха, прошедшего через фильтр при нормальных условия (T = 273°K и P0 = 0.1013 МПа), м3
В свою очередь
, м3(2),
Где
Тг – температура анализируемого воздуха, K;
Pв – барометрическое давление, МПа;
Vt – Объём воздуха, прошедшего через фильтр при Тв и Pв, м3
,
м3 (3),
Где
V – скорость отбора пробы
T – время отбора пробы
Максимальная приземная концентрация вредного вещества См, которая может установиться на некотором расстоянии от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях для нагретых выбросов определяется по формуле:
мг/м3
(4)
Где
А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе,
М – масса вредно вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, мг/с
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в воздухе,
m, n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.
Н – высота источника выбросов, м.
∆Т – разность между температурой газовоздушной смеси Т2 и температурой окружающего воздуха Тв, К°,
Vl – объём газовоздушной смеси, м3/с
Масса вредного вещества определяется по формуле:
(5)
Где
С – концентрация вредного вещества, мг/м3
– объём газовоздушной смеси при нормальных условиях, м3
(6)
Объём газовоздушной смеси определяется по формуле:
(7)
Безразмерный коэффициент m рассчитывается по формуле:
(8)
Где
f – вспомогательный параметр
м/с2
·К° (9)
Где
W0 – скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с
D – диаметр устья источника, м
Скорость выхода W0 определяется по формуле:
м/с (10)
Безразмерный коэффициент n рассчитывается в зависимости от величины вспомогательного параметра Vm:
(11)
При
параметр
При
параметр
Опасная скорость ветра Um также определяется с учетом величины Vm
Расстояние от источника выброса Xm на котором достигается максимальная приземная концентрация CМ равно
(14)
Где α – безразмерный коэффициент.
Для нагретых выбросов
Предельно–допустимый выброс рассчитывается по формуле:
(16)
Где Сф – фоновая концентрация веществ, создаваемая другим источником:
При выполнении данной лабораторной работы мы ознакомились с такими понятиями, как предельно–допустимая концентрация (ПДК), какие виды ПДК существуют. Также мы изучили механизм работы лабораторной установки, с помощью которой определяется концентрация вредных веществ в воздухе. Также мы научились рассчитывать ПДВ вредных веществ в атмосфере.
Из расчета, сделанного мною в лабораторной работе, мы видим, что предельная концентрация вредного вещества CМ больше чем ПДК всего на 0.3 и уровень ПДВ не превышает ПДК, следовательно нет необходимости осуществлять какие–либо мероприятия по снижению уровня ПДВ вредных веществ в атмосферу, и высоту источника выбросов увеличивать также не требуется.
Выводы по работе.
К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы.
1. Обосновать необходимость расчета ПДВ.
2. Определить минимальную высоту источника выбросов, позволившую снизить СМ до допустимого значения.
3. В каком случае расчет ПДВ теряет смысл?
4. Сущность весового метода анализа концентрации вредных веществ в воздухе?