Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий от точечного источника

Расчет рассеивания осуществляется в соответствии с нормами ОНД-86 для приземного слоя атмосферы (на высоте 2,0 м от поверхности земли).

Способ расчета основан на законах турбулентной диффузии, учитывающих состояние атмосферы, расположение предприятия, характер местности, физические свойства выбросов, параметры источника выброса и т. д.

1. Максимальное значение приземной концентрации газовоздушной смеси С_М (в мг/м³) из одиночного источника с круглым устьем, характеризующее степень опасности загрязнения атмосферного воздуха, достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_М (м) от источника и определяется по формуле

,

(1.1)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, мг/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

n, m – коэффициенты, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса;

H – высота источника выброса над уровнем земли, м;

h – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50м на 1 км h = 1;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с

DТ – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в ,°С.

2. Расход газовоздушной смеси V₁ (м³/с) определяется формуле

,

(1.2)

где D – диаметр устья выброса, м;

w_о – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

3. Значение безразмерного коэффициента А принимается по табл. 1.1

Таблица 1.1

Значения коэффициента а

	Районы и территории	А
1	Бурятия и Читинская область	250
2	Дальний Восток, территория Сибири	200
3	Европейская территория и Урал	170
4	Московская область	140

4. Значение безразмерного коэффициента F принимается по табл. 1.2:

– для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) – 1.

– для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в предыдущем пункте) выбирают из условий:

Таблица 1.2

Значения коэффициента f

Степень очистки газа	F
Выше 90%	2
От 75 до 90%	2,5
Менее 75%	3

5. При определении значения DТ (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_В (°С) по таблице 1.3.

Таблица 1.3

Значения средних температур окружающей среды

Район	Летняя	Зимняя
Барнаул	26,3	-18
Красноярск	24,7	-23
Санкт-Петербург	22,1	-11
Москва	23,7	-15
Новосибирск	24,6	-24
Тайшет	24,2	-25
Челябинск	22,5	-16
Якутск	25,2	-45

6. Значения коэффициентов m и n рассчитываются в зависимости от параметров f, V_М V_М^/ и f_e.:

(1.3)

Дополнительный коэффициент f_e применяется для расчета коэффициента m при условии f_e < f< 100. Коэффициент m в этом случае вычисляется при f = f_e.

7. Значения коэффициентов m, n определяются по формулам:

	при f<100	(1.4)
	при f³100	(1.5)
n=1	при VM³2	(1.6)
	при 0,5£VM<2	(1.7)
n=4,4VM	при VM<0,5	(1.8)

Для f ³100 (или DТ = 0) и V_M¹³ 0,5 (холодные выбросы) при расчете С_М используется формула холодных выбросов:

СМ = KАМF n h/Н1/3,

(1.9)

где К = D/8V1 = 1/7,1 (V10)1/2,

(1.10)

причем n определяется при V_M = V_M¹

8. Расстояние Х_М (м) от источника выбросов, на котором концентрация С (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения С_м по формуле

(1.11)

9. Безразмерный коэффициент d для нагретых выбросов (f < 100) определяется по формулам:

d = 2,48 (1 + 0,28(f)1/3)	при 0,5£VM при 0,5<VM£2	(1.12) (1.13)
	при VM>2	(1.14)

Для холодных выбросов (f ³ 100 или DТ = 0)

d = 5,7 при V_M¹£ 0,5 (1.15)

d = 11,4 V_M при 0,5£V_M¹£ 2 (1.16)

d = 16,1 (V_M)^1/2 при V_M¹>2 (1.17)

10. Расчет опасной скорости ветра. Значение опасной скорости ветра u_м, м/с, на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации ЗВ (С_М), в случае f < 100 определяется по формулам:

u_м = 0,5 при V_M £ 0,5 (1.18)

u_м = V_M при 0,5 £ V_M £ 2 (1.19)

u_м = V_M (1 + 0,12 f^1/2) при V_M >2 (1.20)

При f ³ 100 или DТ = 0 значения u_м вычисляется по формулам:

u_м = 0,5 при V_M¹ £ 0,5 (1.21)

u_м = V_M¹ при 0,5 £ V_M¹ £ 2 (1.22)

u_м = 2,2V_M ¹ при V_M¹>2 (1.23)

При опасной скорости ветра приземная концентрация вредных веществ по оси факела на различных расстояниях Х_М (м), определяется по формулам:

С=s1 CМ,

(1,24)

где s₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения Х/Х_М по формулам:

s₁ = 3(Х/Х_М)⁴ – 8(Х/Х_М)³ + 6 (Х/Х_М)² при (Х/Х_М) £ 1, Н > 10 (1.25)

s₁ =1,13 / 0,13 (Х/Х_М)² + 1 при 1 £ (Х/Х_М) £ 8, Н > 10 (1.26)

s₁ =2,55 / 0,13 (Х/Х_М)² + при 8 £ (Х/Х_М) £ 24, Н > 10 (1.27)

На основании полученных данных строится график зависимости концентрации загрязняющих веществ от расстояния их распространения.

При загрязнении атмосферы выбросами группы источников и площадных источников приземная концентрация вредных веществ определяется как сумма концентраций веществ от отдельных источников при заданном направлении и скорости ветра.

Значение максимальной суммарной концентрации C_М, мг/м³, от объединенных источников, имеющих равные значения высоты, диаметра устья, скорости выхода в атмосферу и температуры газовоздушной смеси определяется по формуле

СМ = (AMFmnη /H02) ( N / ∑VR ΔT)1/3,

(1.28)

где М суммарная мощность выброса всеми источниками в атмосферу, г/с;

∑V_R – суммарный выход газовоздушной смеси из всех источников, м³/с.

Пример 1.1. Условия задачи

Рассчитать См и Х_М и расстояние до безопасной зоны от выбросов золы от одиночного точечного источника, используя данные варианта 1 из табл. 1.4. Принять температуру воздуха (Т, ⁰С) летнюю для Красноярска (табл. 1.3); коэффициент стратификации (А) взять для Бурятии (табл. 1.1); h принять равным 1; F– равным 1 (табл. 1.2).

Таблица 1.4