2.4.4. Примеры расчета состава атмосферного воздуха при загрязнении

Расчет степени загрязнения атмосферы вредными выбросами промышленных предприятий

Данные необходимые для расчета: Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, высота источника выброса, средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья дымовой трубы, диаметр устья источника выброса (дымовой трубы), коэффициент температурной стратификации с учетом местности, число заданных скоростей ветра, разность температуры смеси, выбрасываемой из устья трубы и температуры окружающего воздуха в наиболее жаркий месяц года в данной местности, число заданных скоростей ветра, коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ и зависящий от дисперсности выбросов, а также от степени очистки выбросов.

Выходные данные: максимальная приземная концентрация вредных веществ при неблагоприятных условиях на оси факела; расстояние от источника факела по оси факела, где достигается См; опасная скорость ветра; приземная концентрация вредных веществ на различных расстояниях от источника выбросов по оси факела; приземная концентрация вредных веществ в атмосфере на расстоянии У по перпендикуляру к оси факела выброса; расстояние от источника выброса, при котором достигается максимальное значение См; величины концентрации вредных веществ на различных расстояниях по оси факела при заданных скоростях ветра; величины приземных концентраций вредных веществ на расстоянии по перпендикуляру по оси факела.

Общая методика расчета:

Степень загрязнения атмосферы промышленными выбросами определяется по наибольшему максимальному значению концентрации вредных веществ – См, мг/м³ в приземном слое воздуха. Максимальная концентрация каждого вредного вещества в приземном слое не должна превышать величины максимально разовой ПДК – См  пдк.

При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких вредных веществ, должно соблюдаться условие:

(С_м/ПДК)₁+(С_м/ПДК)₂+ ..+(См/ПДК)_н  1

В результате рассевания выбросов концентрация вредных веществ, попавших в атмосферу, уменьшается по мере удаления от источника выброса. Процесс рассевания зависит от объема выбросов и концентрации вредных веществ в них; от количества, высоты и диаметра устья источника выброса; от метеорологических условий в зоне выброса. Приведенная ниже методика расчета соответствует санитарным нормам.

Расчетные формулы

Максимальная приземная концентрация вредных веществ – С_м, мг/м³, при рассеивании нагретой газовоздушной смеси из трубы с круглым устьем определяется по формуле:

C_M=A*M*F*m*n / Н² * ,

где А – коэффициент температурной стратификации атмосферы,(С^2/3 мг*град^1/3)/г; зависит от метеорологических условий рассеивания и географического расположения местности, принимается для Москвы – 150, для центральной полосы России – 140.

М – количество вредного вещества, г/с, выбрасываемого в атмосферу. Определяется на основании инвентаризации выбросов предприятия и технологических расчетов производственных процессов.

F – Безразмерный коэффициент, учитывающий скорость соединения и оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, принимает следующие значения: для вредных газов и мелкодисперсных аэрозолей - 1; для пыли и золы с учетом коэффициента очистки газоочистной установки:

• при h = 90% - 2;

• при h = 75-90% -2.5;

• при h-75%-3;

Н – высота источника выброса (дымовой трубы) над уровнем земли, м;

Vi – объем выбрасываемой газовоздушной смеси, м³/с, определяется по формуле:

V₁=рD²W_o / 4

Где D – диаметр устья дымовой трубы, м; W_o - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы, м/с;

Т=Т_Г - Т_В

Где Т_Г - температура выбрасываемой из трубы газовоздушной смеси, °С; Т_В - температура окружающего воздуха в наиболее жаркий месяц года, С.

1. Максимально приземные концентрации вредных веществ при неблагоприятных метеорологических условиях на оси факела за рассматриваемый период С_м = 0,11 мгУм.

2. Расстояние от источника выброса по оси факела, где достигается С_м, Е=412,28 м.

3. Величина опасной скорости ветра U_mZ=4,82 м/с.

4. Приземные концентрации вредных веществ на различных расстояниях от источника выброса по оси факела без учета скорости ветра:

Расстояние от источника выброса по оси факела, м	100	300	600	1000	3000
Приземные концентрации вредных веществ, мг/м3	27,74	24,50	0,10	0,07	0,02

5. Приземные концентрации вредных веществ на расстояниях У от источника выброса по перпендикуляру оси факела без учета скорости ветра:

Расстояние У по перпендикуляру от оси факела выброса	100	200	300	400	500
	0,02	0,01	0,01	0,01	0,01

6. Зависимость концентрации вредных веществ от расстояния до источника выброса и скорости ветра:

Значение скорости ветра, м/с	Расстояние X, м от источника выброса
	100	300	600	1000	3000
6,2 5,2 4,5 3,2	0,0237 0,0273 0,0283 0,0213	0,0977 0,1054 0,1063 0,0830	0,1009 0,1022 0,1008 0,0813	0,0757 0,0747 0,0727 0,0597	0,0183 0,0171 0,0163 0,0138

7. Зависимость концентрации вредных веществ от расстояния по нормали к оси выбросов У и скоростей ветра:

Значение скоростей ветра, м/с	Расстояние по нормали к оси выбросов, м
	100	200	300	400	500
6,2 5,2 4,5 3,2	0,0173 0,0163 0,0156 0,0134	0,0146 0,0141 0,0138 0,0122	0,0109 0,0111 0,0112 0,0106	0,0071 0,0078 0,0082 0,0085	0,0041 0,0049 0,0055 0,0065

Основания для расчетов.

Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу вредных веществ различными производствами / Гос.Ком. по гидрометрологии к контролю природной среды. – Л.: Гидрометеоиздат. (по сост. на 1996 г.).

СН 369-74. Указания по расчету в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. – М.: Стройиздат. (по сост. на 2000г).

Расчет предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу

Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферу (ПДВ) регламентированные ГОСТ - 17.2.1.04 -74 и ГОСТ 17.2.3.02-78. Размеры ПДВ грамм в секунду (г/с).

При установлении ПДВ для источника загрязнения атмосферы должны определяться специальным расчетом или экспериментально значений фоновых концентраций вредных веществ в воздухе от всех других источников (в т.ч. и от автотранспорта) данного города или населенного пункта. При установлении ПДВ и фоновой концентрации вредных веществ они должны относиться к тому же временному интервалу, осреднения, что и ПДК.

Методы расчета ПДВ

Для расчета величины ПДВ наибольший интерес представляют случаи достижения при данных параметрах наиболее высоких уровней концентрации примеси в приземном слое воздуха.

В основу расчета берутся упрощенные формулы. ПДВ химических веществ в атмосферу устанавливают исходя из требования соблюдения критериев качества воздуха в заданных критических районах.

Различают следующие критические районы, для которых производится расчет:

1. Территория предприятий в местах организованного воздухозабора.

2. Зона аэродинамической тени на территории предприятия (для низких источников).

3. Граница санитарно-защитной зоны не менее чем в четырех направлениях, в том числе и в подветренном.

4. Ближайшие населенные пункты в радиусе до 10 км, а в направлении преобладающих ветров до 20 км.

Из всех полученных в результате расчета величин ПДВ для различных критических районов выбирают наименьшую.

При известных ПДК химических веществ ПДВ рассчитывают одним из двух способов. По первому способу вычисляют минимальный коэффициент метеорологического разбавления для источников и ПДВ рассчитывают по формуле:

ПДВ=Кр(ПДК-Сф) ,

где Кр- минимальный коэффициент метеорологического разбавления, м³/с;

Сф- фоновая концентрация примеси, мг/м³.

По второму способу рассчитывают поле приземных концентраций. Величины выбросов изменяют так, чтобы на всей территории критических районов соблюдалась ПДК выбрасываемых примесей:

См<ПДК-Сф ,

где См - расчетная величина наибольшая концентрация примеси в приземном слое атмосферы.

Расчет ПДВ для высокого одиночного источника

Контрольное значение ПДВ в атмосферу примеси (г/с) из высокого одиночного источника рассчитывают по формуле:

ПДВ_i = 10^-3Кр(ПДК_i - С_Фi) ,

где Кр - разовый минимальный коэффициент метеорологического разбавления (является универсальной характеристикой, описывающей рассеивание примесей, выбрасываемых в атмосферу из источников всех типов). Минимальный коэффициент метеорологического разбавления для высокого источника нагретых выбросов определяется по формуле:

Кр = 1000 М/С ,

М - мощность выброса примеси из источника, г/с;

С - приземные концентрации примеси, мг^э/м.