3.3 Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Подавляющее большинство современных технологических процессов сопровождается выбросом в атмосферный воздух различных загрязняющих веществ. При этом источники загрязнения атмосферы (ИЗА) могут быть организованными или неорганизованными. Согласно Федеральному закону “Об охране окружающей среды” устанавливаются экологические нормативы качества атмосферного воздуха - предельно допустимые концентрации загрязняющих воздух веществ.

Главный вклад в загрязнение атмосферы вносят организованные источники выбросов загрязняющих веществ (трубы, вентиляционные шахты, аэрационные фонари), поэтому на них мы и обратим главное внимание.

Задача нормирования выбросов ЗВ заключается в том, чтобы установить для каждого источника загрязнения атмосферы такую предельную величину выброса, чтобы в приземном слое атмосферы концентрация любого выбрасываемого им вещества не превысила значения ПДК.

Рассмотрим один из организованных источников загрязнения атмосферы – дымовую трубу котельной. Известно, что при сжигании органических топлив (природный газ, уголь, дрова, мазут и др.) в составе дымовых газов содержатся различные ЗВ:

- природный газ: окись углерода, окислы азота;

- уголь: твердые частицы (зола), окись углерода, окись азота, бензапирен, сернистый ангидрид;

- мазут: твердые частицы (зола мазута), окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид.

Дымовая труба характеризуется рядом параметров: высотой, диаметром устья, объемным расходом дымовых газов, их температурой. Все эти параметры влияют на рассеивание выбросов в атмосфере.

Кроме того, необходимо знать величину (г/с) массового выброса каждого ЗВ.

Дымовая струя, попадая из трубы в атмосферу, сносится по ветру и, одновременно, рассеивается в горизонтальном и вертикальном направлениях. Процесс рассеивания сильно зависит от характера атмосферной диффузии, а она, в свою очередь, от существующих в данный момент метеоусловий. На процесс рассеивания примесей влияет скорость ветра, его распределение с высотой, вертикальный ход температуры, характер подстилающей поверхности, особенности рельефа местности.

Имеются и региональные особенности процессов атмосферной диффузии. Все эти и другие факторы учтены в математической модели рассеивания примесей.

Если изобразить на графике ход приземной концентрации по мере удаления от трубы, то получается характерная кривая, показанная на рисунке 3.1.

Рис.3.1. Зависимость приземной концентрации примеси от расстояния до ИЗА:

X - расстояние до трубы по оси факела, м;

С - приземная концентрация примеси, мг/м³

Наряду с рассеиванием по вертикали примесь распространяется и поперек ветра.

Можно графически изобразить поле приземных концентраций с помощью изолиний.

Изолиния - геометрическое место точек на плоскости, в которых значение какого-то параметра постоянно.

Массовый выброс любого ЗВ необходимо ограничить таким образом, чтобы его максимальная приземная концентрация не превысила бы значения ПДК для данного ЗВ:

, (3.1)

где С_мi - максимальная приземная концентрация i-го ЗВ;

ПДК _i - значение его предельно допустимой концентрации в атмосферном воздухе населенных мест.

Согласно СН 245-71 все производственные объекты разбиты на 5 классов опасности. Для каждого класса установлен размер санитарно-защитной зоны от 50 до 1000 м., таблица 3.1.

Таблица 3.1

Размер санитарно-защитной зоны в зависимости

от класса опасности предприятия

Класс опасности предприятия	Размер СЗЗ, м
1	1000
2	500
3	300
4	100
5	50

Поэтому следует ограничить выброс с тем условием, чтобы неравенство (3.1) выполнялось всюду за пределами санитарно-защитной зоны предприятия.

Среди загрязняющих веществ есть такие, которые при одновременном попадании в организм человека усиливают действие друг друга, т.е. обладают “эффектом вредного воздействия”, например:

1) сернистый ангидрид и двуокись азота;

2) аммиак, сероводород и формальдегид;

3) сернистый ангидрид, двуокись азота, окись углерода и фенол.

При одновременном присутствии в атмосфере таких веществ неравенство (3.1) видоизменяется:

, (3.2)

где С_i - приземная концентрация i-го ЗВ в данной точке местности;

i =1,2....n - число ЗВ, образующих группу суммации;

ПДК_i - соответствующая ПДК i-го ЗВ.

Поскольку любое современное производство находится в населенном пункте или где-то рядом, то кроме данного предприятия атмосферу загрязняют выбросы автотранспорта, прочих предприятий. Следовательно, поле загрязнения, создаваемое нормируемым ИЗА, накладывается на уже существующее поле фонового загрязнения:

. (3.3)

В курортных зонах и зонах отдыха городов в правой части неравенства (3.3) единица меняется на 0,8:

. (3.4)

Последовательность разработки нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) следующая:

1. Проведение инвентаризации выбросов, нанесение на генплан предприятия всех стационарных ИЗА (организованные и неорганизованные), для каждого из них следует получить сведения о его параметрах.

2.Осуществление расчетов полей приземных концентраций, создаваемых ИЗА данного предприятия с учетом фонового загрязнения.

3. Проведение анализов значений С_i на границе СЗЗ по всем ЗВ. Если неравенство 3.3 для i-го ЗВ выполняется, фактический массовый и валовый выброс этого ЗВ может быть принят в качестве ПДВ. В противном случае необходим поиск путей сокращения выбросов. Специальные компьютерные программы “Эколог” и другие позволяют выявить те ИЗА, которые вносят наибольший вклад в суммарное поле загрязнения приземного слоя атмосферы данным веществом. Именно их выбросы и следует подавлять в первую очередь.

4. Разработка программы мероприятий по сокращению выбросов. При этом учитывается передовой отечественный опыт и существующие технические решения. Планируемые мероприятия должны быть реальными и экономически обоснованными. Достижение уровня ПДВ может быть поэтапным, по мере реализации запланированных мероприятий. На каждом этапе для этих ИЗА по согласованию с Ростехнадзором РБ устанавливается лимит на выброс загрязняющих веществ в атмосферу - ВСВ (временно согласованный выброс) на уровне фактического выброса до завершения мероприятий.

Рассмотрим нормирование выбросов (ЗВ) передвижных ИЗА. В отработанных газах двигателей внутреннего сгорания содержатся различные ЗВ:

1. Карбюраторные двигатели:

а) окись углерода;

б) углеводороды;

в) окислы азота;

г) сернистый ангидрид.

Если автомобиль работает на этилированном бензине, в атмосферу поступают еще и соединения свинца.

2. Дизельные двигатели:

а) окись углерода;

б) углеводороды;

в) окислы азота;

г) сернистый ангидрид;

д) сажа.

На каждом промышленном предприятии, в зависимости от его масштабов и специфики производства, имеются десятки и даже сотни источников загрязнения атмосферы. В городе и населенных пунктах автомобильные дороги с интенсивным движением транспорта также являются серьезными источниками загрязнения. В пределах промышленного центра имеются десятки тысяч источников загрязнения, которые взаимодействуют между собой, существенно ухудшая состояние воздушной среды на обширной территории. Расчеты рассеивания загрязняющих веществ выполняются в соответствии с СН 369-74 и с учетом требований СН 245-71. При проектировании предприятий и отдельных цехов руководствуются “Рекомендациями по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу”, разработанными организациями Гидромета СССР (1987).

Исходными материалами для разработки проекта нормативов ПДВ служат указанные выше характеристики и параметры источников выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, характеристики и параметры газоочистных и пылеулавливающих установок, карта-схема предприятия, сведения о неорганизованных, залповых и аварийных выбросах, данные о численности населения, проживающего на территории, примыкающей к предприятию, данные о перспективах развития предприятия, сведения о составе службы охраны окружающей среды на предприятии, ее задачах, оснащенности средствами контроля. При паспортизации источников загрязнения предприятия указываются координаты, все они вносятся на карту-схему промышленного предприятия (рис.3.2).

Собирается и систематизируется информация о метеорологических характеристиках и коэффициентах, определяющих условия рассеивания загрязнений в атмосфере, о фоновых концентрациях загрязняющих веществ и других параметрах, необходимых для выполнения расчетов по унифицированным программам типа «Эколог», «Призма». Расчеты по отдельным предприятиям будут отражать действительность, если фоновые условия берутся с экологических карт атмосферы промузла или всего города. Без экологических карт города проекты ПДВ не отражают действительного состояния атмосферного воздуха.

На ситуационной карте-схеме района размещения предприятия указываются границы санитарно-защитной зоны, селитебная территория, рекреационные зоны - территории санаториев, домов отдыха, лесных насаждений, заказников, заповедников, музеев, памятников истории, архитектуры, природы и пр. Здесь же отмечаются посты наблюдения за загрязнением атмосферы предприятием, стационарные посты Госкомгидромета (рис.3.3).

При характеристике предприятия как источника загрязнения атмосферы кратко описываются технология производства и технологическое оборудование, виды выпускаемой продукции, исходное сырье, расход тепла и топлива с точки зрения загрязнения атмосферы. Учитываются все вещества, выбрасываемые в атмосферу, а также результаты их физико-химических превращений. По возможности характеризуются существующие установки по очистке газопылевых выбросов, дается анализ их технического состояния и эффективности работы. Оценивается степень соответствия применяемой технологии, технологического и пылегазоочистного оборудования передовым отечественным и зарубежным технологиям и образцам.

Рис.3.2. Карта-схема предприятия

1-14 - номера источников выбросов;

[1] - неконтролируемые источники; [2] - контролируемые источники;

[3] - источники, задействованные в периоды НМУ;

[4] (- - - -) - санитарно- защитная зона;

[5] () - точки контроля качества атмосферного воздуха;

[ 6] [ ] - граница территории предприятия.

Освещаются перспективы строительства и реконструкции предприятий на каждый год текущей пятилетки и на последующие 5, 10 и 15 лет. При этом учитываются данные о производительности предприятия, сведения о вводе и ликвидации производства, об источниках выбросов, о вводе новых технологических линий и агрегатов, общие данные о мероприятиях по охране атмосферного воздуха и т.д.

Рис.3.3. Ситуационная карта- схема района, города, в котором

расположено предприятие

1 .( ) - граница территории предприятия;

2.( ) – санитарно-защитная зона;

3.( 0,7 ) – изолинии концентраций загрязняющих веществ;

4 .( ) – жилая застройка;

5.( ) – зеленая зона;

6.( ) – территория пансионата;

7.() – точки контроля качества атмосферного воздуха.