13.4. Расчет рассеивания токсичных веществ в атмосфере

Для практических расчетов рассеивания вредных веществ в атмосфере используется нормативный метод [2], разработанный геофизической обсерваторией (ОНД-86). Метод основан на математической модели рассеивания газообразных и аэрозольных примесей в атмосфере воздуха.

Используя нормативный метод (ОНД-86), можно:

- рассчитать концентрации вредных и любых других примесей в составе выбрасываемых газов в двухметровом слое над уровнем земли ("приземные" концентрации);

- рассчитать концентрации вредных веществ в вертикальном и горизонтальном сечениях факела выбросов.

Нормативный метод позволяет рассчитать поля концентраций токсичных веществ, создаваемые точечными источниками (трубы, шахты) а также плоскостными и линейными источниками.

Исходными данными для расчета являются:

- высота источника, м;

- диаметр устья источника D, м;

- скорость выхода газовоздушной смеси W₀, м/с (или объем газовоздушной смеси, V_yx,м³/с);^*

- температура газовоздушной смеси t_yx, °C;

- температура окружающего воздуха t_в, ºС;

- максимальный выброс токсичного вещества М, г/с.

13.4.1.Определение максимальных значений приземных концентраций токсичных веществ

Точечные горячие источники (АТ>>0)

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при выбросе газовоздушной смеси из одиночного горячего источника (ΔТ»0) с круглым устьем определяется по формуле:

, (13.22)

где:

А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеоусловиям (при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна) принимается:^*

250 - для районов южнее 40° с. ш., Читинской области, Бурятии;

200 - для Европейской территории России южнее 50° с. ш., для районов Нижнего Поволжья, Кавказа; для Азиатской территории России, Дальнего Востока, остальной территории Сибири;

180 - для Европейской территории России и Урала от 50 до 52° с. ш.;

160 - для Европейской территории России и Урала севернее 52° с. ш.;^**

140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;^***

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере;

m и n- коэффициенты, учитывающие условия выхода смеси из устья источника;

Н - высота источника над уровнем земли, м;

η - безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности;

ΔТ - разность между температурой выбрасываемой смеси Тг и температурой окружающего воздуха Тв;

V - расход газовоздушной смеси.^****

Определение коэффициента F

Для газообразных вредных веществ, не подчиняющихся закону Стокса, и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного 11 оседания которых практически равна нулю), коэффициент F принимается равным 1, для остальных взвешенных веществ коэффициент F принимается в зависимости от скорости их оседания.

Скорость витания частицы согласно закону Стокса

, (13.23)

где:

d - диаметр частицы, м;

ρ -плотность частицы, кг/м³;

μ -динамическая вязкость воздуха, нс/м²;

g - ускорение свободного падения, м²/с.

Интенсивность сепарации определяется отношением скорости витания V_g, к турбулентности, которая пропорциональна скорости ветра. Чем выше V_g /U, тем интенсивнее идет сепарация и выше коэффициент F.

При Vg/U< 0,015 принимается F=l

При 0,015 < V^/U < 0,03 принимается F=l,5

При WU < 0,03 принимается F=2-3 в зависимости от степени очистки

F = 2 при μ_оч =90%

F= 2,5 при μ_оч =70 - 90%

при отсутствии очистки F= 3,0 при μ_оч=75%

При отсутствии данных о фракционном составе выбрасываемых токсичных твердых взвешенных веществ разрешается принять:

для газообразных примесей и аэрозолей F=l;

для твердых частиц:

μ_оч > -90% F=2,0;

75%< μ_оч >90% F=2,5;

при отсутствии очистки F=3,0.

Определение коэффициентов т и п

К оэффициенты тип учитывают подъем факела над трубой. Значения m и n зависят от вспомогательных параметров (определяющих расход, температуру и конструктивные особенности выбросных устройств)..

(13.24)

(13.25)

(13.26)

(13.27)

К оэффициент m определяется по формулам:

при f< 100 (13.28)

при f>100 (13.29)

Коэффициент n определяется по формулам:

n = 1 при V_M>2 (13.30)

n = 0,532 V_M²-2,13 V_M+3,13 при 0,5<V_M<0,2 (13.31)

n=4,4∙ V_M, при V_M < 0,5 (13.32)

Точечные холодные источники

Расчетная формула (4.1) изменяется:

С_м = [(А ∙ М ∙F ∙ m’ ∙ η) / (Н^1/2)] ∙к (13.33)

где:

к=Д/8∙V_xy=1/[7.1∙(W₀ ∙V_xy)^1/2] (13.34)

Точечные источники, для которых предельно малы опасные скорости ветра (V_м'< 0,5; V_м < 0,5)

С_м = [(А ∙ М ∙F ∙ m’ ∙ η) / (Н^7/3)] (13.35)

где:

m'= 2,86m при f < 100, V_м< 0,5;

m' = 0,9 при f > 100, V_м<0,-5