4.1.5 Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от вторичного отстойника Северной аэрационной станции
Для вторичного отстойника расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух проведен по методике и формулам, представленным в п.п. 4.1.3 и 4.1.4, при соблюдении следующих заданных условий:
полная площадь водной поверхности S вторичного отстойника равна 3450 м2;
значение максимальной концентрации i-го ЗВ Сi, max(мг/м3), измеренной в воздухе вблизи водной поверхности вторичного отстойника принимается по таблице 4.1;
средняя фоновая концентрация i-го ЗВ в воздухе с наветренной от водной поверхности обследуемого сооружения стороны равна 0 мг/м3;
скорость ветра на стандартной высоте флюгера zф=10 м, зафиксированная в период времени, когда была измерена концентрация Сi,max принимается равной 0,3 м/с;
разница температуры во вторичном отстойнике и среднегодовой температуры воздуха по г. Екатеринбург (1,2оС по данным СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01-99*. Строительная климатология»), ΔТ=20-1,2=18,8оС.
Открытая зона вторичного отстойника
Для расчета мощностей максимальных разовых выбросов загрязняющих веществ определим значение безразмерного коэффициента a1 по формуле (4.3):
.
По формуле (4.1) мощности максимальных разовых выбросов загрязняющих веществ (аммиак, азот оксид, диоксид азота, меркаптаны, метан, сероводород, углеводороды С6-С10, фенол, формальдегид) составят:
г/с.
г/с.
г/с.
г/с.
г/с.
г/с.
г/с.
г/с.
г/с.
Годовой выброс загрязняющих веществ определим по формуле (4.8):
т/год.
т/год
т/год.
т/год.
т/год.
т/год.
т/год.
т/год.
т/год.
3.1.3 Расчет максимальных разовых выбросов (г/с) загрязняющих веществ в атмосферный воздух
Мощность Mi (г/с) выброса каждого i-того загрязняющего вещества с поверхности не аэрируемого сооружения в атмосферу рассчитывается по формулам (3.1) и (3.2).
При u≤3 м/с:
|
(3.1) |
При u>3 м/с:
, |
(3.2) |
где: Сi, max (мг/м3) – максимальная концентрация i-го загрязняющего вещества, измеренная в воздухе вблизи водной поверхности;
(мг/м3) – средняя фоновая концентрация i-го загрязняющего вещества в воздухе с наветренной от водной поверхности обследуемого сооружения стороны;
Если разность меньше погрешности методики аналитического определения Сi,max, то при расчете мощности выбросов вместо разности следует использовать значение, равное погрешности методики аналитического определения Сi, max.
S (м2) – полная площадь водной поверхности (без учета укрытия);
u (м/с) – скорость ветра на стандартной высоте флюгера zф=10 м, зафиксированная в период времени, когда была измерена концентрация Сi,max;
a1 – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние превышения ΔТ температуры τ0 водной поверхности источника выброса над температурой τ0 воздуха на высоте z=2м вблизи сооружения, определяемый по формуле (3.3):
|
(3.3) |
В таблице 3.3 приведены рассчитанные по формуле (3.3) значения а1.
Таблица 3.3 – Зависимость безразмерного коэффициента а1, от разности температур ΔТ водной поверхности и воздуха вблизи сооружения, скорости ветра U и площади сооружения S
ΔТ (°C) |
S (тыс. м2) |
|||||||||
0 |
5 |
10 |
25 |
50 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
|
|
U=0,5 м/с |
|||||||||
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
1,29 |
1,36 |
1,48 |
1,59 |
1,74 |
1,91 |
2,04 |
2,14 |
2,22 |
15 |
1 |
1,43 |
1,53 |
1,71 |
1,89 |
2,10 |
2,37 |
2,56 |
2,71 |
2,83 |
20 |
1 |
1,57 |
1,71 |
1,95 |
2,18 |
2,47 |
2,83 |
3,08 |
3,28 |
3,44 |
25 |
1 |
1,72 |
1,89 |
2,19 |
2,48 |
2,84 |
3,29 |
3,60 |
3,84 |
4,05 |
30 |
1 |
1,86 |
2,07 |
2,43 |
2,77 |
3,21 |
3,74 |
4,12 |
4,41 |
4,66 |
|
U=1 м/с |
|||||||||
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
1,13 |
1,16 |
1,22 |
1,27 |
1,34 |
1,42 |
1,48 |
1,52 |
1,56 |
15 |
1 |
1,20 |
1,25 |
1,33 |
1,41 |
1,51 |
1,63 |
1,72 |
1,79 |
1,84 |
20 |
1 |
1,26 |
1,33 |
1,44 |
1,54 |
1,68 |
1,84 |
1,96 |
2,05 |
2,12 |
25 |
1 |
1,33 |
1,41 |
1,55 |
1,68 |
1,85 |
2,05 |
2,20 |
2,31 |
2,40 |
30 |
1 |
1,39 |
1,49 |
1,66 |
1,82 |
2,01 |
2,26 |
2,43 |
2,57 |
2,68 |
|
U=2 м/с |
|||||||||
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
1,06 |
1,08 |
1,10 |
1,13 |
1,16 |
1,19 |
1,22 |
1,24 |
1,26 |
15 |
1 |
1,09 |
1,11 |
1,15 |
1,19 |
1,23 |
1,29 |
1,33 |
1,36 |
1,39 |
20 |
1 |
1,12 |
1,15 |
1,20 |
1,25 |
1,31 |
1,39 |
1,44 |
1,48 |
1,52 |
25 |
1 |
1,15 |
1,19 |
1,25 |
1,31 |
1,39 |
1,48 |
1,55 |
1,60 |
1,65 |
30 |
1 |
1,18 |
1,23 |
1,30 |
1,38 |
1,47 |
1,58 |
1,66 |
1,72 |
1,78 |
|
U=4 м/с |
|||||||||
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
1,03 |
1,03 |
1,05 |
1,06 |
1,07 |
1,09 |
1,10 |
1,11 |
1,12 |
15 |
1 |
1,04 |
1,05 |
1,07 |
1,09 |
1,11 |
1,13 |
1,15 |
1,17 |
1,18 |
20 |
1 |
1,06 |
1,07 |
1,09 |
1,12 |
1,14 |
1,18 |
1,20 |
1,22 |
1,24 |
25 |
1 |
1,07 |
1,09 |
1,12 |
1,14 |
1,18 |
1,22 |
1,25 |
1,28 |
1,30 |
30 |
1 |
1,08 |
1,10 |
1,14 |
1,17 |
1,21 |
1,27 |
1,30 |
1,33 |
1,36 |
|
U=6 м/с |
|||||||||
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
1,02 |
1,02 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,06 |
1,06 |
1,07 |
1,08 |
15 |
1 |
1,03 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,07 |
1,08 |
1,10 |
1,11 |
1,11 |
20 |
1 |
1,04 |
1,04 |
1,06 |
1,07 |
1,09 |
1,11 |
1,13 |
1,14 |
1,15 |
25 |
1 |
1,04 |
1,06 |
1,07 |
1,09 |
1,11 |
1,14 |
1,16 |
1,18 |
1,19 |
30 |
1 |
1,05 |
1,07 |
1,09 |
1,11 |
1,14 |
1,17 |
1,19 |
1,21 |
1,23 |
|
U=8 м/с |
|||||||||
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
1,01 |
1,02 |
1,02 |
1,03 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
15 |
1 |
1,02 |
1,02 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,06 |
1,07 |
1,08 |
1,08 |
20 |
1 |
1,03 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,07 |
1,08 |
1,09 |
1,10 |
1,11 |
25 |
1 |
1,03 |
1,04 |
1,05 |
1,07 |
1,08 |
1,10 |
1,12 |
1,13 |
1,14 |
30 |
1 |
1,04 |
1,05 |
1,06 |
1,08 |
1,10 |
1,12 |
1,14 |
1,15 |
1,16 |
Разность температур определяется по формуле:
ΔТ = τ0 – τ0 |
|
При ΔТ≤5°С (в том числе и для отрицательных значений ΔТ) допускается принимать a1=1.
На аэрируемом участке сооружения расчет мощности выброса ведется аналогично расчету выброса с поверхности не аэрируемого сооружения, а затем увеличивается на величину максимального выброса ЗВ с барботируемым через сооружение воздухом в соответствии с формулой:
|
(3.4) |
где
(г/с) – мощность выброса ЗВ с поверхности
сооружения за счет его естественного
испарения, вычисленная по формулам
(3.1) и (3.2);
Сi,max (мг/м3) – максимальная концентрация i-го ЗВ, вблизи водной поверхности;
W (м3/с) – расход воздуха на аэрацию сооружения.
На частично аэрируемом сооружении выделяется участок площадью Sa, на котором вода продувается аэрационным воздухом (аэрируемая зона) и «застойная» зона площадью Sз.
Формулы (3.1) – (3.3) относятся к нормальным неблагоприятным (соответствующим повышенным значениям М) условиям стратификации приземного слоя воздуха на наветренной стороне сооружения (неустойчивой стратификации).
При измерении скорости ветра uz на высоте z над подстилающей поверхностью, скорость ветра u на высоте zф=10м, входящая в формулы (3.1) – (3.3), определяется согласно формуле:
. |
|
В отдельных случаях, когда имеют место только физико-химические процессы (т.е. не происходят биологические процессы), и измерения концентраций проводятся в периоды, когда температуры воздуха положительны, но существенно отличаются от средней максимальной температуры наиболее жаркого месяца года, для расчета максимального разового выброса загрязняющего вещества значения М по формулам (3.1) или (3.2) умножаются (при условном постоянстве содержания летучих соединений в водной фазе) на поправочный коэффициент:
|
|
.
где: PТср.max – равновесное давление насыщенных паров загрязняющего вещества для веществ, образующих пленку на поверхности сооружения или значение коэффициента Генри, если загрязняющее вещество растворено в воде, при средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца года;
PТф – равновесное давление насыщенных паров загрязняющего вещества для веществ, образующих пленку на поверхности сооружения или значение коэффициента Генри, если загрязняющее вещество растворено в воде, при фактической температуре на момент инструментальных измерений.
Значение равновесного давления насыщенных паров загрязняющего вещества для веществ, образующих пленку на поверхности сооружения может быть принято по экспериментальным данным из справочной литературы или рассчитано на основе значений коэффициентов Антуана.
На ряде типов сооружений с целью сокращения выброса загрязняющих веществ в атмосферу могут использоваться различного рода механические укрытия.
Степень укрытости сооружения характеризуется безразмерным коэффициентом η (η<1), определяемым по формуле.
|
(3.5) |
,
где S и Sy – соответственно площади сооружения и его укрытия.
Для укрытого сооружения разовая мощность Mi выброса ЗВ в атмосферу определяется по формуле:
|
(3.6) |
где M0 – разовая мощность источника, определенная без учета влияния его укрытия, т.е. Mi (формулы (3.1) и (3.2));
а3 – безразмерный коэффициент, определяемый по формуле:
|
(3.7) |
Наличие на сооружении боковых ограждений может обуславливать определенное снижение мощности М выброса загрязняющего вещества в атмосферу за счет уменьшения скорости ветра вблизи водной поверхности.
Влияние ограждения учитывается путем замены в формулах (3.1), (3.2) скорости ветра u на u', определяемой по формуле:
|
|
.
Безразмерный коэффициент a4 определяется как среднее из значений a4j по формуле:
|
|
,
где
,
– параллельно (синхронно) измеренные
в j-тый период времени скорости ветра
на высоте 2 м над уровнем сточной воды
в сооружении и на высоте 2 метра над
землей рядом с сооружением.
В ситуации, когда на поверхности сооружения образуется пленка, возможно определение Сi,max не только по измерениям, но и расчетным путем согласно формулы:
|
|
,
где
(мг/м3)
– насыщенная концентрация i-того
загрязняющего вещества образующего
или присутствующего в составе пленки
при температуре водной поверхности
τв.
Для индивидуальных веществ может определяться по уравнению Антуана.
Значение равновесного давления насыщенных паров загрязняющего вещества для веществ, образующих пленку на поверхности сооружения может быть принято по экспериментальным данным из справочной литературы.
Кроме того значения для растворенных в воде летучих веществ, не принимающих участие и не являющихся основными или побочными продуктами процессов биологической очистки сточных вод, содержание которых в очищаемой сточной воде сооружения достаточно стабильно и известно могут быть определены на основе коэффициентов Генри.
На рассматриваемой станции аэрации сточных вод может располагаться открытый канал, по которому осуществляется начальный сброс сточных вод в сооружение (первичный канал) или их перенос из одного сооружения в другое (вторичный канал).
Площадь Sк первичного открытого канала прибавляется к общей площади S сооружения, к которому он подведен. При этом принимается, что объединенной площади SƩ=S+Sк соответствует концентрация Сi, определенная на сооружении, из которого вытекают сточные воды в канал.
Формулы (3.1) и (3.2) предназначены для определении максимальной разовой мощности Mmax (г/с) выброса загрязняющих веществ в атмосферу при различной скорости ветра u и использования полученных результатов при расчетах рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. В то же время эти формулы позволяют рассчитать мощность М выброса загрязняющего вещества из сооружения при фиксированных значениях концентрации Ci загрязняющего вещества у водной поверхности и соответствующих значениях скорости ветра ui и градиента температур ΔТi «вода-воздух» для последующего расчета валовых (т/г) выбросов в атмосферный воздух.