ВВЕДЕНИЕ

, растворы солей

др.); твердые (органическая и неорганическая

лочи

пыль, сажа, св нец

его соединения, смолистые вещества и прочие).

Газообразные загрязнители и аэрозоли, выбрасываемые в атмо-

сферу через дымовые тру ы, различные вентиляционные устройства в

зависимости от высоты источника выброса подразделяются на высо-

кие (Н > 50 м), средней высоты (Н = 10...50 м), низкие (Н = 2...10 м),

наземные (Н < 2 м).

бА

Степень загрязнения воздуха вблизи некоторого источника вред-

ных выбросов в значительной степени зависит от процессов переноса

и рассеяния вредных примесей в атмосфере.

Рассеивание вредных выбросов – уменьшение концентрации за-

грязнителя атмосферы под воздействием физических причин (потоков

воздуха, диффузии газов и т. д.) по мере удаления от источника вы-

броса. На процесс рассеивания выбросовДсущественное влияние ока-

зывают: состояние атмосферы, расположение предприятий и источни-

ков выбросов, характер местности, физические и химические свойст-

C

ХМi

CМi

Дымовой

факел

Источник

CX

H

С

X

Зона

Зона зованногонеорган загрязнен

Зонаросапере факела

Зона

постепенного снижения

задымления

уровня загрязнения

и

Р с.1.1. Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере

над факелом

По мере удаления от тру ы в направлении распространения вы-

бросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы:

– переброс факела вы росов, характеризующийся относительно

невысоким содержанием вредных веществвприземном слое атмосферы;

– задымление с максимальным содержанием вредных веществ;

– постепенноебАснижение уровня загрязнения.

Для осуществления охраны окружающей среды широко использу-

ются расчётные методы определения воздействия на окружающую среду

Д

центрац

( м) загрязняющего вещества, при выбросе газовоздушной

С

з од ночного точечного источника с круглым устьем, расстоя-

ние xм

опасную скорость ветра им.

Исходные данные

воздушной смеси 160

°С. Местность ровная. Массовый выброс диок-

А

сида азота 4,1 г/с, оксида углерода 11,4 г/с.

Ход решенияб

1. Коэффициент

для г. Пензы равен 160. Коэффициент F для

2.

Находим параметр f:

(0,6)

∙1

∙

3.

= 10M ∙

= 10 ∙

Д= 0,411.

∙∆

30

И

∙134,7

Величина V :

3034,7

= 1,9 м/с.

VM = 0,65 ∙

1H

= 0,65 ∙

3 V ∙∆T

3

5,54∙1

4.

Коэффициенты т и п, учитывающие условия выхода газовоз-

душной cмеси из устья трубы, определяем по формулам:

=0,987.

m =

1

=

1

0,67+0,1∙

+0,34∙

3

0,67+0,1∙

+0,34∙3

f

f

0,4

0,4

11

Так как 0,3 < VM < 2

(VM = 1,9), то

11

ω =

4∙V1

=

4∙10

=12,74 м/с.

π∙D2

3,14∙1

0

(12,74) ∙1

2. Наход м параметр f:

С3. Вел ч = 10M

∙

∙

∙∆

= 10

∙

60

∙100

= 0,45.

и

на V :

3

V ∙∆T

3 10∙100

V

= 0,65 ∙

1

= 0,65 ∙

= 1,66 м/с.

M

H

60

4. Коэфф ц енты т

п, учитывающие условия выхода газовоз-

душной cмеси

з устья тру ы, определяем по формулам:

=1,12.

m =

1

= 0,67+0,1∙

1

0,67+0,1∙

+0,34∙3

f

f

0,45+0,34∙3

0,45

V

< 2 (V

= 1,66), то

Так как 0,3 < M

M

5.

= 0,532∙

−2,13∙

+3,13 =

1,07.

Количество = 0,532∙1,66

−2,13∙1,66+3,13 =

бпыли,Авыбрасываемой в атмосферу, можно рас-

считать так:

M = V1·z = 10 · 100 · 10-3 = 1,0 г/с.

6. Максимальную приземную концентрацию пыли при НМУ для

условий А = 120; F = 2; η = 1 находимДпо формуле

CМ =

∙ ∙

∙

∙

∙

=

120∙1∙2∙1,12∙1,07∙1

= 0,008 мг/м .

7. Параметр∙

∙∆

60

∙ √10∙100

d, необходимый для определения на местности рас-

пределения приземных концентраций пыли, дляИ0,5 < VM < 2 находим

по формуле

= 4,95∙.

∙

1+0,28∙

= 4,95∙1,66∙ 1+0,28∙

0,45

=

= 9,76

пыли от точки выброса при F > 2

=

5 −

∙ ∙

=

5 −2

∙9,76∙60 = 439,2 м.

9.

4

4

Величина опасной скорости ветра, когда достигается наи-

большее значение приземной концентрации при 0,5 ≤ VM ≤ 2,

uM = VM = 1,66

м/с.

Ответ: макс мальная

приземная

концентрация пыли

ция

СиM == 0,008

XM = 439 м,

опасная скорость ветра

мг/м3, расстояние

1,66 м/с.

Пр мер 3. Рассч тайте максимальную приземную концентра-

цию (

м) золы,

вы расываемых ТЭС. Расстояние xм от трубы по оси

Высота дымовой тру ы ТЭС в г. Москве Н = 30 м, диаметр устья

А

7,2 м, расход газовоздушной смеси 1 148 м3/с, температура выхода га-

зовоздушнойбсмеси 140 °С. Массовый выброс золы 404,4 г/с.

Ход решения

1. Коэффициент

для г. Москвы равен 140. Коэффициент F для

золы равен 3. Температура наружного воздуха берется равной средней

максимальной температуре наиболее жаркого месяца для г. Москвы

равна 24,5 °С, тогда T = 140 – 24,5 = 115,5 °С.

2. Находим ω0:

=3,14∙Д148 =2 , м/с.

ω0=π4∙∙D12

V

4∙1

8 2

7,2

3. Находим параметр f:

4.

= 10M ∙

∙

= 10

∙

(28,2) ∙7,2

= 3,44.

∙∆

120

Величина V :

∙115,5И

VM = 0,65 ∙

3

V1∙∆T

= 0,65 ∙

3

1 148∙1015,5

= ,

м/с.

H

12

5 49

m =

1

=

1

=0,53.

0,67+0,1∙

+0,34∙

3

0,67+0,1∙

+0,34∙

3

f

f

3,4

3,4

Так как VM >

M

4

4

2 (V

= 5,49), то п = 1

6. Максимальную приземную концентрацию находим по формуле

CМ =

∙

∙

∙

∙

∙

=

140∙404,4∙3∙0,53∙1∙1

=

∙

∙∆

120∙

1148∙115,5

7.

= 0,105мг/м

M.

Параметр d, для V

> 2 находим по формуле

точки5 −

5 −3

5,49∙

1+0,28∙

3,44 =

С= 4,95∙ ∙. 1+0,28∙

= 4,95∙

8.

= 25,81

с максимальной предельной концентрацией

Расстоян е

ЗВ от

выброса

9. Вел ч=на опасной∙ ∙

=

4

∙25,81∙120 = 1 549 м.

4

скорости ветра, когда достигается наи-

большее значение приземной концентрации при VM > 2,

иM =

31+0,12

49

1+0,12

3,44

6 72

∙

= 5,

∙

м/с.

= ,

Ответ: максимальная приземная концентрация ЗВ

иM == 0,105

А

3

Д0

мг/м , расстояние XM

= 1549 м и опасную скорость ветра

6,72 м/с.

=

4∙

=

4∙25

= 32 м/с;

∙

3,14∙1

С

∙

(32) ∙1

м

= 10 ∙

∙∆

= 10 ∙

50

∙10

= 41

с

∙

.

Поскольку полученное значение f < 100, то дальнейший расчет

ведем по формулам для нагретых выбросов.

гическогоСM

2. Рассч таем разовый минимальный коэффициент метеороло-

разбавлен

я:

М =

∙

∙∆

∙ ∙1 000

Кр = 1 000∙

.

бА

Для данной местности

=200 (∙прил∙

.2)∙ . ∙

∙

Мощность вы роса:

=

86,4∙10

= 1 000 мг/с.

Значение

24∙3 600

безразмерного коэффициента, учитывающего скорость

1

1

=

=Д= 0,4.

0,67+0,1∙

+0,34∙

0,67+0,1∙6,3+0,34∙3,5

Для определения безразмерного коэффициента п определим

вспомогательный параметр Vм:

И

∙∆

25∙10

= 0,65∙

= 0,65∙

50

= 0,38 м/с.

= 0,532∙

−2,13∙

+3,13 =

=2,95.

Величина

= 0,532∙0,38 − 2,13∙0,38+3,13 =

произведения коэффициента временного оседания

Вычислим Kp:

∙ 25∙10∙0,8∙ 1000

р

50

3.

К

=

200∙1 ∙0,4∙ 2,95∙1

= 136000 м /с.

Рассчитаем контрольное значение ПДВ для хлора:

ПДВ =10-3∙Кр∙ ПДКмр-Сф =

минимальный коэффициент метеорологическо-

Ответ:

разовый = 10 3∙136000∙(0,1− 0,01) = 12,24 г/с.

го разбавлен

я Kp = 136 000 м /с.

Контрольное

ПДВ для хлора: ПДВ = 12,24 г/с.

С

Расчет минимальной высоты трубы

Пр мер 5. Завод по производству строительных материалов,

расположенный в г. Белгороде, выбрасывает 100 г/м3 цементной пыли

в отходящ х газах. Степень очистки 80%. Объем отходящих газов

значение

10 м3/с, перепад высот

данной местности 50 м на 1 км.

Требуется рассч тать минимальную высоту трубы с диаметром

устья 0,5 м,

со людение нормативов ПДК в призем-

ном слое воздуха. Для цемента ПДКмр

= 0,3 мг/м3. Фоновая концен-

обеспечивающую

трация 0,1 мг/м3, перепад температур выходящих газов и окружающе-

го воздуха 10 0C.

Д

Исходные данные

3

Объем отходящихАгазов V1 = 10 м /с. Концентрация пыли в отхо-

дящих газах – 80·103 мг/м3. Перепад температур T = 10 0C. Диаметр

устья D = 0,5 м; ПДКмр = 0,3 мг/м3; Сф = 0,1 мг/м3.

Ход решения

И

1. Рассчитаем в первом приближении минимальную высоту трубы:

∙

∙

∙

∙

⁄

Значение

8∙V ∙

ПДКмр − Сф ∙η

этапе принима-

безразмерного=

коэффициента п на данном.

ем равным 1. Значение коэффициента А для данной местности составля-

ет120 (прил.2); Fдля пыли1; =1 при указанном перепадевысот.

Вычисляем Н1:

⁄

⁄

Н =

120∙100∙1∙0,5∙1

= 375

= 3,45м.

8∙10∙(0,3− 0,1)

Поскольку VH1 < 2 м/с, уточним высоту трубы:

+1

Для этого по

найденной величине V

рассчитаем безразмерный

Н = Н ∙

H1 .

коэфф ц ент п:

−2,13∙

+3,13 =

С= 0,532∙

1,02.

Так м образом,

= 0,532∙1,89

− 2,13∙1,89+3,13 =

трубы

и

1,02

Ответ: м н

Н = 3,45∙

1,02+1

= 2,3 м.

мальная высота

Н = 2,3 м.

стояние XM (u = 1м/с), величины приземных концентраций по оси фа-

кела выброса на различных расстояниях x (200 м, 400 м, 600 м, 800 м,

1 000 м) от источника выброса, ПДВ, минимальную высоту трубы для

одиночного источника.

Д

3

Исходные данныеА

Пункт нахождения предприятия – г. Омск, высота трубы H = 50 м;

размер устья трубы D = 2 м; скорость ветра и = 1м/с; объем газовоздуш-

ной смеси V1 = 11,11 м3/с; валовой выброс M = 9 г/с; средняя температу-

И

ра наиболее жаркого месяца Тв = 24,5 °C; температура выходящих газов

Tг =100 °C; концентрация

фонового

загрязнения Сф =0,02 мг/м ;

ПДК = 0,15мг/м3.

Ход решения

Для г. Омска значение коэффициента А = 200;

F = 1; ∆T= 100 - 24,5 = 75,5 °C.

1. Находим среднюю скорость газовоздушной смеси из устья

трубы

4∙

4∙11,11

=

=

= 3,54 м/с.

∙

3,14∙2

2. Определение параметров:

3,54 ∙2

= 10 ∙

∙

= 10

∙

= 0,13;

∙∆

50

∙75,5

= 0,65∙

∙∆

11,11∙75,5

= 0,65∙

50

= 1,66 м/с;

∙

3,54∙2

= 1,3∙

= 1,3∙

50

= 0,18 м/с;

СТак как

= 800∙ (0,18) = 4,67.

находим коэф-

фициент0,67+0,1∙

+0,34∙

= 0,13 < 100

( = 0,13 <

< 100),

=

1

=

1

При VM ==1,66 м/с , т.е. 0,3 <

VM < 2, получаем

= 1,14.

0,67+0,1∙ √0,13+0,34∙

√0,13

= 0,532∙

−2,13∙

+3,13 =

3.

бА= 0,532∙1,66 − 2,13∙1,66+3,13 = 1,08.

Определяем максимальную приземную концентрацию вред-

1

=

1,66

≈ 0,6 < 1;

м

= 0,67

+1,67

−1,34

=

8.

м

м

м

= 0,67∙0,6+1,67∙0,6

− 1,34∙0,6 0,71.

С

Максимальная концентрация вредных веществ при заданной

р = 8,43∙

1 − м

+1 = 8,43∙(1 −0,6) +1 = 1,08;

бА1,13

при10. Определяем= ∙ = 469∙1,08 = 506,6м.

расстоян

концентрацию вредных веществ на заданном

C = s1 · CM.

При

x

≤x

1;

= 3( /

) −8(

/ ) +6( /

) ;

xM

При 1 <

≤ 8;

=

.

xM

Рассчитанные данные

внесём в табл. 1.1.

0,13(

/

)

+1

Таблица 1.1

X

200

400

600

800

1 000

x

И

200

1

400

1

1

600

8

1

800

8

1

1000

8

xM

469

469

Д469 469 469

S1

0,58

0,97

0,93

0,82

0,71

с(х)

0,05

0,09

0,08

0,07

0,06

Н

∙∆

50 ∙ 11,11∙75,5

ПДВ = ПДК ∙

= 0,15∙

= 14,3 г/с.

максимальной концентрации∙ ∙ ∙

(с учетом200∙1∙1,14∙1,06фоновой).

∙

газовоздушной смеси из устьяисточника

редняя скорость выхода = 10 ∙

∙∆ .

=

4∙

=

4∙2,2∙10

= 86,5м/с.

При

∙

3,14∙3 600∙32

определен

разности температур принимаем температуру

воздуха окружающей среды Тв, равной его средней температуре в 13 ч

дня на более жаркого месяца года, для европейской территории стра-

Сны Тв = 23 º .

Т = Тг – Тв = 150 – 23 = 127;

бА

(86,5)

∙3

м

Поскольку

= 10

∙

200

∙127

= 4,5

с ∙

.

иполученное значение параметра f < 100, то дальней-

ший расчет ведем по формулам для нагретых выбросов.

2. Рассчитаем величину CМ:

С

=

∙

∙

∙ ∙

∙ .

Значение коэффициента

европейской территории РФ со-

для∙

∙∆

ставляет 120 (см. прил. 2).

Мощность выброса:

Значение

15∙106

М =

3 600

= 4 167гSO /c.

Д

1

И

=

0,67+0,1∙

+0,34∙

=

1

=

0,67+0,1∙

4,5

+0,34∙

4,5

= 0,69.

3 V ∙∆T

3 2,2∙106∙127

VM = 0,65 ∙

1

= 0,65 ∙

= 4,6 м/с.

H

3 600∙200

С

Так как Vм > 2 м/с, поэтому п = 1:

120∙4 167∙0,69∙1∙1∙1

M =

2,2∙10

∙127

= 0,21 мг/м .

расстояние

3 600

200

∙

3. Рассч таем

по оси факела выброса от источника

бА

Контрольное значение ПДВ, при котором Cм = П Кмр – Сф:

М∙(ПДКмр − Сф)

И

4Д167∙(0,5−0,015)

ПДВ =

СМ

=

0,21

= 9 623г/с.

Рассчитанное

контрольное значение

П В при условии

CM = ПДКмр – Сф

более чем в два раза превышает существующую

М∙(ПДКсс − Сф)

ПДВг = 410∙

.

М

Р

Р0

С ∙α ∙

Величину показателя вытянутости среднегодовой розы ветров

для центральной части территории страны находим в соответствии с

С

картой-схемой при P/P0 = 2:

ПДВ

г

= 410∙

4 167∙ (0,05− 0,015)

= 14 372т/год.

Г

0,21∙2

Полученное значение ПДВ практически не отличается от суще-

нистого

ствующей годовой мощности выброса тепловой электростанцией сер-

анг др да при условии, что он осуществляется равномерно:

г

3 600∙24∙365

Поэтому

М = М∙

109

.

бА

дальнейшее увеличение мощности станции без ввода в

И

скорость выхода газовоздушной смеси 15 м/с,

разность температур

T = 150°С. Фоновая концентрацияДдиоксида серы – 0,002 мг/м3,

ПДКм.р .= 0,5 мг/м3.

Ход решения

1. Коэффициент А для г. Москвы равен 140. Коэффициент F = 1,

η = 1.

2. Находим V1:

V =

π ∙

∙

0

=

3,14∙6 ∙15

=

,

/с.

4

1

4

424 1 м

3. Находим параметр f:

(15)

∙6

= 10

∙

∙

= 10

∙

= 0,23.

∙∆

200 ∙150

4. Величина VM:

424,1 150

H

3 V ∙∆T

3