2. Этапы решения экологических проблем города

Существует несколько основных этапов решения экологических задач:

• Определяются виды зданий, из которых выделяются вредные вещества:

- линейное, когда высота здания превышает его длину, но меньше ширины,

- башенное, когда высота здания превышает его длину и ширину,

- плоское, когда высота меньше его длины и высоты. Вид здания определяет размеры циркуляционной зоны за ним, где давление среды меньше барометрического и в этой зоне могут накапливаться вредные вещества.

• Определяются виды и количество используемых веществ и энергии (т/год, кВт∙ч) и выпускаемой продукции на предприятии.

• Устанавливаются технологические процессы переработки веществ, при которых выделяются и выбрасываются вредные вещества в атмосферу, воду и на почву.

• С учетом количества используемых в технологическом процессе вредных веществ и класса их опасности по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200–03–Санитарно-защитные зоны (СЗЗ) и санитарная классификация предприятий определяется класс вредности предприятия и необходимые размеры санитарно-защитной зоны.

• Проводится инвентаризация источников выбросов и сбросов в пределах территории предприятия (виды выбросов и сбросов, их количество, т/год).

• Количественно определяются по группам классов опасности выделения вредных веществ.

• По формулам (3), (8) в каждой группе выбросов определяются показатели опасности вредных выбросов и сбросов и наибольшее (доминирующее) значение показателя.

• По установленному размеру СЗЗ - lр, с использованием СНиП 23-01-1999 – Строительная климатология, по 8 румбам сторон света устанавливается частота направления ветра в течение года на здание с доминирующим выбросом вредного вещества и по формуле (10) определяется фактический размер СЗЗ.

• В зависимости от высоты источника вредных выделений (высокий или низкий) определяется максимальная приземная концентрация Cm и расстояние хМ, на котором она расположена от источника.

• Если сумма Cm + Сф > ПДКМ.Р. необходимо снижать величину выброса, используя очистное устройство. При отсутствии эффективного способа его очистки принимается решение о повышении высоты трубы источника выброса.

3. Определение удаленности строящегося объекта от жилых зданий

Пример: Проектируется 9-этажное жилое здание высотой Н_зд2 = 25 м. Вредные вещества диоксид серы с расходом М = 10 г/с выделяются из дымовой трубы крышной котельной над жилым пятиэтажным зданием высотой Н_зд.1 = 16 м, здание узкое шириной в = 16 м, т.е. в < 2,5∙ Н_зд.1. Расход дымовых газов L = 2 м³/с. Высота дымовой трубы над зданием - 3 м, скорость ветра - 2,5 м.

В соответствии с [31] расстояние между 5 и 9-этажными зданиями должно быть не менее 46 м.

С другой стороны для узкого здания аэродинамическая тень за зданием равна 6 Н_зд.1, т.е. равна l = 6∙16 = 96 м.

Следовательно, для обеспечения санитарных условий принимаем расстояние от планируемого к строительству здания 96 м. Однако этого условия не достаточно, поскольку необходимо обеспечить предотвращение поступления выбросов котельной в аэродинамическую тень. Для этого необходимо графически определить границы аэродинамической тени и по графику - необходимую высоту факельного подъема газовой струи, при которой она выходит за границу тени.

На рис. 3.1 представлена схема построения аэродинамической тени для узкого здания.

Рис. 3.1. Схема построения аэродинамической тени здания

Определив по графику расстояние h_Ф, находят необходимую скорость V_ф газовоздушного потока в узком сечении факельного оголовка диаметром d_o по формуле

V_ф = h_Ф / (2,17∙d_o) (19)

при безветрии V_B≥3 м/с, или из

h_Ф = 4,2(V_ф/2,5 – 0,7)^0,63 (20)

при скорости ветра V_в > 3м/с.

Таким образом:

а) Н_гр. = 1,8∙Н_зд = 28,8 м, б) 96 /2 = 48м.

Касательная к кривой границы аэродинамической тени δ = 20^о. Из рис.3.1 находим расстояние от крыши здания до границы тени - 23 м, тогда h_Ф = 23 – 3 = 20 м. При скорости дымовых газов в устье трубы d_o = 0,35 м определяем скорость газов V_ф = h_Ф / (2,17∙d_o) = 20 / (2,17∙0,35) = 26,3 м/с.

Потери давления в трубе общей длиной 16 + 2 = 18 м при скорости газа в ней V_г = 7 м/с, плотности газов ρ_г = 353/ (273+150) = 0,8 кг/м³ и коэффициенте шероховатости в ней λ = 0,05 равны ∆Р_т = 0,05∙18∙0,8∙7²/(0,35∙2) = 50 Па. Потеря давления в устье трубы ∆Р_у = 0,8∙26,3²/2 = 277 Па. Общее сопротивление линии

∆Р_о= 327 Па. При КПД вентилятора η_в = 0,7 необходимая мощность вентилятора равна N = 1,1 ∆Р_о∙L / (1000∙ η_в) = 0,9 кВт. При скорости V_ф < 26 м/с поступающая концентрация диоксида серы в аэродинамическую тень составит С=M/L=1000/2=5000 мг/м³.

Если принять d_o = 0,45 м, тогда будем иметь V_ф = 20/2,17∙0,45 = 20 м/с, ∆Р_у = 0,8∙400/2 = 160 Па, N = (160 +50)∙2/1000∙0,8 = 0,13 кВт, т.е уменьшение диаметра устья трубы (факельного оголовка) в 1,3 раза снижает затраты энергии в 7 раз, однако при скорости в устье трубы V_ф = 2 / 0,785∙0,2 = 12,7 м/с не обеспечивается выход вредных веществ за пределы зоны аэродинамической тени и они будут в ней накапливаться. При скорости ветра V_В >3 м/с и при h_Ф=20 м скорость струи будет равна V_ф =32 м/с и при этом увеличится необходимая мощность вентилятора в 1,47 раза.