2. Методика расчета загрязнений атмосферы

2.1. Общие положения

Методика расчета концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, разработана Главной геофизической обсерваторией им. А.И.Войкова Госкомгидромета [1]. Она предназначена для расчета приземных концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли, а также вертикального распределения концентраций. Методика не позволяет рассчитывать концентрации на дальних (более 90 км) расстояниях от источника выброса.

Степень опасности загрязнений атмосферного воздуха оценивается значениями концентраций, рассчитанными при неблагоприятных метеоусловиях и в том числе при опасной скорости ветра, при которой создаются наибольшие концентрации вредных веществ.

Расчетами определяются разовые концентрации с, относящиеся к 20..30 - минутному интервалу усреднения, поэтому допустимость воздействия на атмосферу оценивается путем их сравнения с соответствующими разовыми предельно допустимыми концентрациями вредных веществ ПДК:

с+с_ф < ПДК, (1)

где с_ф – фоновая концентрация того же вещества.

Для вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, оценка осуществляется по сумме безразмерных концентраций:

(2)

На процесс рассеивания вредных выбросов из труб и вентиляционных устройств оказывают влияние: расположение предприятий и источников

- 6 -выбросов (наличие других зданий в зоне рассеивания), характер местности (впадины, возвышения), состояние атмосферы, высота источника и скорость выброса, диаметр устья трубы, физико-химические свойства выбрасываемых веществ (плотность, размер частиц), температура газов и др.

Распространение промышленных выбросов в атмосфере подчиняется законам турбулентной диффузии. Горизонтальное перемещение примесей зависит в основном от скорости ветра, а вертикальное - от температуры и плотности газов, распределения температур по высоте (инверсия dТ_в /dh > 0, изотермия dT_в /dh = 0 и конвекция dТ_в /dh < 0, где Т_в - температура воздуха, h - высота).

Характер распределения концентраций вредных веществ в атмосфере под факелом организованного источника показан на рис.1 [2].

Пространство под факелом по мере удаления от источника выброса можно условно разделить на три зоны:

- зону переброса факела, характеризующуюся сравнительно невысоким содержанием вредных веществ;

- зону задымления с максимальным содержанием вредных веществ, которая распространяется на расстояние 10...49 высот трубы (эта зона исключается из селитебной застройки);

- зону постепенного снижения концентрации вредных веществ.

Скорость ветра оказывает неоднозначное влияние на рассеивание вредных веществ. С одной стороны, ее увеличение способствует турбулентному перемешиванию загрязнений с окружающим воздухом и снижению их концентраций. С другой стороны, ветер уменьшает высоту факела над устьем трубы, пригибая его к поверхности земли и способствуя повышению концентраций в приземном слое атмосферы. Скорость ветра, при которой приземные концентрации при прочих равных условиях имеют наибольшие значения, называется опасной скоростью ветра.

Рис.1. Распределение концентрации вредного вещества атмосфере от организованного источника выбросов при наличии фонового загрязнения

Для предотвращения отклонения струи вблизи горловины трубы скорость выбрасываемых газов должна вдвое превышать опасную скорость ветра на уровне горловины трубы.

Величина предельно допустимой концентрации пыли с_п (мг/м³), подвергаемой рассеиванию, ограничена СНиП 2.04.05-86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Значение с_п зависит от расхода выбросов V_г и предельно допустимой концентрации пыли в воздухе рабочей зоны ПДК_р3.

с_п = 100 k , V_г  15000 м³/ч,

с_п =k(160 – 4V_г ), V_г < 15000 м³/ч, (3)

k = 0,3 при ПДК_р3  2,

k = 0,6 при ПДК_р3  4,

k = 0,8 при ПДК_р3  6,

k = 1 при ПДК_р3  6.

Газы следует подвергать очистке, если концентрация пыли в выбросах превышает с_п или размеры частиц пыли превышают 20 мкм.

Все источники подразделяют на точечные и линейные, затененные и незатененные. Точечными считают трубы, шахты, когда их поля рассеивания не накладываются друг на друга на расстоянии двух высот здания с заветренной стороны.

Линейными считаются источники, имеющие значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру.

Незатененные, или высокие, источники располагаются в недеформируемом потоке ветра (в 2,5 раза выше высоты здания H_зд).

Затененные, или низкие, источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени; их высота не превышает H_зд.

В документе [1] приведены методики расчета загрязнений атмосферы выбросами:

- одиночного точечного источника;

- линейного источника,

с учетом следующих усложняющих расчет факторов: рельефа местности, группы источников, суммаций действия нескольких вредных источников, фоновых концентраций, а также нормы по определению минимальной высоты источников выбросов, установлению предельно допустимых выбросов.

Рассмотрим методику расчета загрязнений атмосферы с учетом суммации вредного действия загрязняющих веществ.