Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы экологической безопасности и эксплуатации зданий, сооружений и инженерных систем. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 98 9 > Следующая >>>

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 hФ, находят необходимую скорость Vф газовоздушного потока в узком сечении факельного оголовка диаметром do по формуле

Vф = hФ / (2,17∙do) (19)

при безветрии VB≥3 м/с, или из

hФ = 4,2(Vф/2,5 – 0,7)

0,63

(20)

при скорости ветра Vв > 3м/с. Таким образом:

а) Н

= 1,8∙Нзд = 28,8 м, б) 96 /2 = 48м.

гр.

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

Потери давления в трубе общей длиной 16 + 2 = 18 м при скорости газа в ней Vг = 7 м/с, плотности газов ρг = 353/ (273+150) = 0,8 кг/м3 и коэффициенте шероховатости в ней λ = 0,05 равны ∆Рт = 0,05∙18∙0,8∙72/(0,35∙2) = 50 Па. Потеря давления в устье трубы ∆Ру = 0,8∙26,32/2 = 277 Па. Общее сопротивление линии ∆Ро= 327 Па. При КПД вентилятора ηв = 0,7 необходимая мощность вентилятора равна N = 1,1 ∆Ро∙L / (1000∙ ηв) = 0,9 кВт. При скорости Vф < 26 м/с поступа-

41,0)25160(30/106,7

)(

1000









тг

ttH

9,130/13554,565,0/

 HtQ

02,1

74,034,064,01,067,0

34,01,067,0







 ff

tQH

nmFМА







/1,0

13554,530

103,102,111,4160

ммг





)3f

ющая концентрация диоксида серы в аэродинамическую тень составит С=M/L=1000/2=5000 мг/м3.

Если принять do = 0,45 м, тогда будем иметь Vф = 20/2,17∙0,45 = 20 м/с, ∆Ру = 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 Vф = 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 VВ >3 м/с и при hФ=20 м скорость струи будет равна Vф =32 м/с и при этом увеличится необходимая мощность вентилятора в 1,47 раза.

4. Выбор площадки для строительства котельной

Определение площадки для строительства котельной на территории города с учетом климатических условиях и возникновения НМУ.

Пример:

- район строительства г. Рязань;

- расход дымовых газов Qг = 5,54 м3/с, температура tг = 160 оС;

- высота дымовой трубы Нт = 30 м, диаметр её устья Dт = 1,0 м;

- скорость дымовых газов на выходе из трубы Vт = 7,06 м/с;

- температура атмосферного воздуха tв = +25 оС, коэффициент темпера-

турной стратификации А = 160;

- выброс окислов азота Мо = 4,1г/с, окислов углерода Мс = 11,4 г/с;

- местность ровная (рельеф спокойный), для неё показатель η = 1;

- фоновая приземная концентрация окислов азота Сф = 0,7ПДК

углерода Сф = 0,5ПДК

М.Р.

, окиси

М.Р.

Решение.

1. Определяется максимальная приземная концентрация по формуле (11)

При F = 1, η = 1, параметр

2. Определяется параметр Vм = 0,65∙

3. Определяется параметр

m =

4. Определяется параметр n = 0,532∙ V

– 2,13∙ Vм +3,13=1,9–4+3,13=1,03.

5. Максимальная приземная концентрация окислов азота равна

Cm =

6. Определяется расстояние, на котором образуется максимальная кон-

центрация xm = Н∙[4,95∙Vm∙(1 + 0,28∙

] = 30[4,95∙1,9∙(1+0,28∙0,745)] = 340 м.

x, м

x/xm S1

Cx, мг/м

x, м

x/xm

Cx, мг/м3

0,15

0,1

0,03

340

1,0

0,34

100

0,3

0,33

0,1

400

1,2

0,96

0,3

150

0,44

0,6

0,19

600

1,8

0,8

0,29

200

0,59

0,8

0,25

800

2,3

0,66

0,2

250

0,73

0,94

0,29

1000

2,9

0,53

0,17

300

0,88

0,99

0,295

1200

3,5

0,43

0,14

7. Определяется приземная концентрация окислов азота С = См + Сф =

=0,1 + 0,7∙0,2 = 0,24мг/м3.

Следовательно, концентрация С > ПДК

= 0,2 мг/м3, поэтому строитель-

М.Р.

ство котельной возможно только при условии очистки выбросов или при увеличении высоты дымовой трубы.

При высоте трубы Н = 40 м получим См = 0,1∙(30/40)2 = 0,056 мг/м3, тогда приземная концентрация будет равна

С = 0,056 + 0,7∙0,2 = 0,196 мг/м3 < ПДК

М.Р.

Однако при наступлении второго предупреждения НМУ возможно повышение СМ в два раза, тогда С = 0,2 + 0,14 = 0,34 мг/м3, что превышает ПДК

. В этом случае необходимо увеличить высоту трубы до 60 м, т.к.

М.Р.

С = 0,2∙(30/60)

+ 0,14 = 0,19 мг/м3.

В этом случае необходимо сравнить экономические затраты на создание очистного устройства или строительство высокой трубы, учитывая, что при наступлении третьего режима предупреждения НМУ, когда приземная концентрация может увеличиться вместо двух в три раза, т.е. концентрация будет равна не менее С = 0,34 мг/м3. В этом случае высота трубы должна быть не менее 145 м и капитальные затраты будут значительными.

При переводе котельной на резервное топливо (мазут или дизельное топливо) потребуется применение только очистного устройства, поскольку количество выбросов сернистого ангидрида относительно окислов азота будет выше в 2,5 раза.

Максимальная приземная концентрация оксида углерода, рассчитанная по формуле (10), составит 0,314 мг/м3 на расстоянии 90 м, которая в 16 раз меньше ПДК = 5 мг/м3, поэтому ею можно пренебречь.

5. Определение площади загрязненной городской зоны

Определение площади загрязнения, при максимальной приземной кон- центрации вдоль оси направления ветра с учетом фоновой концентрации при наступлении третьего режима НМУ составит С = 0,34 мг/м3 в одной точке на расстоянии xm = 340 м от источника.

Концентрации вдоль оси направления ветра на различном расстоянии до точки с Cm рассчитываются при x/xm ≤ 1 по зависимости Сx = (Cm + cф)∙S1, где S1 = 3(x/xm)4 - 8(x/xm)3 +6 (x/xm)2 и при 8> x/xm > 1 S1 = 1,13 / [0,13∙(x/xm)2 +1].

В табл. 5.1 приведены значения приземных концентраций вдоль направления скорости ветра - х.

Таблица 5.1

2432

)45178,1251(

yyyy

tttt 

y,м

ty S

Cy, мг/м3 0 0 1

0,22

0,007

0,97

0,21

0,026

0,77

0,17

0,06

0,56

0,12

0,1

0,35

0,08

100

0,16

0,5

0,04

здв

НV

kkM





L /Н

зд

1 2 3 4 5 6 7 8 9

kl 1,2

1,3

1,15

0,8

0,65

0,5

0,4

0,3

0,2

Значения концентраций в перпендикулярном направлении y определяются с учетом величины опасной скорости ветра U, т.е такой, при которой воздушный поток максимально приближен к поверхности земли. При параметре Vm ≤ 0,5 U= 0,5 м/с, при 0,5 <Vm ≤ 2 U= Vm м/с, при Vm > 2 U = 2,2 Vm..

Для исследуемого варианта Vm = 1,9 и U = 1,9 м/с.

Концентрации Сy определяются по зависимости Сy = Сx∙S2. Значение S2 определяется по параметру ty = U∙(y/x)2, задавшись рядом значений y для соот-

ветствующего значения x, т.е. - S2 =

В табл. 5.2 приведены значения Сy для ряда значений y для одной точки при xm = 340 м верхней зоны концентраций. Нижняя зона относительно оси x будет идентичной.

Таблица 5.2

Аналогично определяются концентрации для остальных точек вдоль линии x.

6. Влияние низких источников вредных выбросов на загрязнение воздушной среды

Низкий источник – когда вредные выбросы поступают в аэродинамиче-

скую тень (завихренную зону) за зданием.

Максимальная приземная концентрация вредных веществ у здания См,

мг/м3, при выбросе М, мг/с, скорости ветра Vв, м/с, и высоте здания Н

рассчи-

зд

тывается по зависимости

См =

где kh = 2/exp(0,61∙h

), hэ = (hтр + ∆h) / Нзд, ∆h = α∙Dтр∙Wу / Vв , где α = 1,5

, (21)

при Vв> 2 м/с и α = 1,9 при Vв ≤ 2 м/с, ∙Dтр – диаметр устья трубы выброса, м, Wу – скорость выброса в устье трубы, kl – коэффициент, зависящий от отноше-

ния длины здания l к его высоте Нэд, его величина приведена в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Так называемая опасная скорость ветра определяется по зависимости

ээ

hh  3,3

здуу

НWD

ЕkМ



53,0

)/15,0exp(

ВВ 

U = 3,8∙Dу∙ Wу∙В/Нзд, (22)

где В =

Максимальная приземная концентрация при опасной скорости ветра

где Е =

См =

, (23)

Пример.

Требуется определить приземную концентрацию вредных веществ у уз-

кого здания высотой Нзд = 15 м, l

15 м при высоте трубы над зданием

зд =

hтр = 1м, величине выброса М = 1000 мг/с, расходе газовоздушной смеси

L = 2000 м3/ч (0,555 м3/с) для трех условий:

1 - Wу = 5 м/с, 2 – при величине опасной скорости ветра U = 1 м/с, 3 – над трубой установлен зонт.

Первый вариант: площадь устья трубы F = L/ Wу = 0,555/5 = 0,111 м2 и

диаметр устья трубы равен Dу = 0, 375 м.

При Vв = 1 м/с ∆h = 2,8 м, hэ = 0,25, В = 0,63, Е = 1,07, U = 0,3 м/с,

= 24,8 мг/м3 ,

при Vв = 2 м/с ∆h = 1,4 м, hэ = 0,16, В = 0,6, Е = 1,1, U = 0,28 м/с,

= 27 мг/м3,

при Vв = 5 м/с ∆h = 0,6 м, hэ = 0,1, В = 0,58, Е = 1,2, U = 0,26 м/с,

= 30 мг/м3.

Следовательно, при малой скорости газовоздушного потока и изменении

скорости ветра в 5 раз концентрация у стены здания изменяется в 1,2 раза.

Второй вариант: при Vв = 1м/с ∆h = 2,8 м, hэ = 0,25, В = 0,63, Wу = 16,7 м/с, Е = 1,07,

= 7,4 мг/м3 ,

при Vв = 2 м/с ∆h = 6,2 м, hэ = 0,16, В = 0,6, Wу = 17,5 м/с, Е = 1,1,

= 7,1 мг/м3 ,

при Vв = 5 м/с ∆h = 1,4 м, hэ = 0,16, В = 0,58, Wу = 18,2 м/с, Е = 1,2,

= 6,8 мг/м3 ,

Следовательно, увеличение скорости газовоздушного потока с 5 до 17,5 м/с, т.е. в 3,5 раза, и опасной скорости ветра приводит к пропорциональному снижению приземной концентрации вредных веществ.

Третий вариант:

при Wу = 0 ∆h = 0, hэ = 0,067, В = 0,55, Е = 0,33, Cm →∞,

при подъеме скорости газовоздушного потока со скоростью Wу = 0,1 м/с будем иметь ∆h = 0,06 м, hэ = 0,085, См = 373 мг/м3,

при Wу = 0,5 м/с См = 250 мг/м3.

 



 











)4,1(

426,03,1

xвl

lНV

здв

)4,1(

xвlV







здв

НlV

кM



6,5

)(15xвlV













пр

Мк

Следовательно, установка зонта над выбросной трубой (шахтой) приводит к образованию максимальной приземной концентрации вредных веществ у источника.

7. Влияние низких источников вредных выбросов и скорости ветра на загрязнение воздушной среды

Концентрация вредного вещества на расстоянии x – Cx для узкого здания

в ≤ 2,5 Нзд при x ≤ 6 Нзд равна

, (24)

при x > 6 Нзд

. (25)

Концентрация вредного вещества на расстоянии x– Cx для широкого зда-

ния в >2,5 Нзд при x ≤ 4 Нзд равна

, (26)

где значение коэффициента kl приведено в табл.6.1,

и при x ≤ 4 Нзд равна

. (27)

Концентрация в поперечном потоке выбросов равна Сy = Cx∙S3,

где

S3 = exp[- 30∙y2 / (1,4∙l + в +x)2]. (28)

8. Определение предотвращенного экологического ущерба воздушной среде

Предотвращенный экологический ущерб – это оценка в денежной форме возможных отрицательных последствий, которых удается избежать в результате природоохранной деятельности. Расчет выполняется в соответствии с "Методикой определения предотвращенного экологического ущерба", утвержденной Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды

30.11.1999г.

Величина предотвращенного ущерба определяется по зависимости

пр

= У

уд

∙

, (29)

где У

– удельный ущерб окружающей среде от выбросов в атмосферу регио-

уд

на приведенной суммы условной тонны, руб./усл. т, например, для ЦЧР

= 62,8, для Центрального региона У

уд

нежской области к

– коэффициент экологической ситуации в регионе, например в Воро-

= 1,11-1,28, в Краснодарском крае к

= 74;

уд

= 1,5-2,9;

Наиме-

нование

Вы-

бросы,

т/год

Кол-во улав-х,

т/год

Кол-во

выбр-х,

т/год

Привед.

масса

улавлив.,

усл.т/год

Привед.

масса

выбросов,

усл.т/год

Коэф.

Предо-

твращ.

пр

тыс. руб

Не

предо-

твр.,

тыс.

руб

Пыль

5460

4914

546

13268

1476

2,7

1865

207

Зола

192,5

96,5

643

646

6,7

SO2 386

231

155

4620

3100

650

436

278 - 278 - 111

0,4 - 15

36,2

12,7

23,5

209,5

388

16,5

54,5

CnH

5888

4122

0,7 - 580

Всего

5234

6987 2635

1383







пр

б э

Мк

= Мi∙кi, где Мi – величина i – го выброса, т/год, кi – коэффициент

пр.i

эколого-экономической опасности i-го вещества, например, он равен для окиси углерода 0,4, углеводородов 0,7, пыли 2,7, двуокиси азота 16,5, диоксида серы 20, ртути 5000, бенз(а)пирена 12500 и т.д.

Пример. Котельная в Рязанской области, работавшая на угле и оснащенная скруббером, имела степень очистки от пыли η = 90 %, от золы η = 50 %, от диоксида серы η = 60 %, от двуокиси азота η = 35 % была закрыта. Выбросы составляли, т/год: пыли 5460, угольной золы 192,5, диоксида серы 386, диоксида азота 36,25, углеводородов со шламовой площадки 5888. Для области

= 74 руб/усл.т, к

уд

= 1,9.

Предотвращенный экологический ущерб приведен в табл.8.1.

Таблица 8.1

9. Определение предотвращенного экологического ущерба водной среде

Величина предотвращенного ущерба определяется по зависимости

где У

= У

пр

- удельный ущерб, наносимый приведенной массой сброса вред-

уд

∙

, (30)

ных веществ соответствующего водного бассейна, к примеру для бассейнов Азовского моря, Воронежской области У

= 9772 руб./усл.т, Ростовской -

уд

10737, Орловской - 8140,9, Пензенской - 9168,8, Липецкой - 9706,5 и т.д.;

– коэффициент экологической значимости состояния водного бассей-

на, например для Воронежской области, к

= 1,11 – 1,28, Орловской - 1,1 – 1,11

и т.д.

Пример.

На предприятии в Орловской области в сточных водах, поступающих в очистные сооружения, содержатся, т/год: взвешенных веществ (ВВ) - 4285, нефтепродуктов (НП) -192,5, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) - 260,5, биологических веществ, потребляющих кислород из воды (БПК) – 6820,6, сульфатов – 9814,6.

На очистных сооружениях до их реконструкции улавливались, т/год: ВВ – 1415, НП – 195,2, СПАВ – 260,5, БПК – 6820,5, сульфаты – не улавливались.

После реконструкции очистных сооружений дополнительно улавливались: ВВ - 2749 т/год, сульфаты - 9000 т/год.

Удельный ущерб, наносимый сбросами Азовскому морю, составляет

= 8140, 9 руб./усл. т, коэффициент экологической значимости от доли вли-

уд

яния выбросов от предприятия составляет к

= 1,1.

Коэффициенты относительной эколого-экономической опасности сбросов составляют: ВВ – 0,15, НП – 20, СПАВ – 11, БПК – 0,3, сульфаты – 0,2.

Решение.

Приведенные массы уловленных веществ, усл. т:

МВВ = (4285 – 121)∙0,15 = 624,6; МНП = 192,5∙20 = 3850; М 2865,5; М

= 6820,5∙0,3 = 2046,15; М

БПК

= 9000∙0,2 = 1800.

сульф.

= 260,5∙11 =

СПАВ

Общая приведенная масса уловленных веществ составляет 11186,26 усл. т.

Предотвращенный экологический ущерб составляет

= 8140,9∙1,1∙11186,26 = 100,173 млн руб.

пр

Ущерб водным ресурсам составляет

= 8140,9∙1,1∙(121∙0,15 + 814,6∙0,2) = 1,622 млн руб.

н.пр

Параметр

Номер

опыта

Наименование вредных выбросов

Диоксид

азота

Углерода

оксид

Серы

диоксид

Формальдегид

Пыль

Величина вы-

броса, г/с

0,8

0,5

1,0

10 2 1,1

0,8

0,35

Концентрация,

мг/м3

0,15

3,0

0,3

0,1

0,3 2 0,2

5,0

0,5

0,035

0,3

ПДК

М.Р.

, мг/м3

0,2 5 0,5

0,035

0,3

РМ

СР

ПДК





МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задача №1. При температуре воздуха в городской среде, превышающей температуру в жилых помещениях здания, определить допустимое время работы газовой плиты τ, мин, в квартире общим объемом V = 125 м3 при выделении азота диоксид до m = 0,01мг/с, но не выше предельно допустимой концентра- ции ПДК

Ответ: τ = 42 мин. τ = (V∙ПДК

= 0,2 мг/м3.

М.Р.

) / m = (125∙0,2) / 0,01 = 2500 с.

М.Р.

Задача №2. Определить расход поступающего в кухню и удаляемого из нее воздуха L, м3/с, при выделении от работы газовой плиты азота диоксид в количестве m = 0,01 г/с и при концентрации его в приточном воздухе

=0,1 мг/м3, при котором обеспечивается соблюдение санитарно-

гигиенических нормативов.

Ответ: L = 0,1 м3/с. L = m / (ПДК

- СП) = 0,01 / (0,2-0,1) = 0,1 м3/с.

М.Р.

Задача №3. На какую величину δ необходимо открыть на кухне площа- дью 15 м2 окно высотой h = 1,2 м при скорости воздуха в проеме окна

= 0,1 м/с, концентрации азота диоксид в городском воздухе CП = 0,1 мг/м3

для соблюдения в кухне норм по удельному воздухообмену

= 3 м3/(ч∙м2) = 0,83∙10-3 м3/(с∙м

УД.

Ответ: δ = 0,1 м. L = 15∙L

= 15∙0,83∙10-3 = 0,0125 м3/с.

УД.

δ = L / (h∙ υВ) = 0,0125/(1,2∙0,1) = 0,1 м.

Задача №4. Используя зависимость (2), определить индекс загрязненно- сти городской воздушной среды ИК исследуемого района и его предельно допустимое значение по расчетным и измеренным параметрам, приведенным в табл.1.

Таблица 1

лое здание от автомобильной дороги с интенсивностью движения до 400 автомобилей в час для снижения транспортного шума, не препятствующего бодрствованию жильцов и при каких мерах достигается его снижение, не мешающее их сну.

Ответ: по опыту №1

по опыту №1: ИК = 0,783, по опыту № 2: ИК = 1,0.

Задача №5. На каком минимальном расстоянии должно располагаться жи-

Параметр

Наименование вредного вещества

Нефтепродукты

Железо

Свинец

Марганец

Нитраты

Бензин

Концентрация

С, мг/м3

0,05

0,2

0,01

0,005

ПДК, мг/л

0,1

0,3

0,03

0,01

ПДК

ИЗВ 

Задача №6. При каких условиях и при использовании каких строитель- ных материалов возможно поступление в жилые помещения радона в количестве выше санитарной нормы, равной 400 Бк/м3.

Задача №7. Используя зависимость (7), определить индекс загрязнения поверхностных сточных вод ИЗВ, поступивших в приемный резервуар с отстойником объемом 1000 м

и концентрацией вредных веществ, приведенных в

табл.2 и сравнить его с предельно допустимым индексом.

Таблица 2

Ответ: И

ФАКТ

/ И

ПДК

= 4,25/6 = 0,71;

Задача №8. Приведите обоснование, почему допускается приземная концентрация вредных выбросов на территории предприятия выше ее максимально разовой предельно допустимой, а для предприятия, не имеющего ограждения, не допускается.

Задача №9. Используя зависимость (21), докажите, почему не допускается установка зонтов над вентиляционной и дымовой трубами при рассеивании выбросов в атмосферном воздухе.

Задача №10. Приведите обоснование, почему экологический ущерб природной среде, рассчитываемый по зависимостям (29) и (30), при одинаковых величинах приведенных масс поступления выбросов в водную среду многократно превышает наносимый ущерб от массы выброса в воздушную среду.

Задача №11. Используя приведенную в главе 3 методику определения аэродинамической тени, образуемой на заветренной стороне здания, доказать правомочность требований СНиП 2.07.01-89* - Градостроительство о расстоянии между пяти- и девятиэтажными зданиями должно быть не менее 46 м.

Задача №12. В соответствии с данными СанПиН 2.2.1/2.1.1-1200-03 вредные предприятия разделяются на 5 классов вредности в зависимости от класса опасности вредного вещества, которые разделяются на 4 класса. Обоснуйте, какие дополнительные факторы должны учитываться при классификации предприятий.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 98 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]