Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология. Практикум для бакалавров и специалистов всех профилей
.pdf
соответствует температуре точки росы, которая выше используемой в
расчетах температуры атмосферного воздуха Tв на 5 °C и более.
Безразмерный коэффициент η учитывает рельеф местности
(для ровной и слабопересеченной местности η = 1).
Безразмерные коэффициенты m и n учитывают условия выхода
газовоздушной смеси из устья источника.
Коэффициент m определяется в зависимости от величины параметра
f [м/(с
2.о
С)] по формулам (2.3-2.5).
, при f < 100 (2.3)
или
где W – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья
при f ≥ 100 (2.4)
, (2.5)
источника выброса, м/с;
D – диаметр источника выброса, м;
Н – высота источника выбросов над уровнем земли, м;
ΔТ – разность температур между выбрасываемой газовоздушной
смесью и температурой окружающего воздуха.
Выбросы, при которых , относятся к холодным, а –
к нагретым.
Значение параметра f
для холодных выбросов рассчитывается по
e
формуле (2.6).
, (2.6)
для
значение коэффициента m вычисляется при ;
В случае прямоугольного или квадратного устья трубы определяют
эффективный диаметр устья Dэ по формуле (2.7).
, (2.7)
где L – длина устья, м; B – ширина устья, м;
для источника с квадратным устьем L = В.
Объем газовоздушной смеси Vi (м3/c) определяется по формуле (2.8).
31
31
(2.8)
Значение безразмерного коэффициента n определяется в зависимости
от значения параметра Vm по формулам (2.9-2.11).
n = 1, при Vm ≥ 2; (2.9)
n = 0, 532 V
2
– 2,13Vm+ 3,13, при 0,5 ≤ Vm< 2; (2.10)
m
n = 4,4Vm, при Vm< 0,5; (2.11)
Для холодных выбросов (f> 100) n определяется так же, как для нагретых выбросов при Vm = V
'
.
m
Для нагретых выбросов параметр Vm определяется по формуле (2.12).
. (2.12)
Для холодных выбросов – по формуле (2.13).
. (2.13)
Расстояние Х
(м) от источника выбросов, на котором приземная
max
концентрация С (мг/м3) при неблагоприятных метеоусловиях достигает
максимального значения С
, определяется по формуле (2.14).
max
. (2.14)
Безразмерный коэффициент d находят по формулам (2.15-2.20):
- при f < 100
при Vm ≤ 0,54; (2.15)
при 0,5 < Vm ≤ 2; (2.16)
при Vm > 2; (2.17)
- при f > 100 или ΔТ = 0
= 5,7 при
= 11,4
при
при
(2.18)
(2.19)
. (2.20)
Величины приземных концентраций загрязняющих веществ С в
атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника
выброса определяются по формуле (2.21).
C = S
.
C
1
(2.21)
mах .
Безразмерный коэффициент S1 определяется в зависимости от
отношения
по формулам (2.22-2.27):
; (2.22)
32
32
(2.23)
(2.26)
. (2.27)
3. Практическая часть
Пример расчета. Предприятие выбрасывает в атмосферу
(2.24)
(2.25)
загрязняющие вещества, температура атмосферного воздуха равна
Т
= 21,4 (оС), через N дымовых труб (N =1), имеющих высоту Н=7 (м) и
а.в.
прямоугольное устье длиной L=0,5 (м) и шириной В=0,4 (м). Температура
выбрасываемых газов Тг=75(оС), средняя скорость выхода газовоздушной
смеси W = 14 (м/с).
Концентрация С (г/м3) выбрасываемых в атмосферу вредных веществ,
определенная экспериментально, соответствует: С(фенол) = 0,5;
С(акролеин) = 0,085; C(формальдегид) = 0,380; C(дихлорэтан) = 4.
Фоновые концентрации по всем выбрасываемым веществам равны нулю.
N = 1, А= 200, F = 1 (для всех вариантов).
Необходимо:
а) определить фактический массовый выброс М вредных веществ по
концентрациям С выбрасываемых веществ;
б) рассчитать приземные максимальные разовые концентрации
загрязняющих веществ;
в) рассчитать приземные концентрации загрязняющих веществ
на различных расстояниях от источника выбросов;
г) построить графики распределения этих веществ в зависимости от
удаленности от источника выброса.
33
33
Решение.
3.1. Определение максимальной приземной концентрации
загрязняющего вещества
1. Определяем эффективный диаметр устья трубы по формуле (2.7):
2. Находим эффективный объем выходящих газов по формуле (2.8):
3. Определяем f по формуле (2.5):
,
где ∆T – разница между температурой газовоздушной смеси выброса
(Тг) и температурой атмосферного воздуха (Т
а.в.
).
Поскольку f (f = 32,84) < 100, то дальше расчет проводят по формулам
для нагретых выбросов.
4. Определяем коэффициент m по формуле (2.3):
5. Параметр Vm определяем по формуле (2.12):
6. Поскольку 0,5 ≤ Vm < 2 (Vm = 1,64), то n определяем по
формуле (2.10):
n = 0, 532 V
2
– 2,13V
m
+ 3,13= 0, 532 . 1,642 – 2,13.1,64 + 3,13 =
m
=1,43 – 3,49 + 3,13 = 1,07.
7. Определяем количество загрязняющих веществ М (г/с), т. е.
фактический массовый выброс:
М (фенол) = С (фенол) .Vi = 0,5г/м3 . 2,1 м3/с = 1,05 г/с;
М (акролеин) = С (акролеин) .Vi = 0,085 г/м3 . 2,1 м3/с = 0,18 г/с;
М (формальдегид) = С (форм-д) .Vi = 0,38 г/м3 . 2,1 м3/с = 0,798 г/с;
М (дихлорэтан) = С (дихлорэтан) .Vi = 4 г/м3 . 2,1 м3/с = 8,4 г/с.
8. Максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества,
определяется из формулы (2.1):
34
34
мг
м
мг
м
мг
м
мг
м
3.2. Определение расстояния от источника выброса (трубы) по оси
факела, на котором достигается максимальная приземная концентрация
вредного вещества.
Находим расстояние Х
по формуле (2.14):
max
Поскольку 0,5 ≤ Vm ≤ 2 (Vm = 1,64), то «d» вычисляем
по формуле (2.16):
= 4,95·1,64·(1+0,28
3.3. Определение приземных концентраций загрязняющих веществ на
различных расстояниях от источника выбросов в атмосферу.
Величины приземных концентраций загрязняющих веществ в
атмосфере на различных расстояниях x от источника выбросов определяем
по формуле (2.21):
, мг/м3.
Расчет проведем при следующих условиях:
Этим отношениям соответствуют следующие расстояния от
источника выбросов:
x
= 0,25
1
= 0,25·107,7 = 26,9 м,
x
= 0,5
2
x
= 1,5
3
= 0,5·107,7 = 53,9 м,
= 1,5·107,7 = 161,5 м,
35
35
x
= 3
4
x
= 5
5
x
= 10
6
= 3·107,7 = 323,1 м,
= 5·107,7 = 538,5 м,
= 10·107,7 = 1077 м.
Находим значения коэффициента S при различных диапазонах
формулам (2.22 – 2.27):
1. При
≤1 (
) коэффициенты S
и S2 определяем
1
по уравнению (2.22):
,
Приземные концентрации фенола на расстояниях х1 и х2 от источника
выброса определяются по уравнению (2.21):
(по
C1 (фенол; x1) = S
C2 (фенол; x2) = S
2. При 1<
≤8 (
.
1
.
2
C
= 0,262 . 1,429 = 0,37 мг/м3,
max
C
= 0,687 . 1,429 = 0,98 мг/м3.
max
) коэффициенты S
определяем по уравнению (2.23):
Приземные концентрации фенола на расстояниях х3, х4 и х5 от
источника выброса определяются по уравнению (2.21):
C3 (фенол; x3) = S
C4 (фенол; x4) = S
C5 (фенол; x5) = S
3. При 8<
≤100 (
.
C
3
4
5
= 0,87 . 1,429 = 1,24 мг/м3,
max
.
C
= 0,52 . 1,429 = 0,74 мг/м3,
max
.
C
= 0,266 . 1,429 = 0,38 мг/м3.
max
) и F=1 коэффициент S
определяем по
6
уравнению (2.24):
=
.
S4, S
3,
5
Приземная концентрация фенола на расстоянии х6 от источника
выброса определяется по уравнению (2.21):
C6 (фенол; x6) = S
.
C
6
= 0,08 . 1,429 = 0,11 мг/м3.
max
36
36
Приземные концентрации акролеина, формальдегида, дихлорэтана на
расстоянии x1…x
рассчитываются аналогично, самостоятельно.
6
Зависимость изменения концентрации фенола в приземном слое
атмосферы на различных расстояниях от источника выбросов в атмосферу
представлена на рис. 2.1.
Графики зависимости изменения концентрации акролеина,
формальдегида, дихлорэтана в приземном слое атмосферы на различных
расстояниях от источника выбросов строятся аналогично.
Рис. 2.1. Зависимость изменения концентрации фенола в приземном слое
атмосферы на различных расстояниях от источника выбросов
4. Задание для самостоятельной работы
Необходимо по вариантам, представленным в таблице 2.1:
а) определить фактический массовый выброс М всех загрязняющих
веществ по концентрациям С выбрасываемых веществ;
б) рассчитать максимальную приземную концентрацию С
всех
мах
загрязняющих веществ и определить, на каком расстоянии от источника
выброса Х
она достигается;
мах
в) определить приземные концентрации всех загрязняющих веществ
на различных расстояниях от источника выбросов в атмосферу (трубы).
Представить графики изменения концентрации в зависимости от
расстояния от источника.
Коэффициенты N = 1, А= 200, F = 1, η=1 (для всех вариантов).
37
37
Таблица 2.1
Номер
вари-
анта
Выброс загрязняющих веществ
С, г/м
3
Н, м L×B,
м
W,
м/с
Т
г,
º
С
Т
а.в.,
º С
фенол
акролеин
формальдегид
дихлорэтан
0
0,5
0,085
0,38
4
7
0,5×0,4
14
75
21,4
1
38,5 0 0,76
0,45
8
0,6 × 0,5
15
85
20,5
2
95
0,56
1,2
0
10
0,6 × 0,5
12
80
25 3 55,2
0,58
0
2,54
10
0,5 × 0,5
15
100
15 4 69
1,24
0,55
0
9
0,5 × 0,5
15
105
22
5
55,8 0 0,39
0,32
8
0,6 × 0,5
11
86
20
6
78,4
1,26
0
0,59
11
0,5 × 0,5
13
140
23 7 2,5 0 5
1,6
8
0,5 × 0,4
12
120
22 8 2,9
1,1
2,5
0
9
0,6 × 0,4
12
130
25 9 8,83
0,55
2,7
0
12
0,5 × 0,5
12
108
21
10
5,66 0 1,16
0,5
15
0,5 × 0,4
12
95
20
11
4,38
3,5
0
1,75
8
0,5 × 0,5
15
80
22
12
6,6 0 13
5
8
0,5 × 0,4
20
90
19
13
5,5 0 12
6
10
0,5 × 0,5
20
75
18
14
1,87
6,65
0
3,46
11
0,4 × 0,4
16
110
16
15
1,13
1,6
3,4
0
12
0,6 × 0,6
13
90
21
16
6,3 0 120
2,68
11
0,6 × 0,3
15
85
24
17
7
2,68
1,2
0
15
0,5 × 0,5
7
110
23
18
2,68
1,1
0
4,05
14
0,6 × 0,4
11
130
20
19
8,3 0 2,8
3,2
12
0,4 × 0,3
12
150
25
20
5,68
3,12
0,98
0
10
0,4 × 0,3
20
160
22
Данные для расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере
Контрольные вопросы
1. Какие нормативные документы необходимо учитывать при проведении
расчетов рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух?
2. Какие условия относятся к неблагоприятным условиям выброса
загрязняющих веществ?
3. Как учитывается трансформация химических веществ в атмосфере при
расчете максимальных разовых и среднегодовых концентраций ЗВ?
4. Какие нормативы выбросов называются допустимыми?
5. Назовите примеры стационарных источников выбросов.
6. Какие нормативные документы устанавливают классы опасности
загрязняющих веществ и их ПДК для атмосферного воздуха?
7. Влияет ли температура газовоздушной смеси на распространение
выброса?
38
38
Практическая работа №3. Изучение критериев оценки
загрязнения атмосферы
Цель работы: изучить и приобрести практические навыки
расчета некоторых критериев оценки качества атмосферы городов,
использующихся при проведении оценки воздействия на окружающую
среду.
1. Оценка суммарного загрязнения воздуха в городах
Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением,
происходящими в нем природными явлениями, составление оценки и
прогноза состояния атмосферного воздуха осуществляются при
мониторинге атмосферного воздуха.
Под качеством атмосферного воздуха понимают совокупность
физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха,
отражающих степень его соответствия гигиеническим нормативам
качества атмосферного воздуха и экологическим нормативам качества
атмосферного воздуха.
Различают экологический и гигиенический нормативы качества
атмосферного воздуха.
Экологический норматив качества атмосферного воздуха –
критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно
допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в
атмосферном воздухе и при котором отсутствует вредное воздействие на
окружающую среду.
Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха –
критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно
допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в
атмосферном воздухе и при котором отсутствует вредное воздействие на
здоровье человека.
Степень загрязнения воздуха определяется путем сравнения средних и
максимальных значений концентрации ЗВ со стандартами качества
атмосферного воздуха – предельно допустимой концентрацией (ПДК)
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест:
ПДК
– предельно допустимая среднесуточная концентрация
сс
загрязняющего вещества в воздухе населенных мест, мг/м3; эта
концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного
39
39
вредного воздействия при неограниченно продолжительном воздействии;
Уровень загрязнения
атмосферы
Значения ИЗА5
Значения СИ
Значения НП
Низкий
< 5
0 – 1
0 –10
Повышенный
5 – 6
1 – 5
10 – 20
Высокий
7 – 13
5 – 10
20 – 50
Очень высокий
> 14
10 – 50
50 – 100
ПДК
мр
– предельно допустимая максимально-разовая
концентрация загрязняющего вещества в воздухе населенных мест, мг/м3;
при вдыхании в течение 20–30 мин она не должна вызывать рефлекторных
реакций в организме человека.
В мониторинге используют три показателя качества воздуха:
- индекс загрязнения атмосферы – ИЗА,
- стандартный индекс – СИ,
- наибольшая повторяемость превышения ПДК – НП.
ИЗА – комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий
несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям
среднегодовых концентраций примесей. Поэтому ИЗА характеризует
уровень хронического, длительного загрязнения воздуха.
СИ – стандартный индекс, т. е. наибольшая измеренная разовая
концентрация примеси, деленная на ПДК. Он определяется из данных
наблюдений на гидрометеорологическом посту за одной примесью или на
всех постах рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или
за год. Показатель характеризует степень кратковременного загрязнения.
НП – наибольшая повторяемость (в процентах) превышения
максимально разовой ПДК по данным наблюдений за одной примесью на
всех постах территории за месяц или за год [28].
Уровень загрязнения атмосферы, зависящий от количественных
значений ИЗА, СИ и НП, представлен в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Классификация качества атмосферы в зависимости от показателя
качества ИЗА, СИ и НП
40
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]