Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе. Учебное пособие
.pdf
Неотъемлемой частью кратковременного и средней продолжительности планирования являются незамедлительные меры по предотвращению дальнейшего загрязнения наиболее неблагополучных в
этом отношении районов путем установки оборудования, конструированного специально для снижения выбросов от существующих источников загрязнений. Если предложения по долгосрочным мерам для
защиты атмосферы представлены в виде просто рекомендаций, то они,
как правило, не реализуются, поскольку требования, предъявляемые
промышленности часто не совпадают с ее интересами и планами развития.
Важнейший фактор в формировании прогнозов по защите атмосферы - количественная оценка будущих выбросов. На основании
анализа источников выбросов в отдельных промышленных районах,
особенно в результате процессов сгорания, производится оценка основных источников твердых и газообразных выбросов и может быть
сделан прогноз о возможном уровне выбросов.
Составление прогноза включает: определение основных мер,
необходимых в данной технико-экономической ситуации; установление альтернативных путей промышленного развития (особенно для
топливных и других энергетических источников); оценку комплексных капиталовложений, требуемых для реализации всего стратегического плана; сопоставление этих затрат с ущербом от загрязнения атмосферы. Соотношение капиталовложений на защиту атмосферы
(включая оборудование для ограничения выбросов от существующих
и вновь вводимых источников) и суммарного ущерба от загрязнения
атмосферы составляет примерно 3:10. Если включить стоимость оборудования для ограничения выбросов в себестоимость продукции, а не
в затраты на защиту атмосферы, тогда указанное соотношение капиталовложений и ущерба от загрязнений составит 1:10.
Отдельные области исследований по защите атмосферы часто
группируются в список в соответствии с рангом процессов, приводящие к ее загрязнению.
1. Источники выбросов (местоположение источников, приме-
няемое сырье и методы его переработки, а также технологические
процессы).
2. Сбор и накопление загрязняющих веществ (твердых, жид-
ких и газообразных).
3. Определение и контроль выбросов (методы, приборы, тех-
нологии).
21
4. Атмосферные процессы (расстояние от дымовых труб, перенос на дальние расстояния, химические превращения загрязняющих
веществ в атмосфере, расчет ожидаемого загрязнения и составление
прогнозов, оптимизация высоты дымовых труб).
5. Фиксация выбросов (методы, приборы, стационарные и мобильные замеры, точки замеров, сетки замеров).
6. Воздействие загрязненной атмосферы на людей, животных,
растения, строения, материалы и т. д.
7. Комплексная защита атмосферы в сочетании с защитой
окружающей среды.
1.10. Контроль над загрязнением атмосферы
В каждой стране существует система контроля над количе-
ством выбрасываемых веществ в атмосферу. Мониторинг атмосферного воздуха – слежение за его состоянием и предупреждение о критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей, животных и растений. Для обеспечения контроля в развитых странах созданы автоматические системы контроля загрязнения воздуха. Задачи,
решаемые данными системами: автоматическое наблюдение и регистрация концентраций с целью определения фактического состояния
воздушного бассейна; принятия экстренных мер по борьбе с загрязнением; прогноз уровня загрязнения; разработка рекомендаций для
улучшения состояния окружающей среды.
1.11. Краткая характеристика пищевых
производств, как источников загрязнения
воздушного бассейна
Технологические процессы на предприятиях, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, разнообразны и сопровождаются выделением в атмосферу значительных количеств загрязняющих веществ. Основную их часть составляют различные виды
пыли: органическая (мучная, сахарная, табачная, зерновая, какао,
орехов, сухого лома и кормовых дрожжей, витамина В12, синтети-
22
ческих моющих средств и др.) и неорганическая (содержащая двуокись кремния, известняковая, угольная и т. п.).
Кроме того, от основного производства предприятий перерабатывающей промышленности в атмосферу поступают оксиды
серы, азота и углерода, пары спиртов и сложных эфиров, акролеин,
жирные кислоты, углеводороды (пары органических растворителей), микроорганизмы, аммиак, пары кислот и др.
Вспомогательными производствами на предприятиях перерабатывающей промышленности являются: производство тары,
электросварочные работы, зарядка аккумуляторных батарей и т.п.
Наибольшее количество загрязняющих веществ поступает в
атмосферу от котельных и ТЭЦ, которые имеются на большинстве
предприятий. Лишь некоторые заводы, расположенные в крупных
городах, не имеют своих котельных. Набор других видов вспомогательных производств на разных предприятиях неодинаков.
В таблице 3 приведены примеры источников выделения загрязняющих веществ предприятий агропромышленного комплекса.
23
Таблица 3. Источники загрязняющих веществ
Наименова-
ние произ-
водства
Наименование источника
выделения загрязняющих
веществ
Наименование
загрязняющего
вещества 1 2
3
на предприятиях сахарной промышленности
Производство
сахара
Серосжигательные печи
Диоксид серы
Сульфитаторы сока, сиропа,
воды
Диоксид серы
Аппараты 1 и 2 сатурации
Оксид углерода
Установка для сушки сахара
Пыль органическая
Места пересыпки, транспортировки и упаковки сахара
Пыль органическая
Выпарная установка, вакуум-аппарат
Аммиак
Производство
сухого жома
Жомосушка
Пыль органическая,
продукты сгорания
топлива
Транспортер сухого жома
Пыль органическая
Производство
извести и сатурационного
газа
Погрузочно-разгрузочные
работы, дробилка, грохот
Пыль известняка и
угля
Известегасильные аппараты
Аэрозоль извести
Производство
пара
Котлы
Топливо – газ
Оксиды азота и
углерода
Топливо – мазут, уголь
Оксиды серы, азота, углерода, твердые частицы (сажа,
зола)
Механическая
мастерская
Металлообрабатывающие
станки
Пыль металла и
абразивов
Сварочные посты
Сварочный аэрозоль, оксид марганца, фтористый
водород
Горн
Оксиды серы, азота, углерода, зола
24
Продолжение табл. 3
1 2 3
Столярная
мастерская
Деревообрабатывающие
станки
Пыль древесная
Транспортный
цех
Бульдозеры, экскаваторы,
буртоукладочные машины,
тракторы
Оксиды серы, азота, углерода, сажа,
углеводороды, бензапирен
на предприятиях комплексной переработки мелассы
Производство
этилового
спирта
Дрожжегенераторы
Микроорганизмы
Бродильные аппараты
Пары спирта
Брагоректификационная
установка
Пары спирта
Спиртоприемное отделение
Пары спирта
Спиртохранилище
Пары спирта
Спиртоотпускное отделение
Пары спирта
Производство
сухих кормовых дрожжей
Дрожжерастительные аппараты
Микроорганизмы
Распылительная сушилка
Пыль кормовых
дрожжей, продукты сгорания топлива
Пневмотранспорт порошкообразных дрожжей
Пыль кормовых
дрожжей
Охладительная колонка
Пыль кормовых
дрожжей
Пневмотранспорт гранулированных дрожжей
Пыль кормовых
дрожжей
Производство
гранулированных органноминеральных
удобрений
(ГОМУ)
Сушилка
Пыль ГОМУ, продукты сгорания
топлива
25
1 2 3
Производство
витамина В12
Распылительная сушилка
Пыль витамина
В12, продукты
сгорания топлива
Производство
белкового
продукта
(КБП)
Ферментаторы
Микроорганизмы
Распылительная сушилка
Пыль КБП, продукты сгорания
топлива
Производство
белкового
продукта
(КБП)
Пневмотранспорт порошкообразного продукта
Пыль КБП
Охладительная колонка
Пыль КБП
Пневмотранспорт гранулированного продукта
Пыль КБП
2. Расчет рассеивания в атмосфере вредных
Методика расчета основана на определении концентраций
вредных веществ в приземном слое воздуха.
Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется по наибольшей
рассчитанной величине приземной концентрации вредных веществ
СМ, мг/м³, которая может устанавливаться на некотором расстоянии от
места выбросов, создающих неблагоприятные метеорологические
условия (когда скорость ветра достигает опасного значения u
дается интенсивный турбулентный обмен и др.)
На площадках, где может происходить длительный застой
примеси при сочетании слабых ветров с температурными инверсиями
(например, в глубоких котлованах, в районах частого образования туманов, в частности, в районах с суровой зимой, ниже плотин гидроэлектрических станций, а также в районах возможного возникновения
смогов) строительство предприятий со значительными выбросами
вредных веществ не рекомендуется.
Величина наибольшей концентрации каждого вредного вещества С
личины максимальной разовой предельно допустимой концентрации
мг/м³, в приземном слое атмосферы не должна превышать ве-
М,
веществ
26
Окончание табл. 3
наблю-
м,
данного вредного вещества в атмосферном воздухе (ПДК), установ-
3
1
2
TVH
AMF
C
mn
М
ленной санитарными нормами проектирования промышленных предприятий.
Приземные максимальные концентрации вредных веществ не
должны превышать 0,8 ПДК, установленных санитарными нормами
проектирования промышленных предприятий для атмосферного воздуха населенных пунктов, в местах размещения крупных санаториев и
домов отдыха, зонах отдыха городов с населением более 200 тыс. человек.
Рис. 4. Поведение загрязняющих веществ, выброшенных в ат-
мосферу
Величина максимальной приземной концентрации вредных
веществ для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного
(точечного) источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии xМ, м, от источника (рис.4)
определяется по формуле
, (1)
27
где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации
0
2
1
4
W
D
V
).град*м(с ,
1
1/331/3
1
2
TVH
G
атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе; M – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/c; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m и n – безразмерные коэффициенты,
учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H – высота источника выброса над уровнем земли, м;
V1 – объем газовоздушной смеси, м3/с, определяемый по формуле
, (2)
где D – диаметр устья источника выброса, м; W0 – средняя скорость
выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; ΔТ –
разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси
Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Т
град.
в,
Для упрощения определения величины см формула (1) приводится к следующему виду:
см = AMFmnG, (3)
где
Коэффициент A, с⅔*мг*град⅓/г, принимается для неблагоприятных метеорологических условий, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе от источника выброса достигает
максимального значения: для субтропической зоны Средней Азии
(лежащей южнее 40°с.ш.) – 240; для Казахстана, Молдавии, Сибири,
Дальнего Востока и остальных районов Средней Азии – 200; для Севера и Северо-Запада Европейской территории России, Среднего Поволжья, Урала и Украины – 160; для Центральной части Европейской
территории России – 120.
Для других территорий значения коэффициента A принимаются по сходству климатических условий турбулентного обмена в этих
регионах.
Величины M и V1 определяются расчетом в технологической
части проекта или принимаются в соответствии с действующим для
данного производства (процесса) нормативами. При наличии очистки
выбросов от вредных веществ значение величины M принимается по
28
содержанию вредных веществ в газовоздушной смеси после очистных
устройств.
При сжигании топлива с различным содержанием серы и золы,
а также при использовании сырья с различным содержанием выбрасываемых в атмосферу вредных веществ при расчетах принимаются
наибольшие количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу.
При определении необходимой степени очистки выбросов от
вредных веществ берутся реальные значения коэффициента полезного
действия очистных устройств при установленных условиях их эксплуатации.
При определении величины ΔT,°C, принимают: за температуру
окружающего атмосферного воздуха TВ – среднюю температуру
наружного воздуха в 13 ч наиболее жаркого месяца года (по СНиП II1-82 «Строительная климатология и геофизика»), а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси TГ – по действующим
для данного производства технологическим нормативам.
При определении ТГ учитываются подсос воздуха и охлаждение выбросов в случае применения мокрой пыле- и газоочистки. Для
котельных, работающих по отопительному графику, допускается при
расчетах принимать значения ТВ равными средним температурам
наружного воздуха самого холодного месяца, для которого характерны наибольшие выбросы вредных веществ по СНиП II-1-82 «Строительная климатология и геофизика».
Значение безразмерного коэффициента F принимается: для газообразных вредных веществ (сернистого газа, сероуглерода и т.п.) и
мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) – 1; для пыли и золы
(кроме указанных выше), если средний эксплуатационный коэффициент очистки равен не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% - 3.
При расчетах рассеивания пыли в атмосфере для производств,
у которых выбросы пыли сопровождаются выделениями водяного пара в количестве, достаточном для того, чтобы в течение всего года
наблюдалась интенсивная конденсация сразу же после выхода в атмосферу, а также коагуляция влажных пылевых частиц (например, глиноземное производство), значение коэффициента F принимается равным 3 независимо от коэффициента пылеулавливания.
Коэффициент m определяется по формуле (4) в зависимости от
величины параметра f, м/с2*град, вычисляемого по формуле (5):
29
;
34,0f0,10,67
1
3
f
m
(4)
TH
DW
f
2
2
3
10
;)-0,3)(4,36(3
мм
n
м
65,0
3
1
H
T
2
м
;)28,01(
3
f
м
м
3
.)28,01(7 f
м
м
x
dH
F4)5(
.)f
. (5)
Значение безразмерного коэффициента n определяется следующим образом:
при υм≤0,3 n=3; (6)
при 0,3 <υм≤2
(7)
при υм>2 n=1. (8)
Здесь
. (9)
Величина максимальной приземной концентрации вредных
веществ см при неблагоприятных метеорологических условиях наблюдается на оси факела выброса (по направлению среднего ветра за рассматриваемый период) на расстоянии xм определяется по формуле
xм=dH, (10)
где d – безразмерная величина, определяемая следующим образом:
при
при
ется по формуле
(обычно 10 м от уровня земли), при которой имеет место наибольшее
значение приземной концентрации вредных веществ в атмосферном
воздухе см, принимается:
при υм≤0,5 uм=0,5; (14)
при 0,5<υм≤2 uм=υм; (15)
при υм>2 uм=υм(1+0,12
вещества с
d=4,95
>2 d=
(11)
(12)
Если безразмерный коэффициент F≥2, величина xм определя-
. (13)
Величина опасной скорости ветра uм, м/с, на уровне флюгера
(16)
Максимальная величина приземной концентрации вредного
, мг/м3, при неблагоприятных метеорологических усло-
м.п.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]