4. Задача: расчёт рассеивания и нормативов предельно допустимых выбросов веществ для стационарных источников загрязнения атмосферы

4.1. Методика расчёта

Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами загрязняющих веществ (ЗВ) от промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ, котельных и т.д.) определяется по наибольшей рассчитанной величине приземной концентрации загрязняющих веществ - ЗВ (С_max, мг/м³).

Величина С_max определяется на заданном расстоянии от места выброса при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях. Значение С_max каждого ЗВ не должно превышать предельно допустимой концентрации данного ЗВ, т.е. должно соблюдаться условие С_max ≤ ПДК.

Величина С_max для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле (1):

(1)

для выброса холодной газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле (2):

(2)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания ЗВ в атмосфере, [с^2/3 ·мг ·˚С^1/3/г],

М – количество загрязняющего вещества (ЗВ), выбрасываемых в атмосферу (г/с), при расчете М необходимо учесть общий расход топлива за год, удельный выброс загрязнителя при сжигании тонны топлива и время работы участка;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ в атмосферном воздухе, для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F= 1; для пыли и золы: F= 2 при степени очистки свыше 90%; F=2,5 при степени очистки 75-90 %; F=3,0 при степени очистки < 75%;

m и n - безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси из устья источника (см. формулы ниже).

Безразмерный коэффициент η учитывает рельеф местности (для ровной и слабопересеченной местности η = 1).

Коэффициент m определяется в зависимости от величины параметра f [м/с² · ˚С] по формулам (3…5):

при f < 100, (3)

при f ≥ 100; (4)

(5)

где W – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

D - диаметр источника выброса, м.

Выбросы, для которых f ≥ 100, относятся к холодным, а f < 100 – к нагретым.

В случае прямоугольного или квадратного устья трубы определяют эффективный диаметр устья D_э по формуле

(6)

где L – длина устья, м; В – ширина устья, м; для источников с квадратным устьем L=B. Для источников с квадратным устьем эффективный диаметр D_э равняется длине стороны квадрата. В остальном расчет рассеивания вредных веществ производится как для выбросов из источника с круглым устьем.

В формулах (1) и (2) Н – высота источника выброса над уровнем земли, м; ∆Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в.

Объём газовоздушной смеси V_i (м³/с) определяется по формуле (7):

(7)

Значение безразмерного коэффициента n для нагретых выбросов (f < 100) определяется в зависимости от значения параметра V_m по формулам (8-10):

n = 1 при V_m ≥ 2; (8)

при 0,5 ≤ V_m<2; (9)

n = 4,4 V_m при V_m<0,5; (10)

для холодных выбросов (f ≥ 100) n определяется так же, как для нагретых выбросов при

Для нагретых выбросов параметр V_m определяется по формуле (11):

(11)

для холодных: (12)

Расстояние Х_max (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения С_max, определяется по формуле

(13)

Безразмерный коэффициент d находится по формулам (14…19):

при f < 100

при V_m ≤ 0,5; (14)

при 0,5 < ≤ 2; (15)

при V_m > 2; (16)

при f > 100 или ∆Т = 0

d = 5,7 при ≤ 0,5; (17)

d = 11,4 при 0,5 < ≤ 2; (18)

при > 2; (19)

При наличии N источников выброса С_max и V_m определяются следующим образом: для нагретых выбросов

(20)

(21)

для холодных выбросов из N близко расположенных друг от друга одинаковых источников расчет рассеивания проводится по формуле

(22)

где М – суммарное количество ЗВ, выбрасываемого всеми источниками в атмосферу, г/с; V – суммарный объем выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, м³/с; V = ∑V_i.

Предельно допустимый выброс (ПДВ, г/с) ЗВ в атмосферу из одиночного источника (трубы), при котором обеспечивается не превышающая ПДК его концентрация в приземном слое воздух, определяется по формулам:

для нагретых выбросов

(23)

для холодных выбросов: (24)

где С_ф – фоновая концентрация ЗВ в данной точке, мг/м³.

Значение ПДВ для источника с прямоугольным устьем определяется по тем же формулам, но при D = D_э

В случае нескольких близкорасположенных одинаковых источников, значение ПДВ для каждого источника определяется делением значения суммарного выброса, на число источников N.

Высота (Н, м) одиночного источника выброса при которой обеспечивается не превышающее ПДК значение максимальной приземной концентрации ЗВ, может быть определена по формулам:

для нагретых выбросов: (25)

для холодных выбросов: (26)

Если из источника выбрасывается несколько различных вредных веществ, то за высоту выброса должно приниматься наибольшее из значений H, которые определены для каждого вещества в отдельности.