Нормативы предельно допустимых выбросов (пдв)

Различают ПДВ непосредственно источника выбросов и ПДВ предприятия (или объекта). Норматив ПДВ (в г/с) устанавливается из условия, чтобы содержание загрязняющего вещества в приземном слое воздуха (на высоте 1,5-2,5м от поверхности земли) от источников или их совокупности не превышало нормативов качества воздуха для населения, животного и растительного мира (т.е. ПДК) на границе СЗЗ; он представляет собой количество загрязняющего вещества максимально допустимое к выбросу в атмосферу конкретным источником в единицу времени.

Различают организованные и неорганизованные источники, которые подразделяются на стационарные и подвижные (транспортные и иные подвижные средства и установки). Примером организованного источника выброса является любая труба (стационарная или подвижная), а неорганизованного – хвостохранилища, отвалы горных пород. Кроме того, в классификации выделяют мелкие одиночные источники (вентиляционные фонари и др.).

Для каждого организованного стационарного источника выброса, а также для каждой модели транспортных и других подвижных средств и установок устанавливается индивидуальный ПДВ. Для неорганизованных источников выбросов и для совокупности мелких одиночных источников устанавливают суммарный ПДВ.

Источники вредных выбросов устанавливают органы надзора и контроля путем инвентаризации, которая проводится не реже одного раза в течение года. В соответствии с ГОСТ 12.2.1.04-77 под инвентаризацией выбросов понимают систематизацию сведений о распределении источников на территории, количестве и составе выбросов.Эти данные необходимы для составления статистической отчетности по форме 2-ТП воздух, разработки проекта норм ПДВ, для составления плана мероприятий по оздоровлению воздушной среды.

Инвентаризация выбросов регламентирована «Руководством по контролю источников загрязнения атмосферы» ОНД-90 и другими руководящими и методическими указаниями. Инвентаризация производится, как правило, технологическими службами предприятия совместно со специализированными научными или пусконаладочными организациями. Основной конечной целью проведения инвентаризации является определение массового выброса вредных веществ из каждого источника (г/с).

Массовый выброс вредных веществ можно определить с большей или меньшей точностью следующими методами: инструментальным, инструментально-лабораторным, индикаторным и расчетным. Чаще всего из-за отсутствия инструментальных замеров используют расчетные методы. Они основаны на использовании данных о составе исходного сырья и топлива, технологических режимах, степени очистки газов газопылеочистным оборудованием и т.п., по эмпирическим зависимостям или по удельным выбросам вредных веществ на единицу производимой продукции, использованного сырья, топлива, выработанной энергии.

Суммируя ПДВ отдельных источников загрязнения, устанавливают ПДВ для предприятия (объекта). Теоретической основой расчета ПДВ является решение дифференциального уравнения атмосферной турбулентной диффузии примеси, в результате которого определяется поле приземных концентраций, создаваемое источником выброса. В мировой практике употребляются также другие методики.

Нормативная «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» (ОНД-86) позволяет рассчитывать поле разовых концентраций примеси у земли при выбросе одиночного и группы источников: при нагретых и холодных выбросах, от точечных, линейных и площадных источников, даёт возможность учесть действие разнородных источников, суммирующее действие загрязняющих веществ. При этом учитывается количество источников загрязнений, распределение выбросов во времени и пространстве, другие факторы.

Конечная цель расчетов ПДВ – обеспечение концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, не превышающих ПДК. Конкретно это означает, что величина наибольшей концентрации каждого загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы () не должна превышать максимальную разовуюданного загрязняющего вещества, т.е. должно соблюдаться условие:

(3.11)

При одновременном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих аддитивными свойствами необходимо учитывать фоновую концентрацию загрязняющего вещества(т.е.), создаваемую другими источниками загрязнения.

Тогда:

, (3.12)

или , (3.13)

или (3.14)

Для выполнения этого условия пылегазовые выбросы должны подвергаться очистке или рассеиванию в атмосфере с помощью высоких труб. Худшим вариантом является рассеивание загрязняющего вещества (ведь загрязняющие вещества всё равно попадают в ОПС). Поэтому именно для этого случая и устанавливают ПДВ.

Методика расчета ПДВ позволяет решать две задачи:

• определять ПДВ по заданной высоте трубы и значению ПДК загрязняющего вещества (прямая задача);

• определять минимальную высоту трубы () по заданной ПДК загрязняющего вещества (обратная задача).

При этом методика позволяет осуществлять расчет для труб, выбрасывающих как холодные пылевоздушные смеси (), так и нагретые ().

Решение прямой задачи. Исходные данные для расчета ПДС:

• стационарный источник выброса – одиночная труба с круглым устьем;

• выбрасываемые газы – нагретые (выбросы холодных газов не рассматривают из-за малой актуальности);

• фоновые концентрации вредных веществ – , /м³;

• высота трубы – , м;

• мощность выброса – , г/с или т/год;

• объем газовоздушной смеси - , м³/с;

• другие данные коэффициенты, необходимость использования которых будет показана ниже.

При решении прямой задачи разработка нормативов ПДВ для стационарных источников (при ) проводится по следующему алгоритму (случай одиночной трубы с круглым устьем, выбрасывающей нагретые газы).

1. Определение фоновых концентраций () загрязняющих веществ, т.е. концентраций, обусловленных комплексом других источников, за вычетом нормируемых.

2. Расчет фактических приземных концентраций от источника выбросов нормируемого объекта по следующей методике:

• определяют фактическую концентрацию вещества в воздухе на расстоянии от источника загрязнения по формуле:

, (3.15)

где – максимальная приземная концентрация примеси;

–коэффициент, определяющий условия перемешивания примесей;

–мощность выброса, г/с или т/год;

–коэффициент, учитывающий скорость оседания веществ из атмосферы;

и – коэффициенты, учитывающие условия выхода смеси из источника;

–коэффициент шероховатости, зависит от рельефа местности;

–высота трубы, м;

–разность температур газовоздушной смеси и воздуха наиболее жаркого месяца;

–объём газовоздушной смеси, м³/c.

, (3.16)

где – диаметр устья источника, м;

–скорость выхода смеси из устья источника, м³/с.

Из уравнения (3.16) видно, что существенное влияние на приземную концентрацию оказывают масса выброса и высота трубы, поэтому рекомендуется регулирование качества воздуха осуществлять с помощью мероприятий по сокращению мощности выброса. Увеличение высоты трубы допускается лишь в случаях, когда невозможна реализация активных мероприятий.

• рассчитывают расстояние от источника до места, где создаётся максимальная приземная концентрация примеси (), по формуле:

, (3.17)

где – коэффициент, определяется дополнительно для нагретых и холодных газопылевых смесей;

• рассчитывают ПДВ с учетом фоновых концентраций тех же веществ, где :

(3.18)

• определяют ПДВ (г/с) для каждого вещества и каждого источника.

• определяют ПДВ (т/год) для предприятия в целом как сумма ПДВ от одиночных источников или групп источников:

(3.19)

Примечание: предельно допустимая масса сжигаемого топлива при выбросе продуктов его сгорания рассчитывается по формуле:

(3.20)

3. Анализ полученного поля концентраций, учет фоновых концентраций () и сравнение их с требуемым нормативом по формуле (3.14).

В соответствии с приведенными выражениями (3.18, 3.19) можно определять:

а) допустимый суточный (или годовой и т.д.) выброс загрязняющих веществ, г/сут; кг/сут;

б) максимальную концентрацию () загрязняющих веществ в устье трубы, г/м³; кг/м³; (здесь).

Величина является параметром, контролируемым в процессе работы объекта.

4. Выявление веществ, по которым имеются зоны превышения ПДК и источников, обусловливающих формирование повышенных концентраций.

5. Выводы:

• если превышения нет, то ПДВ утверждается;

• если превышение имеет место, то необходимо решение вопроса:

• ужесточить степень очистки выбросов, т.е. повысить эффективность очистки путем разработки мероприятий по снижению массы выбросов загрязняющего вещества; далее произвести перерасчет. Этот путь отличается дороговизной и технологической сложностью;

• уменьшить массу выбрасываемого загрязняющего вещества () за счет уменьшения объема выбросов (); однако этот путь нерентабелен;

• принять расчетное значение ПДВ временно, т.е. установить временно согласованные выбросы (ВСВ) и определить этапы снижения выбросов до значений, обеспечивающих соблюдение ПДК с указанием конечного срока.

При использовании третьего варианта на каждом этапе сокращения выбросов устанавливается временно согласованный выброс (ВСВ) с учетом опыта сокращения на прогрессивных предприятиях с наилучшей достигнутой технологией.

Для того чтобы не прекращать хозяйственную деятельность предприятия зачастую используют третий (компромиссный) путь, т.е. устанавливают ВСВ и разрабатывают долгосрочную программу снижения выбросов с помощью природоохранных мероприятий (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 – Поэтапный процесс снижения ВСВ до значения ПДВ

От того, укладывается или нет предприятие в установленные ему нормативы и в какие именно – ПДВ или только в ВСВ, – зависят размер и источники сбора за загрязнение окружающей среды.

В случае выброса из одиночного источника холодной газовоздушной смеси ПДВ определяется по формуле:

(3.21)

Организационные аспекты установления ПДВ заключаются в следующем. Работы по установлению ПДВ ведутся под общим руководством головной организации, назначаемой для каждого населенного пункта. Она осуществляет следующие функции:

• определяет перечень предприятий (объектов), выбросы которых надо учитывать при установлении ПДВ (т.е. фоновые концентрации загрязнителей в воздухе, ();

• рассматривает предложения министерств, ведомств по установлению ПДВ для подчиненных предприятий (объектов);

• утверждает ПДВ и ВСВ ПДВ для каждого источника выбросов загрязняющих веществ, которые предварительно согласовываются с органами, осуществляющими контроль за охраной атмосферного воздуха;

• разрабатывает комплексный план мероприятий по снижению выбросов и оздоровлению атмосферы в целом по населенному пункту.

Если окажется невозможным устранить или существенно уменьшить выбросы вредных веществ отдельными предприятиями или объектами, то в территориально-ведомственных планах должны предусматриваться:

• сроки вывода этих предприятий или объектов из селитебных территорий и земель;

• изменение профиля производства этих предприятий и объектов;

• организация санитарно-защитных зон.

Решение обратной задачи. Из уравнения (3.15) видно, что наиболее существенное влияние на приземную концентрацию оказывают масса выброса загрязняющего веществам и высота трубы (). Поэтому принудительно регулирование качества воздуха на селитебной территории можно осуществлять двумя путями:

• сокращение массы выбрасываемых загрязняющих веществ () с помощью методов очистки выбросов или усовершенствования технологического регламента основного производства;

• увеличение высоты трубы (которая должна быть минимально оптимальной – ).

Увеличение высоты трубы допускается лишь в случаях, когда невозможна реализация активных природоохранных мероприятий. При этом имеет место решение обратной задачи, т.е. расчет минимальной высоты трубы, , которое вытекает из уравнения решения прямой задачи (3.18). Далее (для упрощения) уравнение решения обратной задачи приводится без учета фоновой концентрации загрязняющего вещества, а символ ПДВ заменен символом:

(3.22)

Следует иметь в виду, что определяемая минимальная высота трубы () для выбросов загрязняющих веществ в атмосферу должна быть выше зоны аэродинамическойтениздания (рис. 3.3а), в противном случае выбросы не будут рассеиваться, а попадая в зону аэродинамическойтени,загрязнят приземный слой атмосферы над площадкой и саму площадку (рис. 3.3б). В настоящее время трубы достигают в отдельных случаях≥ 350 м.

Рисунок 3.3 – Схема соотношения высот трубы для выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и аэродинамической тени здания:

а) благоприятный случай (высота трубы выше зоны аэродинамической тени); б) неблагоприятный случай (высота трубы ниже зоны аэродинамической тени); 1 – промышленное здание; 2 – труба.

Рассеивание выбросов подчиняется законом турбулентной диффузии и зависит от многих факторов: состояния атмосферы, характера местности, физических свойств выбросов, высоты трубы, диаметра её устья и др.

Различают два направления перемещения примесей: горизонтальное и вертикальное. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном, скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур воздуха в вертикальном направлении. На рис. 3.4 показано распределение концентрации вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника (трубы) выброса.

При расчете показателя ПДВ устанавливают также зону влияния источника выбросов и всего предприятия по каждому загрязняющему веществу. Под зоной влияния понимают земную поверхность с радиусом, где сумма максимальной приземной концентрации , определенной для неблагоприятных метеорологических условий, и фоновой концентрациине превышает(см. уравнение 3.12 и 3.17):

(3.23)

Видно, что по мере удаления от трубы концентрация вредностей в приземном слое сначала нарастает, достигает максимума, а затем медленно убивает. Это позволяет говорить о наличии трех зон различного загрязнения воздуха:

1) зона переброса факела выбросов (невелика);

2) зона замедления (здесь );

3) зона постепенного снижения уровня загрязнения.

Рисунок 3.4 – Распределение концентрации вредных веществ () в атмосфере от организованного высокого источника (трубы)

выброса на расстоянии ()

Таким образом, основным фактором, влияющим на концентрацию загрязняющих веществ в приземном слое, является высота трубы. Концентрация вредного вещества на выходе из трубы равна (рис. 3.5).

і

Рисунок 3.5 – Зависимость рассеивания выбросов от высоты трубы

Она при высокой трубе () на уровне приземного слоя может снизиться до, а при низкой трубе () – лишь до. Отсюда разница в назначаемых ПДВ. Расстояние от трубы, на котором концентрация вредного вещества максимальна, может быть получено лишь с помощью специальных расчетов. Приблизительно эту величину принимают равной (10 – 50).