1. Розрахунок забруднення атмосфери викидами від поодинокого джерела

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_М (мг/м³) при викиді газоповітряної суміші із поодинокого джерела з круглим гирлом досягається при несприятливих метеорологічних умовах на відстані Х_М (м) від джерела і визначається за формулою

С_М= АМFmnη

H²√³ V₁∆T ,

Де А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери; М (г/с) – маса шкідливої речовини, що викидається в одиницю часу; F – безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість осадження шкідливих речовин в атмосферному повітрі; m, n – коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші із гирла джерела викиду; H (м) – висота джерела викиду над рівнем землі (для наземних джерел при розрахунках приймається Н =2 м); η – безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу, у випадку рівнинної чи слабо пересеченої місцевості з перепадом висот, що не перевищує 50 м на 1 км, η=1; ∆T (⁰С) – різниця між температурою газоповітряної суміші Т_г і температурою оточуючого атмосферного повітря Т_в; V₁ (м³/с) – витрати газоповітряної суміші, що визначається за формулою

V₁= πD²w₀ /4,

де D – діаметр гирла джерела викиду; w₀ –(м/с/) – середня швидкість виходу газоповітряної суміші із гирла джерела викиду.

Значення коефіцієнту А, яке відповідає несприятливим метеорологічним умовам, при яких концентрація шкідливих речовин в атмосферне повітря максимальна, приймається рівним 160- для Європейської території України – для джерел висотою менше 200м у зоні від 50 до 52⁰с.ш. – 180, а південь 50⁰с.ш. – 200).

Значення потужність викиду М (г/с) і витрати газоповітряної суміші V₁ (м³/с) при проектуванні підприємства визначаються розрахунком в технологічній частині проекту чи приймаються у відповідності з діючим для даного підприємства (процесу) нормативами. У розрахунку приймаються відношення М і V_1, реально маючи місце протягом року при встановлених (звичайних) умовах експлуатації підприємства, при яких досягається максимальне значення С_М.

При визначенні значення ∆T (⁰С) треба приймати температуру оточуючого атмосферного повітря Т_в(⁰С), яка дорівнює середньої максимальної температури зовнішнього повітря найбільш теплого місяця року по СНіП 2.01.01 –82, а температуру викинутого в атмосферу газоповітряної суміші Т_г (⁰С) – по діючому для даного підприємства технологічним нормативам.

При відсутності даних по Т_в в СНіП 2.01.01-82 вони запитуються в територіальному управлінні Держкомгідромету (УДКС) по місту розташування підприємства.

Значення безрозмірного коефіцієнту F приймається:

а) для газоподібних шкідливих речовин і мілко дисперсних аерозолів (пилу, золи і т. інше, швидкість упорядкованого осідання яких практично дорівнює нулю) – 1;

б) для мілко дисперсних аерозолів (крім тих, що в п.а) при середньому експлуатаційному коефіцієнті очищення викидів не менше 90% -2; від 75 до 90% - 2,5; менше 75% і при відсутності очищення – 3.

Значення коефіцієнтів m і n визначають в залежності від параметрів f, , f_e, v_M, v^'_M, відповідно:

f= 1000 w²₀ D В залежності від значення f, , f_e, знаходять

H²∆T значення m

v _M = 0,65√³V₁∆T/H Згідно графіку залежності v_M, v^'_M від n

знаходять значення останнього

v_M^' =1,3w₀ D/H

f_e = 800(v_M^')³

Якщо f≥ 100 (або ∆T~0) і v_M^' ≥0,5 (холодні викиди) при розрахунку С_М використовують формулу:

С_М= АМFn η K,

H^4/3

де K= D/8V₁= 1/ (7,1√w₀V₁), а n визначається при v_M = v_M^'

Аналогічно при f<100 і v_M<0,5 або при f≥ 100 i v_M^'<0,5 (випадки гранично малих небезпечних швидкостях вітру) розрахунок С_М за формулою:

С_М= АМFm^' η ,

H^7/3

f<100 і v_M<0,5 - m^' = 2,86m; f≥ 100 i v_M^'<0,5 - m^' = 0,9

Відстань Х_М (м) від джерела викиду, на якій приземна концентрація С (мг/м³) при несприятливих метеоумовах досягає максимального значення С_М, визначається за формулою

Х_М = (5-F) d H /4, де безрозмірний коефіцієнт d при f<100 знаходять по формулам в залежності від значення f, , f_e, v_M.

Значення небезпечної швидкості u_M (м/с) на рівні флюгеру (звичайно 10м від рівні землі), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С_М:

u_M=0,5 при , v_M≤0,5, якщо f<100 і при , v_M^'≤0,5 , якщо f≥100 чи ∆T~0

u_M= v_M при 0,5< v_M≤2, якщо f<100 і при 0,5< v_M^'≤2, якщо f≥100 чи ∆T~0

u_M= v_M(1+0,12√f) при v_M>2, якщо f<100 і при v_M^'>2 u_M= 2,2 v_M^' , якщо f≥100 чи ∆T~0

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_МИ (мг/м³) при несприятливих метрологічних умовах і швидкості вітру и м/с), відрізняється від небезпечної швидкості вітру и_М (м/с), визначається за формулою С_МИ= rC_M, де r визначається в залежності від и/и_М.

Відстань від джерела викиду Х_МИ (м), на якій при швидкості вітру и і несприятливих метеоумовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_МИ (мг/м³), визначається за формулою: Х_МИ= рХ_М, де р – безрозмірний коефіцієнт, визначений в залежності від відношення и/и_М.

При небезпечній швидкості вітру С (мг/м³) в атмосфері по осі факелу викиду на різній відстані Х (м) від джерела викиду визначається С= S₁C_M, де S₁- безрозмірний коефіцієнт, визначений в залежності від відношення Х/Х_М і коефіцієнту F/

Для низьких і наземних джерел (висота Н не більше 10 м)при значеннях Х/Х_М<1 величина S₁ замінюється на S₁^н, яка визначається в залежності від Х/Х_М і Н.

Значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосфері С_у(мг/м³) на відстані у (м) по перпендикуляру до осі факелу викиду визначається за формулою: С_у = S₂C, де S₂ – безрозмірний коефіцієнт, який визначають в залежності від швидкості вітру и (м/с) і відношення у/Х по значенню аргументу t_y (t_y=uy²/x² при u≤5; t_y=5y²/x², u>5).

Розрахунки забруднення атмосфери при викидах газоповітряної суміші із джерела з прямокутним гирлом призводиться при середній швидкості w₀ і значеннях D=D_е і V₁=V_1e (м³/с) : w₀ = V₁/Lb , де L- довжина гирла, м; b- ширина гирла, м; D_е – ефективний діаметр = 2Lb/L+b; V_1e= πD_e²w₀/4 – ефективні витрати газоповітряної суміші у одиницю часу.

ПОТУЖНІСТЬ викиду М (г/с), яка відповідає заданому значенню максимальної концентрації С_М(мг/м³), визначається за формулою

М= С_МH^{2 3}√V₁∆T

AFm n η

Висота джерела Н, яка відповідає заданому значенню С_М при ∆T ~0:

H= (AMFDη)^3/4

(8V₁C_M))

В залежності від умов викиду підраховують Н за різними уточнюючими формулами, поки два послідовних знайдених значення Н будуть відрізнятися менше ніж на 1 м.

У випадку викидів в атмосферу, що обумовлені спаленням палива, при фіксованій висоті і діаметрі гирла труби відповідна С_м витрата палива Р (т/рік) визначається за формулою

Р = 3,6 Н³ √(С_М/d₃AFm n η)³d₄∆T,де d₃ – (г/кг) – кількість шкідливої речовини, що викидається в атмосферу за одиницю маси палива; d₄ – (м³/кг) – витрати газоповітряної суміші, що виділяється на одиницю маси палива.

Для кожного джерела радіус зони впливу розраховується як найбільше з двох відстаней від джерела х₁і х₂, де х₁=10х_М, а величина х₂визначається як відстань від джерела, починаючи з якого с≤0,05 ГДК.

Врахування впливу рельєфу місцевості при розрахунку забруднення атмосфери

від одиночного точеного джерела враховується безрозмірним коефіцієнтом η. Значення η встановлюється на основі аналізу картографічного матеріалу, який відбиває рельєф місцевості у радіусі до 50 висот найбільш високого із розміщених на проммайданчику джерела, але не менше чим до 2 км. Якщо на території можна виділити окремої ізольованої перешкоди, яка витягнута в одному напрямку (гребень, гряда, горбина, уступ), то поправочний коефіцієнт на рельєф визначається за формулою η= 1+φ₁(η_m –1), де η_m визначається по таблиці в залежності від форм рельєфу, значення φ₁ визначається в залежності від співвідношення |х₀|/а₀ по графікам (сторінка 24 ОНД-86): Х₀ – відстань від середини перешкоди (гряда, горбина), або від верхньої кромки схилу до джерела; а₀- півширини гряди, схилу, горбини, протяжність бокового схилу уступу.

Д ля джерела викиду, розташованого у зоні впливу декількох ізольованих перешкод, визначають значення η для кожної перешкоди і використовують максимальне з них. Якщо визначають відстань, де максимум приземної концентрації, то d помножують на відношення 1,1/ √ η +0,2 (d з формули для Х_м).

Розрахунок забруднення повітря на проммайданчику з урахуванням впливу рельєфу місцевості проводиться у відповідності з рекомендаціями Додатку 2 ОНД-86.