2. Методичні вказівки до виконання курсової роботи

2.1 Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Він підпорядковується законам турбулентної дифузії. На розсіювання викидів суттєво впливає стан атмосфери, розміщення підприємства і характеристика джерел викидів (висота джерела, діаметр гирла тощо), особливості місцевості, фізичні та хімічні властивості речовин, що викидаються. Горизонтальне переміщення суміші визначається, як правило, швидкістю вітру, а вертикальне - розподілом температур у вертикальному напрямку.

З віддаленням від джерела викиду (труби) в напрямку розподілу промислових викидів відокремлюють три зони забруднення атмосфери:

1) зону перекиду факела викидів (вона характеризується невисоким вмістом шкідливих речовин у приземному шарі повітря);

2) зону задимлення з максимальним вмістом шкідливих речовин (ця зона найнебезпечніша для населення), яка залежить від метеорологічних умов і може бути розміщена у межах 10 - 49 висот джерела викиду (труби) від забудови;

3) зону поступового зниження рівня забруднення.

2.1.1 Розрахунок очикуваної максимальної концентрації забруднювань (С_макс , мг/м3) щодо викидів гарячої газової суміші.

Значення максимальної приземної концентрації прямо пропорційне до обсягу викидів з джерела і обернено пропорційне квадрату висоти джерела викиду (труби) над землею. Підйом гарячих потоків майже повністю зумовлений підйомною силою газів, що мають вищу температуру, ніж навколишнє повітря.

Очикувана максимальна концентрація забруднювань (С_макс, мг/м³) щодо викидів гарячої газової суміши визначається за рівнянням:

(2.1)

де А - коефіцієнт, який залежить від температурної стратифікації атмосфери і враховує частоту температурних інверсій із значеннями:

240	200	160	120
субтропики Середньої Азії	Казахстан, Нижнє Поволжжя, Кавказ, Молдова, Сибир, Далекий Схід	Прибалтика, захід Єв-ропейської частини, середнє Поволжжя, Урал, Україна	Центральна частина Європейськ-ої частини

М - маса шкідливої речовини, викинутої в атмосферу за одиницю часу, г/с

F - безрозмірний коефіцієнт, який ураховує швидкість осідання забруднювача у атмосфері із значенями:

гази, мілкодисперсні золи, не осідаючі	пил при коефіцієнті очистки
	не меньш 90 %	від 90 до 75%	меньш 75%
1	2	2,5	3

 - безрозмірний коефіцієнт, який ураховує вплив рел’єфа місцевості, якщо місцевість рівна або з перепадом висот, які не перевищують 50 м на 1 км,  = 1;

V₁ - витрата газоповітряної суміші, яку визначають за формулою:

, (2.2)

де W₀ - середня швидкість виходу газів з труби, м/с;

D - диаметр труби, м;

m - безрозмірний коефіцієнт, який ураховує умови виходу газів з труби:

(2.3)

де

, (2.4)

Н - висота труби над землею, м;

Т - різниця між температурою газоповітряної суміші, що викидається (Т_г) і температурою навколишнього атмосферного повітря (Т_п), ⁰ С

n - безрозмірний коефіцієнт, який залежить від параметра V_м

, (2.5)

якщо V_м < 0,3; n = 3 (2.5, а)

якщо V_м > 2; n = 1 (2.5, б)

якщо 2 > V_м > 0,3; (2.5, в)

Усі розрахунки зводять у таблицю, зразок якої та обчислення для заводу з виробництва азбесту, наведено в табл. 1 Додатку 1.

Дані, що наведено в таблиці, свідчать, що концентрації таких речовин, як діоксид азоту, сірководень і пил нетоксичний перевищують значення максимально разових і середньодобових ГДК.

Після цих розрахунків визначають відстань, на якій формується максимальна приземна концентрація.

2.1.2 Визначення відстані (Х_м, м) до місця, де очикується максимальна концентрація С_макс., виконується за формулами:

якщо F < 2, то Х_м = dH; (2.6)

якщо F 2, то . (2.6, а)

Значення безрозмірного параметра d залежить від параметра V_м , його знаходять за формулами (при f < 100):

V_м < 0,5 d = 2,48(1 + 0,28 ) (2.7, а)

0,5 <V_м < 2 (2.7, б)

V_м > 2 (2.7, в)

Результат зводять в таблицю, зразок якої для заводу з виробництва азбесту, наведено в табл 2 Додатку 1.

2.1.3 Розрахунок небезпечної швидкості вітру u_m (м/с), при якій досягаються значення приземної концентрації шкідливих речовин С_макс.

Визначення проводиться за формулами:

u_м = 0,5 при V_м < 0,5 (2.8, а)

u_м = V_м при 0,5 < V_м < 2 (2.8, б)

u_м = V_м(1+0,12 )при V_м > 2 (2.8, в)

2.1.4 Приземна концентрація С (мг/м³ ) у атмосфері за осю факелу викиду на різних відстанях Х (м) від джерела викиду.

Для речовин, концентрації яких перевищують гранично допустимі максимальні разові концентрації, розраховують відстань, на якій формується концентрація в межах ГДК. За небезпечної швидкості вітру u_м приземну концентрацію шкідливих речовин С (мг/м³) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях Х_м від джерела викиду визначають за формулою:

С = s_і ^. C_макс, (2.9)

де s_і - безрозмірний коефіцієнт, який визначається в залежності від відношення х/х _макс. та коефіцієнта F за формулами:

s_{і =} 3 (х/х_м)⁴ - 8 (х/х_м)³ + 6 (х/х_м)² при х/х_м < 1 (2.9, а)

Усі розрахунки зводять у таблицю, зразок якої та обчислення для заводу з виробництва азбесту, наведено в табл. 3 Додатку 1.

Одержані дані щодо концентрацій забруднюючих речовин у атмосфері на різних відстанях від джерела викиду використовують для побудови графічної залежності.

2.2 Розрахунок гранично допустимих викидів (ГДВ).

ГДВ визначається для кожної забруднюючої речовини окремо, при встановленні ГДВ ураховується фонова концентрація С_ф цієї речовини (табл. 2).

Таблиця 2 - Фонові (С_ф) та гранично допустимі концентрації (ГДК) забруднювачів

Концентрація	зола	пил	SO2	CO	NOx
Cф, мг/м3	0,11	0,042	0,011	1,87	0,031
ГДК, мг/м3	0,5	0,15	0,5	5,0	0,085

Значення ГДВ (г/с) для одиночного джерела у випадках С_ф < ГДК визначається за формулою:

(2.10)

Усі розрахунки зводять у таблицю, зразок якої та обчислення для заводу з виробництва азбесту, наведено в табл. 4. Додатку 1.

2.3 Встановлення категорії небезпечності підприємства та уточнення розмірів санітарно-захисної зони

Для визначення категорії небезпечності підприємства використовують дані про викиди забруднюючих речовин в атмосферу за формою статистичної звітності 2ТП-повітря. У цій формі має бути розшифрування «вуглеводнів» і не повинно бути інформації про сумарні викиди шкідливих речовин в атмосферу від групи підприємств.

Категорію небезпечності підприємств (КНП) обчислюють за виразом:

КНП = ^аі,

де Мі - маса викиду і-тої речовини, т/рік; ГДК - допустима концентрація і-тої речовини, мг/м³; n - кількість викинутих підприємством шкідливих речовин, які забруднюють атмосферу; а_і - безрозмірна константа, яка дає змогу порівняти ступінь шкідливості і-тої речовини зі шкідливістю сірчистого газу (визначають за табл. 3).

Таблиця 3 - Значення а_i для речовин різних класів небезпеки

Константа	Клас небезпеки
	I	II	III	IV
аi	1,7	1,3	1,0	0,9

Для розрахунку КНП за відсутності середньодобових значень ГДК використовують значення максимально разових ГДК, ОБРВ або зменшені в десять разів значення ГДК робочої зони забруднюючих речовин.

Значення КНП для речовин, щодо яких немає інформації про ГДК або ОБРВ, прирівнюють до маси викидів даних речовин. За величиною КНП підприємства поділяють на 4 категорії небезпечності. Граничні умови для з'ясування категорії небезпечності підприємства наведено в табл. 4.

Таблиця 4 - Граничні умови для визначеннння категорії небезпеки підприємства

Категорія небезпеки підприємства	Значення КНП
I II III IV	КНП 106 106 > КНП 104 104 > КНП 103 КНП 103

Залежно від КНП здійснюють облік викидів забруднюючих речовин в атмосферу, запроваджують періодичність контролю за викидами підприємств і визначають санітарно-захисну зону (СЗЗ) від джерел забруднень до житлових районів. У таких зонах розміщують адміністративно-службові приміщення, склади, гаражі, депо тощо.

Розрахунок КНП виконують за зразком, який наведено для заводу з виробництва азбесту в табл.1 Додатку 2.

Як свідчать приведені дані підприємство належить до II категорії небезпечності і, відповідно, стандартна СЗЗ становить 500 м.

Але необхідно провести уточнення цієї відстані з урахуванням «рози вітрів» і відстані формування концентрацій забруднюючих речовин у межах ГДК.

Уточнення розмірів стандартної СЗЗ проводять з урахуванням «рози вітрів» за формулою:

,

де L_сан – відстань від джерела забруднення до межі санітарної зони, м. Її обчислюють за співвідношеннями:

якщо Х < L_сан ^ст, то L_сан = L_сан ^ст;

якщо L_сан ^ст < X < 3 L_сан ^ст , то L_сан = Х;

якщо Х > 3 L_сан ^ст , то L_сан = 3 L_сан ^ст ,

де L_сан ^ст – розміри стандартної санітарно-захисної зони, м;

Х - найбільша відстань, де формується концентрація забруднюючої речовини в межах ГДК;

Р – середньорічна повтрюваність напрямку вітру;

Р₀ – повторюваність напрямку вітрів одного румба при круговій “розі вітрів” (при восьмирумбовій “розі” Р₀ = 100/8 = 12,5%).

Всі розрахунки подають в вигляді таблиці за зразком, який наведено в табл. 2 Додатку 2

2.4 Визначення мінімальної висоти джерела викидів

Мінімальна висота одиночного джерела викидів (труби) Н (м), якщо встановлені значення М (г/с), Wo (м/с), V (м³/с), D (м), визначається за формулою:

(2.11)

Якщо виконуються умови:

, (2.12)

то значення Н є остаточним.

Якщо знайдене значення , то значення мінімальної висоти труби визначається за формулою:

(2.13)

За знайденим таким чином значенням Н₁ визначають значення f₁, V_m1, та встановлюються у першому приближенні коефіцієнти m=m₁ і n=n₁. Якщо , то за значеннями m₁ та n₁ визначається друге наближення Н=Н₂ за формулою:

(2.14)

В загальному випадку (і +1) –е наближення Н _і+1 визначається за формулою:

, (2.15)

де m_{i ,} n_i - відповідає H_i , а m_i-1, n_і-1 - H_i-1.

Уточнення значення Н призводиться поки два послідовно знайдених значення Н будуть відрізнятися менш ніж на 1 м.