Расчет нормативов предельно допустимых выбросов вредных веществ, загрязняющих атмосферный воздух

В соответствии с требованиями [6, 7] для каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ. ПДВ назначаются таким образом, что выбросы вредных веществ от расчетного источника и от совокупности других источников населенного пункта при рассеивании этих веществ в атмосфере не создадут приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира, т.е. для приземного слоя должно выполняться условие

С_м + С_ф, < ПДК_мр, (3)

где С_м – максимальная концентрация вещества в приземном слое, создаваемая расчетным источником выброса, мг/м³; С_ф – фоновая концентрация вещества, принимаемая по данным гидрометеослужбы, мг/м³.

Максимальные величины приземных концентраций вредных примесей для случая, когда газовоздушная смесь имеет температуру выше температуры окружающей среды определяются по формуле (4), а для холодных выбросов, когда эти температуры почти одинаковы по формуле (5)

С_м= , мг/м³; (4)

С_м = , мг/м³, (5)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального (зависящего от разности температур выбрасываемой газовоздушной смеси и наружного воздуха) и горизонтального (зависящего от скорости ветра) рассеивания вредных примесей; для Урала
А = 160, коэффициент А согласует все размерности, входящие в формулы (4) и (5); М – масса выбрасываемого в атмосферу вредного вещества, г/с;F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; его значения приведены в табл. 9; m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; их значения определяются по формулам (6, 7, 10, 11, 12);
h – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, для равнины h= 1; Н – высота источника выброса над уровнем земли, м; Q – объем газовоздушной смеси, выбрасываемой через устье трубы, м³/с, его значение определяется по формулам (14) или (15);ΔТ – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч, °С;
D – диаметр устья трубы, м.

Таблица 9

Значения коэффициента F

Характеристика вредных примесей	Величина коэффициента F
Газообразные
Аэрозоли при среднем коэффициенте очистки не менее 90%
То же от 75 до 90%	2,5
То же менее 75%

Значения коэффициента m определяются в зависимости от параметра f по формулам

m = при f < 100; (6)

m = при f ≥ 100. (7)

Выражение для определения параметра f имеет вид

f = , (8)

где V₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с; D – диаметр устья круглой трубы, м. Если источник имеет прямоугольное устье, то в формулу (8) следует подставлять величину

, (9)

где L и B – длина и ширина устья трубы, м

Значение коэффициента n зависит от опасной скорости ветра U_m (скорость, при которой приземные концентрации примесей имеют наибольшие значения. U_m для данного источника определяется следующим образом [7]

n = 1,0 при U_m ≥ 2 м/с; (10)

n = 3 – при 0,3 < U_m < 2 м/с; (11)

n = 3,0 при U_m ≤ 0,3 м/с. (12)

Формула для определения опасной скорости имеет вид

U_m = . (13)

Объем газовоздушной смеси Q определяется по формулам

Q = – для круглого устья; (14)

Q = LBV₀, м³/с – для прямоугольного устья. (15)

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы, по каждому веществу отдельно с учетом того, что некоторые вещества обладают эффектом однонаправленного действия.

Расчетные формулы для определения норм ПДВ зависят от конструкции источника загрязнения. Ниже будут приведены формулы для некоторых из них.

· Формула для определения ПДВ (г/с) из одиночной незатененной (незатененной называется труба, возвышающаяся над соседними зданиями со значительным перепадом высот) трубы с круглым или прямоугольным устьем в случае, когда выбросы имеют температуру выше температуры окружающего воздуха

ПДВ = (16)

где ПДК_мр– максимальная разовая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м³ (см. табл. 6); С_ф– фоновая концентрация, мг/м³.

При расчетах ПДВ для действующих и реконструируемых источников используется значение фоновой концентрации С_ф¹, из которой исключен вклад рассматриваемого источника; значение С_ф¹ вычисляется по формулам:

С_ф¹ = С_ф при С_м ≤ 2С_ф; (17)

С_ф¹ = 0,2С_ф при С_м > 2C_ф, (18)

С_м – максимальная расчетная концентрация, определяемая по формулам (4) и (5); для вновь строящегося предприятия в формулу (16) следует подставлять значение С_ф.

· Формула для определения ПДВ из источника, осуществляющего холодные выбросы (ΔТ ≈ 0):

ПДВ = г/с. (19)

Таким образом, для каждого источника загрязнения конкретного предприятия устанавливаются нормы ПДВ вредных примесей, загрязняющих атмосферный воздух. Если на данном предприятии или группе предприятий, расположенных в одном районе, нормативы ПДВ по объективным причинам не могут быть достигнуты в настоящее время, то по согласованию с территориальными управлениями Ростехнадзора и исполнительного органа субъекта РФ допускается планировать снижение выбросов до нормируемых величин, обеспечивающих соблюдение ПДК в воздухе населенных пунктов, поэтапно (с указанием продолжительности каждого этапа). При этом значение лимитирующих или временно согласованных выбросов (ВСВ) устанавливаются с учетом передового экологического опыта в технологии данного производства. ПДВ и ВСВ пересматриваются не реже одного раза в 5 лет.

Задание 2

Определить нормативы ПДВ для вредных примесей из незатененных источников по одному из указанных вариантов (см. табл. 5, 10). Результаты расчетов ПДВ оформить в виде таблицы (табл. 11).

Таблица 10

Дополнительные исходные данные для задания № 2

Характеристика выброса	Варианты
Количество труб, шт.
Высота трубы Н, м
Скорость выхода газовоздушной смеси V0, м/с
Размеры устья трубы D или LxB, м			0,5	0,6			1,5	0,8	1,4	1,8	2,5	2,2		1,5		1,2	1,5	1,8		2,5	2,6		0,8	0,6

Таблица 11

Пример расчета ПДВ предприятия, имеющего незатененную трубу с круглым устьем

Видовой состав выбросов	ПДКмр, мг/м3	Сф, мг/м3	См, мг/м3	С¢ф, мг/м3	Н, м	А	F	m	n	h	V0, м/с	D, м	Q, м3/с	Tг, °С	Tв, °С	DT, °С	ПДВ, г/с
Оксид углерода		2,6		1,82				1,1	1,35			0,4	1,5
Оксид азота	0,4	0,2	0,05	0,18	2,4
Ксилол	0,2	0,1	0,03	0,0088	0,17
Оксид марганца	0,01	0,003	0,001	0,0026		1,0	1,7			0,01
Толуол	0,6	0,3	0,2	0,22	0,6

Масса выбрасываемых веществ (в г/с) для расчета С_м приведена в табл. 5
(в числителе). Их значения следует делить на число труб данного предприятия.

При расчетах принять следующие дополнительные данные:

· температура окружающего атмосферного воздуха t_в = 25 °С;

· температура выбрасываемой газовоздушной смеси t_г

125 °С (варианты 1 и 5),

100 °С (варианты 2 и 10),

26 °С (остальные варианты);

· коэффициенты очистки аэрозолей перед выбросом:

0% (варианты 1 и 7),

75% (варианты 2,5 и 10),

95% (остальные варианты).