Определение расстояния Х м (п) , м, от п – го источника выброса, на котором приземная концентрация Смi , мг/м3 , достигнет максимального значения

Асс. Маркина Т.А. 2015

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

ВЫБРОСАМИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1) разработка проведения примеси в атмосфере; установление зависимости уровня концентрации, создаваемой выбросами предприятий, от местоположения источника выбросов, особенностей газовоздушной смеси, выходящей из источника, орографических и метеорологических параметров, режима работы предприятия;

2) определение расстояния от п – го источника выброса, на котором концентрация ί - го вредного вещества достигнет максимального значения;

3) разработка комплекса атмосферных мероприятий по снижению уровня концентрации, проведение контрольных расчетов, подтверждающих достаточность мероприятия.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Зона повышенной концентрации (ЗПК) – территория с уровнем концентрации больше одного ПДК.

Атмосфероохранные мероприятия – комплекс организационно-технических решений, направленный на снижение уровня воздействия на воздушный бассейн.

Приземная концентрация – концентрация вещества в приземном слое воздуха (от поверхности земли до высоты 2,5 м).

Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества в воде (мг/л) – концентрация загрязняющего вещества в воде, выше которой вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования.

Предельно допустимый сброс (ПДС) вещества в водный объект – масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Предельно допустимая концентрация (ПДК м/р) примеси в атмосфере (мг/м³) – максимальная концентрация примеси в атмосфере, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) загрязняющего вещества в атмосферу – научно-технический норматив, устанавливаемый из условия, что содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупности не превышало нормативов качества воздуха для населения, животного и растительного мира.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА

1. Определение максимального значения приземной концентрации

i – го химического вещества С_мi, мг/м³, при выбросе газовоздушной смеси проводится в зависимости от расположения источников относительно друг друга.

1.1. Если источники находятся на расстоянии более 10м друг от друга (одиночные источники выброса), то значение С_мi, мг/м³, определяется по формуле:

(1)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, безразмерный; согласно (1) для территории от 50^o с.ш. до 52^o с.ш. равен 180;

M_i - масса ί - го вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

F - коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ, безразмерный; равен:

а) для газообразных, парообразных вредных веществ, туманов– 1;

б) для прочих веществ (пыль) в зависимости от эффекта очистки:

при Э оч. > 90% - 2; Э оч. - 75-90% - 2,5; Э оч. менее 75% и при отсутствии очистки – 3;

Н - высота источника над уровнем земли, м;

V1 - расход газовоздушной смеси, м³ /с;

DT - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной согласно СНиП 2.01.01. –82 средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года 20,6^o;

h - коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, безразмерный; в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот не превышающим 50м на 1 км, равен 1;

m, n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, определяются в зависимости от параметров ƒ, υ_м :

(2)

где w₀ - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья

источника выброса, м/с;

Д - диаметр устья источника выброса, м.

(3)

Коэффициент m определяется в зависимости от ƒ по формуле:

(4)

(5)

Коэффициент n определяется в зависимости от υм по формуле:

(6)

(7)

(8)

1.2. Для близко расположенных источников (менее 10м), выбрасывающих одно и то же i – ое химическоевещество (объединенных источников), определяем суммарную концентрацию i – го вещества по формуле:

(9)

где M_i - суммарная мощность выброса i – гохимического вещества от объединяемых источников в атмосферу, г/с;

V ₁ - суммарный расход газовоздушной смеси от объединяемых источников выброса, м ³ /с;

N - количество источников выброса.

Все остальные параметры, подставляемые в формулы 2-9, при расчете максимальной приземной концентрации i – гохимического вещества от объединенных источников, усредняются.

Определение расстояния Х м (п) , м, от п – го источника выброса, на котором приземная концентрация Смi , мг/м3 , достигнет максимального значения.

(10)

где d - безразмерный коэффициент, определяется в зависимости от ƒ, , , ƒe

(11)

ƒe = 800 ( )³ , (12)

при ƒ < 100

≤ 0,5 → α = 2,48 (1 + 0,28 ) , (13)

0,5 < ≤ 2 → α = 4,95 υм (1 + 0,28 ) , (14)

> 2 → α = 7 ( 1 + 0,28 ) , (15)

при ƒ > 100

≤ 0,5 → α = 5,7 , (16)

0,5 < ≤ 2 → α = 11,4 , (17)

> 2 → α = 16 . (18)

3.Разработка комплекса атмосферных мероприятий (установка пылегазоочистного оборудования, изменение режимов работы технологического оборудования, увеличение высоты источника выборов), направленных на снижение уровня концентрации до значений ПДК.

Атмосфероохранные мероприятия разрабатываются только для веществ, создающих концентрацию выше ПДК (первоочередные).

Значения максимально-разовых ПДК (ПДК _м.р.i) приведены в графе 16 таблицы исходных данных.

Выбор мероприятия зависит от уровня загрязнения, создаваемого источником выброса, и расстояния, на котором фиксируется максимальная концентрация. При выборе пылегазоочистного оборудования необходимо учитывать степень очистки, а также исключить возможность образования не растворимых соединений веществ, приводящих к закупорке выходных отверстий и выводу установки из действия.

Приведем эффективность ряда основных пылегазоочистных установок (ГОУ):

· пылеосадительная камера - 80%

· фильтры - 99%

· электрофильтры – 99,5 %

· циклоны - 95%

· скрубберы с мокрой очисткой - 99,5%

В случае недостаточности установки одного аппарата возможна установка несколько последовательно стоящих аппаратов (две и более ступеней очистки), например, циклон - фильтры; фильтр – скруббер; циклон – пылеосадительная камера; циклон - пылеосадительная камера- фильтр.

Эффективность таких установок определяется по формуле:

К = (1 – К₁)(1 – К₂)…(1 – К_n) , (19)

где К₁, К₂, …, К_n - эффективность первого, второго и последующих аппаратов, деленная на 100.

Таким образом, после ГОУ при одной ступени очистки масса выброса и максимальная приземная концентрация составят:

М', г/с; т/год = М, г/с; т/год ∙ (1- К₁ ) (20)

С '_мi, мг/м³ = С_{мi ,} мг/м³ ∙ (1 - К₁ ) (21)

После нескольких ступеней очистки (нескольких последовательно стоящих установок):

М'_i, г/с; т/год = М_i, г/с; т/год ∙ К (22)

С '_мi, мг/м³ = С_{мi ,} мг/м³ ∙ К (23)

Если при М', г/с полученное значение С '_мi, мг/м³ не превышает ПДК (уровень загрязнения не повышен), то данное мероприятие достаточно.

В качестве атмосфероохранного мероприятия может быть использовано изменение режима работы технологического оборудования, например, не совместное, а последовательное выполнение ряда операций. Использование данного мероприятия не связано с затратами, но требует знаний техпроцесса и не подходит для непрерывного техпроцесса (например, химическое производство).

4. Установление значений ПДВ_i, т/год.

ПДВ_i, т/год – это норматив, который ограничивает массу выбрасываемого ί - го вредного вещества в атмосферный воздух из п – го источника , чтобы при этом не создавалось повышенного уровня загрязнения воздуха.

Принцип установления ПДВ_i, т/год

Рассматриваем два случая:

1) по веществам, по которым нет превышения ПДК _м.р.i (уровень загрязнения не повышенный).

ПДВ_i, т/год = М_i, т/год,

где М_i, т/год – фактическая масса ί - го химического вещества. Рассчитываем переводом М_i, г/с (гр.11) в т/год. Если учитываем год с 251 рабочим днем и двухсменную работу предприятия, то

М_i, т/год = М_i, г/с ∙ 14,45,

где 14,45 – переводной коэффициент.

2) по веществам, по которым есть превышения ПДК _м.р.i (уровень загрязнения повышенный, планируются атмосфероохранные мероприятия):

ПДВ_i, т/год = М_i', т/год,

где М_i', т/год –масса ί - го химического вещества после атмосфероохранного мероприятия, при выбросе которой не будет создаваться повышенного уровня загрязнения, т.е С '_мi, мг/м³ не превышает ПДК _м.р.i (формулы 20-23)

АЛГОРИТМ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТОВ:

1. Определить параметр ƒ
2. Определить параметр
3. Определить параметр ^'

4. Определить параметр ƒe

5. Определить коэффициент m

6. Определить коэффициент n

7. Определить значение максимальной приземной концентрации по каждому i – мувеществу С_мi с учетом местоположения источников выбросов относительно друг друга.

8. Заполнить графу 13.

9. Сравнить значение максимальной приземной концентрации С_мi, создаваемой выбросами предприятия с ПДК (графа 16).

10. Определить безразмерный коэффициент d.

11. Определить расстояния Х _{м (п)}.

12. Пересчитать М_i в т/год, заполнить графу 12.

13. Определить достаточность предложенных мероприятий. Провести контрольные расчеты массы выброса после ГОУ М'_i в г/с и в т/год, а также максимального значения приземной концентрации С_мi' .

14. Установить значение ПДВ_i, т/год по каждому химическому веществу, по результатам заполнить графу 14.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД – 86, Л., Гидрометеоиздат, 1967, 93с.

2. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды – М.: Химия, 1998

3. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. – М.: В.Ш., 1999

4. Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. М., Стройиздат, 1979, 357с.

5. Эльтерман В.М. Охрана воздушной среды на химических и нефтехимических предприятиях. М., Химия, 1985, 160с.

6. Аникеев В.А., Кони И.З., Скалкин Ф.В. Технологические аспекты охраны окружающей среды. Л., Гидрометеоиздат, 1982,252с.

7. Массообменные аппараты с подвесной насадкой для очистки газов и пылеулавливания. Обзорная информация, серия ООС и РИПР. Вып. 10(89), М., НИИТЭХИМ, 1989,69с.

8. Утилизация слабосернистых газов сухими методами за рубежом. Обзорная информация, серия ООС, вып 1. М., 1982, 84с.

9. Садовникова Л.К. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении: учеб. пособие / Л.К. Садовникова, Д.С. Орлов, И.Н. Лозановская. -3-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2006

10. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. / Ю.В. Новиков. - М.: Гранд, 2003.

11. Протасов В.Ф.Экология: Термины и понятия. Стандарты, сертификация. Нормативы и показатели: Учеб. и справочное пособие. – М: Финансы и статистика, 2001.