Теоретические основы для решения задачи

Расчеты предельно допустимого выброса источника загрязнения атмосферы и его минимальной высоты выполняются, как правило, при проектировании предприятия и выборе места его расположения на местности с учетом технологического процесса и при планировании изменения технологического процесса или при изменении проектных мощностей.

При установлении предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ и определении минимальной высоты источника выбросов необходимо учитывать, что средняя суточная концентрация С_i каждого i-го загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы населенных пунктов не должна превышать его предельно допустимой среднесуточной концентрации ПДК_ссi (см. значения ПДК_ссi в таблице Б1), т.е.

С_i≤ПДК_ссi. (6.1)

где С_i – средняя суточная концентрация каждого i-го выбрасываемого загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы населенных пунктов;

ПДК_ссi – предельно допустимая среднесуточная концентрация загрязняющего вещества.

При наличии фонового загрязнения атмосферы (оно характеризуется значением фоновой концентрации С_ф), которое может возникнуть от функционирующих предприятий, расположенных на данной территории и уже выбрасывающих в атмосферу аналогичные загрязняющие вещества, необходимо вместо С_i применять величину С_i + С_{ф i}, т.е.

С_i + С_ф ≤ ПДК_ссi. (6.2)

Примечание: для зон курортов, мест размещения зон отдыха населения и других территорий с повышенными требованиями к охране атмосферного воздуха вместо ПДК необходимо применять значение, равное 0,8 ПДК.

В задаче фоновая концентрация С_ф для второго (проектируемого) предприятия создается выбросами от первого предприятия. Поэтому нужно определить вещества в выбросах второго предприятия, для которых создана фоновая концентрация.

Решение данной задачи по определению мощности выброса М и высоты Н, соответствующих заданному уровню максимальной приземной концентрации c_м при прочих фиксированных параметрах выброса, находится как задача, обратная расчету С_м (то, что выполнялось в первой задаче).

Мощность выброса для второго (проектируемого) предприятия M (г/с), соответствующая заданному значению максимальной концентрации С_м (мг/м³), определяется по формуле:

(6.3)   (6.4)

^;

В случае f>100 или DT»0 ПДВ определяется по формуле:

^,

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (таблица 5.1);

М (г/с) – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в ед. времени;

F– безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н (м)– высота источника выброса над уровнем земли;

– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; Т,ºС – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в (в задачах Т_в = 25,2°С);

V (м³/с) – расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле, м³/с:

(6.5)

где D (м) –диаметр устья источника выброса;

w_о (м/с) – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Если фоновое загрязнение атмосферы превышает ПДК, то величина квоты концентраций (допустимого вклада) С_Д предприятия может быть приближенно определена как:

СД=1-С’фп,

(6.6)

где С’_фn в долях ПДК, рассчитывается по формуле:

(6.7)

где С’_ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в долях ПДК;

q_мj – максимальная концентрация данного загрязняющего вещества от выбросов данного предприятия, в долях ПДК.

Найденное значение С_Д переводим в значения концентрации, и определяем по формуле (6.3) значения ПДВ, заменив значение (ПДК - С_ф) на С_Д (мг/м³).

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю: твердых частиц при сварке металлов и их резке методами электро- или газосварки, свинца и его соединений, бенз(а)пирена и сажи при работе двигателей передвижных транспортных средств, бенз(а)пирена и сажи от котельных) – 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных выше) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% – 2; от 75 до 90% –2,5; менее 75% и при отсутствии очистки – 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, v_m, v'_m:

. (6.8)

. (6.9)

. (6.10)

(6.11)

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формулам:

при f < 100 . (6.12а)

при f 100 . (6.12б)

Для f_e<f<100 значение коэффициента m вычисляется при f = f_e.

Коэффициент n при f<100 определяется в зависимости от v_m формулам

n=1 при v_m≥2; (6.13а)

n= 0,532v_m² – 2,13v_m + 3,13 при 0,5<v_m<2; (6.13б)

n=4,4v_m при v_m < 0,5. (6.13в)

Расстояние Х_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения См, определяется по формуле:

(6.14)

где безразмерный коэффициент d при f<100 находится по формулам:

(6.15a)   (6.15б)   (6.15в)

(6.16a)     (6.16б)

При f>100 или DT»0 значение d находится по формулам:

(6.16в)

При опасной скорости ветра u_m приземная концентрация вредных веществ С (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х(м) от источника выброса определяется по формуле

С=S₁Cм, (6.17)

где S₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения х/хм и коэффициента F:

S₁=3(х/х_м )⁴–8(х/х_м )³+6(х/х_м )² при х/х_м<1; (6.18а)

при 1< х/х_м<8; (6.18б)

при F<1,5 и x/x_м>8 (6.18в)

В рассматриваемой задаче нужно найти отношение x/x_м: заданное расстояние 3000 м разделить на значение Х_м, найденное по формуле (6.14). Вычисленное значение S₁ используется для определения значения фоновой концентрации:

С_ф = S₁Cм. (6.19)

Вычисленной значение С_ф используем в формуле (3), чтобы определить ПДВ. Определенное значение предельно допустимого выброса (г/сек) будет для планируемого предприятия предельно допустимым. В этом случае при размещении предприятия на данной территории с учетом уже имеющихся предприятий экологическая обстановка вблизи территории построенного предприятия при любых метеоусловиях будет пригодной для жизни людей (будет концентрация загрязняющих веществ ниже ПДК).

Для определения С_м используем формулу (вычисляем по данным для первого предприятия):

(6.20)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (таблица 1);

М (г/с) – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в ед. времени;

F– безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н (м)– высота источника выброса над уровнем земли;

– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; Т,ºС – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в (в задачах Т_в = 25,2°С);

V (м³/с) – расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле, м³/с:

(6.21)

где D (м) –диаметр устья источника выброса;

w_о (м/с) – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю: твердых частиц при сварке металлов и их резке методами электро- или газосварки, свинца и его соединений, бенз(а)пирена и сажи при работе двигателей передвижных транспортных средств, бенз(а)пирена и сажи от котельных) – 1;

б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных выше) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% – 2; от 75 до 90% –2,5; менее 75% и при отсутствии очистки – 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, vm, v'm:

; (6.22)

; (6.23)

. (6.24)

(6.25)

Коэффициент m определяется в зависимости от f по формулам:

при f<100 . (6.26а)

при f 100 . (6.26б)

Для fe < f < 100 значение коэффициента m вычисляется при f = fe.

Коэффициент n при f<100 определяется в зависимости от v_m формулам

n=1 при v_m ≥ 2; (6.27а)

n= 0,532v_m² – 2,13v_m + 3,13 при 0,5<v_m<2; (6.27б)

n=4,4v_m при v_m < 0,5. (6.27в)

Расстояние Х_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения См, определяется по формуле:

(6.28)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

(6.29a)   (6.29б)   (6.29в)

При f > 100 или DT » 0 значение d находится по формулам:

(6.30a)   (6.30б)

(2.30в)

Для определения высоты источника Н_мин, при котором не будет создаваться концентрация, превышающая ПДК с учетом фоновой концентрации в соответствии с формулой (2),используется формула:

Н_мин = (6.31)

Примечания:

1) если из источника выбрасывается несколько загрязняющих веществ, то за высоту трубы должно приниматься наибольшее из значений Н_min, которые определены для каждого вещества в отдельности.

2) увеличение высоты трубы производится для обеспечения рассеивания загрязняющего вещества с целью соблюдения величины ПДК в приземном слое атмосферы. При этом не допускается использование на энергетических объектах труб выше 250 м, а на других производствах – более 200 м. Если при расчётах получены значения, превышающие указанные, то делается вывод о необходимости пересмотра технологического процесса с целью снижения выбросов в атмосферу или (при проектировании предприятия) изменения места расположения предприятия.

Задание

Нужно определить предельно допустимый выброс для проектируемого предприятия и минимальную высоту трубы при выбросе загрязняющих веществ исходя из следующих условий:

1) в расчетном варианте сочетания предприятий принять первое предприятие за уже функционирующее, а второе – за проектируемое.

2) определить для второго предприятия ПДВ и минимальную высоту трубы с учетом фоновой концентрации загрязняющих веществ, создаваемой первым предприятием.

3) исходные данные по сочетанию предприятий – таблица 6, параметры выбросов загрязняющих веществ – таблица 2.

4) расчет ПДВ и Н_min выполнить по тем загрязняющим веществам, которые совпадают в выбросах обоих предприятий. Расстояние между 1 и 2 предприятиями принять равным 3000 м.

5) сделать выводы на основе анализа полученных результатов.

По окончании вычислений представить отчет по работе, образец оформления титульного листа для него приведен в приложении А.

Таблица 6– Варианты выполнения расчетов

№	Сочетание предприятий	№	Сочетание предприятий
	«МЕТАЛЛИСТ» + «ЛИДЕР»		«СЕРВИС» + «ДОМОСТРОЙ»
	«ФРЕЗЕР» +»ПРОГРЕСС»		«БЕНТОНИТ» + «МЕТИЗ»
	«ХИМИК» + «РОТОР»		МАШПРОМ» + «МОДУЛЬ»
	«ЛИДЕР» + «КАЛАМАРЬ»		«ДОМОСТРОЙ»+ «ЛИДЕР»
	«СПУТНИК» + «ПЧЕЛКА»		«ПЧЕЛКА» + «ФОТОН»
	«ПРОГРЕСС» +»МАШПРОМ»		«АККОРД»+ «СЕРВИС»
	«КАЛАМАРЬ» + «ФЕНИКС»		«ПАЛИТРА»+ «МОДУЛЬ»
	«ГРАВЕР» + «ПЧЕЛКА»		«РАДУГА»+ «ТЕРМИСТ»
	«ЛАЗЕР» + «ФОТОН»		«АТЛАНТ»+ «БАРЬЕР»
10	«РОТОР» + «БЕНТОНИТ»		«МУРАВЕЙ»+ «ГАЛЬВАНИК»
	«МЕТИЗ» + «ГРАВЕР»		«ЛИТЕЙЩИК»+ «ПЧЕЛКА»
	«ФРЕЗЕР» + «МОДУЛЬ»		«ГАЛЬВАНИК»+ «ТЕРМИСТ»
	«ФЕНИКС»+ «ГРАВЕР»'		«ТЕРМИСТ»+ «БАРЬЕР»
	«ФОТОН»+ «ХИМИК»		«ВЕГА»+ «ДОМОСТРОЙ»
	«МОДУЛЬ» + «ПРОГРЕСС»		«ВЕГА»+ «АТЛАНТ»

Требования к оформлению отчета

1) в отчете необходимо представить следующие данные:

· цель выполняемой работы исходя из общей цели и задания по данному практическому занятию;

· номер варианта с указанием сочетания названий предприятий;

· результаты промежуточных расчетов с точностью 3 знака после запятой;

· конечные результаты.

2) Отчет завершить выводами.

Пример выполнения задачи