Расчет концентрации загрязняющих веществ в районе выброса
Цель работы: расчет концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в районе источников их выброса при неблагоприятных метеорологических условиях, определение расстояния от источников выброса, на котором концентрация вредных веществ становится максимальной.
Задание: для заданных преподавателем источников промышленных выбросов, пользуясь исходными данными, приведенными в табл.1.1, рассчитать параметры максимального загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха.
Теоретическая часть
Загрязнение атмосферы представляет собой изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примеси. Загрязняющим веществом называют примесь в атмосфере, оказывающую неблагоприятное действие на окружающую среду и здоровье населения.
При нормировании состояния воздушной среды используют предельно допустимые концентрации (ПДК):
ПДКр. з., ПДКм. р., ПДКс. с. |1|.
ПДКр. з - это максимальная концентрация примеси в воздухе рабочей зоны производственных помещений, которая при ежедневной работе в течение 8 ч за все время рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемы современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.
ПДКм. р. - это максимальная концентрация примеси в атмосферном воздухе, воздействие которой на организм человека не вызывает рефлекторных реакций. Эта концентрация установлена для предупреждения вреда человеку при кратковременном воздействии атмосферных примесей.
ПДКс. с - это максимальная концентрация примеси в атмосферном воздухе, которая в течение сколь угодно длительного времени не окажет прямого или косвенного влияния на организм человека.
Состояние воздушной среды оценивают по фактическим концентрациям примесей в данное время. Они изменяются в зависимости от метеорологических условий, характера выброса в атмосферу, вида и плотности жилой застройки и других факторов.
При неблагоприятных метеорологических условиях концентрация примесей в приземном слое атмосферы может достигать опасных для человека и окружающей среды значений. Эта концентрация может быть определена расчетным путем.
Методика расчета
Исходные данные для расчета параметров загрязнения атмосферного воздуха (характеристику источников выброса) выбирают из табл.1.1.
Таблица 1.1
Характеристика источников выбросов пищевых предприятий
| Вариант | Характеристика источника, м | Параметры пылегазовоздушной среды в устье источника | ||||||||
| Координаты | Высота Н | Длина L | Ширина b | Диаметр D | Скорость w0, м\с | Вредные вещества | Концентрация С, мг\м3 | Dt 0 С | ||
| Х | У | |||||||||
| - | - | 0,5 | 6,5 | Фреон ХФУ-12 | 80,5 |
загрязняющее вещество выброс концентрация
Таблица 1.2
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ, выделяемых в окружающую среду пищевыми предприятиями [2]
| Наименование продукта | Величина ПДК (мг/м3) | Водных объектах хоз.-питьев. назнач. | Класс опасности | ||
| максимальная разовая | средне- суточная | рабочей зоны | |||
| Фреон ХФУ-12 |
Для расчета величину Δt принять равной: 20°С
. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из источника, которое достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Хм (м) от источника, определяют по формуле
См = (А · М · F · m · n · h) / (Н2 * 3Ö V1Dt) + Сф
где А = 180 (т.к. координаты Воронежа 51о 40’ с. Ш.) - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;
F=3 - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;
m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;
H (м) - высота источника выброса над уровнем земли;
h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае слабопересеченной местности h = 1;
Dt = 20 (0С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси tг и температурой окружающего атмосферного воздуха tв;
V1 (м3/c) - расход газовоздушной смеси.
. Объем газовоздушной смеси V1, выбрасываемой в единицу времени (м3/с), вычисляют по формуле:
i = p ·D2 ·w0/4=3.14*0.52*6.5/4=1.28 [м3/с]
где D - диаметр устья источника выброса, м;0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из источника выброса, м/с.
. Масса вредного вещества, выбрасываемого в единицу времени М, г/с определяют по формуле:
М = С· Vi ·10-3=80.5*1.28 *10-3=0.1 [г/с]
. Значения коэффициентов m и n определяют в зависимости от параметров f; Vм; Vм¢ и fе:
f=1000·w02 ·D/ (H2Dt) = 21125/720=29.34
Vм¢ =1,3·w0·D/H = 1.3*6.5*0.5/6=0.7м =0,65 3ÖViDt/H=1.05, fе = 800· (Vм¢) 3 = 800*0.343=274.4
Коэффициент m определяют в зависимости от f по формуле:
при f ≥ 100,m=1/ (0,67+0,1Ö f+0,34 3Ö f) =1/2,262=0.44
Коэффициент n определяется, в зависимости от параметра Vм по формуле:
при 0,5≤Vм< 2,n = 0,532· Vм2 - 2,13· Vм +3,13=0.26-1.49+3.13=1.9
. При f ≥ 100 и Vм≥ 0,5 (холодные выбросы) максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м3) рассчитывают по формуле:
где К = D/8·V i= 1/ (7,1Öw0Vi) =1/7.1*2.88=0.049
Cм= ((180*0.1*3*1.9*1) / (6*1.82)) *0.049=0.46
. Расстояние Хм (м) от источника, на котором при неблагоприятных метеорологических условиях достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См, (мг/м3), определяют по формуле:
Хм = (5 - F) · d · H/4 = (5-3) *7,98*6/4=23,94 м
где безразмерный коэффициент d при f ≥100 находится по формулам:
= 11,4· Vм¢ при 0,5<Vм¢ £ 2
d=11,4*0,7 =7,98
. Значение опасной скорости ветра Uм (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ, определяют в зависимости от параметра fе.
При f ≥ 100м = Vм¢=0,7 м/с при 0,5<Vм¢ £ 2;
. После выполнения расчетов проверяется следующее условие:
(См + Сф) / ПДКм. р. = 0,3 £ 1
где Сф - фоновая концентрация вредного вещества (мг/м3), из которой исключен вклад рассматриваемого предприятия, Сф = 0,3 ПДКм. р. = 0,3*100 = 30;
ПДКм. р. = 100 - предельно допустимая максимально разовая концентрация (мг/м3), определенная из справочных данных.
(0.46+30) /100=0.3≤1
Вывод: в результате расчетов установили, что значение максимальной приземной концентрации "Фреон ХФУ-12" меньше предельно допустимой максимально разовой концентрации при данных условиях, что удовлетворяет экологическим требованиям.