Все направления охраны атмосферы можно объединить в четыре большие группы:
1. Группа санитарно-технических мероприятий – сооружение сверхвысоких дымовых труб, установка газопылеочистного оборудования, герметизация технического и транспортного оборудования.
2. Группа технологических мероприятий – создание новых технологий, основанных на частично или полностью замкнутых циклах, создание новых методов подготовки сырья, очищающих его от примесей до вовлечения в производство, замена исходного сырья, замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми, автоматизация производственных процессов.
3. Группа планировочных мероприятий – создание санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий, оптимальное расположение промышленных предприятий с учетом розы ветров, вынос наиболее токсичных производств за черту города, рациональная планировка городской застройки, озеленение городов.
4. Группа контрольно-запретительных мероприятий – установление предельно допустимых концентраций (ПДК) и предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ, запрещение производства отдельных токсичных продуктов, автоматизация контроля за выбросами.
К основным мероприятиям по охране атмосферного воздуха относится группа санитарно-технических мероприятий. В этой группе важным направлением охраны воздуха является очистка выбросов в сочетании с последующей утилизацией ценных компонентов и производством из них продукции. В цементной промышленности - это улавливание цементной пыли и ее использование для производства твердых покрытий дорог. В теплоэнергетике – улавливание летучей золы и утилизация ее в сельском хозяйстве, в промышленности строительных материалов.
При утилизации уловленных компонентов возникают два вида эффекта: экологический и экономический. Экологический эффект состоит в снижении загрязнения окружающей среды при использовании отходов по сравнению с применением первичных материальных ресурсов. Так, при производстве бумаги из макулатуры или использования металлолома в сталеплавильном производстве загрязнение атмосферы уменьшается на 86%. Экономический эффект утилизации уловленных ингредиентов связан с появлением дополнительного сырьевого источника, имеющего, как правило, более благоприятные экономические показатели по сравнению с соответствующими показателями производства из природного сырья. Так, производство серной кислоты из газов цветной металлургии по сравнению с производством из традиционного сырья (природной серы) в химической промышленности имеет более низкую себестоимость и удельные капитальные вложения, более высокую годовую прибыль и рентабельность.
К наиболее эффективным способам очистки газов от газовых примесей относятся три: абсорбция жидкостью, адсорбция твердым веществом и каталитическая очистка.
В абсорбционных способах очистки используются явления различной растворимости газов в жидкости и химические реакции. В жидкости (обычно воде) используются такие реагенты, которые образуют с газом химические соединения.
Адсорбционные методы очистки основаны на способности мелкопористых адсорбентов (активных углей, цеолитов, простых стекол и др.) улавливать из газов при соответствующих условиях вредные компоненты.
Основу каталитических методов очистки составляют каталитические превращения вредных газообразных веществ в безвредные. К этим методам очистки относятся инерционная сепарация, электрическое осаждение и др. При инерционной сепарации осаждение взвешенных твердых частиц происходит благодаря их инерции, возникающей при изменении направления или скорости потока в аппаратах, называемых циклонами. Электрическое осаждение основано на электрическом притяжении частиц к заряженной (осадительной) поверхности. Электрическое осаждение реализуется в различных электрофильтрах, в которых, как правило, зарядка и осаждение частиц происходит совместно.
Для уменьшения загрязнения атмосферы выбросами транспорта необходимо осуществлять следующие мероприятия:
1. совершенствование двигателей и создание новых двигателей;
2. применение альтернативных видов топлива (сжатого природного газа, сжиженных нефтяных газов, синтетических спиртов и т.д.) При использовании природного газа выброс автомобилями вредных компонентов сокращается в 3-5 раз, хотя расход горючего в двигателях внутреннего сгорания больше (при этом экономится нефть);
3. создание новых транспортных средств (электромобилей) и замена одних транспортных средств другими (автобуса – троллейбусом);
4. защита от шума (пассивная и активная). Автотранспорт снижает шум за счет развития шумоподавления дорог, снижения скорости в населенных пунктах, сооружения поперечных валков. Снижение шума на железнодорожном транспорте обеспечивается созданием экранов, тоннелей, улучшением аэродинамики локомотивов;
5. специальные мероприятия административного характера: ограничения на въезд, запреты на парковку, транспортные сектора и др.
Нормативной основой управления охраной атмосферы является стандарты качества воздуха. Показателями качества воздуха является ПДК вредных веществ, ПДВ. ПДК – это такое содержание вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека. При определении ПДК учитывается влияние загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.
Для санитарной оценки воздушной среды используется ПДК для рабочей зоны (ПДК р.з.), максимально разовая (ПДК м.р.) и среднесуточная (ПДК с.с.). ПДК р.з. – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны. Эта концентрация не должна вызывать у работающих при ежедневном вдыхании в течение 8 ч за все время рабочего стажа каких-либо заболеваний или отклонений от нормы в состоянии здоровья. При этом рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой расположены места пребывания работающих.
ПДК м.р. – максимально разовая концентрация вредного вещества в воздухе населенных пунктов, которая не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.
ПДК с.с. – среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания.
Для гигиенической оценки загрязнения воздуха используется комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). ИЗА, учитывающий m примесей в атмосфере, рассчитывается по формуле:
ИЗА m = (gср i/ПДКс.с.i)К
g cрi - среднесуточная концентрация i примеси
ПДКcci - среднесуточная ПДК для i –й примеси
К – 0,85; 1,0; 1,3; 1,7 соответственно для 4, 3, 2, 1 классов опасности. В зависимости от степени воздействия на организм человека все вещества подразделяются на 4 класса опасности:
1-й класс – чрезвычайно опасные вещества, значение ПДК которых в воздухе рабочей зоны не превышает 0,1 мг/м3 (бенз(а)пирен);
2 класс - высокоопасные со значением ПДКр.з. от 0,1 до 1 мг/м3
(сероводород, фенол, диоксид азота);
3 класс - умеренно опасные со значением ПДКр.з. от 1 до 10 мг/м3 (диоксид серы, сажа);
4 класс – малоопасные со значением ПДК более 10 мг/м3.
Вариант 0
| Производство строительных материалов | |||||||||||
| № источника | Координаты источника | Параметры источника выброса | Параметры ГВС | Наименование вещества | Фактический выброс M, г/с | ПДКс.с., мг/м3 | средняя макс. темрепр. наиболее жаркого месяца | ||||
| x | y | Высота H, м | Диаметр устья D, м | Скорость ω0, м/с | Расход V1, м3/с | Температура выбросов T, °С | |||||
| 1,4 | 2,2 | 2,13 | Оксид углерода | 20,3 | 3,0 | 20,6°С | |||||
| 0,52 | 1,3 | 1,9 | Пыль апатита | 1,2 | 0,15 | ||||||
| 0,73 | 0,98 | 1,2 | Пыль апатита | 1,58 | 0,15 | ||||||
| 0,12 | 0,43 | 0,88 | Оксиды марганца | 0,004 | 0,01 | ||||||
| 0,5 | 0,87 | 1,14 | Оксиды марганца | 0,049 | 0,01 |
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
ВЫБРОСАМИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
АЛГОРИТМ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТОВ:
- Определить параметр ƒ
- Определить параметр
- Определить параметр ƒe
- Определить коэффициент m
- Определить коэффициент n
- Определить значение максимальной приземной концентрации по каждому i – му веществу Смi с учетом местоположения источников выбросов относительно друг друга.
- Сравнить значение максимальной приземной концентрации Смi, создаваемой выбросами предприятия с ПДК (графа 14).
9. Определить параметр '
10. Определить безразмерный коэффициент d.
11. Определить расстояния Х м (п).
12. 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 Смi '.
1) 
Источник 1
F1=1000* 
=0,33
Источник 2
F2=1000* 
=0,03
Источник 3
F3=1000* 
=3,04
Источник 4
F4=1000* 
=0,003
Источник 5
F5=1000* 
=0,06
2) 
Источник 1
vm1 =0,65* 
=0,42
Источник 2
vm2 =0,65* 
=0,94
Источник 3
vm3 =0,65* 
=0,17
Источник 4
vm4 =0,65* 
=0,55
Источник 5
vm5 =0,65* 
=0,99
3) ƒe = 800 (
)3
Источник 1
Ƒe1 = 800 (0,42)3=56
Источник 2
Ƒe2 = 800 (0,94)3=664
Источник 3
Ƒe3 = 800 (0,17)3=3,2
Источник 4
Ƒe4 = 800 (0,55)3=128
Источник 5
Ƒe5 = 800 (0,99)3=776
4) 
Источник 1
M1 = 
=0,88
Источник 2
M2 = 
=1,19
Источник 3
M3 = 
=0,54
Источник 4
M4 = 
=1,36
Источник 5
M5 = 
=1,12
5) 
Источник 1
N1=4.4*0.42=1,84
Источник 3
N3=4.4*0.17=0,74
Источник 2
N2=0,532*0,942-2,13*0,94+3,13=1,59
Источник 4
N4=0,532*0,552-2,13*0,55+3,13=2,11
Источник 5
N5=0,532*0,992-2,13*0,99+3,13=1,54
6) 
Источник 1
См1= 
=0,87
Источник 4
См4= 
=1,99
Источник 5
См5= 
=2,59
Для близко расположенных источников (менее 10м), выбрасывающих одно и то же i – ое химическоевещество (объединенных источников), определяем суммарную концентрацию i – го вещества по формуле:
Источник 2
См2= 
* 
=0,48
Источник 3
См2= 
* 
=0,74
7) 
Источник 1
v’м1=1,3* 
=0,07
Источник 2
v’м2=1,3* 
=0,03
Источник 3
v’м3=1,3* 
=0,03
Источник 4
v’м4=1,3* 
=0,003
Источник 5
v’м5=1,3* 
=0,04
8) При ƒ < 100
≤ 0,5 → α = 2,48*(1 + 0,28 
)
Источник 1
0,42≤ 0,5 → α = 2,48*(1 + 0,28* 
)=5,13
Источник 3
0,17≤ 0,5 → α = 2,48*(1 + 0,28* 
)=3,50
0,5 < ≤ 2 → α = 4,95 υм (1 + 0,28 
)
Источник 2
0,5 <0,94≤ 2 → α = 4,95*0,94*(1 + 0,28* 
)=5,05
Источник 4
0,5 <0,55≤ 2 → α = 4,95*0,55*(1 + 0,28* 
)=2,82
Источник 5
0,5 <0,99≤ 2 → α = 4,95*0,99*(1 + 0,28* 
)=5,43
9) 
Источник 1
Xм= 
*5,13*52=266,76
Источник 2
Xм= 
*5,05*26=65,65
Источник 3
Xм= *3,50*24=42
Источник 4
Xм= *2,82*20=28,2
Источник 5
Xм= *5,43*13=35,29
10) Мi (1- 
) = М'i
Источник 1
20,3*(1- 
)=5,07-недостаточно
Требуется использовать фильтры с эффективностью 99%
5,07*99/100=5,01
5,07-5,01=0,6
Источник 2
1,2*(1- 
)=0,36-недостаточно
Требуется использовать пылеосадительную камеру с эффективность 80%
0,36*80/100=0,28
0,36-0,28=0,08
Источник 3
1,58*(1- )=0,47-недостаточно
Требуется использовать пылеосадительную камеру с эффективность 80%
0,47*80/100=0,37
0,47-0,37=0,1
Источник 4
0,004*(1- )=0,001-достаточно
Источник 5
0,049*(1- )=0,01-достаточно
11) Установить значение ПДВi, т/год по каждому химическому веществу.
Рассматриваем два случая:
1) по веществам, по которым нет превышения ПДК м.р.i (уровень загрязнения не повышенный).
ПДВi, т/год = Мi, т/год,
где Мi, т/год – фактическая масса ί – го химического вещества. Рассчитываем переводом Мi, г/с в т/год. Если учитываем год с 365 рабочими днями и двухсменную работу предприятия, то
Мi, т/год = Мi, г/с ∙ 31,536
Рассчитываем по формуле
Мi, т/год = Мi, г/с ∙ 31,536
Источник 4
Мi, т/год = 0,004 ∙ 31,536=0,12
Источник 5
Мi, т/год = 0,049 ∙ 31,536=1,54
2) по веществам, по которым есть превышения ПДК м.р.i (уровень загрязнения повышенный, планируются атмосфероохранные мероприятия):
ПДВi, т/год = Мi', т/год,
Источник 1
ПДВi, т/год = 0,6
Источник 2
ПДВi, т/год = 0,08
Источник 3
ПДВi, т/год = 0,1
где Мi', 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.