ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОН ВОЗДЕЙСТВИЯ И ВЛИЯНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОН ВОЗДЕЙСТВИЯ И ВЛИЯНИЯ

ПРОИЗВОДСТВА ПО РАССЕИВАНИЮ

ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ

Цель работы: изучить путем выполнения конкретного расчета методику определения параметров загрязнения атмосферы от одиночных точечных источников загрязнения.

Задание

1. Рассчитать основные параметры рассеивания 3В в атмосфере.

2. Определить опасность загрязнения.

3. Сделать краткие выводы и предложить природоохранные мероприятия.

Исходные данные: масса выбросов М по компонентам; высота трубы Н; диаметр устья трубы D; скорость выхода пылегазвоздушной струи w₀; разность температур выбросов и наружного воздуха ∆ Т; коэффициент температурной стратификации А; эффективность пылеулавливания Э – представлены в табл. А.1.

Теоретическая часть

Воздух – является важнейшим природным ресурсом, чистота которого определяет качество жизни человека, его здоровье. Большинство населения нашей планеты Земля дышат воздухом, который вреден для здоровья из-за большого количества промышленных выбросов. Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей естественного происхождения. Естественные источники загрязнений воздушных масс делятся на два типа: распределенные - космическая пыль, морская соль и т.п.; и кратковременные (стихийные) – лесные пожары, извержения вулканов и т.п.

Антропогенные загрязнения атмосферы более опасные, более многочисленные и по источникам, и по выбросам. Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу являются оксиды углерода (СО), азота (NO_x) и серы (SO_x), углеводороды (C_xH_y) и взвешенные частицы (пыль).

Вредные вещества, выбрасываемые из труб и вентиляционных установок промышленных предприятий, рассеиваются в атмосфере.

На процесс рассеивания выбросов оказывают влияние:

- состояние атмосферы;

- расположение предприятий;

- характер местности;

- физические и химические свойства выбрасываемых веществ;

- высота источника выбросов;

- диаметр устья источника и др.

Для оценки уровня химического загрязнения используют следующие основные индексы загрязнения. Предельно допустимая концентрация (ПДК) - это экологический норматив, максимальная концентрация вредного вещества в окружающей среде, которая за определённое время не влияет на здоровье человека и его потомства, не снижает работоспособности человека, не ухудшает его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. Определяют ПДК врачи-гигиенисты на основании экспериментальных исследований над подопытными растениями, животными и находящимися под воздействием вредных веществ людей и в соответствии с рекомендациями ВОЗ. Соответственно существуют ПДК для растений, животных и человека. В разных странах ПДК могут несколько различаться. В России, как правило, действуют наиболее жесткие ПДК, соответствующие рекомендациям ВОЗ. Разработанные ПДК после их утверждения становятся общегосударственным нормативом, имеющим силу закона. В настоящее время установлено ПДК нескольких тысяч индивидуальных веществ. Для веществ, по которым ПДК не определены, руководствуются ориентировочными безопасными уровнями воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ, которые утверждаются на три года (с возможностью продления). ПДК широко используется для контроля качества воздуха. Для атмосферного воздуха, с целью учёта особенностей обстановки и продолжительности воздействий вредных веществ, введено раздельное нормирование содержания вредных веществ в рабочей зоне и в населенных пунктах. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (ПДК р. з.) - это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая при ежедневной восьмичасовой работе (кроме выходных) или при другой продолжительности рабочего дня, но не более 40 часа в неделю, в течение всего трудового стажа, не должна вызывать заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследований.

В населённых пунктах, где воздействие не ограниченно временными рамками, для каждого загрязняющего вещества установлено два норматива:

- максимально разовая величина ПДК (ПДК м.р.) – это такая концентрация загрязнителя в воздухе населенных мест, которая не должна вызывать рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, насморк, першения в горле, слезоточение глаз, изменение биоэлектрической активности головного мозга и др.) в течение 20-30 минут;

- среднесуточная величина ПДК (ПДКс.с.) - это концентрация атмосферного загрязнителя, не оказывающая общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого негативного влияния на человека при 24- часовом воздействии.

В крупных промышленных центрах, где сосредоточено много предприятий, соблюдение лишь нормативов ПДК недостаточно для сохранения качества окружающей среды. Если каждое предприятие будет выбрасывать в атмосферу загрязняющие вещества в количествах, близких к верхним пределам ПДК, то суммарный эффект загрязнения окажется значительно выше допустимого. Поэтому на основании величин ПДК устанавливают еще один норматив предельно допустимый выброс ПДВ.

Предельно допустимый выброс ПДВ - это масса вредного вещества в газовых выбросах, максимально допустимая к поступлению в атмосферу в единицу времени от данного источника, которая не создаёт приземную концентрацию его, опасную для людей и биоты. Другими словами, ПДВ устанавливают при условии, что приземная концентрация вредного вещества не будет превышать ПДК.

При расчёте ПДВ учитываются фоновые концентрации вредных веществ в воздухе и остальных источников загрязнения для населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, сумма которых должна быть меньше или равна ПДК для данных веществ. Для регулирования выбросов вредных веществ используются индивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы ПДВ, которые учитывают количество источников, высоту расположения их, распределение предельных выбросов во времени и пространстве, а также размер санитарно-защитной зоны. Ширина санитарно-защитной зоны зависит от класса опасности выбрасываемых веществ и может достигать 1000, 500, 300, 100 и 50 м. При наложении ареалов воздействия нескольких предприятий размер ее увеличивается в три раза. Санитарно-защитные зоны отделяют предприятие от селитебной зоны (жилой зоны), в пределах которой размещены только жилые дома. Обычно в таких зонах запрещено строительство, в них высаживают зелёные насаждения, исходя из климатических условий района, характера производства, а также устойчивости их к загрязнению. Защитная зона способствует разбавлению вредных примесей до допустимого предела (зеленые насаждения очищают и освежают воздух).

Порядок выполнения работы

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций веществ, выбрасываемых предприятиями, является ОНД – 86.

Под одиночным или точечным источником понимается дымовая труба предприятия.

Опорным значением является максимальное значение обусловленной предприятием приземной концентрации.

1. Максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ от одиночного точечного источника выброса круглого сечения, выбрасывающего нагретую пылевоздушную смесь,

(1)

где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

M – интенсивность выброса загрязняющего вещества, г / с;

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ в атмосфере;

H – высота источника выброса от поверхности земли, м;

V₁ – объем выбрасываемой пылегазовоздушной смеси, м³/с;

,

где - температура газовоздушной смеси, ⁰С;

– температура атмосферного воздуха, принимаемая для района расположения предприятия и 13 ч самого жаркого месяца по СНиП;

m - коэффициент, учитывающий влияние аэродинамических условий, здесь m=1;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выброса пылегазовоздушной смеси из устья источника выброса.

Коэффициенты m и n зависят от параметров:

(2)

(3)

где w₀ – скорость выхода газовоздушной смеси из источника выброса (трубы), м/c;

D – диаметр источника выброса, м;

При f<100 ;

если , то n = 1; если ; то ; если , то .

В соответствии с районом расположения предприятия коэффициент A принимает следующие значения:

Районы южнее 40 0С с.ш.
Европейская часть территории южнее 50 0С с.ш., Кавказ, Дальний Восток, Сибирь
Европейская часть территории России и Урала от 50 0С до 52 0С с.ш.
Европейская часть территории России и Урала севернее 52 0С с.ш.
Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская и Ивановская области

 

Коэффициент F принимает следующие значения в зависимости от состояния загрязняющих веществ и эффективности пылеулавливания:

Вещество	Эффективность пылеулавливания, %	F
Газообразные вещества	-
Твердые частицы	>90
75-90	2,5
<75

 

2. Расстояние от источника выбросов до точки с максимальной приземной концентрацией:

(4)

где H – высота источника выброса, м.

Параметр d определяется следующим образом:

при

;

при

;

при

3. Величина опасной скорости ветра, соответствующей полученным значениям и , также зависит от параметра :

если , то ;

если , то ;

если , то .

4. По результатам расчетов загрязнения атмосферы выявить загрязняющие вещества, по которым отмечается превышение гигиенических критериев качества атмосферного воздуха, то есть существует опасность загрязнения атмосферы:

;

;

Таким образом, можно констатировать, что опасности загрязнения атмосферы и нет, но опасность загрязнения золой существует.

5. Опасность загрязнения атмосферы газообразными веществами с учетом суммации воздействия при одновременном присутствии в атмосфере и .

,

т.е. опасность загрязнения существует.

Инженерный анализ

Для выполнения этой части должны быть исследованы следующие четыре подхода к защите от загрязнения:

1. Замена существующих технологий и оборудования на более экологически чистые или изменение существующих технологических процессов (например, содержание СО в выбросах предприятий резко уменьшится при поступлении в зону горения чистого воздуха).

2. Применение высоких (51-500 м) труб. Увеличение высоты трубы для обеспечения рассеивания с целью соблюдения ПДК в приземном слое атмосферы, допускается только после полного использования всех допустимых на современном уровне технических средств по сокращению выбросов. Требуемую для данного источника загрязнения атмосферы высоту дымовой трубы H легко рассчитать по формуле (5), в которой учтен ограничивающий фактор ПДК данного ЗВ. Тогда

. (5)

Рассчитанное по формуле (5) значение H следует уточнить, выяснив для него безразмерные параметры f, m, h и . Окончательно высоту трубы получают по формуле:

при m и n¹ 1.

3. Предварительная очистка выбросов средствами пылегазовой очистки (ПГО). Из соотношения требуемой концентрации и его реальное содержание в приземном слое воздуха можно легко определить требуемую степень очистки (в процентах):

,

а при известных V и M – производительность требуемых средств ПГО.

4. Установление для предприятий для предупреждения загрязнения большего, чем ПДК, уровня предельно допустимых выбросов ЗВ (в граммах в секунду).

,

где – фоновая концентрация 3В в атмосфере региона, мг/м³, при отсутствии сведений.

Затем следует сформулировать рекомендации по обеспечению требуемой чистоты атмосферного воздуха на основе оценки эффективности проанализированных способов его защиты.

Контрольные вопросы

1. Перечислите самые распространенные токсичные вещества, загрязняющие атмосферу.

2. Перечислите параметры, влияющие на процесс рассеивания выбросов в атмосфере.

3. Назовите основной индекс качества атмосферного воздуха.

4. Почему раздельно нормируется содержание вредных веществ в рабочей зоне и в населенных пунктах.

5. Какие нормативы устанавливаются в населённых пунктах, где воздействие не ограниченно временными рамками

6. Почему на основании величин ПДК устанавливают еще один норматив предельно допустимый выброс ПДВ.

7. Какие параметры учитываются при расчёте ПДВ.

8. Как выбирается ширина санитарно- защитной зоны.

Литература

1. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А.1 - Исходные данные

Вариант	Масса выбросов М по компонентам, г/с	Высота трубы H, м	Диаметр устья трубы D, м	Скорость выхода пылегазовоздушной струи w0, м/с	Разность температур выбросов наружного воздуха ∆Т, 0С	Коэффициент температурной стратификации А	Эффектив-ность пылеулавливания Э,%
Зола	NO2	SO2	CO
						1,1	1,5
						1,2
						1,3	2,5
						1,4
						1,5	3,5
						1,6
						1,7	4,5
						1,8
						1,9	5,5
						1,9	6,5
						1,8
						1,7	7,5
						1,6
						1,5	8,5
						1,4
						1,2	8,5
						1,3
						1,1	7,5
						1,7	4,5
						1,1	5,5
						1,3	7,5
						1,2
						1,6	7,5
						1,8