Метод капитализации по расчетным моделям 2 страница

Инструментальный метод расчета выбросов ЗВ в атмосферу основан на аналитическом определении концентраций С_i [мг/м³] ЗВ в газоходах и трубах с последующим определением массового выброса М (т/год) ЗВ по формуле:

, (1.10)

где – средняя концентрация ЗВ за расчетный период времени, мг/нм³;

V_н – объем выбрасываемой газовоздушной смеси, нм³/с (тыс. нм³/час);

t – время, в течение которого выбрасывается ЗВ, с (час).

Средняя концентрация определяется как среднее арифметическое концентраций, полученных экспериментально лабораторией для данного ЗВ в контролируемом источнике выброса за расчетное время, как правило, год.

, (1.11)

где – концентрация 1-го вещества в газоходе, мг/нм³. Осреднение концентрации ЗВ по сечению газохода обеспечивается правилами отбора проб.

n – количество проб.

Объем выбрасываемой газовоздушной смеси V_н определяется либо в ходе отбора проб аэродинамическими испытаниями, либо принимается паспортная характеристика, ежегодно проверяемая службой наладки предприятия (например, вентиляционной службой).

ПРИМЕР 1.2

Из точечного источника выброса непрерывно осуществляется выброс хлористого водорода. Измеренные в течение года концентрации в газоходе после очистки равны [мг/нм³]: 1,7; 2,4; 0,8; 3,5; 5,2; 0,3; 2,1; 2,9. Производительность вентилятора 30 тыс. нм³ в час.

Найти годовой и максимальный секундный выбросы хлористого водорода. Количество рабочих дней в течение года - 200.

РЕШЕНИЕ

1. Находим годовой выброс НСl:

,

,

,

.

2. Находим максимальный секундный выброс по максимальному значению с_i:

.

ЗАДАНИЕ 1.2

1. Найти годовой валовый выброс загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу.

2. Найти максимальный секундный выброс загрязняющего вещества.

Исходные данные по вариантам в приложении 4.

1.1.2 Классификация источников выбросов ЗВ в атмосферу и предприятий по степени воздействия на атмосферный воздух

По степени воздействия на атмосферный воздух источники выбросов подразделяются на 6 классов: 1А-5 (по степени убывания). Отнесение того или иного: источника выброса к определенному классу производится через расчет параметров R и ТПВ.

Параметр разбавления R приближенно показывает, во сколько раз для заданного отношения D/H (где D — диаметр устья источника, Н — высота, м) нужно разбавить чистым воздухом выбрасываемую газовоздушную смесь для того, чтобы концентрация примеси в ней стала равной ПДК_м.р..

i – в-во; j - источник (1.12)

Параметр требуемого потребления воздуха (ТПВ) показывает расход чистого воздуха, который требуется для разбавления выбросов до концентраций, соответствующих предельно допустимым.

, (1.13)

где М_ji – количество i-го вещества, выбрасываемого j-м источником, г/с;

ПДК_iм.р. – максимально разовая ПДК, мг/м³ (по справочнику), в случае отсутствия

ПДК_м.р. вместо нее принимается ПДК_с.с. или ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ);

D_j – диаметр устья источника, м;

Н_j – высота источника над уровнем земли, м;

C_ji – концентрация i-го вещества в устье источника, мг/м³.

, (1.14)

где V_j — объем выбрасываемой из источника газовоздушной смеси, м³/с.

Расчетные параметры R_ji и ТПВ_ji сравнивают с таблицей 1.4 и определяют класс источника выброса. В случае, когда из источника выбрасывается несколько ЗВ, класс источника определяется по наименьшему значению.

Таблица 1.4

Классификация источников выбросов ЗВ по степени воздействия

на загрязнение воздушного бассейна

Определение класса предприятия по степени его воздействия на атмосферный воздух производится через расчет параметра П (м³/с):

. (1.15)

Расчетный параметр П_i сравнивается с табличным (таблица 1.5) и устанавливается класс предприятия. В случае, когда предприятием выбрасывается несколько ЗВ, класс предприятия определяется по веществу, имеющему максимальное значение П_i.

Таблица 1.5

Классификация предприятий по степени воздействия на загрязнение

воздушного бассейна

ПРИМЕР 1.3

Определить:

1. К какому классу по степени воздействия на атмосферный воздух относятся источники (таблица 1.6).

2. К какому классу по степени воздействия на атмосферный воздух относится предприятие, имеющее источники загрязнения с параметрами согласно таблице 1.6.

Таблица 1.6

Исходные данные для примера

РЕШЕНИЕ

1. Определяем параметры R_ji и ТПВ_ji для всех источников вы­бросов веществ.

По ист. № 1.

,

По таблице 1.4 находим: источник относится ко II классу.

По ист. № 2.

,

,

.

По таблице 1.4 находим: источник № 2 относится: по сернистому ангидриду — к III классу, по двуокиси азота - ко II классу.

Класс источника определяется по наиболее жесткому значению – II класс.

По ист. № 3.

,

.

Источник относится ко II классу.

2. Находим класс предприятия через расчет параметра П

,

,

.

Класс предприятия определяется на наибольшему значению П_i – II класс.

Загрязняющее вещество, определяющее класс предприятия, – двуокись серы.

ЗАДАНИЕ 1.3

Определить:

1. К какому классу по степени воздействия на атмосферу относятся источники выбросов?

2. К какому классу по степени воздействия на атмосферу относятся предприятия?

Исходные данные по вариантам даны в приложениях 5, 6.

1.1.3 Оценка качества атмосферного воздуха

Основным критерием качества атмосферного воздуха являются нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК).

ПДК — максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия.

В нашей стране действуют:

ПДК_м.р. – максимально разовая ПДК 20-30-минутного осреднения,

ПДК_с.с. – среднесуточная ПДК длительного осреднения.

При одновременном присутствии нескольких ЗВ, обладающих эффектом суммации (аддитивным действием), их безразмерная концентрация X не должна превышать 1.

. (1.16)

Оценка качества атмосферного воздуха основана на сравнении фактически измеренной концентрации с ПДК.

Чем больше кратность превышения ПДК, тем хуже качество воздуха.

Чем выше безразмерный показатель X для веществ с аддитивным действием, тем хуже качество воздуха.

На практике в воздухе имеется, как правило, несколько загрязняющих веществ, поэтому для оценки качества воздуха применяется комплексный показатель — индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), который равен сумме нормированных по ПДК и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний ЗВ.

Для одного вещества:

, (1.17)

где – средняя за год концентрация, мг/м³;

ПДК_с.с. – среднесуточная ПДК ЗВ, мг/м³, в случае отсутствия ПДК_с.с. вместо нее принимается ПДК_м.р. или ОБУВ;

Значение параметра К равно:

1,7 — 1 класс опасности

1,3 — 2 класс опасности

1,0 — 3 класс опасности

0,9 — 4 класс опасности

Для нескольких веществ:

. (1.18)

На практике для сравнения качества атмосферного воздуха разных городов используются данные по первым пяти веществам в ряду по степени убывания показателя I_i.

ПРИМЕР 1.4

В городе А концентрации контролируемых ЗВ (мг/м³) равны: N0₂ = 0,1; S0₂ = 0,03; СО = 3; ТВЧ = 0,2; H₂S = 0,01; аммиак = 0,1; керосин 1,0.

В городе В: NO₂, = 0,09; S0₂= 0,05; СО = 1,0; ТВЧ = 0,05; стирол 0,01; полиэтилен 0,03; ксилол 0,3.

Сравните качество атмосферного воздуха в городах.

РЕШЕНИЕ

1. Находим I_i для веществ:

Гор.А:

Находим комплексный ИЗА для города А по 5 веществам:

Гор.В:

Вывод: воздух гор. В загрязнен в большей степени, чем в гор. А, в 17,67:9,9= 1,8 раза.

ЗАДАНИЕ 1.4

Сравните качество атмосферного воздуха в городах. Исходные данные по вариантам в приложении 7.

1.1.4 Классификация состояния загрязнения атмосферного воздуха

Классы экологического состояния атмосферы определяют по 4-балльной шкале, где класс нормы соответствует уровню загрязнения ниже среднего по стране, класс риска — равен среднему уровню, класс кризиса — выше среднего уровня, класс бедствия — значительно выше среднего уровня. Ранжирование экологического состояния атмосферы по классам осуществляется через расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы.

ПРИМЕР 1.5

К какому классу относится экологическое состояние атмосферы в г. Кирове, если по данным мониторинга среднегодовые концентрации ЗВ за 2005 г. равны (мг/м³):

бенз(а)пирен: 2,9; N0₂: 0,03; СО : 1,0; ТВЧ : 0,1; формальдегид 0,005?

РЕШЕНИЕ

1. Находим комплексный индекс загрязнения атмосферы для каждого из веществ.

2. Находим суммарный индекс загрязнения атмосферы по 5 веществам и определяем класс экологического состояния атмосферы.

I_i = 6,11+0,7+0,37+0,67+1,94= 9,79 > 8 – Кризис

ЗАДАНИЕ 1.5

Найти класс экологического состояния атмосферы.

Исходные данные по вариантам в приложении 8.

1.2 РАССЕИВАНИЕ В АТМОСФЕРЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ. НОРМИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

1.2.1 Основные понятия и определения

Проблема охраны окружающей среды от загрязнения промышленными выбросами стала в ряд важнейших задач современности. Воздействия промышленных предприятий, энергетических систем, транспорта на атмосферу, водоемы и недра достигли таких размеров, что сейчас в крупных промышленных центрах уровни загрязнений существенно превышают допустимые санитарные нормы.

Источники выбросов ЗВ могут быть подвижными (транспорт) и стационарными. Выбросы из стационарных источников могут поступать в форме газов или аэрозолей. Классификация источников выбросов дана на рисунке 1.2.

Аэрозоли — это системы, характеризующиеся наличием в газовой среде твердых или жидких частиц. Подразделяются на пыли, дымы, туманы.

Пыли содержат твердые частицы размером до 800 мкм.

Дымы — твердые частицы размером 0,1-5 мкм,

Туманы — жидкие частицы (капли) размером 0,3-5 мкм.

Неорганизованный промышленный выброс — выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным относятся выбросы, не имеющие фиксированного устья: выделения вредных веществ с открытых складов строительных материалов, карьеров, хранилищ отходов и т.д.

Рисунок 1.2 – Классификация выбросов в атмосферу

Одиночные выбросы из стационарных источников в зависимости от высоты трубы (Н) подразделяются на:

- высокие при Н> 50 м (выброс осуществляется выше зоны аэродинамической тени здания, сооружения);

- средние при Н = 10...50 м;

- низкие при Н = 2... 10 м (выброс поступает в зону подпора или аэродинамической тени здания, сооружения);

- наземные при Н < 2 м (в этом случае в расчетах принимают Н-2м).

Промышленные выбросы считаются нагретыми, если их температура выше температуры окружающего атмосферного воздуха.

Без очистки могут выбрасываться как неорганизованные, так и организованные выбросы, после очистки — только организованные.

С целью регламентации загрязнений атмосферы установлены предельно допустимые концентрации ЗВ в атмосферном воздухе населенных пунктов (ПДК) и предельно допустимые выбросы загрязняющих веществ из источников (ПДВ).

Действующими нормативными документами установлены ПДК для более 600 вредных газов, паров, аэрозолей.

Величина наибольшей концентрации каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы(слой высотой в 2 м от поверхности земли) не должна превышать величины ПДК_м.р..

ПДВ для данного источника (группы источников) — это максимальное количество вредного вещества, допустимое к выбросу из источника в единицу времени при соблюдении условия, что этот выброс от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного пункта, с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создаст приземную концентрацию, превышающую его предельно допустимую концентрацию для населения, растительного и животного мира.

Основными критериями качества атмосферного воздуха при установлении ПДВ для источников загрязнения атмосферы являются максимальные разовые ПДК_м.р.. При этом должно выполняться условие: отношение максимальной расчетной концентрации С_м вредного вещества в приземном слое воздуха к величине ПДК_м.р. данного вещества не должно превышать единицы:

. (1.19)

При установлении ПДВ учитывают значения фоновых концентраций С_ф вредных веществ в воздухе (суммарное загрязнение атмосферы от остальных источников города или другого населенного пункта, в том числе и от автотранспорта, за исключением рассматриваемого источника).

Таким образом, величина ПДВ [г/с] из источника для каждого вещества устанавливается, исходя из условия:

, (1.20)

или

. (1.21)

При одновременном присутствии в атмосфере некоторых вредных веществ они могут обладать суммацией вредного действия. Эффектом суммации обладают, например, ацетон и фенол; сернистый ангидрид и двуокись азота; сернистый ангидрид, окись углерода, фенол и пыль конверторного производства, а также целый ряд других веществ.

Величина ПДВ для групп суммации устанавливается, исходя из условия:

. (1.21)

1.2.2 Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ

от одиночного точечного источника

После выхода из устья источника загрязняющие вещества начинают рассеиваться в атмосфере в направлении оси факела выброса. Часть веществ перемещается в вертикальном направлении, часть - в горизонтальном. Существенное влияние на характер рассеивания оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий, особенности местности, свойства выбросов, высота трубы, скорость ветра и другие факторы.

Скорость горизонтального перемещения загрязнений в основном определяется главным образом скоростью ветра U [м/с]. На скорость вертикального перемещения оказывает влияние целый ряд факторов.

Существует 5 форм струй, выходящих из устья трубы. Наиболее опасна задымляющая струя, когда вредные вещества стремятся к земле вдоль всей струи. Рисунок 1.3 иллюстрирует распределение концентраций вредных веществ в атмосфере при выбросе через высокие трубы для условий развитого турбулентного обмена, которые считаются неблагоприятными для рассеивания примесей и для которых разработаны расчетные формулы для определения ПДВ.

По мере удаления от источника выброса концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы вначале увеличивается, а затем, достигнув максимума, постепенно уменьшается, что говорит о наличии трех зон загрязнения атмосферы:

- зона переброса факела выброса, характеризующаяся невысо­кой концентрацией вредных веществ в приземном слое;

- зона задымления, т.е. зона максимального содержания вредных веществ;

- зона постепенного снижения концентраций вредных веществ.

Направление ветра

Рисунок 1.3 - Распределение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере

С —концентрация вредного вещества в приземном слое, мг/м³;

X — расстояние от трубы (источника выброса), м;

Н — высота трубы (источника выброса), м.

По ОНД-86 рассчитываются возможные концентрации вредных веществ при «неблагоприятных» метеоусловиях. Реальные концентрации вредных веществ в течение года будут значительно ниже расчетных как за счет принятия в расчете жестких метеоусловий, так и за счет учета «фона» и допущения о максимальной производственной нагрузке предприятия.

Основной расчетной величиной является максимальная приземная концентрация вредного вещества С_м [мг/м³]. Величину ее при выбросе нагретой газопылевоздушной смеси из точечного источника с круглым устьем на расстоянии Х_м [м] от источника определяют по формуле:

, (1.23)

где А — коэффициент, учитывающий вероятность возникновения «неблагоприятных» метеоусловий в различных регионах страны [с^2/3.мг^.град^1/3/г].Для Нижнего Поволжья, Сибири, Дальнего Востока принимают А=200;для севера и северо-запада Европейской территории России, Среднего Поволжья и Урала принимают А=160;для центральной части европейской территории А=140;

М — мощность выброса (количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени), [г/с]. Принимается в соответствии с действующими для данного производства нормативами, определяется расчетом или с помощью анализа. Если известна концентрация вещества С^° [мг/м³] в выбрасываемой из устья источника пылегазовоздушной смеси, то величина М определяется по формуле:

, (1.24)

F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыль, зола и т.п.), скорость оседания которых не превышает 0,05 м/с, принимается F = 1. Для остальных аэрозолей, выбрасываемых с предварительной очисткой или без нее, коэффициент F принимается следующим образом:

F = 2 при эффективности очистки более 90%;

F = 2,5 при эффективности очистки 75...90%;

F = 3 при эффективности очистки менее 75% (или при отсутствии очистки).

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

— безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности (для равнинной местности = 1);

DT — разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в [°С]; последняя принимается как средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»;

V₁ — расход пылегазовоздушной смеси из устья источника, м³/с:

, (1.25)

где D — диаметр устья источника выброса (диаметр верхней части трубы), м;

w₀ — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

Величина коэффициента m определяется по формуле:

, (1.26)

• ⇐ Назад
• 123
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• Далее ⇒