Науково–технічні нормативи на гранично допустимі викиди
Відповідно до Закону "Про охорону атмосферного повітря", з метою обмеження техногенної дії на атмосферу, в якості охоронного заходу, поряд з ГДК, передбачають регулювання і кількісне обмеження викидів в атмосферу. Реалізація цього положення Закону здійснюється нормуванням гранично допустимим викидом забруднюючих речовин стаціонарними і пересувними джерелами забруднення.
Гранично допустимий викид – це маса шкідливої речовини, яка не повинна перевищуватися під час викиду в атмосферу за одиницю часу.
ГДВ встановлюється для кожного джерела забруднення атмосфери (і для кожного інгредієнту, який надходить до атмосфери з цього джерела), таким чином, що викиди шкідливих речовин від даного джерела та від сукупності джерел усього населеного пункту з урахуванням перспектив розвитку інфраструктури промислових підприємств і розсіювання шкідливих речовин в атмосфері не створюють приземну концентрацію, яка перевищувала б їх ГДКмр (гранично допустима концентрація максимально разова).
Основні значення ГДВмр (максимальні разові), встановлюються за умови повного навантаження як технологічного, так і газоочисного обладнання та їх нормальної роботи, і не повинні перевищуватись в будь–який довільний 20–хвилинний період часу.
Поряд з максимальними разовими (контрольними) значеннями ГДВ (г*с–1) встановлюють похідні від них річні значення ГДВр (т*рік–1), для окремих джерел і для підприємства в цілому з урахуванням нерівномірності викидів у часі, в тому числі з огляду на планові ремонти технологічного та газоочисного обладнання.
ГДВ для кожного стаціонарного джерела (ГДВд) встановлюється відповідно з ГОСТ 17.2.3.02 за умови, що викиди шкідливих речовин від такого джерела сумісно з фоновим забрудненням не створять в приземному шарі атмосфери концентрацію, яка перевищує ГДК, тобто необхідним є виконання умови:
См+ Сф £ ГДК
де См, Сф – концентрація в приземному шарі атмосфери забруднювачів від цього джерела (за умов найбільш несприятливих для розсіювання) та фонова.
Фонове забруднення – це забруднення, яке створює у певній місцевості всіма існуючими джерелами викидів, за винятком того, що розглядається. Якщо значення ГДВ з об'єктивних причин не можуть бути досягнуті, то для таких підприємств встановлюють значення тимчасово узгоджених викидів шкідливих речовин (ТУВ) і вводиться поетапне зниження показників викидів шкідливих речовин до значень, які забезпечували б дотримання ГДВ.
Громадський екологічний моніторинг має право вирішувати задачі оцінки відповідності діяльності підприємства встановленим значенням ГДВ або ТУВ шляхом визначення концентрацій забруднюючих речовин у приземному шарі повітря (наприклад, на границі санітарно–захисної зони).
♦ ГДВ для нагрітих викидів з одиночного джерела з круглим отвором або групи таких, які близько розташовані один біля одного одиночних джерел у випадках, коли фонова концентрація сумішей Сф – встановлена як незалежна від швидкості та напрямку вітру і постійна на території, що розглядається, визначається за формулою:
де А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери та визначає умови горизонтального розсіювання атмосферних домішок, С, F – безрозмірний коефіцієнт що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосфері, m, n – безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, Н –висота джерела викиду над рівнем землі, м, DТ – різниця між температурою газоповітряної суміші, що викидається, та температурою навколишнього повітря, V1 – об'єм газоповітряної суміші, м3/с.
де D – діаметр отвору джерела викиду, w0 – середня швидкість виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, м/с; h –безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості на розсіювання домішок.
У випадках, коли значення фонової концентрації деталізовані за швидкістю та напрямком вітру або за територією, врахування Сф проводиться відповідно до "Тимчасових вказівок з визначення фонових концентрацій шкідливих речовин в атмосферному повітрі для нормування викидів та встановлення ГДВ", а також встановлюється за даними спостережень. В інших випадках фон розраховується шляхом використання даних інвентаризації викидів всіх існуючих джерел шкідливої речовини, що розглядається, та інших речовин, що мають з нею ефект сумації за шкідливою дією.
Розрахунок ГДВ проводиться таким чином:
> коефіцієнт А вибирається для несприятливих метеорологічних умов, за яких концентрації шкідливих речовин в атмосфері від джерела викиду сягають максимальних значень;
> значення V1 та Тг визначаються шляхом технологічних розрахунків або приймаються згідно з діючими для розглядуваного виробництва нормативами:
♦ при очищенні викидів від шкідливої речовини, що розглядається, ГДВ повинні прийматися за її вмістом в газоповітряній суміші після проходження очисних пристроїв;
♦ при розрахунку ГДВ повинні прийматися менші значення V1, та Тг, що реально сумісно спостерігалися протягом року при усталених (звичайних) умовах функціонування підприємства;
> значення DТ (°С) слід визначати, приймаючи температуру повітря Тн такою, як його середня температура о 13 годині найбільш спекотного місяця:
♦ при визначенні значення Тг повинні враховуватися підсмоктування повітря та охолодження викидів у випадку застосування мокрого пило– та газоочищення;
♦ для котелень, що працюють за опалювальним графіком, допускається при розрахунках приймати значення Тн рівними середній температурі повітря у найхолодніший період;
♦ безрозмірний коефіцієнт набуває таких значень:
♦ для газоподібних шкідливих речовин та дрібнодисперсних аерозолів, швидкість впорядкованого осідання найбільш крупних фракцій яких не перевищує 3–5 см/с – 1,0;
♦ для крупно дисперсного пилу та золи при середньому експлуатаційному коефіцієнті очищення не менше 90% – 2,0; 75–90% –2,5, не менше 75% або за відсутності очищення – 3,0.
Незалежно від ефективності пиловловлювальних пристроїв значення коефіцієнта дорівнює 3,0 і при розрахунках розсіювання пилу в атмосфері для виробництв, у яких викиди пилу супроводжуються виділенням водяної пари в кількості, достатній для інтенсивної її конденсації протягом всього року одразу ж після виходу в атмосферу, а також коагуляції вологих пилових часток;
♦ значення безрозмірного коефіцієнта т визначається в залежності від параметра f, м*с–2 °С–1 за формулою:
де f розраховується за залежністю:
■ значення безрозмірного коефіцієнта п визначається такими рівняннями в залежності від параметра Vм:
При цьому Vм визначається за виразом: 
• безрозмірний коефіцієнт h дорівнює одиниці, якщо в радіусі п'ятдесяти висот труб Н від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1 км. В інших випадках поправка на рельєф встановлюється на підставі картографічного матеріалу, що висвітлює рельєф місцевості в радіусі п'ятдесяти висот труб від джерела, але не менше 2 км; якщо в районі розташування джерела викидів (підприємства) можна виявити окремі ізольовані перепони, витягнені в одному напрямку (пасма, гребені, балки, виступи), то коефіцієнт h розраховується таким чином:
де h визначається за табл. 2.4.1 в залежності від форм рельєфу і безрозмірних величин h1= Н/bо та n2 = а0/b0, де n1 визначається з точністю до десятих, а n2 – з точністю до цілих.
Прийняті позначення. Н – висота джерела; h0 – висота (глибина) перепони, а0 – напівширина пасма, гребеня, балки або протяжність бічного схилу виступу, а0 – відстань від середини перепони (для пасма або балки) та від верхньої кромки схилу (для виступу) до джерела згідно функції j1(½х0½/а0).
Таблиця 2.4.1
Значення hm залежно від n1 і n2.
Приклад. Розрахувати ГДВ для забруднюючих інгредієнтів котельні, що працюють на газу, зробити відповідні висновки. При цьому в розрахунок беруться лише викиди оксиду вуглецю та оксиду азоту інші компоненти не зустрічаються або зовсім не значні .Дані для виконання розрахунків наведені в табл. 2.4.2.
Таблиця 2.4.2.
Вихідні дані для виконання розрахунків
Розв'язок:
Значення DТ(°С) слід визначити, приймаючі температуру Тп рівною його середній температурі в 13 годині найбільш спекотного місяця, (Тп=23°СЛ Коефіцієнт стратифікації для міста Житомира дорівнює 180.
1. Визначаємо об'єм газоповітряної суміші:
2. Визначаємо коефіцієнт т:
3. Визначаємо параметр Vм:
якщо 2 > Vм > 0,3 ,то в цьому разі п визначається так:
4. Визначаємо ГДВ для інгредієнтів СО та NО2:
• Коефіцієнт F для газів становить 1.
• Коефіцієнт h = 1 за умов, якщо в радіусі 50 H від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1км
Висновок. Одним з впливових факторів на величину ГДВ є ефективна висота викиду тобто висота труби. Якщо у повітрі населених пунктів, де розташовані підприємства, Сф перевищує ГДК, а значення ГДВ за об'єктивними причинами не можуть бути досягнуті, вводиться поетапне зниження викидів шкідливих речовин до ГДК.
♦ ГДВ для холодної газоповітряної суміші. Величина ГДВ для холодної газоповітряної суміші за умов, однакових з розглянутими вище, визначається за формулою:
Залежність значень коефіцієнта А від розташування джерела на території країни така ж, як і у випадку нагрітих викидів.
Безрозмірний коефіцієнт п визначається в залежності від значення параметра Vм, що розраховується за рівнянням:
Якщо різниця температур DТ (°С) близька до нуля або при розрахунках параметр/перевищує 100 м*с–2 °С–1, то для таких викидів ГДВ розраховуються так само, як і для холодних викидів, оскільки початкове перегрівання DТ не справляє суттєвого впливу на початкове піднімання факела та розсіювання викидів в атмосфері.
♦ ГДВ для викидів з джерела з прямокутним устям. Величина ГДВ для викидів з джерела з прямокутним устям визначається за формулами для нагрітих газоповітряних сумішей, але при D = Dc та V1 = V1e. При цьому ефективний діаметр устя джерела De визначається за формулою:
де L – довжина устя, м; b – ширина устя, м.
Ефективний об'єм газоповітряної суміші V1e, що викидається в атмосферу, в цьому випадку визначається за формулою:
Для джерела з квадратним устям (L=b) ефективний діаметр D, дорівнює довжині сторони квадрата.
♦ ГДВ для викидів з одиночного аераційного ліхтаря.
Значення ГДВ для випадку викидів з одиночного аераційного ліхтаря визначається за формулою:
де ГДВ0 – значення ГДВ, розраховане за рівнянням для нагрітих або холодних газоповітряних сумішей при D = 0, та V1 = V1е. Значення De для випадку аераційного ліхтаря визначається за залежністю:
де L – довжина аераційного ліхтаря, м; w0 –середня швидкість виходу газоповітряної суміші з аераційного ліхтаря, м/с.
♦ Значення V1е визначається за формулою:
♦ Безрозмірний коефіцієнт S3, визначається за рівнянням:
Фізичний сенс величини хм – це відстань хм від одиночного точкового джерела з D = De та V1 = V1e, на якій при несприятливих метеорологічних умовах досягається максимальна концентрація. Одиночне джерело, з якого викидається суміш шкідливих речовин постійного складу з сумарною шкідливою дією. Для одиночного джерела, з якого викидається суміш постійного складу шкідливих речовин з сумарною шкідливою дією, спочатку визначається допоміжна величина – сумарний ГДВ=ГДВС, що відповідає одній з речовин. Для цього у вказаних виразах потрібно використати ГДК цієї шкідливої речовини та сумарний фон Сф, що відповідає цій шкідливій речовині. Після цього з врахуванням складу викидів визначаються ГДВ окремих шкідливих речовин.
♦ Визначення сумарного ГДВ для груп N одинарних джерел різної висоти, розташованих поряд. Величина сумарного ГДВ для груп N одинарних джерел різної висоти, розташованих поряд також визначається за вище наведеними рівняннями, якщо V1 = V/N, де V –загальний об'єм газоповітряної суміші, що викидається з усіх джерел.
Загалом розрахунок ГДВ для близько розташованих одне від одного джерел (однакових точкових) не відрізняється від розрахунку ГДВ для одинарних джерел.
* ГДВ для викидів з багато ствольної труби. Для багато ствольної труби величина ГДВ із всіх стволів розраховується таким чином:
де q1M – приземна концентрація шкідливих речовин, мг/м3 при значеннях параметрів викиду для одного ствола та викиді речовини М = 1; q"M –приземна максимальна концентрація шкідливих речовин, мг/м, при викиді шкідливих речовин М – 1 та діаметрі устя джерела D, що відповідає його ефективному діаметру Dе, який визначається за виразом:
Безрозмірний коефіцієнт d1 визначається залежністю:
де 1 – середня відстань між центрами устів стволів, м; D – діаметр устя окремого ствола, м; d2 – безрозмірний коефіцієнт, що визначається за рівнянням:
При l, що більше або менше d2Н, ГДВ для багато ствольної труби повинні визначатися за параметрами викидів, характерними для кожного ствола.