I.1. Розрахунок розсіювання викидів з одиничного джерела

Вступ

Однією з основних проблем, які виникли у зв’язку з негативними наслідками науково-технічного прогресу, є охорона навколишнього середовища від забруднення її різноманітними по своїй природі хімічними речовинами, контроль і регулювання ступеню впливу виробництва на її санітарний стан.

Розповсюдження в атмосфері промислових викидів, що викидаються із труб і вентиляційних пристроїв підлягає законам турбулентної дифузії. На процес розсіювання викидів суттєвий вплив надають стан атмосфери, місце знаходження підприємств і джерел викидів, характер місцевості, фізичні і хімічні властивості речовин, що викидаються, висота джерела, діаметр гирла і т.п. Горизонтальне переміщення домішок визначається в основному швидкістю вітру, а вертикальне – розподіленням температур в вертикальному напрямку.

Основним документом, який регламентує розрахунок розсіювання і визначення приземних концентрацій викидів промислових підприємств є «Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, які містяться у викидах підприємств ОНД-86». В основу методики покладена умова , при якій найбільша концентрація кожної шкідливої речовини См (мг/м3) в приземному шарі атмосфери не повинна перевищувати максимально разову гранично допустимої концентрації (ГДК) даної шкідливої речовини в атмосферному повітрі:

(1)

Ступінь небезпечності забруднення приземного шару атмосферного повітря викидами шкідливих речовин визначається по найбільшому розрахованому значенню приземної концентрації шкідливих речовин См, яке може встановлюватися на деякій відстані від місця викиду, що відповідає найбільш несприятливим метеорологічним умовах (коли швидкість вітру досягає небезпечного значення uм спостерігається інтенсивний вертикальний турбулентний обмін та ін.).

Крім організованих джерел значна частка викидів припадає на неорганізовані джерела забруднення атмосфери.

Відповідно до ДОСТ 17.2.104-77 «неорганізований викид» - це промисловий викид, що надходить в атмосферу у вигляді ненаправлених потоків газу в результаті порушення герметичності устаткування, відсутності або незадовільної роботи устаткування по відсмоктуванню газe в місцях завантаження, вивантаження або зберігання продукту. У відповідності з цим визначенням за «джерело неорганізованих викидів» приймається джерело надходження в атмосферу забруднюючих речовин, які утворюються в результаті виробничої діяльності людини, який не має спеціальних приладів для виводу речовин, що забруднюються в атмосферу.

I. Організовані джерела викидів.

I.1. Розрахунок розсіювання викидів з одиничного джерела.

Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин для викиду нагрітої газоповітряної суміші із одиничного (точкового) джерела з круглим гирлом при несприятливих метеорологічних умовах на відстані Хм (м) від джерела повинна визначатися по формулі:

(2)

де А – коефіцієнт, який залежить температурної стратифікації атмосфери і визначаючий умови вертикального і горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі, с2/3∙мг∙град1/3/г;

М – кількість шкідливої речовини, що викидається в атмосферу, г/с;

F – безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі;

m и n – безрозмірні коефіцієнти, які враховують умови виходу газоповітряної суміші із гирла джерела викиду;

Н – висота джерела над рівнем землі, м;

∆Т – різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається Т, и температурою оточуючого атмосферного повітря Тп, град;

V1 – об’єм газоповітряної суміші (м3/с);

Об’єм газоповітряної суміші визначається за формулою:

(3)

де D – діаметр гирла джерела викиду, м;

w0 – середня швидкість виходу газоповітряної суміші із джерела викиду, м/с.

Коефіцієнт А (с2/3∙мг∙град1/3/г) повинен прийматися для несприятливих метеорологічних умов, при яких концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі від джерела викиду досягають максимального значення (для України – 200) .

Величини М і V1 повинні визначатися розрахунком в технологічні частині проекту або прийматися у відповідності з діючим для даного виробництва (процесу) нормативами.

Величину ∆Т (0С) слідує визначити, приймаючи температуру оточуючого атмосферного повітря Тп по середній температурі зовнішнього повітря в 13г. найбільш спекотного місяця (25,2 0С), а температуру газоповітряної суміші, яка викидається в атмосферу Тг – по діючим для даного виробництва технологічним нормативам.

Значення безрозмірного коефіцієнта F повинні прийматися:

а.) для газоподібних шкідливих речовин (сірчистого газу, сірковуглецю і т.д.) і мілкодисперсних аерозолей (пилюки, золи і т.п., швидкість упорядкованого осідання яких практично дорівнює нулю) – 1;

б.) для пилюки і зола (крім зазначених у п.а), якщо середній експлуатаційний коефіцієнт очищення дорівнює: не менше 90% - 2; від 75 до 90% - 2.5; менше 75% - 3;

Безрозмірний коефіцієнт m визначається по формулі:

(4)

в залежності від параметра, м/(с2∙град), що обчислюється по формулі:

(5)

Значення безрозмірного коефіцієнта n визначається по формулах (6) – (8) у залежності від параметра Vm , що обчисляється по формулі (9).

При Vm ≤ 0,3 n=3 (6)

при 0,3 < Vm ≤ 2 (7)

при Vm > 2 n=1 (8)

де

(9)

Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин См при несприятливих метеорологічних умовах досягається на осі факелу викиду (по напрямку середнього вітру за даний період) на відстані Хм (м) від джерела викиду.

Величина Хм повинна визначатися за формулою:

(10)

де d – безрозмірна величина, визначається за формулами:

при Vm ≤ 0.5 d (11)

при 0.5 < Vm ≤ 2 (12)

при Vm > 2 (13)

Коли безрозмірний коефіцієнт F≥2, розмір Хм визначається по формулі:

(14)

Небезпечна швидкість вітру um (м/с) на рівні флюгера (звичайно 10 м від рівня землі), при якій має місце найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі См повинна прийматися:

при Vm≤0.5 um=0.5 (15)

при 0,5<Vm≤2 um=Vm (16)

при Vm >2 (17)

Максимальна приземна концентрація шкідливої речовини Смн (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах і швидкості u (м/с), що відрізняється від небезпечної швидкості вітру umn повинні визначатися по формулі:

Cмн=r∙Cм (18)

де r – безрозмірна величина, що визначається в залежності від відношення u/um за формулами:

при u/um≤1 (19)

при u/um>1 (20)

Відстань від джерела викиду Хмн (м), на якому при швидкості вітру u і несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація досягає максимального значення Смн (мг/м3), повинно визначатися по формулі:

(21)

де р – безрозмірна величина, що визначається в залежності від відношення u/um за формулами:

при u/um≤0.25 p=3 (22)

при 0.25<u/um≤ 1 (23)

при u/um>1 (24)

Значення приземних концентрацій шкідливих речовин С в атмосфері по осі смолоскипа викиду на різноманітних відстанях від джерела викиду повинні визначатися по формулі:

(25)

де s1 – безрозмірна величина, яка визначається при небезпечній швидкості вітру в залежності від відношення x/xм за формулами:

при x/xм ≤ 1 (26)

при 1<x/xм ≤ 8 (27)

при x/xм>8 (28)

при x/xм>8 і F, що дорівнює 2; 2,5 або 3, величина s1 визначається за формулою:

(29)

Аналогічно визначається значення концентрації шкідливих речовин на різноманітних відстанях по осі факелу при інших значеннях швидкостей вітру u і несприятливих метеорологічних умовах. За формулами (18) і (21) визначаються значення величин Смн і Хмн. По відношенню х/хмн знаходиться значення s1 за формулами (26) - (29). Шукана концентрація шкідливої речовини визначається множенням Смн на s1.