Расчёт загрязнения атмосферы от организованного высокого

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с, определяется по формуле: 

 (3) 

где D – диаметр устья источника выброса, м;

W₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

 м³/с

     Коэффициент температурной стратификации атмосферы  определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе. Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принято на уровне 160 с^2/3ּмгּград^1/3/г. Указанный выбор обоснован местоположением города Мурманска. Город имеет географические координаты 68° 58' с.ш. 33° 05' в.д. Мурманск — город на северо-западе России, административный центр Мурманской области. Мурманск находится на скалистом восточном побережье Кольского залива Баренцева моря. Крупнейший в мире город, расположенный за северным полярным кругом. Один из крупнейших портов России.

     На  распространение загрязнений оказывает  влияние температура атмосферы в момент выброса. По этому признаку все выбросы делят на «холодные» и «горячие». В данной работе разница между температурой выброса и температурой атмосферы является заданной величиной и составляет 15°С, то есть рассматриваются «горячие» выбросы.

     Таким образом, коэффициент F для марганца и взвешенных веществ равен 2,5, так как эффективность пылеочистки 82%, а для других рассматриваемых в работе веществ равен 1, поскольку все они являются газообразными.

     Значения  коэффициентов m и n определяются для  нагретых выбросов в зависимости от параметров f, U_м, U'_м, f_e: 

  (4)

  (5)

 

     При f < 100 коэффициент m определяется по формуле: 

  (6)

 
 
 
 

     Коэффициент n при f ≤ 100 и при 0,5 ≤ Uм < 2 определяется по формуле: 

  (7)

 

     Получив все необходимые данные, рассчитаем значения максимальных приземных концентраций каждого вещества: 

 мг/м³

 мг/м³

 мг/м³ 

     Таким образом, максимальные значения приземной  концентрации вредных веществ составляют: взвешенных веществ – 25,963 мг/м³, марганец – 0,727 мг/м³, окись углерода – 1,731 мг/м³.

 

2.3. Определение ПДВ  загрязняющих веществ  в атмосферу 

     ПДВ – это норматив, устанавливаемый  для каждого конкретного источника  исходя из условия, что выбросы вредных  веществ от данного источника  в совокупности с другими источниками  не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК за пределами санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Это максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы максимальную концентрацию этого вещества С_мi, не превышающую ПДК_мрi, с учётом фонового загрязнения С_фi. Фоновая концентрация С_фi характеризует загрязнение атмосферы в населённом пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный, относится к тому же интервалу осреднения (примерно 20 минут), что и ПДК_мрi.

     Значение  ПДВ (г/с) для i-го вещества, выбрасываемого одиночным источником с круглым  устьем при фоновой концентрации С_ф < ПДК, определяется по формуле: 

 (8) 

где С_фi – фоновая концентрация рассматриваемого вещества, мг/м³. Устанавливается службой экологического мониторинга по результатам многолетних измерений концентраций примесей в атмосферном воздухе. При отсутствии таковых данных принимается обычно .

 мг/м³

мг/м³

мг/м³ 

     Далее приводится расчёт ПДВ каждого вещества.

 г/с 

 г/с 

 г/с 

     Таким образом, значение предельно допустимых выбросов по веществам составляют: взвешенные вещества–0,254 г/с, марганец–0,005 г/с, углерода окись–6,344 г/с. 

 

2.4. Определение размеров  санитарно-защитной  зоны 

     Для уменьшения концентрации вредных веществ  на прилегающей к промышленному  предприятию территории устраивают санитарно-защитные зоны (СЗЗ). 

     Расчёт  СЗЗ литейного производства осуществляется в следующем порядке: 

1. Определяем  расстояние Х_м, при котором достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле: 

  (9) 

где d – безразмерный коэффициент, при 0,5 ≤ Uм < 2 определяемый по формуле: 

  (10)

 

     Имея  все необходимые данные, рассчитывается Х_м для каждого вещества. 

 м

 м

 м 

     Распределение концентраций вредных веществ в  приземном слое воздуха по оси  факела на различных расстояниях  Х от источника выброса находят по формуле: 

  (11) 

     Безразмерная  величина S₁ зависит от отношения X_n/X_m. При X_n/X_m > 8 S₁ зависит от скорости оседания загрязняющих веществ. Согласно методике расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86), безразмерную величину S₁ рассчитывают по формулам: 

1. Если  , то

  (12) 

2. Если  , то

  (13) 

3. Если  и F=1, то

  (14) 

4. Если  и F=2; 2,5; 3, то

  (15) 

     Результаты  расчётов сведены в таблицы 5 – 7. 

      2. Далее для каждого загрязняющего вещества строим график распределения концентраций вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выбросов. Так как выброс загрязняющих веществ в рамках данной работы принят непрерывным, С=ПДК_сс.

      По  мере удаления от трубы в направлении  распространения промышленных выбросов можно условно выделить 3 зоны загрязнения атмосферы:

1. зона переброса факела (характеризуется относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы);
2. зона задымления (характеризуется максимальным содержанием вредных веществ);
3. зона постепенного снижения уровня загрязнения.

     Зона  задымления является наиболее опасной  для населения и должна быть исключена  из селитебной застройки.

     Результаты  расчётов по каждому веществу и графики  представлены ниже.

     Размеры нормативной СЗЗ до границы жилой  застройки устанавливают в зависимости от мощности предприятия, особенностей технологического процесса производства, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных и с неприятным запахом веществ. В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры СЗЗ устанавливаются в зависимости от класса опасности предприятия (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»).

Таблица 4

Нормативные размеры санитарно-защитных зон 

 

     Указанные в таблице размеры СЗЗ являются минимальными. Если в результате расчёта  рассеивания примесей получены большие  размеры СЗЗ, то принимаются расчётные  размеры. Если в результате расчёта получены размеры СЗЗ меньше указанных в таблице, то принимаются табличные значения, так как выброс вредных веществ может являться не единственным видом вредного воздействия предприятия на окружающую среду.

     СЗЗ нельзя рассматривать как резервную  территорию и использовать её для расширения промышленной площадки. На территории СЗЗ допускается размещение объектов более низкого класса вредности, чем основное производство – складов, гаражей, автостоянок и т.д.

     Для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками загрязнения атмосферного воздуха, размер СЗЗ до границы жилой застройки следует устанавливать непосредственно от источника загрязнения (трубы, шахты, аэрационных фонарей зданий, мест погрузки-разгрузки сырья). 

     На  основании анализа графиков распределения концентраций вредных веществ, приведённых ниже, можно сделать вывод о том, что границы СЗЗ данного предприятия должны быть установлены в соответствии с максимально требуемыми (в связи с выбросами марганца) – около 18 км.

 

      
 
 
 
 

Сводная таблица расчётов для построения графика распределения приземных концентраций взвешенных веществ от организованного высокого источника выбросов 

     Таблица 5