рассеивание. Практич Рассеивание. Регламентация выбросов загрязнений в окружающую среду

• Название: Регламентация выбросов загрязнений в окружающую среду
• Анкор: рассеивание
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 464.5 Kb.
• Имя файла: Практич Рассеивание.doc
• Тип: Регламент; #419630

Практическое занятие

«Определение зон воздействия и влияния производства по рассеиванию загрязняющих веществ в атмосфере и разработке нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ для промышленных объектов».
Общие сведения
О
Регламентация выбросов

загрязнений в окружающую

среду
бъемы предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ и микроорганизмов, загрязняющих воздух, воды, почвы, устанавливают с учетом производственных мощностей объекта и данных о вредных последствиях по каждому источнику загрязнения. При формировании территориально-производственных комплексов, развитии промышленности и сельского хозяйства, строительстве и реконструкции городов и другой хозяйственной деятельности должны устанавливаться предельно допустимые нагрузки (ПДН) на окружающую природную среду. Цель расчетов ПДН - обеспечение наиболее благоприятных условий жизни населения, предотвращение разрушения и необратимых изменений естественных экологических систем (ст. 33 Закона ООПС). Ясно, что без создания экологических нормативов эта статья останется лишь декларацией. Согласно действующим правилам основной принцип, заложенный в расчеты ПДВ и ПДН - это обеспечение таких объемов поступления загрязнений в окружающую среду, при которых не нарушаются требования природопользователей (ПДК). Следовательно, в основе всех расчетов лежат действующие ПДК.
Под загрязнением атмосферы понимается нарушение норм качества воздуха вредными газообразными компонентами, пылью и другими специфическими веществами, связанными с антропогенной деятельностью человека.

Методика расчета рассеивания в атмосфере веществ, содержащихся в выбросах, основана на определении концентраций вредных веществ в приземном слое воздуха (С, мг/м³).

Промышленное предприятие представляет собой комплексный источник воздействия на окружающую природную среду и характеризуется разнообразием состава загрязняющих веществ.

Цель работы

Изучить путём выполнения конкретного расчёта методику параметров загрязнения воздушного бассейна от одиночных точечных источников.

В работе определяется максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ С_max , расстояние от источника выброса до точки с максимальной приземной концентрацией X_max , опасную скорость ветра u_max и границы зон воздействия и влияния загрязняющих веществ.
Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере проводится по каждому источнику вредных выбросов для определения его доли воздействия на атмосферу и принятия решения о проведении соответствующих мероприятий.

При определении опасности загрязнения за границей СЗЗ предприятия разрабатываются соответствующие мероприятия по снижению вредных выбросов, определяется их эффективность и расчет повторяется с новыми исходными данными.

Выброс загрязняющих веществ, при котором на границе СЗЗ приземная концентрация загрязняющих веществ от всех источников предприятия с учетом влияния других производств не превышает ПДК по данному загрязняющему веществу, принимают за предельно-допустимый выброс (ПДВ). Такой расчет является основой для любых видов деятельности на предприятии, связанных с охраной атмосферы. Получение результаты используют для определения ущерба от загрязнения атмосферы и платежей за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Теоретической основой выполняемой работы являются следующие положения:

• 
  на рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере влияют метеорологические параметры: скорость и направление ветра, температурная стратификация атмосферы (падение температуры в нижнем слое атмосферы с высотой, характеризуемое вертикальным градиентом в градусах на 100 м. В тропосфере температура падает с высотой на 0,65 в среднем), температура атмосферного воздуха;
  
• 
  приземная концентрация загрязняющих веществ зависит от параметров источника выброса и пылегазовоздушной смеси;
  
• 
  максимальная приземная концентрация от данного источника загрязнения возникает при неблагоприятных метеорологических условиях, при опасной скорости и опасном направлении ветра, безразличном состоянии атмосферы, высокой температуре атмосферного воздуха.
  

Перед проведением расчетов и определении предложений нормативов ПДВ представляют метеорологические характеристики, характерные для конкретного географического района промышленного объекта (предприятия), и коэффициенты, определяющие условия рассеивания вредных веществ в приземном слое атмосферы.
Таблица 1

Наименование характеристик

Величина х

Коэффициент, зависящий от стратисфакции атмосферы, А Коэффициент рельефа местности в городе хх Средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца года, Т С Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца (для котельных, работающих по отопительному графику), Т С Среднегодовая роза ветров, % С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ Скорость ветра (И*) (по средним многолетним данным), повторяемость превышения которой составляет 5%, м/с

160 1,0 21,2 -11,6 8 8 10 11 13 22 16 12 8

^х в таблице приведены условные значения в привязке к СПб региону;

^хх для пересеченной местности с перепадом высот более 250 м на 1 км за указаниями по учету рельефа следует обращаться в территориальные органы Госкомгидромета или в ГГО им. А.И.Воейкова, приложив к запросу соответствующий картографический материал.
Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере выполняется в соответствии с ОНД-86 (методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий).

1. Максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ от одиночного точечного источника выброса круглого сечения, выбрасывающего нагретую пылегазовоздушную смесь, в мг/м³.




где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

М – интенсивность выброса загрязняющего вещества, г/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (таблица 2);

Н – высота источника выброса от поверхности земли, м (для наземных источников принимается Н=2 м);

V₁ – объем выбрасываемой пылегазовоздушной смеси, м³/с;

г
де D(м) – диаметр устья источника выброса;

₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

ΔТ = Т_г – Т_в,

где Т_г – температура газовоздушной смеси (С);

Т_в – температура атмосферного воздуха, принимаемая для района расположения предприятия на 13 часов самого жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82 (строительная климатология и геофизика).

 - коэффициент, учитывающий влияние аэродинамических нарушений местности. В случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, =1;

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выброса пылегазовоздушной смеси.

Значения коэффициентов m и n зависят от параметров f, _m, _m, f_e








где ₀ –скорость выхода газовоздушной смеси из источника выброса (трубы), м/с;

Д – диаметр источника выброса, м.


Коэффициенты m и n:

При f100 m = (0,67 + 0,1f + 0,34 ³f)^-1; (2)

при _м  2 n = 1; (3)

если 0,5  _м  2, то ; (4)

при _м  0,5 n = 4,4 _м (5)

При f  100 (6)

При f 100 (или Т0) и _м  0,5 (холодные выбросы) при расчете С_max используется

ф

ормула

где

причем n определяется по формулам (3)-(5) при _м=_n.

Аналогично при f100 и _м 0,5 или f 100 и ¹_м  0,5 (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчет С_max производится по формуле
г
де m=2,86 m при f100, _м  0,5

m=0,9 при f 100, _м  0,5

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

1. 
   1. Районы Средней Азии южнее 40 с.ш., Бурятской АО и Читинской области 250
   
2. 
   Европейская часть территории южнее 50 с.ш. (Казахстан, Молдавия, Кавказ, Д.Восток, Сибирь и Средняя Азия Нижнее Поволжье, Украина 200
   
3. 
   Европейская часть, Урал и Украина от 50 до 52 с.ш. 180
   
4. 
   Европейская часть территории и Урала севернее 52 с.ш. 160
   
5. 
   Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, Ивановская обл. 140
   

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

Таблица 2

Вещество	Эффективность пылеулавливания, (%)	F
Газообразные частицы и мелкодисперсные аэрозоли (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю)	__	1
Твердые частицы	90	2
	75 - 90	2,5
	 75 и при отсутствии очистки	3

Расстояние (м) от источника выброса до точки с максимальной приземной концентрацией С_max

г
де Н – высота источника выброса, м.

Безразмерный параметр d определяется следующим образом:

при f100 и

при _м  0,5 d = 2,48 (1+0,28 ³f_е);

при 0,5  _м  2 d = 4,95 _м (1+0,28 ³f_е);

при _м  2 d = 7  _м (1+0,28 ³f_е);

при f100 (или Т0)

при ¹_м  0,5 d = 5,7

0,5  ¹_м  2 d =11,4 ¹_м

¹_м  2 d =16 ¹ _м
Значение опасной скорости U_max (м/с), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ С_м (обычно 10 м от уровня земли).

Величина опасной скорости ветра, соответствующей полученным значениям С_max и х_max, также зависит от параметра _м, а именно при f100

при _м  0,5 U_max = 0,5

0,5  _м  2 U_max = _м

_м  2 U_max = _м (1 + 0,12 f)
при f 100 или Т0

при _м  0,5 U_m = 0,5

0,5  _м  2 U_m = _м

  2 U_m = 2,2 _м
При опасной скорости ветра Uм приземная концентрация вредных веществ С (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х(м) от источника выброса определяется по формуле
С=S₁ ^. C_м (9)
где S₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения Х/Х_м и коэффициента F





Коэффициент концентрации С_i для каждого вещества рассчитывается по формуле (9) на расстояниях Х(м) от источника выброса: х=50 м, 100 м, 200 м, 1000 м и 3000 м.
Опасность загрязнения определяется по формулам:

1. 
   для одного вещества
   

2. 
   для веществ, обладающих эффектом суммации
   

где С₁, С₂, ….С_n – фактические концентрации загрязнителей в воздухе, мг/м³; ПДК₁, ПДК₂,..., П_n – предельно допустимые концентрации загрязнителей, мг/м³ .
Cтепень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами веществ определяется по наибольшему рассчитанному значению приземной концентрации, которое может устанавливаться на некотором расстоянии от места выброса, соответствующем наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям (когда скорость ветра достигает опасного значения U_м, наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен и др.).

Расстояние от источника выброса до места с максимальной концентрацией Х_max рассчитывается по формуле (8).

Если при учете фона (загрязнение воздуха промышленными или другими объектами) в воздухе населенного пункта (города, поселка) концентрация вредных веществ, выбрасываемых промышленным объектом, не превышает нормативов качества воздуха – ПДК вредных веществ: при одном вредном веществе и при n вредных веществах, обладающих эффектом суммации, соответственно





то фактический выброс может быть установлен в качестве норматива ПДВ.
2. При наличии нескольких близкорасположенных источников, имеющих близкие (равные) значения высоты, диаметра устья, скорости выхода газа в атмосферу и температуры пылегазовых выбросов, максимальная концентрация каждого вредного вещества определяется по формуле




где М – суммарная мощность выброса данного вредного вещества в атмосферу всеми источниками, г/с;

V – суммарный расход выбрасываемой всеми источниками газовоздушной смеси, определяемой как V=V₁ N.
Значение параметра
В остальном схема расчета концентраций веществ, обусловленных выбросами от группы близко расположенных друг к другу одинаковых одиночных источников выброса не отличается от приведенной схемы расчета для одиночного источника. Формулу (14) следует использовать для источников, имеющих одинаковые выбрасываемые вещества и близкие параметры.
Расчет ПДВ в атмосферу.

Конечная цель расчетов ПДВ - обеспечение концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, не превышающих ПДК_а.в, т.е. соблюдение условия С  ПДК. Когда концентрация загрязняющих веществ превышает ПДК, необходима разработка плана мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ, при реализации которого будет обеспечено достижение ПДВ.

План природоохранных мероприятий включает применение новых экологически чистых технологий, совершенствование существующих технологий и технологического оборудования, управления производством, перепрофилирование объектов, изменение (снижение) объема производства, применение очистных систем и их совершенствование, использование различных организационных и природоохранных мероприятий.

Затем, с учетом выбранных мероприятий, направленных на сокращение выбросов, вновь проводят расчеты С_max (при меньших значениях М) до момента достижения ПДВ.

Фактический объем выброса М для каждого вредного вещества и каждого источника можно рассчитать по формуле

, (15)

Чтобы количество вещества, выбрасываемого в единицу времени (М), не превышало ПДВ, в формулу (10.9) вместо С_м нужно ввести ПДК_а.в соответствующего вещества. Необходимо также учитывать фоновые концентрации тех же веществ (С_ф). Тогда ПДВ (г.с^-1 или т.год^-1) можно рассчитать по формуле

, (16)

При сбросе нескольких веществ необходимо соблюдать правило суммирования (см. формулу (11)).

В реальных условиях предприятия часто по техническим причинам не могут выдержать установленные для них ПДВ. В этих случаях разрешается поэтапное снижение выбросов и устанавливаются временно согласованные выбросы (ВСВ) до достижения ПДВ.

Задачи обеспечения ПДВ, т. е. условия М  ПДВ, решаются путем внедрения ресурсосберегающих технологий, соблюдения техники безопасности, очистки и обеззараживания выбрасываемых в воздух смесей, замены сырья, топлива и т. д. При невозможности обеспечения ПДВ предприятия должны быть перепрофилированы или закрыты.

С анитарные нормы требуют также отделять предприятия от жилой застройки свободными территориями - санитарно-защитными зонами (рис. 1). Расчет СЗЗ регламентируется соответствующим ГОСТом. Все предприятия сгруппированы по отраслям с учетом характера выбросов: химические, металлургические, горнодобывающие и др. Внутри каждой группы выделяют пять классов опасности. Так, в химической промышленности к 1-му классу опасности относятся производство аммиака, азотной кислоты и азотных удобрений, а к 5-му - производство красок, пластмасс, смол и др. Класс опасности определяет протяженность СЗЗ: для 1 -го класса опасности - 1000 м, для 2-го - 500, для 3-го - 300, для 4-го - 100, для 5-го - 50 м. Учитывается также и роза ветров. Протяженность СЗЗ рассчитывают по формуле

, (15)

где l₀ - нормативная ширина СЗЗ для данного класса опасности; Р - повторяемость ветров в данном направлении, %; Р_о - средневзвешенная повторяемость ветра, равная при 8-румбовой розе ветров 12,5 %.

Размеры СЗЗ могут быть уменьшены за счет очистки и обезвреживания выбросов и снижения влияния иных вредных факторов.

Контроль за соблюдением нормативов ПДВ на промышленном объекте (предприятии)

Контроль за соблюдением на промышленном объекте нормативов ПДВ осуществляется:

• 
  непосредственно на источниках выбросов;
  
• 
  на специальных постах Госкомгидромета;
  
• 
  на постах, устанавливаемых на промышленных объектах, на границе СЗЗ или в селитебной зоне по согласованию с местными органами Госкомгидромета.
  

Приводится перечень веществ, подлежащих контролю непосредственно на источниках и на специально выбранных контрольных точках.

Указываются методы и средства контроля, разработанные стандартные и отраслевые методики, периодичность контроля.

Пример расчета
Рассчитать основные параметры рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере по следующим исходным данным (номер варианта):

- число источников выбросов N = 1;

- высота источника выброса H = 30 м;

- диаметр устья источника выброса D = 1,4 м;

- скорость выхода газовоздушной смеси ₀ = 8 м/с;

- температура газовоздушной смеси T_г = 125 C;

- температура окружающего воздуха T_в = 25 С;

- интенсивность выброса золы М_в = 15,5 г/с;

- интенсивность выброса диоксида серы М_SO2 = 12,0 г/с.

- интенсивность выброса окислов азота М_Nox = 4,2 г/с.

- коэффициенты А = 200, ή = 1.

Задание

Определить (рассчитать) параметры загрязнения воздушного бассейна от одиночных точечных источников выбросов и оценить опасность загрязнения атмосферы.

Определяются:

С, мг/м³ - максимальная приземная концентрация загрязняющих веществ;

Х_max , м - расстояние от источника выброса до точки с максимальной приземной концентрацией;

U_max , м/с - опасную скорость ветра.
Коэффициент концентрации С_i для каждого вещества на расстояниях Х(м) от источника выброса: х=50 м, 100 м, 200 м, 1000 м и 3000 м.
Опасность загрязнения (J)
Расчёт проводится в соответствии с методическим указанием: «Определение зон воздействия и влияния производства по рассеиванию загрязняющих веществ в атмосфере и разработке нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ для промышленных объектов».
Рассчитанные основные параметры рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере заносятся в таблицу

Таблица

Вещество	С, мг/м3	Хmax , м	Umax , м/с	J
Диоксид серы Диоксид азота Зола Газообразные выбросы (  )