экология производства. Занятие 1 расчет рассеивания вредного вещества от одиночного точечного источника цель работы

• Название: Занятие 1 расчет рассеивания вредного вещества от одиночного точечного источника цель работы
• Анкор: экология производства
• Дата: 27.12.2022
• Размер: 498.5 Kb.
• Имя файла: №1.doc
• Тип: Занятие; #865947

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1
РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ВРЕДНОГО ВЕЩЕСТВА ОТ ОДИНОЧНОГО ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА

1. 
   Цель работы
   

Целью расчета является определение значения максимальной концентрации в атмосфере вредного вещества, выбрасываемого одиночным точечным источником и установления вида норматива выброса: предельно-допустимой (ПДВ) или временно-согласованный (ВСВ) выброс.

2. 
   Общие положения
   

2.1. Сущность расчета максимальной приземной концентрации вредного вещества без учета суммации заключается в следующем.

Рассмотрим одиночный точечный источник выброса, например, трубу котельной, показанной на рис. 1.

Ось дымного факела источника ориентирована в направлении ветра, имеющего скорость U. При этом в вертикальных, по оси Z профилях концентраций, их значения с удалением от трубы убывают. Так концентрации в профиле С₀₁ меньше, чем в профиле С₀₁. На расстоянии Х от основания трубы дымный факел касается земли и приземная концентрация вредного вещества по оси начинает увеличиваться от фонового значения, если оно отлично от нуля, до максимального, которое достигается на расстоянии Х_м от основания трубы и дальше с увеличением расстояния приземная концентрация уменьшается.

Как известно, для каждого вредного вещества приземная концентрация в атмосферном воздухе населенных мест не должна превышать предельно допустимой (ПДК).

Фоновой концентрацией С_ф называется такая концентрация вредного вещества в приземном слое атмосферы, которая формируется всеми источниками, расположенными в данной местности.

При этом значение максимальной приземной концентрации вредного вещества создаваемое данным источником выброса в приземном слое атмосферы с учетом фоновой может быть больше, а также равным или меньше значения предельно допустимой концентрации для данного вредного вещества.

На рис. 1 показан случай, когда максимальная концентрация вредного вещества с учетом фоновой С_ф превышает ПДК.

В этом случае выброс вредного вещества из источника М может рассматриваться как временно согласованный (ВСВ), т.е.
если С_м > ПДК, то М=ВСВ (2.1)
В случае, когда максимальная концентрация вредного вещества равна или меньше предельно допустимой, массовый выброс М вредного вещества от источника выброса может рассматриваться как предельно допустимый, т.е. если

С_m < ПДК то М=ПДВ (2.2)
2.2. Определение норматива в атмосферном воздухе с учетом эффекта суммации имеет некоторые особенности

Источник выброса может иметь вредные вещества, обладающие эффектом суммации. Вредное вещество обладает эффектом суммации в том случае, когда присутствие в воздухе одного вредного вещества дополняет вредное действие на организм другого вредного вещества.

Такое положение может создаваться также, когда одно из вредных веществ выбрасывается из источника, другое находится в приземном слое за счет фоновой концентрации.

Норматив загрязнения по группе суммации может быть определен одним из двух способов:

По безразмерной концентрации по формуле:

(2.3)

где С₁ … С_п – концентрации в атмосфере вредных веществ, входящих в группу суммации, мг/м³ ПДК – предельно-допустимые концентрации по формуле:

(2.4)

где С – концентрация группы суммации, С₁- концентрация вещества к которому осуществляется приведение, ПДК₁- его ПДК, С₂ … С_п, ПДК₂ … ПДК₂ … ПДК_п – концентрация и ПДК других веществ, входящих в группу суммации.

Для установления норматива ПДВ необходимо одно из условий

(2.5)

(2.6)

Для веществ, обладающих суммацией вредного действия безразмерная суммарная концентрация q или приведенная к одному веществу суммарная концентрация С рассчитываются с использованием значений мощности выброса М_q или М соответственно, где:

(2.7)

(2.8)

где М₁ М₂ …. М_п - мощности выброса каждого из п веществ; ПДК₁, ПДК₂, ПДК_п - максимальные разовые предельно допустимые концентрации этих веществ.

3. Порядок расчета максимальной приземной концентрации без учета суммации
Расчет максимальной приземной концентрации от источника выброса проводится в соответствии с требованиями ОНД-86 “Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий”, в следующей последовательности.

1. 
   Рассчитывается коэффициент f, определяющий тип источника (холодный или нагретый)
   

При f < 100 источник считается нагретым

При f > 100 источник является холодным

(3.1)

где - скорость выхода газов из устья трубы, м/c; D – диаметр трубы, м; Н – высота трубы, м; Т – разность между температурой выбрасываемых газов и воздуха, ⁰С

(3.2)

Т_Г –температура газа, Т_В – температура воздуха,

За температуру воздуха принимается среднемаксимальная температура воздуха в наиболее жарком месяце. Значение этой температуры принимается по СНИП 2.01.01-82 “Строительная климатология и геофизика ”.

2. 
   Определяются коэффициенты V_m, V_m¹ по формулам:
   

Для нагретых источников:

(3.3)

для холодных источников:

(3.4)

где V₁ – объемная скорость выходящих из источника (трубы) газов, м³/c.

Если труба с круглым устьем

(3.5)

К – коэффициент, определяемый по формуле

(3. 6)

3. 
   Определим коэффициент f_e
   

(3.7)

4. 
   Определяется безразмерный коэффициент
   

(3.8)

(3.9)

причем при коэффициент m по формуле (3.8), (3.9) вычисляется при

5. 
   Определяется безразмерный коэффициент n исходя из условий
   

При (3.10)

При (3.11)

При (3.12)

6. 
   Максимальные приземные концентрации вредного вещества в зависимости от вида выброса (нагретый или холодный) рассчитывается по формулам:
   

Для или , холодные выбросы по формуле:

(3.13)

Для нагретые выбросы по формуле:

(3.14)

где А – коэффициент, определяющий состояние атмосферы

М – значение массового выброса вредного вещества в г/с,

F – безразмерный коэффициент, значение которого для газов и мелкодисперсных аэрозолей может быть принят F=1, для среднедисперсных аэрозолей F=2-3.

- коэффициент рельефа – при ровной местности принимается равным единице; V₁ - расход газовоздушной смеси из источника выброса; К- коэффициент, определяемый по формуле:

(3.15)

7. 
   Определим максимальную приземную концентрацию с учетом фоновой
   

(3.16)

где С_ф - фоновая концентрация, мг/м³

8. 
   Полученная максимальная концентрация вредного вещества сравнивается с предельно допустимой и делается вывод о том к какому виду норматива ПДВ или ВСВ может быть отнесен выброс по данному веществу.
   

9. 
   В случае, если выброс относится к нормативу ВСВ, определяется величина предельно-допустимого выброса по формулам:
   

При

(3.17)
При

(3.18)

4. 
   Порядок расчета максимальной приземной концентрации вредных веществ с учетом суммации
   

Расчетная схема определения максимальной приземной концентрации вредных веществ с учетом суммации не отличается от описанных в пп 3.1.-3.16, за исключением того, что вместо M в формулы (3.13),(3.14) подставляется безразмерный выброс по формуле (2.7) или приведенный по формуле (2.8), в формулы (3.16), (3.17 ), (3.18) вместо С_ф подставляется фоновая концентрация из таблицы вариантов задания безразмерная, либо приведенная к одному из веществ, а в формулы (3.17 ), (3.18) вместо ПДК подставляется безразмерное или приведенное к одному из веществ его значение.

4. 
   Примеры расчета
   

Рассчитать максимальную приземную концентрацию ацетона, определить вид норматива источника выброса.

Характеристика источника выброса вредного вещества:

Высота трубы 30 м; диаметр трубы 1 м; температура выбрасываемых газов 90 градусов; скорость выхода газов из трубы 0,7 м/с. Характеристика вредного вещества: массовый выброс 0,3 г/с, ПДК 0,35 мг/м³; фоновая концентрация в приземном слоях 0,1 мг/м³, для газов F=1.

Принять коэффициент рельефа местности равным 1, среднемаксимальную температуру июля в Усть-Каменогорске 24,6 градуса; коэффициент характеризующий степень стратификации атмосферы для Казахстана А=200.

1. 
   Определим коэффициент f по формуле (1):
   

=0,0083

так как f < 100 источник относится к нагретым

2. 
   Определим объемную скорость выходящих газов V₁ по формуле (3.5):
   

=0,549 м³/с

3. 
   Параметр V_m определим по формуле (3.3)
   

= 0,69

4. 
   Определим коэффициент m. Так как, очевидно, что f меньше f_e, коэффициент рассчитывается по формуле (3.8):
   

= 1,3348

5. 
   Так как 0.5 V_m 2, коэффициент определим по формуле (3.11):
   

6. 
   Так как f < 100 максимальную приземную концентрацию ацетона определим по формуле (3.14)
   

7. 
   Максимальная приземная концентрация ацетона с учетом фоновой определяется по формуле (3.16):
   

= 0.052+ 0.1 = 0,152 мг/м³

так как максимальная приземная концентрация ацетона с учетом фоновой меньше предельно допустимой, равной 0,35 мг/м³, данный выброс может быть отнесен к ПДВ (предельно допустимым выбросам).
6. Рассчитать максимальную приземную концентрацию с учетом суммации, определить вид норматива источника выброса, в случае необходимости рассчитать значение предельно-допустимого выброса.
Характеристика источника выброса вредного вещества: высота трубы 30 м; диаметр трубы 1 м; температура выбрасываемых газов 30 градусов; скорость выхода газов из трубы 0,7 м/с.

Характеристика вредных веществ.

Двуокись азота: массовый выброс двуокиси азота 6,3 г/c, ПДК=0,085мг/м³.

Двуокись серы: массовый выброс 0,1 г/c; ПДК=0,8 мг/м³.

Фоновая концентрация группы суммации NO₂+SO₂ в приземном слое в долях ПДК=0,5. Для газов F=1.

Принять : коэффициент рельефа местности , среднемаксимальную температуру июля месяца в Усть-Каменогорске 24,6 градусов, ; коэффициент характеризующий степень стратификации атмосферы для Казахстана А=200.

1. 
   Определим коэффициент f по формуле (1):
   

так как f < 100 источник относится к нагретым

2. 
   Определим объемную скорость выходящих газов V₁ по формуле (5):
   

3. 
   Параметр V_m определим по формуле (3.3)
   

4. 
   Определим коэффициент m. Так как, очевидно, что f меньше f_e, коэффициент рассчитывается по формуле (3.8):
   

5. 
   Так как 0.5  V_m 2, коэффициент n определим по формуле (3.11):
   

6. 
   Определим мощность выброса группы суммации по формуле (2.8):
   

6.7. Так как для максимальную приземную концентрацию группы суммации определим по формуле (3.14):

7. 
   Определим абсолютное значение приведенной фоновой концентрации из формулы (2.3):
   

откуда

так как концентрация приводится к двуокиси азота, принимаем значение С₁=0, тогда С₂=0,0425 г/м³.

максимальная приземная концентрация группы суммации, приведенная к двуокиси азота равная 0.1321 мг/м³ превышает ПДК по двуокиси азота равную 0,085 . Данный выброс может квалифицироваться как ВСВ.














М, г/с С₀₁ С₀₂ С₀₃ U, м/с



















А

С, мг/м³






Б

Рис.1 Эпюра концентрации при рассеивании вредного вещества от одиничного точечного источника выброса:
А – эпюра концентрации вредного вещества в факеле рассеивания

Б – эпюра концентрации вредного вещества в приземном слое
С₀₁; С₀₂ – профили концентрации по оси факела выброса; С_ф- фоновая концентрация; С_m, С_m – максимальная приземная концентрация вредного вещества соответственно без учета и с учетом фоновой; Х_m – расстояние от основания трубы на котором достигается максимальная приземная концентрация; L_C33 – граница санитарно-защитной зоны; М – массовый выброс вредного вещества; ПДК – уровень предельно-допустимой концентрации.

Вариант	Высота трубы Н, м	Диаметр трубы D, м	Массовый выброс М, г/с	Температура газа ТГ ,0с	Температура воздуха ТВ ,0с	Фоновая концентрация СФ мг/м3	Коэффициент F	Скорость выхода газов W0 м/с	Коэффициент 	Наименование вредного вещества	ПДК мг/м3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	10	1	0,2	50	24,6	0,05	1	1	1	Ксилол	0.2
2	15	1	0,6	60	24,6	0.15	1	1	1	Толуол	0.6
3	20	1	0,5	70	24,6	0.02	1	1	1	Хлор	0.1
4	25	1	0,6	80	24,6	0.03	1	1	1	Аммиак	0.2
5	40	1	30	100	24,6	0.5	1	0.7	1	Бензол	1.5
6	40	1	30	100	24,6	0.5	1	0.7	1	Дихлор-этан	3.0
7	45	1	30	50	24,6	0.9	1	0.7	1	Окись углерода	6.0
8	50	1	25	80	24,6	0.9	1	0.5	1	Спирт этиловый	5.0
9	55	1	40	30	24,6	0.9	1	0.5	1	Спирт метиловый	1.0
10	60	1	2.9	75	24,6	0.01	1	0.5	1	Фуртфурол	0.05
11	60	1	8.5	70	24,6	0.005	1	0.5	1	Фенол	0.01
12	70	0.5	0.3	75	24,6	0.005	1	1	1	Сероугле-род	0.01
13	75	0.5	10	75	24,6	0.05	1	1	1	Уксусная кислота	0.2
14	30	0.5	2.5	75	24,6	0.01	1	1	1	Диэтилен-имин	0.05
15	35	0.5	1.5	80	24,6	0.01	1	1	1	Акролеин	0.03
16	90	0.4	1	85	24,6	0.01	1	0.7	1	Анилин	0.05
17	95	0.4	0.2	95	24,6	0.002	1	0.7	1	Сероводо-род	0.006
18	100	0.4	0.8	100	24,6	0.05	1	0.7	1	Двуокись азота	0.085
19	20	0.4	0.1	25	24,6	0.005	1	0.7	1	Тетрапик-лин	0.05
20	20	0.3	0.1	20	24,6	50.0	1	0.5	1	Бутан	200
21	30	0.3	0.5	27	24,6	20.0	1	0.5	1	Гексан	60
22	45	0.3	0.5	25	24,6	30.0	1	0.6	1	Пентан	100
23	50	0.2	0.4	29	24,6	20.0	1	0.5	1	Фреон	100
24	60	0.2	0.3	33	24,6	0.9	1	0.5	1	Этилен	3
25	24	1	0.6	60	24,6	0.15	1	1	1	Двуокись серы	0.5
	24	1	0.2	60	24,6	0.5	1	1	1	Двуокись азота	0.635

Вариант 25 - суммация двуокиси серы и двуокиси азота