I. Теоретическая часть

Расчет рассеивания в приземном слое атмосферы загрязняющих веществ от одиночного точечного источника.

Практическая работа №3

Выполнил: _________________________

Группа: ________________________

Преподаватель: Якупов Д.Р.

Екатеринбург,2014

Цель работы: является определение значения максимальной приземной концентрации в атмосфере вредного вещества, выбрасываемого одиночным точечным источником и расчет зоны рассеивания загрязняющих веществ с учетом розы ветров.

I. Теоретическая часть

Разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу выдается предприятию местными органами Минприроды после согласования с региональным центром по контролю загрязнения природной среды Росгидромета и санитарно- эпидемиологической службы.

Для получения разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу необходимо представить следующие материалы: краткую характеристику - физико-географических и климатических условий в районе расположения предприятия; перечень загрязняющих веществ, поступающих в воздух при производственных процессах; данные о фоновых концентрациях загрязняющих веществ; ситуационный план предприятия; результаты и анализ расчета загрязнения атмосферного воздуха; предложения по нормативам ПДВ; характеристику и обоснование мероприятий по снижению выбросов в атмосферу в периоды неблагоприятных метеорологических условий; рассчет санитарно-защитной зоны (СЗЗ) с учетом розы ветров; мероприятия по предотвращению аварийных выбросов загрязняющих веществ; характеристику и обоснование способов и периодичность контроля за соблюдением нормативов ПДВ и уровнем загрязнения атмосферного воздуха в селитебной зоне.

Селитебная территория - территория, предназначенная для размещения жилищного фонда, общественных зданий и сооружений, отдельных коммунальных и промышленных объектов (не требующих устройства санитарно-защитных зон) с планированием и устройством путей внутригородского сообщения, улиц, площадей, парков, садов, бульваров и других мест общего пользования

Разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу выдаются предприятию на определенный срок, определяемый органами государственного контроля, и являются необходимыми условиями для деятельности предприятия. Должностные лица предприятия, нарушающие законодательство в области охраны природы и санитарно-гигиенические требования, могут быть привлечены к дисциплинарной, административной и уголовной ответственности.

Для соблюдения нормативов ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов предприятия, являющиеся источниками загрязнения атмосферного воздуха, должны осуществлять необходимые природоохранные мероприятия. Кроме того, такие предприятия должны иметь санитарно-защитные зоны.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) — специальная территория с особым режимом использования, которая устанавливается вокруг объектов и производств, являющихся источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека. Размер СЗЗ обеспечивает уменьшение содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе до значений, установленных гигиеническими нормативами.

В зависимости от отраслевой принадлежности, видов выпускаемой продукции, мощности, используемых сырьевых материалов промышленные предприятия разделены на пять классов, для каждого из которых установлена ширина СЗЗ, м:

• промышленные объекты и производства первого класса I — 1000 м;
• промышленные объекты и производства второго класса II— 500 м;
• промышленные объекты и производства третьего класса III— 300 м;
• промышленные объекты и производства четвертого класса IV— 100 м;
• промышленные объекты и производства пятого класса V— 50 м.

Ширина СЗЗ отсчитывается непосредственно от границ источников выбросов загрязняющих веществ и на границе СЗЗ должно обеспечиваться условие С ≤ ПДК − С_фон.

На рассеивание и содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе влияют метеорологические и географические факторы, а также параметры источников выбросов в атмосферу.

К метеорологическим факторам относятся:

- скорость ветра;

- температура окружающего воздуха и характеристика ее, изменения по высоте от поверхности земли, называемая температурной стратификацией атмосферы;

- влажность воздуха;

- барометрическое давление.

Под действием ветра ГВС, выбрасываемые из труб, переносятся в горизонтальном направлении. В общем случае, чем выше скорость ветра, тем интенсивнее перемешивание выбросов с атмосферным воздухом, больше разбавление загрязняющих веществ и тем ниже их концентрация в приземном слое воздуха. Рассеивание выбросов резко ухудшается, и концентрации загрязняющих веществ в воздухе возрастают при штиле, т. е. при безветрии или слабом ветре (скорость ветра до 0,5 м/с). Ухудшение рассеивания выбросов при штиле связано с отсутствием переноса выбросов в горизонтальном направлении.

Температурный фактор атмосферы оказывает на рассеивание выбросов двоякое влияние. Влияние разности температур выбросов и окружающего воздуха проявляется в том, что чем больше разность температур, тем больше разность плотностей выбросов и воздуха, а значит, интенсивнее их взаимное перемешивание. Кроме того, на перемешивание выбросов с воздухом влияет температурная стратификация атмосферы, характеризуемая величиной температурного градиента — изменением температуры по высоте. Нормальный температурный градиент имеет отрицательное значение, т. е. с увеличением высоты температура воздуха снижается. Такой ход изменения температуры способствует условиям вертикального рассеивания загрязняющих веществ.

Из географических факторов на рассеивание выбросов загрязняющих веществ оказывает влияние рельеф местности. В условиях холмистого рельефа в низинах ветер ослабевает, тем самым ухудшая процесс рассеивание. Если источники выбросов находятся в низине и расположены вблизи подветренного склона, то возможно повышение загрязнения воздуха вследствие так называемого аэродинамического слива (застоя воздуха).

Уровень загрязнения воздуха зависит от следующих параметров источников выбросов:

- количества загрязняющего вещества (М, г/с), поступающего с выбросами в атмосферу в единицу времени;

- агрегатного состояния вещества и его дисперсности;

- скорости выхода ГВС из устья источника (ʋ, м/с);

- высоты источника выброса (Н, м), над уровнем земли;

- температуры (t, ⁰С) и количества выбрасываемой газовоздушной смеси (V, м³/с).

Основными процессами удаления аэрозолей из атмосферного воздуха являются: осаждение дисперсной фазы под действием силы тяжести, либо выпадение их с атмосферными осадками, или в результате конденсации паров и укрупнения дисперсной фазы, либо в результате вымывания каплями дождя.

Скорость упорядоченного оседания газообразных примесей практически равна 0. Поэтому понятно, что примеси, находящиеся в твердом или жидком агрегатном состоянии, оседают быстрее, чем газообразные. В свою очередь уровень загрязнения воздуха твердыми или жидкими частицами зависит от их дисперсности. Скорость выхода газовоздушной смеси ʋ из устья источника выброса в сочетании с температурой выбросов оказывает влияние на подъем дымовой струи (факела) над трубой. Это явление, визуально наблюдаемое при слабом ветре, может существенно влиять на рассеивание выбросов и, соответственно, уровень загрязнения воздуха.

На существующей взаимосвязи между эффективной высотой выброса и скоростью ветра основано понятие опасная скорость ветра.

Опасная скорость ветра — это такая скорость, при которой концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест достигают максимального значения. Действительно, с одной стороны, с повышением скорости ветра концентрация загрязняющего вещества в воздухе на уровне дыхания людей падает, но, с другой стороны, с увеличением скорости ветра уменьшается эффективная высота трубы вследствие уменьшения высоты подъема струи. Для нагретых выбросов величина опасной скорости ветра составляет 4—7, для холодных 0,5—2 м/с.

Превращение газообразных примесей сопровождается более сложными процессами. Известно, что SО₂ постепенно окисляется в SО₃, который взаимодействуя с влагой воздуха, образует серную кислоту, удаляемую из воздуха по тем же механизмам, что и аэрозоли. Установлено, что большинство газообразных примесей преобразуется в результате реакций, связанных с термо- и фотоокислением. Происходящие в верхних слоях атмосферы такого рода реакции приводят к преобразованию сложных веществ в более простые СО₂, Н₂О, N₂, О₂. Преобразование загрязняющих веществ может приводить и к образованию новых загрязнителей атмосферного воздуха.

При определенных метеорологических условиях, называемых неблагоприятными или особо опасными, может происходить накопление загрязняющих веществ в атмосферном воздухе - такое состояние атмосферы называют смогом.

Неблагоприятные метеорологические условия (НМУ) наиболее часто характеризуются сочетанием штиля и температурной инверсии атмосферы, при которой температура воздуха с увеличением высоты не снижается, как при нормальной температурной стратификации, а повышается. Температурная инверсия подобно «колпаку» может препятствовать перемешиванию выбросов с воздухом в вертикальном направлении, способствуя накапливанию загрязняющих веществ.

В связи с возможностью наступления НМУ необходимо их прогнозировать и своевременно оповещать промышленные предприятия. НМУ в основном характеризуются своей относительной краткосрочностью (от нескольких часов до 2—3 сут). Поэтому при необходимости на предприятиях проводят мероприятий по краткосрочному сокращению выбросов в атмосферу, главным образом от наиболее значимых источников выбросов.

Применяют два вида предупреждений о возможности накопления загрязняющих веществ в воздухе на определенной территории: от отдельных источников и по городу в целом. В предупреждениях для отдельных источников существенное значение имеют указания о конкретной области возникновения опасных метеорологических условий: приподнятая и приземная инверсии, штилевой слой ниже источника и т. д. Наличие такой информации позволяет целенаправленно осуществлять мероприятия, по сокращению выбросов только от тех источников, процесс рассеивания загрязняющих веществ у которых не происходит.