Часть 1. Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника

Техногенная нагрузка на компоненты окружающей среды (воз­дух, вода, почва и др.) регулируется соответствующими нормами и нормативами. Важнейшим понятием, связанным с охраной природной среды, является предельно-допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества. Под ПДК понимается такая кон­центрация загрязняющих веществ в единице объема природной среды, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособности и не влияет на самочувствие. ПДК измеряется в мг/ , г/ , мг/л и мг/кг почвы. В табл. 1-3 приведены ПДК загрязняющих веществ в различных компонентах окружающей среды. Величины ПДК всех загрязняющих веществ устанавливаются Министерством здравоохранения и медицинской промышленности РФ.

Под фоновой концентрацией загрязняющего вещества понима­ют количество вещества, содержащегося в единице объема природной среды, подверженной антропогенному воздействию (ГОСТ 27593-88). Фоновая концентрация измеряется в мг/ , г/ , мг/л и мг/кг почвы. Фоновые концентрации определяются как среднегодовые (среднемесячные) для данного региона и контролируются органами Минэкологии, Госкомгидромета, СЭС.

Охрана различных компонентов природной среды предусматривает установление нормативов предельно-допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу и предельно-допустимых сбросов (ПДС) в поверхностные водоемы. ПДВ - это выбросы такого количества вредных веществ в атмосферу в единицу времени, который не созда­дут их приземную концентрацию большую, чем ПДК. Величина ПДВ определяется с учетом ПДК и фоновой концентрации загрязняющего вещества при условии:

или

где - концентрация любого загрязняющего вещества в воздухе.

Величина ПДВ позволяет ограничить разовый выброс вредных веществ предприятия. Она определяется расчетом и утверждается органами санэпидемнадзора. ПДВ измеряется в г/с, т/год.

В соответствии с ГОСТ 17.1.01-77 (п. 39) под ПДС вещества в водный объект понимается масса вещества в сточных водах, макси­мально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе. ПДС устанавливается с учетом ПДК и загрязняющих веществ в местах водопользования, а также разбавляющей способности водного объекта. ПДС измеряется в г/ч, кг/ч.

Ниже приведены условия задания и примеры решений по разделам курса "Охрана окружающей среды", а также перечень рефератов по природоохранной тематике для студентов инженерно-строительных специальностей института, изучающих данную дисциплину.

Студент готовит реферат на тему, номер которой по перечню тем контрольных заданий соответствует двум последним цифрам его учебного шифра, либо на тему, согласованную с преподавателем. Каждый реферат должен содержать разделы: введение (с обосновани­ем значимости темы), основную часть, где должно быть раскрыто современное состояние проблемы и описаны соответствующие мероприятия по предупреждению (профилактике) или ликвидации негативного воздействия на окружающую среду, и заключение. Объ­ем реферата должен составлять не менее 24 машинописных страниц, оформление его - соответствовать принятому в институте стандарту (согласно ЕСКД).

Таблица 1

Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Вещества	ПДК, мг/	Класс опасности
	максимальная разовая	среднесуточная
Азота двуокись (NO2)	0,085	0,04
Аммиак (NH3)	0,2	0,04
Ангидрид сернистый (SO2)	0,5	0,05
Ацетон	0,35	0,35
Бенз(а)пирен	-	0,00001 или 0,1 мкг/100
Бензол	1,5	0,1
Ванадия пятиокись (V2O5)	-	0,002
Водород хлористый	0,2	0,2
Дихлорэтан
Кислота азотная	0,4	0,15
Кислота серная	0,3	0,1
Марганец и его соединения	0,1	0,001
Сапса (зола)	0,15(0,5)	0,05
Свинец и его соединения	-	0,0003
Сероводород	0.008	-
Хлор	0,1	0,03
Хром шестивалентный	0,002	0.002
Окись углерода (CO)

Определить ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника (котельной). Определить максимальную приземную (на высоте 1,5 м от земли) концентрацию загрязняющих веществ и расстояние, на котором она может наблюдаться, при наступлении неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), то есть при скорости ветра 0,5 м/с.

Построить кривую распределения приземных концентраций загрязнения по оси факела (для случая НМУ).

Уточнить размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) в соответст­вии с розой ветров данного района.

Определение ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника проводится по методике, принятой в ОНД-86 (в г/с).

1. Величина ПДВ (г/с) по каждому из вредных веществ рассчитывается по формуле

где ПДК - предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества, мг/ , -фоновая концентрация вредного вещества, мг/ ; Н - высота источника выброса, м; - расход газовоздушной смеси, /с:

- скорость выход газовоздушной смеси, м/с; D - диаметр устья трубы, м.

За величину принимается разница температур выбрасываемого газовоздушного потока Тг и окружающего воздуха Тв °С:

= Тг - Тв

За Тв принимается средняя температура самого жаркого месяца, а для котельных, работающих только для отопления, за Тв принимается средняя температура самого холодного месяца года;

А - коэффициент стратификации, учитывающий вертикальные перемещения воздуха в зависимости от степени расчлененности рельефа. Коэффициент А изменяется от 1 20 до 250, а для Московской области А - 140; F - безразмерный коэффициент, учитываю­щий скорость оседания вредных веществ.

Для легких газов, у которых скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0,

F= 1, а для мелкодисперсных аэрозолей и тяжелых газов:

F= 2 при степени очистки 90%;

F=2.5 " " " 75-90%;

F=3,0 - - " <75%.

Для любых загрязняющих веществ в присутствии паров воды F = 3,0;

m и n -безразмерные коэффициенты, определяемые условиями выхода газовоздушной смеси и зависящие от соотношения высоты источника выброса, его диаметра, скорости и температуры отходящих газов.

Для круглых источников тип рассчитываются по формулам:

при параметре f < 100 (а это почти всегда в стандартных источниках)

- при скорости ветра, изменяющейся в пределах 0,5 < Vветра 2 м/с;

- коэффициент, учитывающий влияние рельефа. При перепаде высот менее 50 м, =1 при перепаде высот более 50 м, 1 и зависит от соотношения высоты трубы и высоты препятствия (Н/ho), а также от соотношения ширины и высоты препятствия ()

2. Максимальная концентрация загрязняющего вещества при фиксированных выбросах из источника (М_х, г/с) рассчитывается по формуле:

;

При этом замеренная (фиксированная) масса загрязняющего ве­щества может быть любая: больше или меньше величины ПДВ.

Расстояние от источника загрязнения, на котором наблюдается максимальная концентрация вреднего вещества, определяется по формуле:

где d - аэродинамический коэффициент.

При холодных выбросах, когда 0°С, d = 5,7; при горячих выбросах, то есть >> 5°С, коэффициент d определяется по формуле

)

3. Построение кривой распределения приземных концентраций загрязнения по оси факела проводится следующим образом.

Находим Сх по формуле

где Сх - концентрация загрязнения в любой точке по оси факела, мг/ ;

- коэффициент пересчета от максимальной концентрации к концентрации загрязнения в любой точке на расстоянии от источника выброса.

Коэффициент определяется:

при

при

Кривая распределения приземных концентраций по оси факела строится по величине максимальной концентрации и как минимум четырем точкам на различных расстояниях от источника выброса.

4. Размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ) определяется по Сани­тарным нормам (СН-245-71) в соответствии с классом предприятия. Корректировка размера СЗЗ с учетом розы ветров, преобладающих в данном районе, выполняется по формуле:

где l - длина румба по СЗЗ; - размер СЗЗ по СН-245-71; Р - среднегодовая по­вторяемость направления ветров

рассматриваемого румба по действительной розе ветров, %; - среднегодовая повторяемость(в %) направления ветров одного румба при круговой розе ветров; при восьмирумбовой розе ветров =12,5%.