611_CHernovskij_L.A._Promyshlennaja_ehkologija_Praktikum_

Расчеты выполнить для двух случаев: за котлом установлен золоуловитель, золоуловитель отсутствует. Недостающие данные принять самостоятельно.

Отчет: При оформлении отчета необходимо указать цель работы, представить исходные данные. При оформлении расчетной части отчета указать определяемую величину, привести расчетную формулу с пояснениями, выполнить расчет. Выводы по работе должны содержать расчетные значения определяемых величин, а также сравнительную оценку загрязнения атмосферы при наличии золоуловителя и без него.

Контрольные вопросы

1.Что такое «загрязняющее вещество»?

2.Основные загрязнители атмосферы при сжигании твердого топлива.

3.От чего зависит эффективность работы котельной?

4.Какой вид топлива наиболее экологичный?

5.Что нужно сделать для снижения выброса оксидов серы при работе котельной на твердом топливе?

11

Практическая работа № 2

РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ЕДИНИЧНЫМ ТОЧЕЧНЫМ ИСТОЧНИКОМ НАГРЕТЫХ ВЫБРОСОВ

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – это максимальная концентрация (мг/м3) вредных веществ в атмосфере, которая при воздействии на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного действия, включая отдаленные последствия.

ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов регламентировано списком Министерства здравоохранения.

ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны являются такие концентрации этих веществ, которые при ежедневной работе в пределах 8 часов в течение всего рабочего стажа не могут вызывать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методиками исследований, непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки.

ПДКмакс. – максимальная разовая ПДК, - основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается при кратковременном воздействии атмосферных примесей.

ПДКсс – среднесуточная ПДК, - установлена для предупреждения общетоксического влияния вещества на организм человека.

Наибольшая концентрация (с) каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы не должна превышать максимально разовой предельно допустимой концентрации, т.е. с ПДКмакс., при действии не более 20 минут, если время воздействия вредного вещества превышает 20 минут, то с ПДКсс.

При совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их суммарная концентрация, выраженная в единицах ПДК, не должна превышать 1:

где с1, с2, …, сn – фактические концентрации вредных веществ в атмосфере, мг/м3; ПДК1, ПДК2, …, ПДКn – предельно допустимые концентрации соответствующих вредных веществ в атмосфере, мг/м3.

Эффектом однонаправленного действия обладают, например, такие вредные вещества, как диоксиды серы и азота, сильные минеральные кислоты и др.

Приземные максимальные концентрации в местах крупных санаториев, в зонах отдыха городов не должны превышать 0,8 ПДК.

Для каждого проектируемого и действующего предприятия устанавливается предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ в

12

атмосферу, при этом необходимо учитывать концентрацию вредных веществ в атмосфере от других источников, чтобы соблюдалось условие:

где с – концентрация вещества в приземном слое от расчетного источника выброса, а сф - фоновая концентрация этого вещества.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) – разрешенный данному природопользователю максимальный выброс в единицу времени загрязнителя, при котором в приземном слое атмосферы концентрация этого вещества не превышает ПДКмр, с учетом фонового (существующего) загрязнения и эффекта суммации веществ однонаправленного действия.

При проектировании промышленных предприятий особое внимание должно уделяться выбору площадки и взаимному расположению производственных зданий и жилых массивов. Промышленный объект должен быть расположен на возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, иначе теряется преимущество высоких труб для рассеивания выбросов

Взаимное расположение предприятий и населенных пунктов определяется по средней розе ветров теплого периода года. Промышленные объекты, являющиеся источниками выделения вредных веществ, располагаются с подветренной стороны от жилых массивов и отделяются от жилой застройки санитарно-защитными зонами. На границе зоны должно выполняться условие: ПДК 1.

Роза ветров – векторная диаграмма, характеризующая режим ветра в данном месте по многолетним данным.

В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 каждое предприятие должно иметь санитарно-защитную зону, размеры которой зависят от типа производства, его объема и устанавливаются в пределах от 50 м до 1 км.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – специальная территория с особым режимом использования. устанавливаемая вокруг объектов и производств, являющихся источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека.

На границе СЗЗ концентрация загрязнителя не должна превышать ПДКсс. Тепловые электростанции (ТЭС) эквивалентной электрической мощностью

600 мВт и выше, использующие в качестве топлива уголь и мазут, относятся к предприятиям первого класса и должны иметь СЗЗ не менее 1 000 м, работающие на газовом и газомазутном топливе, относятся к предприятиям второго класса и должны иметь СЗЗ не менее 500 м.

ТЭЦ и районные котельные тепловой мощностью 200 Гкал и выше, работающие на угольном и мазутном топливе, относятся ко второму классу с СЗЗ не менее 500 м, работающие на газовом и газомазутном топливе (последний - как резервный), относятся к предприятиям третьего класса с СЗЗ не менее 300 м.

13

При установлении минимальной величины санитарно-защитной зоны от всех типов котельных тепловой мощностью менее 200Гкал, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе, необходимо определение расчетной концентрации в приземном слое в зоне максимального загрязнения атмосферного воздуха от котельной (10—40 высот трубы котельной). СЗЗ при расчетных значениях ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха в пределах ПДКсс приземном слое не должна быть менее 50 м.

Санитарно-защитная зона или какая-либо ее часть не могут быть резервной частью территории предприятия и использоваться для расширения промышленной площадки. Территория санитарно-защитной зоны должна быть благоустроена и озеленена по проекту благоустройства. В ней допускается размещать предприятия с производствами меньшего класса вредности, при условии аналогичного характера вредности, а также здания управления, магазины и др. Нельзя размещать жилые здания.

Размеры санитарно-защитных зон (L, м), установленные в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, должны подтвердиться расчетами. Полученный по расчету размер зоны должен быть скорректирован на розу ветров района расположения предприятия по формуле:

где: Li – исправленная ширина санитарно-защитной зоны вдоль i-го румба розы ветров, м; LО – нормативная ширина санитарно-защитной зоны без учета поправки на розу ветров, м; Рi – среднегодовая повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, %; Ро - повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров, %. При 8 румбовой розе Ро = 100 : 8 = 12,5%.

Если расчетный размер санитарно-защитной зоны для предприятия больше установленного, то необходимо пересмотреть проект предприятия и обеспечить снижение выбросов вредных веществ или увеличить высоту выброса, чтобы обеспечить требования норм по чистоте воздушного бассейна в зоне жилой застройки.

Расчет рассеивания в атмосфере вредных веществ

Расчет рассеивания нагретых выбросов вредных веществ в атмосфере производится в соответствии с «Методикой расчета концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий в атмосферу» (ОНД – 86).

Методика расчета основана на определении концентраций вредных веществ в приземном слое воздуха.

Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется по наибольшей рассчитанной

14

величине приземной концентрации вредных веществ cм, мг/м3, которая может устанавливаться на некотором расстоянии от места выбросов.

Величина наибольшей концентрации каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы не должна превышать ПДК, установленной санитарными нормами проектирования промышленных предприятий для атмосферного воздуха населенных пунктов.

В случае выброса вредных веществ в виде нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника (например, трубы) с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях величина максимальной приземной концентрации вредных веществ (См) на расстоянии xм, м, от источника определяется по формуле

где A – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального

рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, имеет размерность: с2/3*мг*град1/3/г, для Сибири A = 200;

M - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для газообразных вредных веществ – сернистого газа, сероуглерода и т.п. и мелкодисперсных аэрозолей – пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю F = 1; для пыли и золы, кроме указанных выше, если средний эксплуатационный коэффициент очистки равен не менее 90% F=2; от 75 до

90% - 2,5; менее 75% - 3);

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

H - высота источника выброса над уровнем земли, м;

V - объем газовоздушной смеси, м3/с, определяемый как произведение площади (м2) устья источника выброса (площадь сечения выхода трубы) на среднюю скорость (W, м/с) выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Tг, град - температура выбрасываемой газовоздушной смеси, величину которой определяют по технологическим нормативам действующим для данного производства.

Tв, град - температура окружающего атмосферного воздуха, за которую принимают среднюю температуру наружного воздуха в 13 ч наиболее жаркого месяца года (по СНиП 11-1-82 “Строительная климатология и геофизика”), Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения Tв равными средним температурам наружного воздуха самого холодного месяца, для которого характерны наибольшие выбросы вредных веществ.

15

Величины M и V определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующим для данного производства нормативом. При наличии очистки выбросов от вредных веществ значение M принимается по содержанию вредных веществ в газовоздушной смеси после очистных устройств.

Коэффициент m определяется по формуле (5) в зависимости от величины параметра f, м/с2*град, вычисляемого по формуле (6):

где D – диаметр устья источника выброса, м. Коэффициент n определяется следующим образом:

Величина максимальной приземной концентрации вредных веществ cм при неблагоприятных метеорологических условиях наблюдается на оси факела

Величины приземных концентраций вредных веществ в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях от источника выброса определяются по формуле

где S – безразмерная величина, определяемая следующим образом:

16

Приземная концентрация вредных веществ в любой точке местности при наличии нескольких источников определяется как сумма концентраций вредных веществ в этой точке от отдельных источников. Если по какому-либо вредному веществу сумма максимальных приземных концентраций от всех источников, включая и фоновую концентрацию этого вещества, окажется меньше или равной ПДК, то дальнейший расчет рассеивания этого вещества в атмосфере производить не обязательно. Если же в атмосфере, включая и фоновую концентрацию, оказываются вещества, обладающие однонаправленным действием, то расчет рассеивания этих веществ необходимо производить до уровня, удовлетворяющего условиям уравнения

(1).

Расчёт предельно допустимых выбросов

Предельно допустимый выброс (ПДВ, г/с) загрязнителя в атмосферу, при котором загрязнённость в приземном слое не превышает ПДКмр, рассчитывается по формуле:

AFmn

В реальных случаях в ПДВ вводятся поправки: на аварийный сброс, на существующую и проектируемую жилую застройку, на перспективы развития производства.

ПДВ устанавливается отдельно для каждого стационарного источника выбросов, отдельно для каждого вещества при условии полной загрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы.

По каждому веществу ПДВ для предприятия в целом равен сумме ПДВ от отдельных источников.

Расчёт ширины санитарно-защитной зоны вокруг источника выброса

Нормативную ширину санитарно-защитной зоны Lо выбирают, исходя из следующего.

17

Рис. 1

Полученную по формуле 4 для каждого загрязнителя максимальную приземную концентрацию сравнивают с ПДКсс этого же вещества.

расстояние на оси факела от источника выброса, на котором величины приземных концентраций вредных веществ в атмосфере, рассчитанных по формуле 15 равны ПДКсс этих веществ. Если такие расчеты не производились, то в качестве Lо выбирают наибольшую из величин х, рассчитанных по формуле:

Поправки за розу ветров вычисляется по формуле 3.

При построении санитарно-защитной зоны вокруг предприятия руководствуются следующим правилом: для тех направлений антирозы, где повторяемость ветра меньше 12,5 %, Li принимается равным Lо . Для направлений антирозы, вдоль которых повторяемость ветра превышает 12,5%, Lо принимается значение, рассчитанное по формуле 3.

Построение схемы санитарно-защитной зоны для данного источника выбросов

Масштаб для построения схемы санитарно-защитной зоны выбирается студентами самостоятельно, исходя их конкретных значений. В любом случае вся схема должна поместиться на 1 листе формата А4. Кроме того, знаменатель масштаба должен выражаться круглым числом (например, в 1 см - 100 м или в 1 см - 250 м). Внутри кружка, символизирующего источник

18

выбросов, необходимо указать римскими цифрами класс опасности данного источника.

Пример оформления схемы санитарно-защитной зоны для одиночного точечного источника нагретых выбросов приведен на рисунке.

ЗАДАНИЕ

В соответствии с заданным вариантом произвести расчет рассеивания нагретого выброса указанного в таблице вредного вещества из высокого одиночного источника с круглым устьем (труба) в атмосфере, расчет ПДВ, расчет санитарно-защитной зоны и построить ее схему..

Исходные данные

Таблица 1

Для всех вариантов принять:

В течение всего года с соответствующих направлений ветер дует дней: С –31; СВ – 33; В – 26; ЮВ – 36; Ю – 47; ЮЗ – 55; З – 39; СЗ –31.

19

Содержание отчета

Отчет по практической работе должен содержать:

1)титульный лист (приложение А);

2)задание с исходными данными;

3)расчет рассеивания нагретого выброса вредного вещества:

а) определение максимальной концентрации вредного вещества См в приземном слое атмосферы;

б) сравнение максимальной концентрации См с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией ПДКсс. данного вредного вещества и выводы о соблюдении санитарных норм, т.е. соотношения См ≤ ПДКсс.;

в) определение расстояния хм, на котором образуется максимальная концентрация вредного вещества;

г) определение концентраций вредного вещества С на различных расстояниях х от источника выброса для построения графика распределения концентраций (значения х рекомендуется брать кратные хм/2);

д) график распределения концентраций; е) расчет предельно допустимого выброса вредного вещества ПДВ;

ж) расчет санитарно-защитной зоны и ее построение.

Таблица 2. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3

Контрольные вопросы

1.Что такое ПДК?

2.Какие разновидности ПДК вы знаете?

3.Что такое «эффект однонаправленного действия»?

4.Что такое ПДВ?

5.Какая связь между розой ветров и загрязнением воздуха?

20