Расчет загрязнения атмосферы от организованного высокого источника выбросов (литейного цеха)

 

– для нагретых выбросов:

f =1000(W0² *D) / (H² *ΔT),

Uм =0,65*³√ (V1*ΔT) / H;

Решение:

f =1000*14,3²*0,68 / 14^2*8=88,68;

f<100, следовательно m= 1/0,67 +0,1√ f  +0,34³√ f

m= 1 / 0,67 + 0,1 √ 88,68 + 0,34 ³√ 88,68=3,95

V1 = 3,14 · 0,68² / 4 * 14,3 = 5,19 м³/с

Uм =0,65*³√ 5,19*8 / 14=0,16;

Так как 0,5≤Um=0,16<2, то

n=0,532Uм2 −2,13Uм+ 3,13

n = 0,532 · 0,16² – 2,13 · 0,16 + 3,13 =2,80

 

Сm_ВВ=200*1,71*2*3,95*2,80*3,6/14² *³√5,19*8=40,13мг/м³

Сm_NO=200*0,04*1*3,95*2,80*3,6/14² *³√5,19*8=0,47мг/м³

Сm_Mn=200*0,19*2,5*3,95*2,80*3,6/14² *³√5,19*8=5,57мг/м³

Значение ПДВ (г/с) для i-го вещества, выбрасываемого одиночным источником с круглым устьем при фоновой концентрации Сф < ПДК, определяется по формуле 2.3:

ПДВ_i =(ПДК_i – С_фi)*H²/А*F*m*n*η *³√V₁*VT             (2.3)

где Cфi – фоновая концентрация рассматриваемого вещества, мг/м3. Устанавливается службой экологического мониторинга по результатам многолетних измерений концентраций примесей в атмосферном воздухе. При отсутствии таких данных принимается обычно Cфi = 0,1 ПДКмрi .

ПДВВВ=(0,5-0,1*0,5)*196/(200*2*3,95*2,80*3,6)* ³√5,19*8=0,019 г/с

ПДВ_NO=(5-0,1*5)*196/(200*1*3,95*2,80*3,6)* ³√5,19*8=0,38 г/с

ПДВMn=(0,6-0,1*0,6)*196/(200*2,5*3,95*2,80*3,6)* ³√5,19*8=0,018 г/с

Для уменьшения концентрации вредных веществ на прилегающей к промышленному  предприятию территории устраивают санитарно-защитные зоны (СЗЗ).

Размеры нормативной СЗЗ до границы жилой застройки устанавливают в зависимости от мощности предприятия, особенностей технологического процесса производства, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных и с неприятным запахом веществ.

В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры СЗЗ устанавливаются  в зависимости от класса рре5е6опасности предприятия (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»).

Таблица 5

Нормативные размеры санитарно-защитных зон

Класс опасности  предприятия	Размер защитной зоны, м
1 2 3 4 5	1000 500 300 100 50

Указанные в  табл. 5 размеры СЗЗ являются минимальными. Если в результате расчета рассеивания  примесей получены большие размеры СЗЗ, то принимаются расчетные размеры. Если в результате расчета получены размеры СЗЗ меньше указанных в табл. 2, то принимаются табличные значения, так как выброс вредных веществ может являться не единственным видом вредного воздействия предприятия на окружающую среду.

Минимальные размеры  СЗЗ установлены исходя из условия снижения на ее границе концентрации вредных веществ до ПДК, а уровней шума, вибрации, инфразвука, электромагнитных полей, электростатического поля – до предельно-допустимых уравнений (ПДУ).

СЗЗ нельзя рассматривать  как резервную территорию и использовать ее для расширения промышленной площадки. На территории СЗЗ допускается размещение объектов более низкого класса вредности, чем основное производство – складов, гаражей, автостоянок и т.д.

Размер СЗЗ  до границы жилой застройки следует  устанавливать:

− для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками загрязнения атмосферного воздуха, – непосредственно от источника загрязнения (трубы, шахты, аэрационных фонарей зданий, мест погрузки-разгрузки сырья);

− для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками шума, вибрации, электромагнитных волн радиочастот, – от зданий, сооружений и площадок, где установлено это оборудование;

− для электростанций, котельных – от дымовых труб.

Последовательность расчета СЗЗ  литейного производства

1. Определяем расстояние Xм , при котором достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества Cм для каждого загрязнителя. Расстояние Xм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация Cм (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле:

Х_м = (5-F)*d*H/4        (2.4)

где d – безразмерный коэффициент

– при f <100

d = 2,48 (1+ 0,28 ³√ f ) при Uм < 0,5;

d = 4,95 Uм (1+ 0,28 ³√ f ) при 0,5 ≤ Uм ≤ 2;

d = 7 Uм (1+ 0,28 ³√ f ) при Uм > 2;

– при f > 100

d = 5,7 при U′м ≤ 0,5;

d = 11,4 U′м при 0,5 < U′м ≤ 2;

d = 16 √U′м при U′м > 2.

Решение:

1.Определяем расстояние Хм ,при котором достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См для каждого загрязнителя.

Окись азота. Так как f < 100;

f=88,68<100

0,5 ≤ Uм < 2, то d = 4,95 · 0,16 · (1+ 0,28 ³√ 88,68) = 1,78;

Х_mNO=(5-1)*1,78*14/4=24,92 м.

Марганец. Так как f < 100;

f=88,68<100

X_mMn=(5-2,5)*1,78*14/4=15,58м.

Взвешенные  частицы:

Х_мВВ=(5-2)*1,78*14/4=18,69 м.

Распределение концентраций вредных веществ в  приземном слое воздуха по оси факела на различных расстояниях Х от источника выброса находят по формуле:

Сх =S1 *Cм

Безразмерная  величина S1 зависит от отношения Хn/Хм . При Хn / Хм> 8 S1 зависит от скорости оседания загрязняющих веществ. Согласно методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86), безразмерную величину S1 рассчитывают по формулам:

1. Если Х/Х_М ≤ 1, то S₁=3*(X/X_М)⁴-8*(X/X_М)³+6*(X/X_М)²

2. Если 1 < Х/Х_М ≤ 8, то S₁=1,13/0,13*(X/X_М)²+1.

3. Если Если Х/Х_М>8 и F=1, то S₁= Х/Х_М/(3,58*(X/X_М)²-35,2 *Х/Х_М+120

4. Если Х/Х_М>8 и F=2, 2,5, 3, то  S₁=1/0, 1*(X/X_М)²+2,47*Х/Х_М-17,8.

2. Для каждого загрязняющего вещества строим график распределения концентраций вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выбросов. Например, график распределения концентраций взвешенных веществ в атмосферу от организованного высокого источника выбросов представлен на рис.1.

Таблица 6

Номер	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Х7
точек (Хn)
Абсцисса точек	0,1Хм	0,5Хм	0,7Хм	1Хм	3 Хм	5 Хм	8 Хм
	1,869	9,345	13,083	18,69	56,07	93,45	149,52
Х n / Хм	0,1	0,5	0,7	1	3	5	8
S1	0,05	0,69	0,92	1	0,52	0,27	0,12
Сх	2,0065	27,6897	36,9196	40,13	20,8676	10,8351	4,8156

 

Рис. 1. График распределения концентраций взвешенных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выбросов

При построении графика  не учитываем выход загрязняющих веществ другими путями (через окна, фонари, фрамуги, неплотности строительных конструкций зданий), поэтому принимаем приземную концентрацию С в точке Х=0 равной нулю.

По мере удаления от трубы в направлении распространения  промышленных выбросов можно условно выделить 3 зоны загрязнения атмосферы:

1) зона переброса  факела Хм (0;18,69) (характеризуется относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы);

2) зона задымления 18,69<Хм<149,52 (характеризуется максимальным содержанием вредных веществ);

3) зона постепенного  снижения уровня загрязнения начинается на расстоянии более 149 метров от литейного производства. В этой зоне происходит постепенное снижение вредных веществ.

На расстоянии Xm=18,69 концентрация взвешенных веществ превышает ПДК=0,5 в 80 раз. Предприятие должно быть удалено от жилых построек на 149 метров.

Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из селитебной застройки.

 

                                                                                       Таблица 7

 

Номер	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Х7
точек (Хn)
Абсцисса точек	0,1Хм	0,5Хм	0,7Хм	1Хм	3 Хм	5 Хм	8 Хм
	2,492	12,46	17,444	24,92	74,76	124,6	199,36
Х n / Хм	0,1	0,5	0,7	1	3	5	8
S1	0,05	0,69	0,92	1	0,52	0,27	0,12
Сх	0,0235	0,3243	0,4324	0,47	0,2444	0,1269	0,0564

 

Рис. 2. График распределения концентраций окиси азота в атмосфере от организованного высокого источника выбросов

По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить 3 зоны загрязнения атмосферы:

1) зона переброса  факела Xм (0;24,92) (характеризуется относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы);

2) зона задымления 24,92<Хм<199,36 (характеризуется максимальным содержанием вредных веществ).

 

3) зона постепенного  снижения уровня загрязнения начинается на расстоянии более 199 метров от литейного производства. В этой зоне происходит постепенное снижение вредных веществ.

Предприятие должно быть удалено от жилищных построек минимум как на 199 метров.

                                                                            

Таблица 8

 

Номер	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Х7
точек (Хn)
Абсцисса точек	0,1Хм	0,5Хм	0,7Хм	1Хм	3 Хм	5 Хм	8 Хм
	1,558	7,79	10,906	15,58	46,74	77,9	124,64
Х n / Хм	0,1	0,5	0,7	1	3	5	8
S1	0,05	0,69	0,92	1	0,52	0,27	0,12
Сх	0,2785	3,8433	5,1244	5,57	2,8964	1,5039	0,6684

 

Рис. 3. График распределения концентраций марганца в атмосфере от организованного высокого источника выбросов

 1) зона переброса факела Xм (0;15,58) (характеризуется относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы);