Загрязнение приземистого слоя атмосферного воздуха

Курсовая работа. Промышленная экология.

Загрязнение приземистого слоя атмосферного воздуха

Структура  и  содержание курсовой работы

В курсовом проекте должны найти отражение следующие вопросы:

Введение

1. Общие сведения об  энергетической промышленности

2.Характеристика промышленности  как источника загрязнения атмосферы

- проблемы загрязнения  окружающей среды,

- основные источники загрязнения, 

- основные ЗВ, попадающие  в атмосферу от деятельности рассматриваемой отрасли.

3. Характеристика существующих  систем очистки и пути решения проблемы снижения загрязнения атмосферного воздуха

- мероприятия, способствующие улучшению экологической ситуации на территории населенного пункта, где располагается рассматриваемое предприятие

4. Расчетные методы определения концентрации загрязняющих веществ поступающих в атмосферу

5. Определение класса  опасности

7. Определение категории  опасности производства

8. Расчет и построение  санитарно-защитной зоны

Заключение

Литература

1. Основы расчетов, связанных с загрязнением приземистого слоя атмосферного воздуха
1. Расчет загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха для нагретых источников.

Величину максимальной предельной концентрации вредных веществ С_м (мг/м³) для выбросов нагретой газовоздушной смеси из одиночного (точечного) источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_м (м) от источника определяется по формуле:

_;                                                                              (1)

Максимальная приземистая  концентрация вредных веществ для выброса холодной газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем определяется по формуле (2):

_{.                                                  (2)}

Н – высота источника  выбросов над уровнем земли, м; ΔТ – разность температур между выбрасываемой  газовоздушной смесью и температурой окружающего воздуха.

А – коэффициент зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ а атмосферном воздухе.

Для России и стран ближнего зарубежья коэффициент А принимается: для субтропической зоны Средней Азии (лежащей южнее 40 ^о с.ш.) и Забайкалья  (Бурятия и Читинсуая область) – 250; для европейской части России и (районы южнее 50 ^о с.ш., районы Нижнего Поволжья, Кавказ), Дальнего  Востока, Сибири, стран ближнего зарубежья (Молдова, Казахстан, Киргизия, Таджикистан, Узбекистан) – 200; для европейской части России  и части Урала и части Урала в зоне от 50 ^о до 52 ^о с.ш. (за исключением перечисленных выше районов, попадающих в эту зону)  – 180; для европейской части РФ (за исключением центра) и части Урала севернее 52 ^о с.ш., а также  для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 ^о до 52 ^о с.ш. – 180; а южнее 50 ^о с.ш – 200) – 160, для центра европейской части России (Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская и Ивановские области) – 140.

Величина М – количество вредных веществ, выбрасываемых  в атмосферу (г/с), может определяться расчетом в технологической части  проектк или приниматься в соответствии с действующим для данного производства или процесса нормализации.

Безразмерный коэффициент  F, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе:

- для газообразных вредных  веществ и мелкодисперсных аэрозолей  принимается равным 1;

- для пыли и золы, если  средний эксплуатационный коэффициент  очистки равен 90 % и более, А = 2;

- при 75-90 %  А = 2,5; при менее 75 % F = 3;

- если выбросы сопровождаются  выделениями водяного пара  и  имеет место его конденсация,  а также коагуляция влажных  пылевых частиц, то F = 3.

Безразмерные коэффициенты m и n учитывают условия выхода газовоздушной смеси из устья источника.

Безразмерный коэффициент  η учитывает рельеф местности (для  ровной и слабопересеченной местности η = 1).

Безразмерный  коэффициент m определяется в зависимости от величины параметра f [м/с^{2 . о}С] по формулам:

                               (3)

Или

                                           (4)

                                                    (5)

где W – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; D – диаметр источника выброса, м.

Выбросы, при которых , относятся к холодным, а – к нагретым ивбросам.

Значение параметра f_e для холодных выбросов рассчитывается по формуле:

,                                                     (6)

Для значение коэффициента m  вычисляется при .

В случае прямоугольного или  квадратного устья трубы определяют эффективный диаметр устья D_э по формуле:

                                            (7)

L – длина устья, м; B – ширина устья, м; для источника с квадратным устьем L = В.

Объем газовоздушной смеси  V_i (м/c) определяется по формуле:

                                                  (8)

Значение  безразмерного коэффициента n определяется в зависимости от значения параметра V_m  по формулам:

n = 1,      при  V_m ≥ 2;                                                                              (9)

n = 0, 532 V_m ² – 2,13 V_m  +  3,13,   при 0,5 ≤   V_m < 2;                       (10)

n = 4,4 V_m ,                   при V_m < 0,5;                                                        (11)

для холодных выбросов (f  > 100) n определяется так же, как для нагретых выбросов при V_m = V_m^’

Для нагретых выбросов параметр V_m определяется по формуле:

                                           (12)

Для холодных выбросов:

                                               (13)

 

2. Учет комбинированного действия (суммации) вредного действия примесей.

,                                 (14)

где М – общая мощность выброса загрязняющих веществ, приведенная  к веществу 1, г/с;  М₁ – мощность выброса 1-го вещества, г/с; М₂ – мощность выброса 2-го вещества, г/с; М_n – мощность выброса n-го вещества, г/с; ПДК₁, ПДК₂, ПДК_n – максимальные разовые ПДК для веществ 1,2, … n, соответственно, мг/м³.

Приведенная концентрация рассчитывается по формуле:

.                              (15)

Расчет приведенной фоновой  концентрации по формуле:

.                          (16)

 

3. Определение расстояния Х_м от источника выброса, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации вредных веществ.

Расстояние Х_max (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С (мг/м³) при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения С_max, определяется по формуле:

.

Безразмерный коэффициент  d находят по формулам:

а) для нагретых источников (при f  < 100):

 

 

 

 

 

 

 

б) для холодных источников (при f  > 100 или ΔТ = 0) :

при    

d = 5,7,

при                                  

d = 11,4,

при .                                  

 

 

4. Определение опасной скорости ветра  u_м

u_м = 0,5 м/с, если V_м (V_м')  ≤ 0,5;

u_м = V_м,  если 0,5 < V_м (V_м')  ≤ 2;

u_м = V_м (1 + 0,12 √f)  для нагретых выбросов при V_м  > 2 ;

u_м = 2,2^. V_м', для холодных выбросов при  V_м' > 2.

 

1.5. Определение концентрации вредных веществ при скоростях ветра , отличных от опасностей.

Влияние скорости ветра на рассеивание примеси учитывается  соотношениями:

С_ми  = r ^. С_м; коэффициент r ≤ 1

Х_ми = р ^. Х_м; коэффициент р ≥ 1 

С_ми и Х_ми соответственно, значения максимальной приземистой концентрации примеси и расстоянии от источника выброса, на котором она достигается, при скорости ветра u₁ = 2 м/с.

При      

При

;

При                           р = 3

 

При    

;

 При    

 

 

6. Расчет концентрации вредных веществ в любой точке на оси факела.

 

где коэффициент 

При                  

 

При  1≤  ≤ 8

 

При ;  и F = 1

;  

При ;  и F ≥ 2

 

Величина С_ху (концентрация примеси в точках, не лежащих на оси факела выброса) рассчитывается по формуле:

 где коэффициент s₂ ≤ 1;

    

где u – скорость ветра (например, опасная скорость ветра при одном источнике выброса). При  u ≥ 5, расчетное значение скорости ветра принимается равным 5.

 

Расчет  загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха при выбросе из источника  с прямоугольным устьем

Расчет ведется из условия:

D = D_экв.

,   

где L – длина устья источника, а b – ширина в м.

V = V_1экв

.

 

7. Расчет предельно допустимого выброса

Предельно допустимый выброс (г/с) вредного вещества в атмосферу из одиночного источника, при котором обеспечивается не превышающая ПДК его концентрация в приземистом слое воздуха, определяется по формуле:

 Для нагретых выбросов:

.

Для холодных выбросов:

. 

 

8. Установление санитарно-защитной зоны

Кроме нормативной СЗЗ, устанавливаемой  по СанПиН 2.2.1/2.2.2.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация  предприятий, сооружений и иных объектов", существует скорректированная СЗЗ в зависимости от розы ветров.

Роза ветров – это повторяемость  направления ветра в % по 8-румбовой системе (т.е. по восьми возможным направлениям ветра).

 

Ширина санитарно-защитной зоны (СЗЗ)  l_o - расстояние от границы промышленной площадки до внешней границы СЗЗ – устанавливается в соответствии с классом вредности предприятия. Если на нормируемой границе СЗЗ С_общ ≤ ПДК _м.р. , то ширина СЗЗ принимается в соответствии с нормативами. В тех случаях, когда С_общ > ПДК _м.р., то положение внешней границы СЗЗ устанавливается в соответствии с расчетами. 

Общие принципы расчета расстояния от центра СЗЗ до ее внешней границы  в заданном направлении:

1. Рассчитать L_oi, на котором С_общ = ПДК.

L_oi корректируется в соответствии с вытянутостью розы ветров в рассматриваемом направлении.

Методика расчета расстояния от центра СЗЗ до ее внешней границы в заданном направлении.

Для каждого источника  определяется концентрация С_мi и расстояние на которой она образуется Х_мi.

Рассчитывается С_общ1 при средневзвешенной опасной скорости ветра для высоких организованных источников выбросов, где С_нi – вклад низких неорганизованных источников:

,

Если С_общ ≤ ПДК , то определяют С_общ2 при скорости ветра равной 1 м/с:

.

Если С_общ1 ≤ ПДК и С_общ2 ≤ ПДК, то принимают нормируемую ширину СЗЗ - 1_о.

Если С_общ1 > ПДК, то расчет ведут по методу координатных сеток, рассчитывая С_общ  (U= U_мс  м/с) в узлах координатной сетки с центром координат, совпадающим  с центром СЗЗ (шаг сетки – для объекта I  II классов вредности – 250 м, для III – 100 м,  IV – 50 м, V – 25 м) до тех пор пока С_общ ≤ ПДК.

Если С_общ1 < ПДК, а С_общ2 > ПДК, то расчет ведут по методу координатных сеток, рассчитывая С_общ  (u = 1 м/с) в узлах координатной сетки с центром координат, совпадающим с центром СЗЗ, до тех пор пока С_общ ≤ ПДК.

Затем рассчитывают окончательный  размер СЗЗ 1 м – расчетное расстояние от центра СЗЗ до ее внешней границы – с учетом вытянутости розы ветров:

    

где – вытянутость среднегодовой розы ветров в рассматриваемом направлении. 

9. Учет низких неорганизованных и аварийных источников выбросов загрязняющих веществ

Наземный точечный источник :

 

где u₁- скорость ветра на высоте 1 м; Х – расстояние до расчетной точки, м.

Низкий неорганизованный источник выброса, распределенный по площади, представляется как источник с длиной b, м (проекция площади источника на перпендикуляр к рассматриваемому направлению – оси факела выброса). Вклад линейного источника в общую концентрацию рассчитывается по формуле:

,

где – мощность выброса в пересчете на единицу длины, г/мс; u – скорость ветра, м/с; х – расстояние по оси факела до расчетной точки, м.

Аварийный источник с кратковременным  выделением большого количества загрязняющих веществ

 

где А=110, τ – продолжительность действия источника, с; Х – расстояние от источника до расчетной точки, м.

10. Определение класса опасности производства (по всему предприятию)

Класс опасности производства рассчитывают в соответствии с [11], исходя из значений параметров Ф и П.