МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ

В соответствии с ГОСТ 17.2.1.04-77 загрязнение атмосферы означает «изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей». Количественная оценка уровня загрязнения атмосферы выражается через концентрацию примеси.

На практике принято достаточно высокую концентрацию газообразных вредных веществ измерять в объемных процентах — % по объему, меньшую — количеством частей на миллион — млн-1, обозначаемую также ч. н. м. или ppm (parts per million). Иногда при измерении концентрации пользуются массовым содержанием веществ в мг/л (г/м3). При переводе концентрации из одних единиц измерения в другие пользуются соотношением СГЮ~4 млн-1 = = С*2,24//щ мг/л, где С;— концентрация вещества i [%]; р* — молекулярная масса вредного компонента г.

Для оценки загрязнения вредными примесями окружающей среды используется модель процесса переноса примеси (разд. II, пункт 7), согласно которой определяется Ст — максимальное значение примеси при наиболее неблагоприятных климатических условиях по формуле [44]:

(8.1.1)

где А —коэффициент, характеризующий неблагоприятные конвективные условия, скорость ветра, неблагоприятную для рассеивания выбросов данного источника, приподнятые инверсии непосредственно над источником выбросов, штилевые зоны и туманы; М — масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу [г/с]; F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосфере; тин — коэффициенты, учитывающие условия выхода примеси, зависящие от стратификации и Других факторов состояния атмосферы; Н — высота выброса над

уровнем подстилающей поверхности [м]; г] — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; АТ — разница температур примеси и окружающего воздуха [°С]; Qi — расход примеси [м3/с].

При вычислении средней концентрации потока примеси реального промышленного источника необходимо также учитывать начальный подъем примеси АН [м], определяющийся ее скоростью выхода V [м/с], и перегревом ДТ относительно окружающего воздуха Та [°С], а также радиусом устья трубы й0 [м]. Тогда Н представляет сумму АН и геометрической высоты источника Нк:

(8.1.2)

(8.1.3)

где Uф — скорость ветра на уровне флюгера (м/cj, т. е. гф = 10 м; V — скорость выхода примеси [м/с].

Для центральной части европейской территории РФ коэффициент А = 120; для северной и северо-западной части, Среднего Поволжья, УралаА = 160; для района Сибири и Дальнего Востока А = 200.

Коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе F. Для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей F = 1, для пыли и золы F = 2...3.

Безразмерный коэффициент т определяется по формуле:

(8.1.4)

в которой параметр f определяется по формуле:

где Гgt;и — диаметр источника выброса [м].

Значение безразмерного коэффициента п определяется по формулам:

(8.1.7)

где величина Vm определяется расходом газовоздушной смеси Qi в устье источника выброса [м/с]:

Приземная концентрация вредных веществ Ст при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимальных значений на оси факела выброса (по направлению ветра) на расстоянии Хт от источника выброса.

(8.1.9)

Когда безразмерный коэффициент F gt; 2, величина Xm определяется по формуле:

(8.1.12)

Опасная скорость ветра Um [м/с], при которой имеет место наибольшее значение Ст, зависит от величины Vm:

(8.1.13)

Уровень загрязнения сравнивается с предельно допустимой экологической нагрузкой (ПДЭН), которая либо не меняет состояние загрязнения атмосферы, либо изменяет ее в допустимых пределах, т. е. не влечет разрушения экологической системы.

При поступлении в воздух вредных веществ, обладающих одинаковой направленностью воздействия на среду, сумма их относительных концентраций не должна превышать единицы:

(8.1.14)

где С; — фактическая концентрация вещества [мг/м3]; ПДК, —¦ предельно допустимая концентрация соответствующего вещества [мг/м3].

Предельно допустимый выброс (ПДВ) для одиночного источника определяется по формуле:

(8.1.15)

где Сф — фоновая концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха [мг/м3], справочная величина или выбирается равной 1/3 ПДК. При этом концентрация вредного вещества в выбросах около устья источника не должна превышать величины:

(8.1.16)

С учетом йзвестных данных повторяемости направления ветров и расчетного расстояния до места наблюдения максимальной концентрации Хт определяется расчетное расстояние от источников Lq, где концентрация веществ выше ПДК, и размеры защитной зоны L по формуле:

(8.1.17)

где Ь0 — расчетное расстояние до максимальной концентрации вещества Ст = Сi\ Р — среднегодовая роза повторяемости ветров [% ]; Р0 — повторяемость ветров одного румба, например, если сумма направлений — румбов ветра, равна 8, то Ро = 12,5% (см.

ПРИМЕР 8.1.

Оценить выброс вредных веществ и определить санитарно-защитную зону предприятия, имеющего выброе вредных веществ в количестве М [г/с]: оксида азота MN0 = 7,14; диоксида серы MS02 = 2,3; оксида углерода Mqo = 8,0. Температура выбрасываемой смеси составляет Т = 220"С, объем выбрасываемой смеси — Qi = 1,6 м3/с. Выброс осуществляется источником с параметрами: высота Яи = 34 м; диаметр D - 0,4 м. Температура окружающего воздуха Та - 2О С, скорость ветра на уровне флюгера U$~ 7 м/с.

Решение Определяем максимальное значение концентрации примеси Ст: Определяем скорость V и высоту Я выброса примеси:

V = 4 • 1,6/(3,14 • 0,42 - 0,42) - 12,74 м/с,

АЯ = 1,5 * 12,74 • 0,2 • [2,5 + 3,3 • 9,8 - 0,2 • (220 - 20)/

/20 • 7 - 7)1/7 - 2,09 м,

Я = 34 + 2,09 = 36,09 м. Определяем безразмерный коэффициент т:

f - 12,74 - 12,74 • 0,4/(3,14 • 36,09 - 36,09 • 200) = 0,25, т » 1/(0,67 + 0,1 ¦ 0,251/2 + 0,34 • 0,251/3) = 1,071. Определяем безразмерный коэффициент п:

Vm = 1,372,

так как 0,3 lt; Vm lt; 2, то п = 3 - [(1,37 - 0,3)(4,36 - М?)]1'2 = 1,21. Выбираем безразмерные коэффициенты A, F, N:

А = 320, F-ltN=l. Определяем максимальное значение концентрации примеси Ст:

для N02: Ст = (320 • 7,14 ¦ 1 - 1 ¦ 1)/36,09 ¦ 36,9 ¦ [1,6 ¦ (220 - - 20)1/3 ] = 0,332 мг/м3, для S02: Ст = 0,107 мг/м3, для СО: Ст = 0,372 мг/м3. Определяем расстояние Хт распространения максимальной концентрации Ст: Определяем безразмерный коэффициент d:

так как Vm lt; 2, то d = 4,95 12,74 • (1 + 0,28 • 0.251/3) = 7,99. Определяем расстояние Хт:

Хт = 7,99 - 36,09 - 288,33 м. Определяем опасную скорость ветра Um:

так как 0,5 lt; Vm lt; 2, то Um = Vm = 1,372 м/с. Проверяем основное условие выполнения норм ПДК:

условие: Н02/ПДК^о2 4- ЗОз/ПДКйог 4 СО/ПДК^о lt; 1*

N02/nHKN02 = 0,332/0,085 = 3,911,

S02/nflKs02 “ 0,107/0,5 = 0,214,

СО/ПДКсо = 0,372/5 = 0,075,

3,911 + 0,214 + 0,075 = 4,199 gt; 1.

Превышение норм ПДК по диоксиду азота составляет 3,9 раза. Определяем санитарно-защитную зону (СЗЗ):

4.1. Выбираем розу ветров:

4.2. Определяем размеры СЗЗ:

Lq = Хт = 288,33 м,

Ро = 100/количество румбов = 100/8 — 12,5 %, L = LqP/P0,

принимаем Сф = 1/3 ПДК = 0,085/3 = 0,0283 мг/м3,

ПДВ - 1,217 мг/м3.

Рис. 49

Расчетная санитарно-защитная зона для данного предприятия Ряд 1 определяет границу распределения максимальной концентрации Ст. Ряд 2 определяет границу наблюдения концентрации оксидов азота в пределах ПДК.

Расчетная санитарно-защитная зона для данного предприятия представлена на рис. 49