Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн

Нормирование проводится с учетом влияния рельефа местности, суммации вредного воздействия нескольких веществ, фоновых концентраций и неблагоприятных метеоусловий, например, скорость ветра более 9 м/с для г. Оренбурга.

Максимальная приземная концентрация вредного вещества, Сm, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника (точечного) с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии, Х m (м), от источника определяется по формуле:

(1.3)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в регионе и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, в данной местности;

М – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу г/с;

Η – коэффициент, учитывающий рельеф местности; (при ровной местности с перепадом высот не более 50 м на 1 км η = 1(в радиусе 2 км);

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

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

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м;

∆Т – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, град. оC;

V1 – расход газовоздушной смеси, м 3/с.

Коэффициент А должен приниматься для неблагоприятных метеорологических условий, при которых концентрации вредных веществ в атмосферном от источника выброса достигают максимального значения:

- для субтропической зоны Средней Азии (лежащей южнее 40о с.Ш..) – 240;

- для Казахстана, нижнего Поволжья, Сибири, Дальнего Востока – 200;

- для Севера и Северо-Запада Европейской территории России, Среднего Поволжья, Урала и Украины – 160;

- для Оренбурга – 180.

Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу определяется по формуле:

М = С ∙ V1 ∙ 10-1, г/с (1.4)

где С – концентрация вредного вещества в выбрасываемой газовоздушной смеси, мг/м3;

V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с.

Значения безразмерного коэффициента, F = 1, 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);

Значения безразмерного коэффициента, F = 2, для пыли и золы (кроме указанных выше) при условии, если средний эксплутационный коэффициент очистки > 90 %; 2.5 при 75-90 %; и 3 при менее 75 % соответственно.

Величину, ∆Т (оС), следует определять, принимая температуру окружающего атмосферного воздуха Т по средней температуре атмосферного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года по главе СНиП – А.6-72 "Строительная климатология и геофизика", а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Тг – по действующим для данного производства технологическим нормативам.

Средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса,W0 (м/с), определяется по формуле:

, м/с (1.5)

где D – диаметр устья источника выброса, м;

V – расход газовоздушной смеси, м 3/с.

Безразмерный коэффициент, m определяется по формуле:

(1.6)

Расчет параметра, f, производится формуле:

, м/с² град(1.7)

Значение безразмерного коэффициента, n, определяется в зависимости от параметра v_м:

при v_м < 0.3, n = 3;

при 0.3 < v _м < 2:

(1.8)

при v_м > 2, n = 1

Расчёт параметра производиться по формуле:

(1.9)

Вычисленные по формуле (1.3) максимальные приземные концентрации, С_м, для каждого отдельного вещества, подставляют в формулы (1.1) и (1.2), оценивают результаты (с учётом суммации и фоновых концентраций) и делают вывод о необходимости и объёме проведения технологических, санитарно- технических и архитектурно-планировочных мероприятий.

Если в воздухе содержатся вещества, обладающие эффектом биологической суммации, то определяется одна, приведённая по ПДК к одному из этих веществ концентрация. Основным веществом выбирают то, которое относится к наибольшему классу опасности.

(1.10)

Например, эффектом суммации действия обладают диоксид серы (сернистый ангидрид) и диоксид азота (СН 245-71). Основным веществом является диоксид азота (второй класс опасности).

Если по результатам расчетов Сⁿ_м + Сⁿ_ф сумма превышает ПДКⁿ_м.р., то расчет продолжается с целью вычисления расстояния Х (в метрах) на котором концентрации вредных веществ будут равны ПДК.

Если Сⁿ_м + Сⁿ_ф < ПДКⁿ_м.р., то величину выброса утверждают как ПДВ и новых воздухоохранных мероприятий не планируют.

На расстоянии, X_м (м), от источника выброса при неблагоприятных метеорологических условиях по оси факела выброса, достигается максимальная (наибольшая) приземная концентрация вредных веществ, С_м.

Величина X_м определяется по формуле:

X_м = d × H(1.11)

где d – безразмерная величина, определяемая по формулам

в зависимости от значения v_м

при v_м < 2, (1.12)

при v_м > 2, (1.13)

Если безразмерный коэффициент, f > 2, величина X_м определяется по формуле:

(1.14)

Величины приземных концентраций примесей С (меньше чем С_м) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях Х (м) от источника выброса определяются по формуле

, мг /м³ (1.15)

где S₁ – безразмерная величина, определяемая при опасной скорости ветра в зависимости от отношения X/X_м по формуле:

(1.16)

Если известны С_м и X_м, то приняв С = ПДК можно по формуле (1.15) определить S₁, а затем определить соотношение X/X_м и далее определить Х (в метрах), то есть, безопасное по оси факела выброса расстояние на котором С = ПДК (размер санитарно – защитной зоны предприятия).

Минимальная высота трубы и размеры санитарно – защитной зоны определяются по основной формуле рассеивания выбросов (1.3) при фиксированном значении ПДВ (г/с). Полученный по расчету размер санитарно-защитной зоны "Х" (в метрах) должен уточняться (в сторону увеличения) в зависимости от розы ветров на участке предприятия L_i по формуле

, м(1.17)

где L₀ – расчетное расстояние, от источников загрязнения до границ санитарно-защитной зоны (без учета поправки на розу ветров), до которого концентрации вредных веществ больше ПДК, м;

Р – среднегодовая повторяемость направлений ветров рассматриваемого румба, процент;

Р₀ – повторяемость направлений ветров одного румба (при восьми румбовой розе ветров Р₀ =12.5^о/_о).

Построение схемы санитарно-защитной зоны на карте местности производится в соответствии с выбранным масштабом (например, в 1 мм:5000 мм или 1мм: 10000 мм и т.п.), по направлениям, противоположным соответствующему румбу (например, восточный ветер вызывает отклонение факела выброса в западную зону).

Можно определить величину ПДВ по основной формуле рассеивания выбросов (1.3) на расстоянии Х _м прировняв С _м = ПДК, а именно:

, г/c(1.18)

На практике в большинстве случаев пользуются защитой расстоянием (санитарно-защитная зона) или увеличением высоты выброса (трубы). Однако, уменьшить мощность фактического выброса, M, до ПДВ, можно путем применения пылегазоулавливающих аппаратов и технологических мероприятий, уменьшающих выброс вредных веществ в воздушный бассейн.