Зміст
1. Загальні положення
2. Розподіл концентрацій забруднюючих речовин ватмосфері
2.1 Розрахунок очікуваноїмаксимальної концентрації забруднювань (Смакс, мг/м3)
2.2 Визначення відстані (Хм,м) до місця, де очікується максимальна концентрація Смакс.Виконується за формулами
2.3 Розрахунок небезпечної швидкості вітру Um(м/с)
2.4 Розрахунок граничнодопустимих викидів (ГДВ)
2.5 Встановленнякатегорії небезпечності підприємствата уточнення розмірів санітарно-захисної зони
2.6 Визначення мінімальноївисоти джерела викидів
Список літератури
1.Загальні положення
Метою роботи — євдосконалення теоретичних знань та придбання практичних навичок експертизипроектних рішень щодо охорони атмосферного повітря.
На розглядекспертних органів проектну документацію подіють у вигляді розділу «Охоронаатмосферного повітря» у складі матеріалів проекту «Охорона навколишньогосередовища».
Для визначеннявпливу викидів шкідливих речовин на забруднення приземного шару атмосфери, атакож з метою визначення їх кількісних характеристик, у проектних матеріалахнаводять розрахунки забруднення атмосфери.
Склад проектноїдокументації та повнота її розробки повинні відповідати нормативним вимогам,які містяться у ДСТ 17.2.3.02-78 «Охорона природи. Атмосфера. Правилавстановлення допустимих викидів шкідливих речовин промисловими підприємствами»і «Інструкції щодо порядку розгляду, узгодження та експертизи заходів поохороні повітря та видачі дозволу на викид забруднюючих речовин в атмосферу попроектним рішенням», ОНД 1-84.
При розробціпроектів на будівництво нових та реконструкцію існуючих підприємств (об’єктів),створення нових технологічних процесів та підприємств необхідно передбачати заходи,які забезпечують дотримання норм ГДК у приземному шарі атмосфери шляхомвстановлення норм гранично допустимих викидів.
Регламентомпроведення державної екологічної експертизи при обґрунтуванні й оцінці впливуна атмосферу рекомендується розглядати наступне.
1. Характеристикаіснуючого і прогнозованого забруднення атмосферного повітря. Повиннийпроводитися розрахунок і аналіз очікуваного забруднення атмосферного повітряпісля введення проектованого об'єкта в експлуатацію на границі СЗЗ, у житловійзоні, на об'єктах особливої охорони і ін. природних територіях, що знаходятьсяв зоні впливу даного об'єкта.
2. Метеорологічніхарактеристики і коефіцієнти, що визначають умови розсіювання шкідливих речовинв атмосферному повітрі.
3. Параметриджерел викидів забруднюючих речовин, кількісні і якісні показники викидів шкідливихречовин в атмосферне повітря при встановлених (нормальних) умовах експлуатаціїпідприємства і максимальному завантаженню устаткування.
4. Обґрунтуванняданих про викиди ЗВ повинне в т.ч. містити перелік заходів щодо запобігання ізниження викидів шкідливих речовин в атмосферу й оцінку ступеня відповідностізастосовуваних процесів, технологічного і пилогазоочисного устаткуванняпередовому рівневі.
5. Характеристикаможливих залпових викидів.
6. Перелікзабруднюючих речовин і груп речовин, що володіють сумуючою шкідливою дією.
7. Пропозиції повстановленню нормативів гранично припустимих викидів та заходів щодо їхньогодосягнення.
8. Обґрунтуванняприйнятих розмірів СЗЗ (з урахуванням троянди вітрів).
9. Перелікможливих аварій: при порушенні технологічного режиму; при стихійних лихах.
10. Аналізмасштабів можливих аварій, заходу щодо запобігання аварійних ситуацій іліквідації їхніх наслідків.
11. Оцінканаслідків аварійного забруднення атмосферного повітря для людини й НС.
12. Заходу щодорегулювання викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря в періоди аномальнонесприятливих метеорологічних умов.
13. Організаціяконтролю за забрудненням атмосферного повітря.
14. Обсягприродоохоронних заходів і оцінка вартості капітальних вкладень накомпенсаційні заходи і заходи для захисту атмосферного повітря від забруднень,у тому числі при аваріях і несприятливих метеоумовах.
2.Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері
Він підпорядковується законам турбулентної дифузії. Нарозсіювання викидів суттєво впливає стан атмосфери, розміщенняпідприємства і характеристика джерел викидів (висота джерела,діаметр гирла тощо), особливості місцевості, фізичні та хімічні властивості речовин,що викидаються. Горизонтальне переміщеннясуміші визначається, як правило,швидкістю вітру, а вертикальне — розподілом температур у вертикальному напрямку.
З віддаленням від джерела викиду (труби) в напрямкурозподілу промислових викидів відокремлюють три зони забрудненняатмосфери:
1) зону перекиду факела викидів (вона характеризується невисоким вмістом шкідливих речовин у приземному шарі повітря);
2) зону задимлення змаксимальним вмістом шкідливих речовин (ця зона найнебезпечнішадля населення), яка залежить від метеорологічних умов і можебути розміщена у межах 10 — 49 висот джерела викиду(труби) від забудови;
3) зону поступового зниження рівня забруднення.
2.1 Розрахунок очікуваної максимальної концентрації забруднювань(Смакс, мг/м3) щодо викидів гарячої газової суміші
Значення максимальної приземної концентрації прямо пропорційне до обсягу викидів з джерела і обернено пропорційне квадратувисоти джерела викиду (труби) над землею.Підйом гарячих потоків майже повністю зумовлений підйомною силою газів, щомають вищу температуру, ніж навколишнєповітря.
Очікуванамаксимальна концентрація забруднювань (Смакс, мг/м3)щодо викидів гарячої газової суміші визначається за рівнянням:
/> (2.1)
де А- коефіцієнт, який залежить від температурної стратифікації атмосфери івраховує частоту температурних інверсій іззначеннями:240 200 160 120 субтропіки Середньої Азії Казахстан, Нижнє Поволжя, Кавказ, Молдова, Сибір, Далекий Схід Прибалтика, захід Європейської частини, середнє Поволжя, Урал, Україна Центральна частина Європейської частини
А=160(Запоріжжя).
М — маса шкідливої речовини, викинутої в атмосферу за одиницю часу, г/с;
F — безрозмірний коефіцієнт, який ураховує швидкість осідання забруднювача уатмосфері із значеннями:гази, мілкодисперсні золи, не осідаючі пил при коефіцієнті очистки не менш 90 % від 90 до 75% менш 75% 1 2 2,5 3
F=2,5(85%).
h — безрозмірний коефіцієнт, який ураховує вплив рельєфумісцевості, якщо місцевість рівна або зперепадом висот, які не перевищують 50 м на 1 км, h=1;
V1 — витрата газоповітряної суміші, яку визначають за формулою:
/> (2.2)
де W0 — середня швидкість виходу газів з труби, м/с;
D — діаметр труби, м.
/>
m — безрозмірний коефіцієнт, який ураховує умови виходу газів з труби:
/> (2.3)
/> (2.4)
де Н — висота труби над землею, м;
DТ — різниця між температуроюгазоповітряної суміші, що викидається (Тг) ітемпературою навколишнього атмосферного повітря (Тп), °С.
DТ=70-20=50 °С.
/>
/>
n — безрозмірний коефіцієнт, який залежить від параметра Vм:
/> (2.5)
якщо Vм
якщоVм > 2; n = 1 (2.5, б)
якщо2 > Vм > 0,3; /> (2.5,в)
/>, так як 2>1,968> 0,3, то
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Усірозрахунки зводимо у таблицю 1.
Таблиця1 – Максимальні приземні і гранично допустимі концентрації ЗР, що викидаютьсязаводом по вижигу коксуЗР
М,
г/с
Н,
м
V1,
м3/с Коефіцієнти
Cмакс,
мг/м3
ГДКмр,
мг/м3
ГДКсд,
мг/м3
Клас
шкідл.
реч-н A F h m n
/>
Vm
SO2 12,5 33 18,31 160 1 1 0,828 1,003 1,71 1,968 0,157 0,5 0,05 3 CO 120 1 1,51 5,0 3,0 4 пил 0,105 2,5 0,0033 0,15 0,15 3 зола 0,4 2,5 0,0126 0,5 0,05 3 NOx 0,7 1 0,0088 0,085 0,04 2
Висновок:так як ні по одній із речовин не спостерігається перевищення ПДК, то розмір СЗЗприймаємо рівним Хmax=430 м.
2.2 Визначення відстані (Хм, м) до місця, де очикуєтьсямаксимальна концентрація Смакс. Виконується за формулами
якщо F
якщо F /> 2, то />.(2.6, а)
Значеннябезрозмірного параметра d залежить від параметра Vм, його знаходять за формулами (при f
Vм (2.7,а)
0,5 (2.7,б)
Vм> 2, то /> (2.7, в)
0,5
Якщо F
Якщо F/>2 (пил, зола), то/>
Результатизводимо у таблицю.
Таблиця 2 –Результати розрахунків відстані формування максимальних приземних концентраційдля заводу по вижигу коксуd 13,0004
Забруднююча
речовина
Ангідрид сірчаний SO2 Оксид вуглецю CO Пил Зола Діоксид азота NOx
F 1 1 2,5 2,5 1
Хm(м) 429,01 429,01 268,13 268,13 429,01
2.3Розрахунок небезпечної швидкості вітру Um (м/с), при якійдосягаються значення приземної концентрації шкідливих речовин Смакс
Визначенняпроводиться формулами:
Um =0,5, при Vм
Um = Vм,при 0,5
Um = Vм(1 + 0,12/>), при Vм > 2(2.8, в)
Так як 0,5 1,968
2.4 Розрахунок гранично допустимих викидів (ГДВ)
ГДВвизначається для кожної забруднюючої речовини окремо, при встановленні ГДВ ураховуєтьсяфонова концентрація Сф цієї речовини (табл. 3).
Таблиця3 — Фонові (Сф) та гранично допустимі концентрації (ГДК) забруднювачівКонцентрація зола пил
SO2 CO
NOx
Cф, мг/м3 0,11 0,042 0,011 1,87 0,031
ГДК, мг/м3 0,5 0,15 0,5 5,0 0,085
ЗначенняГДВ (г/с) для одиночного джерела у випадках Сф
/> (2.9)
/>/>
/>
/>
/>
/>
Усірозрахунки зводимо у таблицю 4.
Таблиця4 – Підсумкова таблиця та визначення гранично допустимих викидів підприємство –завод по вижигу коксу, м. Запоріжжя.
№ Характеристики, розрахунок Значення
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Висота димових труб, H, м
Діаметр труби, D, м
Швидкість виходу газоповітряної суміші,W0, м/с
Температура газоповітряної суміші, Тг, ºС
Температура повітря, Тв, ºС
Викид двоокису сірки, МSO2, г/с
Викид оксиду вуглецю, Мсо, г/с
Викид оксидів азоту, МNox, г/с
Викид пилу, Мп, г/с
Викид золи, Мз, г/с
Коефіцієнти у формулі (2.1):
А
η
F для газів
F для пилу та золи
Об’єм газоповітряної суміші, V1, м3/с (за формулою 2.2)
Перегрів газоподібної суміші ,∆Т, ºС
Параметр f (за формулою 2.4)
Параметр Vm (за формулою 2.5), м/с
Параметр m (за формулою 2.3)
Параметр n ( за формулою 2.5, в)
Небезпечна швидкість вітру Uм (за формулою 2.8, б), м/с
Параметр d ( за формулою 2.7, б)
Розрахунок ГДВ для кожної забруднюючої речовини, г/с
/>
/>
/>
/>
/>
33,0
1,8
7,2
70
20
12,5
120
0,7
0,105
0,4
160
1
1
2,5
18,31
50
1,71
1,968
0,828
1,003
1,968
13,0004
38,91
249,1
4,3
3,44
12,41
2.5 Встановлення категорії небезпечності підприємства та уточнення розмірів санітарно-захисної зони
Для визначення категорії небезпечності підприємства використовуютьдані про викиди забруднюючих речовин в атмосферуза формою статистичної звітності 2ТП-повітря. У цій формі має бути розшифрування «вуглеводнів» і не повинно бути інформації про сумарні викидишкідливих речовин в атмосферу відгрупи підприємств.
Категоріюнебезпечності підприємств (КНП) обчислюютьза виразом:
КНП = />,
де Мі- маса викиду і-тої речовини, т/рік;
ГДК — допустима концентрація і-тої речовини, мг/м3;
n — кількість викинутих підприємством шкідливих речовин, які забруднюють атмосферу;
аі — безрозмірна константа, яка дає змогупорівняти ступінь шкідливості i-тої речовини зі шкідливістю сірчистого газу(визначають за табл. 5).
Таблиця 5 — Значення аi для речовин різних класів небезпекиКонстанта Клас небезпеки I II III IV
аi 1,7 1,3 1,0 0,9
Для розрахунку КНП за відсутності середньодобових значень ГДКвикористовують значення максимально разових ГДК, ОБРВ або зменшені в десять разів значення ГДК робочої зони забруднюючих речовин.
Значення КНП дляречовин, щодо яких немає інформації про ГДКабо ОБРВ, прирівнюють до маси викидів даних речовин. За величиною КНПпідприємства поділяють на 4 категоріїнебезпечності. Граничні умови для з'ясування категорії небезпечностіпідприємства наведено в табл. 6.
Таблиця 6 — Граничні умови для визначення категорії небезпеки підприємства.Категорія небезпеки підприємства Значення КНП
I
II
III
IV
КНП /> 106
106 > КНП /> 104
104 > КНП /> 103
КНП /> 103
Залежно від КНП здійснюють облік викидів забруднюючих речовин в атмосферу, запроваджують періодичністьконтролю за викидами підприємств і визначають санітарно-захиснузону (СЗЗ) від джерел забруднень до житлових районів. У такихзонах розміщують адміністративно-службовіприміщення, склади, гаражі, депо тощо.
Дані заносимо утаблицю 7.
Таблиця 7 –Розрахунок КНП котельніЗабруднююча речовина М, т/рік ГДК
аi КНП
SO2 394 0,05 1 788 CO 4415 3 0,9 448 Пил – 0,15 1 – NOx 22,1 0,04 1,3 1379 Разом 2637
Як свідчатьприведені дані підприємство належить до ІІІ категорії небезпечності і,відповідно, стандартна СЗЗ становить 300м.
Але необхідно провести уточнення цієї відстані з урахуванням «рози вітрів» і відстані формування концентрацій забруднюючих речовин у межах ГДК.
Уточнення розмірів стандартної СЗЗ проводять з урахуванням «рози вітрів» за формулою:
/>,
/>– відстань від джерелазабруднення до межі санітарної зони, м. Її обчислюють за співвідношеннями:
якщо Х
якщо Lсанст
якщо Х > 3 Lсанст, то Lсан = 3 Lсанст ,
де Lсан ст– розміри стандартної санітарно-захисної зони, м;
Х — найбільшавідстань, де формується концентрація забруднюючої речовини в межах ГДК;
Р – середньорічнаповторюваність напрямку вітру;
Р0–повторюваність напрямку вітрів одного румба при круговій “розі вітрів” (привосьмирумбовій “розі” Р0= 100/8 = 12,5%).
Так як Lсанст
Дані подаємо утаблицю 8.
Таблиця 8 –Уточнена санітарно-захисна зона для заводу по вижигу коксуНапрямки вітру Пн Пн-Сх Сх Пд-Сх Пд Пд-Зх Зх Пн-Зх Р 8 6 9 16 11 11 24 15
Р/Р0 0,64 0,48 0,72 1,28 0,88 0,88 1,92 1,2
Lсанст 300 300 300 300 300 300 300 300
Lсан (Х) 429 429 429 429 429 429 429 429
Lсан1 256 192 298
512 352 352
768
480
2.6 Визначення мінімальної висоти джерела викидів
Мінімальнависота одиночного джерела викидів (труби) Н (м), якщо встановлені значення М(г/с), Wo (м/с), V (м3/с), D (м), визначається за формулою:
/> (2.11)
Якщовиконуються умови:
/> (2.12)
тозначення Н є остаточним.
Якщознайдене значення />, то значення мінімальноївисоти труби визначається за формулою:
/> (2.13)
Зазнайденим таким чином значенням Н1 визначають значення f1,Vm1, та встановлюються у першому приближенні коефіцієнти m=m1і n = n1. Якщо />, то за значеннями m1та n1 визначається друге наближення Н=Н2 за формулою:
/> (2.14)
Взагальному випадку (і +1) –е наближення Н і+1 визначається заформулою:
/> (2.15)
де mi,ni – відповідає Hi, а mi-1, nі-1 — Hi-1.
Уточненнязначення Н призводиться поки два послідовно знайдених значення Н будуть відрізнятисяменш ніж на 1 м
/>
/>
Такяк />, то значеннямінімальної висоти труби визначається за формулою:
/>
Зазнайденим таким чином значенням Н1 визначають значення f1,Vm
/>
/>
/>
/>>2, то n1=1
/>
Такяк Н1=14,62м, а Н2=11,32м, то уточнення висоти трубинеобхідно продовжувати:
/>
/>
/>
/>
Теперрізниця між значеннями Н2 і Н3 складає 1м, тобтоостаточне значення висоти труби приймаємо 10 м.
Список літератури
1. Методика расчетаконцентрации в атмосферном воздухе веществ, содержащихся в выбросах предприятий/ ОНД-86. Л., Гидрометеоиздат, 1987.
2. Указания к расчетурассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.СН 369-74 М., 1975.
3. Инструкция о порядкерассмотрения, согласования и экспертизы воздухоохранных мероприятий и выдачиразрешений на выброс загрязняющих веществ в атмосферу по проектным решениям.М., Гидрометеоиздат, 1984.