Розрахунок забруднення приземного шару атмосфери

3. Розрахунок забруднення приземного шару атмосфери

Промислові і вентиляційні викиди являють собою суміш повітря з відносно малою кількістю забруднюючих речовин різної температури. Це дозволяє рахувати щільність викиду рівною щільність повітря. В цьому випадку швидкість і напрямок руху забруднюючої речовини будуть співпадати з швидкістю і напрямком атмосферного повітря, і його переміщення в подальшому будуть визначатися положенням цього об’єму повітря. Потік забруднюючих речовин від точкового джерела неперервної дії рухається разом з повітряними масами, що переміщуються вітром; турбулентні вихори вигинають, розривають потік і перемішують його з оточуючими повітряними масами. Форма струменя, що витікає з труби, залежить в основному від вертикального градієнту температури поблизу труби.

В роботі розглядається стійкий стан тропосфери, коли температурний градієнт складає менше 1˚С на 100 м висоти від рівня землі. В цих умовах газовий факел викиду має конусоподібну форму. Конусний струмінь торкається землі на значних відстанях від джерела викиду. Така форма струменя найбільш часто спостерігається у вологому кліматі в день чи вночі. Хмарна і вітряна погода сприяє розсіюванню шкідливих речовин. Розрахункова концентрація шкідливих речовин близька до фактичної.

Розрахунок максимальної приземної концентрації ведеться за ОНД-86 і справедливий для 20 хвилинного інтервалу осереднення в радіусі до 100 км від джерела викиду.

Максимальна приземна концентрація для одинарного стаціонарного джерела викиду з круглим устям розраховується за формулою:

См = A·M·F·m·n·η, (1)

H² ³√V1·ΔТ

де:

А – безрозмірний коефіцієнт, який залежить від температурної стратифікації атмосфери. Його значення для території України становить:

для території, яка розташована північніше 52˚ пн. широти – 160;

для території, яка розташована між 52˚ і 50 пн. широти – 180;

південніше 50˚ пн. широти А= 200;

для територій, які лежать за межами України, коефіцієнт А приймається за подібними кліматичними умовами, які визначають інтенсивність турбулентного обміну атмосфери.

М – маса (потужність) шкідливої речовини, яка викидається в атмосферу, за одиницю часу в г/с або т/рік.

F – безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин з атмосферного повітря. Його значення приймається, для газоподібних речовин та дрібно дисперсних аерозолів, швидкість яких практично дорівнює нулю, як 1. Для аерозолів при ступені очистки не менше 90% F = 2; якщо ступінь очистки коливається від 75% до 90%, то F= 2.5; якщо ступінь очистки менше 75% та при відсутності очистки F= 3.

n – коефіцієнти, які враховують умови викиду газоповітряної суміші з джерела викиду, безрозмірні, знаходяться розрахунковим шляхом в залежності від параметрів f, Vm, fe, Vm'.

η – безрозмірний коефіцієнт, який враховує вплив рельєфу місцевості на значення максимальної приземної концентрації. У випадку слабо пересічної місцевості з перепадом висот, які не перевищують 50 м/км, η=1.

Н – висота джерела викиду над рівнем земної поверхні в метрах. У випадку наземних джерел в розрахунках приймається Н= 2 м.

V1 – витрата газоповітряної суміші, яка приймається за формулою:

V1 = π·D² ω0, м³/с (2)

де D – діаметр устя джерела викиду, м;

ω0 – швидкість викиду газоповітряної суміші

з джерела викиду, м/с.

ΔТ – різниця температур газоповітряної суміші та навколишнього природного середовища. За температуру навколишнього природного середовища приймається середня температура о 13-й годині найбільш жаркого місяця року за СНиП 2.01.01–82 [10]. За температуру газоповітряної суміші приймається температура згідно технологічного процесу.

Коефіцієнти f, Vm, fe, Vm' розраховуються за формулами:

f=1000·; (3)

Vm= 0.65·; (4)

fe= 800·(Vm')²; (5)

Vm'= 1,3·. (6)

Коефіцієнт m визначається в залежності від значення параметра f:

якщо f < 100, то

m = , (7)

якщо f < 100, то

m =. (8)

Коефіцієнт n визначається в залежності від значення параметра Vm:

якщо Vm ≥2, то

n = 1,

якщо 2 > Vm ≥ 0.5, то

n = 0.523 · Vm² – 2.13·Vm +3.13, (9)

якщо Vm > 0.5, то

n = 4.4 · Vm  (10)

У випадку, якщо f ≥ 100 або ΔТ ≈ 0 (холодні викиди):

m =  (11)

Якщо f ≥ 100, ΔТ ≈ 0 та Vm ≥ 0.5, то розрахунок максимальних приземних концентрацій ведеться за формулою:

, (12)

К = ; (13)

У випадку, якщо f < 100, та Vm < 0.5 або f ≥ 100, Vm' > 0.5, то

, (14)

де n' = 2.86·m при f < 100, Vm < 0.5;

n' = 0.9 при f ≥ 100, Vm' > 0.5.

Врахування впливу рельєфу місцевості при розрахунках максимальних приземних концентрацій

При визначенні коефіцієнта η проводиться аналіз картографічного матеріалу щодо рельєфу місцевості в радіусі не менше як 2 км від джерела викиду, або до 50 висот найбільш високого із джерел.

Якщо в околицях даного джерела викиду можна виділити окремі ізольовані перепони, такі як пагорби, улоговини, тощо, то η розраховується за формулою:

η = 1+φ1· (ηm – 1), (15)

ηm визначається в залежності від безрозмірних величин n1 та n2.

n1 визначається до десятих, а n2 – до цілих.

 (16)

де  – висота (глибина) перепони;

 – півширина перепони.

Значення φ1 визначається в залежності від співвідношення  за графіками. [3. ст. 29]

Оскільки в радіусі 50Н від джерела викиду перепад висот місцевості не перевищує 50 м на 1 км, то коефіцієнт η приймаємо рівним 1.

У випадку, коли викид здійснюється із джерела з прямокутним устям, у формулі (1) для визначення витрати газоповітряної суміші використовується інший алгоритм розрахунку.

Швидкість газоповітряної суміші:

, (17)

де L – довжина устя

b – ширина устя

Діаметр устя для прямокутного джерела:

, (18)

Об’єм газоповітряної суміші:

, (19)

Значення небезпечної швидкості вітру (, м/с) на рівні флюгера (10 м над поверхнею землі), при якій досягається значення максимальної приземної концентрації у випадку, якщо f < 100, визначається:

= 0,5 при  ≤ 0,5; (20)

 = при 0,5 <  ≤ 2; (21)

 = · (1+0,12·) при >2. (22)

Якщо f ≥ 100, ΔТ ≈ 0, то значення небезпечної швидкості вітру, при якій досягається значення максимальної приземної концентрації шкідливих речовин, визначається за формулами:

= 0,5 при  ≤ 0,5; (23)

 = при 0,5 <  ≤ 2; (24)

 = 1,2· при >2. (25)

У нашому розрахунковому випадку для більшості забруднюючих речовин небезпечна швидкість вітру, згідно формули (24), буде рівною  – тобто становитиме 4,03 м/с.

Під час викиду газоподібної суміші із джерела відбувається процес розсіювання забруднюючих речовин, що входять до її складу, навколо цього джерела викиду. Це призводить до динамічної зміни приземних концентрацій з віддаленням від джерела.

При нормальних умовах – чим вище джерело викиду, тим менша концентрація домішок в приземному шарі атмосфери і тим на більшу віддаль будуть розсіюватись домішки.

Відстань Xm на якій при несприятливих метеорологічних умовах досягається значення См визначається за формулою:

, (26)

при f < 100 значення d розраховується як:

d = 2,48·(1 + 0,28·) при  ≤ 0,5; (27)

d = 4.95··(1 + 0,28·) при 0,5 <  ≤ 2; (28)

d = 7··(1 + 0,28·) при >2. (29)

при f ≥ 100, ΔТ ≈ 0 значення d визначається за наступними формулами:

d= 5.7 при  ≤ 0,5; (30)

d = 11.4· при 0,5 <  ≤ 2; (31)

d = 16· при >2. (32)

Радіус Х від джерела викиду, по якому розраховується приземна концентрація при розсіюванні, визначається розрахунковими кроками, що залежать від шкідливості підприємства. Для підприємств І-го класу шкідливості 1000 м., для II-го – 500 м., III-го – 300 м., IV – 100 м., V – 50 м.

Розрахунок розсіювання ведеться в радіусі до 50 висот найвищого джерела викиду, але не менше як на 2 км. Клас шкідливості визначається за санітарними нормами і правилами проектування промислових підприємств.

При небезпечній швидкості вітру , приземна концентрація шкідливих домішок по осі факелу викиду на різних віддалях від джерела викиду визначається за формулою:

С = (33)

 – безрозмірний коефіцієнт, який визначається в залежності від співвідношення Х до Xm та величини F за формулами:

 = 3·- 8·+6· при Х/≤ 1; (34)

 = при 1≤ Х/≤ 8; (35)

 = при F≤ 1.5 та Х/> 8; (36)

 = при F> 1.5 та Х/> 8; (37)

Для низьких та наземних джерел, висота Н яких не більше 10 м, при значеннях X/Xm < 1, величина  у формулі (33) замінюється на значення  і знаходиться за формулою:

= 5 – (10 – Н) + 0,125·(Н – 2)· (38)

Розрахунок розсіювання шкідливих речовин проводиться також з метою визначення існуючої дійсної зони впливу підприємства.

Для підприємства ВАТ «Рівне Азот» всі стаціонарні джерела викидів є високими джерелами та джерелами середньої висоти. Тому розрахунки розсіювання домішок в приземному шарі будуть проводитись згідно формул (26–29) та (33–37).

Крок розрахунку розсіювання для даного підприємства, що відноситься до об'єктів I-го класу шкідливості, становить 1000 м. Необхідні розрахункові дані та результати обчислень представлені у табличній формі (Таб. 3.2).

Таблиця 3.2. Зведені розрахунки розсіювання домішок в приземному шарі

За даними розрахунків визначаємо речовини, приземні концентрації яких в розсіюванні перевищують ГДК (ОБРД). Для ВАТ «РівнеАзот» це оксид азоту.

Для кожної з цих речовин будується епюра розподілу приземної концентрації по довжині від джерела викиду. За епюрою визначається віддаль, на якій значення максимальної приземної концентрації досягає ГДК.

Рис. 3.1. Епюри розподілу приземної концентрації

З рис. 3.1. можна визначити, що значення ГДК оксиду азоту по даному підприємству досягається на відстані 7000 м. Максимальна приземна концентрація оксиду азоту має значення 0,17 м³/с і досягається на відстані 7500 м.

Похожие работы

Еколого-економічна оцінка природоохоронної діяльності підприємства СП "Шахта ім. В.І. Леніна"

Скачать

67946

4

0

... . Наслідки дії на організм людини шкідливих речовин, що містяться у вихлопних газах автомобілів, вельми серйозні і мають щонайширший діапазон дії: від кашлю до летального результату. 1.3 Суть природоохоронної діяльності підприємства Екологічна безпека виробництва і охорона довкілля є одними з основних пріоритетів діяльності підприємства, яке усвідомлює весь масштаб завдань в цій області. ...

Екологія й економіка

Скачать

85356

1

0

... по приватизації державного майна. Умовами приватизаційних конкурсів не передбачався встановлений рівень екологічної безпеки об'єкта, що здобувається. Таким чином, виникає погроза економії на екологічних витратах. На жаль, законодавство ще недостатньо підготовлене до рішення природоохоронних завдань у специфічних умовах переходу до ринкових відносин. Відносно нова проблема - екологічна регламентац ...

Антропогенний вплив на біосферу

Скачать

87810

4

3

... та управління екологічними процесами. Моніторинг дозволяє виявляти критичні та екстремальні ситуації, фактори антропогенного впливу на довкілля, здійснювати оцінку та прогноз стану об'єктів спостереження, керувати процесами взаємовпливу об'єктів гідросфери, літосфери, атмосфери, біосфери та техносфери. Таким чином, суть моніторингу зводиться до таких функцій: — контролю за станом об'єктів ...

Сталий розвиток Чернігівської області

Скачать

109190

5

4

... парку "Міжрічинський" здійснюють служби державної охорони зазначених об’єктів. Таблиця 3.2 Державний контроль за дотриманням природоохоронного законодавства на територіях та об‘єктах природно-заповідного фонду Чернігівської області № Найменування заходів Роки 2008 2009 1.    Проведено перевірок 248 277 2.    Виявлено порушень 93 106 3.    Видано приписів 90 106 4.    ...