экология
.pdf
m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;
η- безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф местности (для равнинной местности = 1);
∆Т - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв (°С); последняя принимается как средняя максимальная температура наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика";
V1 - расход пылегазовоздушной смеси из устья источника, (м3/с):
V1 |
= |
π D2 |
w0 . |
(1.7) |
|
|
4 |
|
|||
|
|
|
|
||
D - диаметр устья источника выброса (диаметр верхней части трубы) (м);
w0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса
(м/с):
w0 |
= |
4V1 |
. |
|
|
|
|
|
(1.8) |
|
|
|
|
|
|||||
|
πD2 |
|
|
|
|
|
|||
Величина коэффициента m определяется по формуле |
|
||||||||
m =0,67 +0,1 |
1 |
|
|
f , |
(1.9) |
||||
f +0,343 |
|
||||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f =103 |
|
w2 |
D |
. |
|
(1.10) |
||
|
|
0 |
|
|
|
||||
|
|
H 2 ∆T |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина коэффициента n определяется по формулам (1.12) - (1.14) в зависимости от значения параметра Vм вычисляемого по формуле
Vм = 0,653 |
V1 ∆T |
. |
(1.11) |
H |
|
||
|
|
|
11
При Vм≤0,5 |
n=4,4Vм |
|
(1.12) |
При 0,5<Vм≤2 |
n=0,532V2 |
м-2,13Vм+3,13 |
(1.1.13) |
При Vм>2 |
n=1 |
|
(1.14) |
Величина максимальной приземной концентрации вредных веществ См достигается на оси факела выброса (по направлению среднего ветра за рассматриваемый период) на расстоянии Хм (м) от источника выброса:
|
X м = |
|
5 − F |
d H , |
|
|
(1.15) |
|
4 |
|
|
|
|||
где d - безразмерная величина, определяемая по формулам |
|||||||
При Vм <0,5 |
d=2,48 (1+0,28 3 |
f |
). |
(1.16) |
|||
При 0,5≤Vм≤2 |
d=4,95 Vм(1+0,28 3 |
f ). |
(1.17) |
||||
При Vм>2 |
d=7 |
Vм (1+0,28 3 |
f ). |
(1.18) |
|||
|
|||||||
После расчета максимальной приземной концентрации загрязнений См в точке, расположенной на расстоянии Хм от источника, можно определить приземные концентрации вредных веществ в любой точке в направлении факела выброса (рис.3):
|
|
|
Направление ветра |
|
|
|
|
|
||
1 |
См |
|
|
С |
|
Факел выброса |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хм |
|
|
|
|
У |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Х |
|
|
Су |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.3. К определению приземных концентраций вредных веществ в направлении факела выброса; 1 - источник выброса
12
Для расчетов концентраций С на различных расстояниях Х по оси факела выброса используется формула
C = S1Cм . |
(1.19) |
Здесь S1 – безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения X/Xм
При X/Xм≤1 |
S1 |
= 3(X X м )4 −8(X X м )3 +6(X X м )2 . (1.20) |
|||||
При 1<X/Xм≤8 |
S1 |
= |
1,13 |
|
. |
|
(1.21) |
|
|
|
|||||
|
0,13(X X м )2 |
|
|
||||
|
|
|
+1 |
|
|
||
|
|
|
|
X X м |
|
||
|
S1 |
= |
|
|
. |
|
|
При X/Xм>8 |
3,58(X X м )2 |
−35,2(X X м )+120 |
(1.22) |
||||
|
|
|
|
|
|
||
С наветренной стороны источника выброса (Х<0) значения концентраций вредных веществ принимают равными нулю.
Значение приземной концентрации Су вредного вещества на расстоянии у по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле
Cу = S2 C = S2 S1 Cм |
(1.23) |
где S2 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра U (м/с) и аргумента ty:
|
U y2 |
|
|
|
≤ |
||
t y = |
|
|
|
, |
|
При U 5; |
|
X 2 |
|
|
|
|
|||
|
5 y2 |
|
|
> |
|||
t y = |
|
, |
|
|
При U 5. |
||
X 2 |
|
|
|
|
|||
|
S2 |
1 |
(1.24) |
||||
|
= |
|
|
|
|||
|
(1+5t y +12,8t y2 +17t y3 |
+ 45,1t y4 )2 |
|||||
13
1.3. РАСЧЕТ ПДВ (ДЛЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ)
Величину ПДВ можно найти, заменив в формуле (1.2) концентрацию См на разность (ПДКм.р-Сф) и приравняв мощность выброса М к значению ПДВ. В итоге из формулы (1.5) получим расчетное выражение:
ПДВ = |
(ПДКм. р −Сф ) H 2 |
3 V1 ∆T . |
(1.25) |
A F m n η |
|
||
|
|
|
В реальных случаях в ПДВ вводятся поправки: на аварийный выброс, на существующую и проектируемую жилую застройку, на перспективы развития производства.
ПДВ устанавливается отдельно для каждого стационарного источника выбросов, отдельно для каждого вещества при условии полной загрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы.
По каждому веществу ПДВ для предприятия в целом равен сумме ПДВ от отдельных источников.
1.4. РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНОЙ ВЫСОТЫ ТРУБЫ
(ДЛЯ ВНОВЬ СТРОЯЩИХСЯ ПРЕДПРИЯТИЙ)
Если приравнять См=(ПДКм.р-Сф), из формулы (1.5) можно найти минимальную высоту трубы Нmin, при которой обеспечивается нормативное качество воздуха в приземном слое:
H min = |
М A F m n η |
(1.26) |
(ПДКм. р −Сф )3 V1 ∆T . |
|
14
1.5.ЗАДАНИЕ К РАСЧЕТНОЙ РАБОТЕ № 1
1)Рассчитать максимальную приземную концентрацию См вредного вещества, выделяющегося из точечного источника, и величины приземных концентраций С этого вещества на различных расстояниях Х от источника по оси факела выброса в преобладающем направлении ветра (X = 100, 200. 400, 600, 800, 1000 и 2000 м).
2)Построить график изменения концентрации С вредного вещества в зависимости от расстояния X. Сравнить с ПДКм.р. Исходные данные взять из таблицы.
3)Рассчитать приземную концентрацию Су в точке, находящейся на расстоянии у = 200 м от точки Хм, по перпендикуляру к оси факела выброса.
4)По имеющимся исходным данным рассчитать ПДВ. При необходимости внести предложения по снижению выбросов.
5)По имеющимся исходным данным рассчитать Нmin. При выполнении заданий 4 и 5 значения фоновых концентраций Сф принять самостоятельно в пределах от 10 до 75% от ПДКм.р.
Таблица 1.1
Данные вариантов для расчета работы № 1
Вар. |
Загрязняющее |
V1, |
C*, |
Н, |
D, |
∆Т, |
Город |
ПДКм р |
U |
|
вещество |
м 3/ч |
мг/м3 |
м |
м |
C |
мг/м |
м/с |
|||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Бензин |
50000 |
1150 |
90 |
1 |
50 |
Барнаул |
5 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Бензин |
1200 |
1300 |
60 |
1 |
65 |
Астрахань |
5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Зола* |
6000 |
2400 |
30 |
0,8 |
70 |
Псков |
0,5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Сернистый ангидрид |
94400 |
2500 |
90 |
1,2 |
80 |
Белгород |
0,5 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Сернистый ангидрид |
80000 |
2750 |
60 |
1,2 |
70 |
Владимир |
0,5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Сернистый ангидрид |
65000 |
2300 |
60 |
1 |
75 |
Вологда |
0,5 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Зола** |
95000 |
2360 |
90 |
1,4 |
88 |
Воронеж |
0,5 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Двуокись азота |
3700 |
4315 |
60 |
1 |
76 |
Кемерово |
0,085 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Двуокись азота |
8000 |
4750 |
120 |
1 |
68 |
Воркута |
0,085 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
Двуокись азота |
3700 |
4000 |
30 |
0,8 |
70 |
Иркутск |
0,085 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
Зола*** |
6300 |
3480 |
90 |
1 |
77 |
Кострома |
0,5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Фенол |
8000 |
2460 |
60 |
0,8 |
60 |
Киров |
0,01 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
Фенол |
2700 |
3180 |
30 |
1 |
72 |
Челябинск |
0,01 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
Зола* |
4400 |
2300 |
30 |
1,2 |
64 |
Чита |
0,5 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
Аммиак |
7900 |
2540 |
60 |
1,2 |
91 |
Курск |
0,2 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
Аммиак |
11800 |
1400 |
90 |
1 |
88 |
Ярославль |
0,2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15
Продолжение таблицы 1.1
Вар. |
Загрязняющее |
V1, |
C*, |
Н, |
D, |
∆Т, |
Город |
ПДКм р |
U |
|
вещество |
м 3/ч |
мг/м3 |
м |
м |
C |
мг/м |
м/с |
|||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
Зола** |
9400 |
1320 |
60 |
1,4 |
58 |
Самара |
0,5 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
Формальдегид |
3780 |
2330 |
120 |
1,2 |
65 |
Иваново |
0,035 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
Формальдегид |
5600 |
2700 |
60 |
1 |
72 |
Курган |
0,035 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
Зола*** |
8450 |
1420 |
30 |
1 |
89 |
Иркутск |
0,5 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
Сажа |
19600 |
4100 |
90 |
2 |
88 |
Братск |
0,15 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
Сажа |
13750 |
2970 |
90 |
1,5 |
74 |
Владимир |
0,15 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
Хлор |
8300 |
2200 |
60 |
1 |
70 |
Пенза |
0,1 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
Хлоропрен |
7420 |
2460 |
30 |
1 |
66 |
Киров |
0,1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
Хлоропрен |
6470 |
3450 |
60 |
1,2 |
84 |
Казань |
0,1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*Выбрасывается после очистки с эффективностью 95% **Выбрасывается после очистки с эффективностью 80%
***Выбрасывается после очистки с эффективностью 70%
1.6.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАСЧЕТНОЙ РАБОТЕ №1
1.По каким признакам классифицируются выбросы в атмосферу
2.из стационарных источников?
3.Что такое аэрозоли? Какие размеры твердых и жидких частиц характерны для пылей, дымов и туманов?
4.Охарактеризуйте организованный и неорганизованный выброс.
5.Как классифицируются источники выбросов по высоте?
6.Какие виды ПДК используются для нормирования загрязняющих веществ
ввоздухе населенных пунктов и в воздухе рабочей зоны?
7.Дайте определение ПДКм.р. и ПДКс.с.?
8.Дайте определение ПДВ. В каких единицах измеряется ПДВ и с какой величиной необходимо сравнить ПДВ в расчете?
9.Как устанавливается величина ПДВ при независимом и однонаправленном действии веществ?
10.Охарактеризуйте состояние инверсии, изотермии и конвекции.
16
11.Какое состояние устойчивости атмосферы является наиболее опасным при рассеивании загрязняющих веществ? Какое менее опасным? Для какого случая произведен данный расчет?
12.Какие основные зоны можно выделить на графике зависимости предельной концентрации от расстояния (от источника выброса)?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ К РАБОТЕ №1:
1.Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ГН 2.1.6.1338-03.
2.Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны. ГН 2.2.5.685-96.
3.Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД – 86). Л., 1987.
2.РАСЧЕТНЫЕ РАБОТЫ №2 и №3. «ОХРАНА И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ». ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
2.1.ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ХАРАКТЕРУ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ. ВИДЫ ПДК И
ЛПВ.
Понятие качества воды включает в себя совокупность показателей состава и свойств воды, определяющих пригодность ее для конкретных видов водопользования и водопотребления. Требования к качеству воды регламентируются "Санитарными правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" (1991), "Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения СанПиН 2.1.5.980-00", а также существующими стандартами.
По характеру водопользования водные объекты подразделяются на категории:
17
1 хозяйственно-питьевого назначения; 2 - культурно-бытового назначения; 3 – рыбохозяйствного назначения. Обычно 1-ю и 2-ю категорию при оценке качества воды и нормировании объединяют.
Культурно-бытовые водоёмы (или участки водоёмов) используются для отдыха, купания, занятия спортом населения.
Хозяйственно-питьевые – используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий.
Рыбохозяйственные – используются для миграции и размножения рыб и других водных организмов.
Обычно в черте города все участки считаются культурно-бытовой территорией.
Общим требованием к качеству воды водных объектов любой категории является непревышение фактически наблюдаемого содержания загрязняющих веществ (ЗВ) над величиной ПДК, т.е. соблюдение неравенства Сi <. ПДКi,
где: Ci - фактическая концентрация 3В в водном объекте (мг/л);
ПДКi -соответствующая предельно-допустимая концентрация 3В (мг/л).
Вводных объектах 1-ой и 2-ой категории состав и свойства воды должны соответствовать нормам в створах, расположенных на расстоянии 1 км выше по течению водотока от ближайшего пункта водопользования (для непроточных водоемов – в радиусе 1 км от ближайшего пункта водопользования).
Врыбохозяйственных водоёмах показатели качества воды не должны превышать установленных нормативов не далее, чем в 500 м ниже по течению от места выпуска сточных вод.
Правила устанавливают нормируемые значения для следующих параметров воды водоемов: содержание плавающих примесей и взвешенных веществ, запах, привкус, окраска и температура воды, значение рН, состав и концентрации минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, биологическая потребность воды в кислороде, концентрации ядовитых и вредных и болезнетворных бактерий.
18
Для водоемов 1-ой и 2-ой категории установлены ПДКв. Их установление базируется на подпороговых концентрациях веществ, при которых не наблюдается сколько-нибудь заметного изменения функционального состояния организма, определяемого различными современными методами исследований.
ПДКр.х.- - это такие концентрации веществ, при которых в водоёме:
1.Не зарегистрированы случаи гибели рыб и кормовых организмов для рыб;
2.Не наблюдается постепенного исчезновения тех или иных видов рыб для жизни которых водоем был ранее пригодным, не заменяются ценные в кормовом отношении организмы на малоценные;
3.В водоеме не отмечаются условия, способные в определенные сезоны или в обозримом будущем привести к гибели рыб, замене ценных
видов на малоценные и т.д.
Нормирование воды производится по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ).
ЛПВ – это показатель, соответствующий наибольшему отрицательному влиянию вредных веществ на здоровье человека, на обитателей водоема и на состояние водоема.
При нормировании качества воды водоемов 1-ой и 2-ой категории используют 3 вида ЛПВ:
1.Органолептический. Нормируются вещества и свойства воды, которые оцениваются при помощи наших органов чувств – цвет, вкус, запах, прозрачность, мутность и т.д.
2.Общесанитарный. Оцениваются вещества и свойства воды, влияющие на процессы самоочищения водоемов. Например:
-концентрация взвешенных веществ и их минеральный состав (оценка по приращению их содержания к естественному фону)
-рН и температура воды
-содержание свободного кислорода (должно быть не менее 4 мг/л в пробе, взятой в 12 ч дня)
19
-БПК – биологическая потребность в кислороде (количество кислорода, необходимое для биологического окисления органических веществ за определенное время, мг О2/л. БПК5- за 5 суток, БПК20 – за 20, БПКполн=БПК100)
-ХПК – химическая потребность в кислороде (количество кислорода, необходимое, чтобы химическим путем окислить все восстановители, содержащиеся в воде. Оценивается по окислению веществ 0,2% раствором бихромата калия при кипячении в течении 2-х часов в 50% растворе серной кислоты);
-Коли-индекс –число кишечных палочек в 1 мл воды (для питьевой
воды не более 3-х)
3. Санитарно-токсикологический. Нормируются вещества, ядовитые для человека.
При нормировании рыбохозяйственных водоемов используются дополнительно ещё 2 вида ЛПВ:
4.Токсикологический. Нормируются вещества, ядовитые для рыб;
5.Рыбохозяйственный – применяют для таких свойств водной среды, к
которым рыбы чувствительнее чем организм человека. Нормирование производится по наиболее чувствительному для живых
организмов или по наиболее вредному воздействию на окружающую среду признаку. Например, если в воде есть фенол, запах которого ощущается при его концентрациях безопасных для человека, то вода считается непригодной из-за запаха. Нормирование при этом осуществляется по органолептическому ЛПВ.
Т.Е. наименьшее из допустимых уровней содержания вещества является лимитирующим и принимается за ПДК вещества.
Санитарное состояние водоема отвечает требованиям нормативов при выполнении следующего соотношения:
5(3) |
|
∑Сmi / ПДКi ≤1, |
(2.1) |
i =1
где Сmi – концентрация вещества i-го ЛПВ в расчетном створе водоема;
20