Веществ в атмосферном воздухе



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Веществ в атмосферном воздухе



 

Основным документом, регламентирующим расчёт рассеива­ния выбросов загрязняющих веществ в атмосфере и определение приземных концентраций вредных веществ, является Общесоюзный нормативный документ (ОНД-86), предназначенный для расчёта приземных концентраций в двухметровом слое над поверхностью земли, а также вертикального распределения концентраций. Эти нормы не распространяются на расчёт концентраций на дальних (бо­лее 100 км) расстояниях от источника выброса.

В зависимости от высоты Н источника выброса вредного ве­щества над уровнем земной поверхности указанный источник отно­сится к одному из следующих классов: а) высокие источники - при Н > 50 м; б) источники средней высоты - при Н = 10...50 м; в) низкие источники - Н = 2…10 м; г) наземные источники - Н < 2м.

Для источников всех указанных классов в расчётных форму­лах длина (высота) выражена в метрах (м), время - в секундах (с), масса вредных веществ - в граммах (г), их концентрация в атмосфер­ном воздухе - в миллиграммах на кубический метр (мг/м3), концен­трация на выходе из источника - в граммах на кубический метр (г/м3).

Возможное опасное загрязнение приземного слоя атмосферы определяется по наибольшей рассчитанной величине приземной кон­центрации вредных веществ См (мг/м3), которая может установиться при неблагоприятных метеорологических условиях. Неблагоприятные метеорологические условия, учитываемые в этом расчёте - опасная скорость ветра и интенсивный вертикальный турбулентный обмен, при которых концентрации достигают максимальной величины.

В основе методики ОНД-86 лежит положение, что вели­чина наибольшей концентрации каждого вредного вещества См (мг/м3) в приземном слое атмосферы не должна превышать мак­симальной разовой ПДК данного вредного вещества в атмосферном воздухе, т.е. См ≤ ПДК.

При одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих свойством суммации действия, их безразмерная суммарная концентрация q не должна пре­вышать единицы по формуле

q = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + ... + Сn/ПДКn≤1, (1.1)

где С1, С2,..., Сn - концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м3; ПДК1, ПДК2,..., ПДКn - максимальные разовые предельно до­пустимые концентрации соответствующих вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3.

 

Расчёт рассеивания выбросов из одиночного

Источника

 

Величина максимальной приземной концентрации вредных веществ См (мг/м3) при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем при неблагопри­ятных метеорологических условиях на расстоянии хм (м) от источни­ка определяется по формуле:

, (1.2)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, определяющей условия вертикального и горизон­тального рассеивания вредных веществ в воздухе в данной мест­ности.

Значения коэффициента А, соответствующие неблагоприят­ным метеорологическим условиям, при которых концентрация вред­ных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимаются равными:

250 - для районов Средней Азии южнее 40 град северной широты, Бурятии и Читинской области;

200 - для европейской территории бывшего СССР; для рай­онов РФ южнее 50 град северной широты, для осталь­ных районов Нижнего Поволжья; для азиатской терри­тории бывшего СССР, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии; Казахстана, Кав­каза, Молдавии;

180 - для европейской территории РФ и Урала от 50 до 52 град северной широты за исключением попадаю­щих в эту зону перечисленных выше районов;

160 - для европейской территории РФ, Среднего Повол­жья, Урала севернее 52 град северной широты, а так­же для Украины;

140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской и Ивановской областей;

120 - для Центральной части европейской территории РФ.

М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

Н - высота источника выброса (трубы) над уровнем земли, м;

V1 - объемный расход газовоздушной смеси, м3/с, определяе­мый по формуле:

, (1.3)

где D - диаметр устья источника выброса, м;

w0 - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья ис­точника, м/с.

ΔТ - разность между температурой выбрасываемой газовоздуш­ной смеси ТГ и температурой окружающего атмосферного возду­ха ТВ, °С;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседа­ния вредных веществ в атмосфере. Значение коэффициента F принимается:

1) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэро­золей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания ко­торых практически равна нулю) - 1;

2) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п.1) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% и при отсутствии очистки - 3;

η - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. Районы расположения металлургических предпри­ятий являются, как правило, ровной или слабопересеченной ме­стностью с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км. По­этому для расчётов принимается η=1. Расчёты загрязнения атмо­сферы выбросами вредных веществ с учётом влияния перепада высот рассмотрены в отдельных разделах ОНД-86.

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия вы­хода газовоздушной смеси из устья источника выброса. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров ƒ, ƒe, υм, υ΄м:

; (1.4)

; (1.5)

; (1.6)

. (1.7)

При значениях параметра ƒ < 100, когда из источника выбра­сываются нагретые газы, значение коэффициента т находят по фор­муле:

, (1.8)

Примечание.При значениях параметра ƒ > 100 или ΔΤ≈0 значение коэф­фициентов m и n находят по формулам, приведенным в специальной литературе [8].

Величина коэффициента п в зависимости от численного зна­чения параметра υм(м/с) определяется по формулам:

при υм < 0,5: п = 4,4 υм; (1.9,а)

при 0,5 ≤ υм <2: п = 0,532 υм2 -2,13υм+3,13; (1.9,б)

при υм ≥2: п = 1. (1.9,в)

В процессе проведения расчётов рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе точка с максимальной приземной концентрацией вредных веществ См (мг/м3) будет находиться на оси факела (по направлению среднего за рассматриваемый период ветра) на расстоянии хм (м) от источника выброса, которое определяют по формуле:

, (1.10)

где d - безразмерная величина, определяемая по формулам:

при ; (1.11,а)

при 0,5 < ≤ 2; (1.11, б)

при > 2. (1.11, в)

Значение опасной скорости ветра uм (м/с) на уровне устья трубы, при которой приземные концентрации вредных веществ См достигают максимальных значений, зависит от величины υм и при­нимается равной:

uм = 0,5 при ≤ 0,5; (1.12, а)

uм = при 0,5 < ≤ 2; (1.12, б)

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества Смu (мг/м) при неблагоприятных метеорологических усло­виях и скорости ветра и (м/с), отличающейся от опасной скорости вет­ра uм (м/с), определяется по формуле:

Смu = rСм, (1.13)

где r - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отно­шения u/uм по формулам:

при u/uм ≤ 1; (1.14, а)

при u/uм > 1. (1.14,б)

Примечание: При проведении расчётов не используются значения ско­рости ветра и < 0,5 м/с, а также и > и*, где и* - значение скорости ветра, превышае­мое для данной местности в среднем многолетнем режиме в 5 % случаев. Это значе­ние запрашивается в региональных службах Росгидромета.

Расстояние от источника выброса хмu (м), на котором при скорости ветра и и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения Смu (мг/м3), определяется по формуле:

хмu=pхм,(1.15)

где p – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u/uм по формулам:

p=3 при u/uм ≤ 0,25; (1.16,а)

при 0,25 < u/uм ≤ 1; (1.16,б)

при u/uм > 1. (1.16,в)

При опасной скорости ветра им приземная концентрация вредных веществ С (мг/м3) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле:

C = S1Cм,(1.17)

где S1- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/xM и коэффициента F по формулам:

при ≤1; (1.18,а)

при < ≤ 8 (1.18,б)

при F ≤ 1,5 и

x/xм > 8; (1.18,в)

при F > 1,5 и

x/xм > 8. (1.18, г)

Для низких и наземных источников (высотой Н не более 10 м) при значениях х/хмu < 1величина S1в (1.17) заменяется на вели­чину , определяемую в зависимости от х/хмuи Н по формуле:

= 0,125(10 - Н )+0,125(Н - 2)S1 при 2 ≤ Н < 10. (1.19)

Примечание: Аналогично определяется значение концентрации вред­ных веществ на различных расстояниях по оси факела при других значениях скоро­стей ветра и и неблагоприятных метеорологических условиях. По формулам (1.13), (1.15) определяются значения величин Смu и хмu. В зависимости от отношения х/хмu определяется значение S1по формулам (1.18), (1.19). Искомое значение концентра­ции вредного вещества определяется умножением Смu наS1.

Значение приземной концентрации вредных веществ в атмо­сфере Су (мг/м3) на расстоянииу (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле:

Су=S2C,(1.20)

где S2 - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра и(м/с) и отношения у/х по значению аргумента ty:

ty= при u ≤ 5; (1.21,а)

ty= при u > 5; (1.21,б)

по формуле S2= (1.22)

Максимальная концентрация Смх (мг/м3), достигаемая на расстоянии х от источника выброса на оси факела при скорости ветра uмх определяется по формуле:

Смх= ,(1.23)

где - безразмерный коэффициент, который находится в зависимо­сти от отношения х/хм по формулам:

при (х/хм) ≤ 1; (1.24,а)

при 1 < (х/хм) ≤ 8; (1.24,б)

при 8 < (х/хм) ≤ 24; (1.24, в)

при 24 < (х/хм) ≤ 80, F ≤ 1,5; (1.24, г)

при 24 < (х/хм) ≤ 80, F > 1,5; (1.24, д)

при (х/хм) > 80, F ≤ 1,5

(1.24, е)

Скорость ветра uмх при этом рассчитывается по формуле:

uмх=fluм,(1.25)

где fl- безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения х/хм по формулам:

fl=1 при х/хм ≤ 1; (1.26, а)

fl= при 1 < х/хм ≤ 8; (1.26, б)

fl=0,25 при 8 < х/хм < 80; 1.26, в)

fl=1,0 при х/хм ≥ 80; (1.26, г)

Примечание: Если рассчитанная скорость ветра uмх < 0,5 м/с или uмх > u*, то величина Смх определяется как максимальное значение из концентраций на расстоянии х, рассчитанных при трех скоростях ветра: 0,5 м/с, uм, u*; соответст­вующая Смх скорость ветра принимается за uмх.

Пример 1.1. Расчёт рассеивания выбросов из

Одиночного источника

Задание: Провести расчёт концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в районе источника выбросов при неблагопри­ятных метеорологических условиях.

Исходные данные для расчёта:

Источник выброса - котельная, расположенная в Новосибир­ской области на ровной открытой местности. Число дымовых труб N = 1. Высота дымовой трубы Н = 35 м. Диаметр устья трубы D = 1,4 м. Скорость выхода газовоздушной смеси w0 - 7 м/с. Темпе­ратура газовоздушной смеси ТГ= 125°С. Температура окружающего воздуха ТВ = 25°С. Выбросы загрязняющих веществ: диоксида серы МSO2 = 12г/с, золы МЗ = 2,6 г/с, оксид азота (в пересчёте на диоксид азо­та) MN02 = 0,2 г/с.

Решение

1. Согласно п. 1.1 принимаем значения коэффициентов в формуле (1.2): А = 200, η = 1.

2. Максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК):

- диоксида серы ПДКSO2 - 0,5 мг/м3;

- золы ПДКзолы = 0,5 мг/м3;

- оксида азота ПДКNO2 =0,085 мг/м3.

3. Расчёт объема газовоздушной смеси проводят по формуле (1.3):

м3

4. Перегрев газовоздушной смеси ΔТ составляет:

ΔТ = ТГТВ =125 - 25 = 100 °С.

5. Параметр f рассчитывают по формуле (1.4):

f =

6. Параметр υм рассчитывают по формуле (1.5):

υм= м/c

7. Параметр υм рассчитывают по формуле (1.6):

υм=

8. Параметр ƒe рассчитывают по формуле (1.7):

ƒe=

9. Параметр m рассчитывают по формуле (1.8):

m=

10. Параметр n рассчитывают по формуле (1.9, в):

так как υм = 2,04 ≥ 2: n = 1

11. Параметр d рассчитывают по формуле (1.11, в), так как υм = 2,04>2:

d=

12. Опасную скорость ветра uм вычисляют по формуле (1.12, в), при υм > 2:

uм= м/c

13. Расчёт концентрации диоксида серы.

13.1. Максимальную концентрацию SO2 вычисляют по фор­муле (1.2):

мг/м3

13.2. Расстояние рассчитывают по формуле (1.10):

м

13.3. Коэффициент S1 для расстояния х определяют по фор­мулам (1.18, а), (1.18, б):

x = 50 м х/хм = 0,116 S1 =0,069

x = 100 м х/хм = 0,256 S1 =0,232

x = 200 м х/хм = 0,465 S1 =0,633

x = 400 м х/хм = 0,93 S1 = 1,0

x = 1000 м х/хм = 2,32 S1 =0,664

x = 3000 м х/хм = 6,97 S1 =0,154

13.4. Концентрацию СSO2 (мг/м3) на расстоянии x рассчитывают по формуле (1.17):

x = 50 м СSO2=

x = 100 м СSO2=

x = 200 м СSO2=

x = 400 м СSO2=

x = 1000 м СSO2=

x = 3000 м СSO2=

14. Расчёт концентрации окислов азота CNO2 проводится аналогично расчёту СSO2. При этом концентрации CNO2 и СSO2 свя­заны соотношением:

CNO2 = .

15. Расчёт концентрации золы.

15.1. При отсутствии золоочистки коэффициент F = 3. Тогда максимальную концентрацию золы вычисляют по формуле или по соотношению:

мг/м3.

15.2. Расстояние определяют по формуле (1.10) или по соотношению:

м

15.3. Коэффициент Sl для расстояния х рассчитывается по формулам (1.18, а)- (1.18, г):

x = 50 м х/хм = 0,233 S1 =0,232

x = 100 м х/хм = 0,465 S1 =0,633

x = 200 м х/хм = 0,93 S1 = 1,0

x = 400 м х/хм = 1,86 S1 = 0,78

x = 1000 м х/хм = 4,05 S1 =0,296

x = 3000 м х/хм = 13,9 S1 =0,028

15.4. Концентрация Cз (мг/м3) на расстоянии x определяется по формуле (1.17):

x = 50 м Сз =

x = 100 м Сз =

x = 200 м Сз =

x = 400 м Сз =

x = 1000 м Сз =

x = 3000 м Сз =

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.204.186.91 (0.025 с.)