Рефетека.ру / Экология

Курсовая работа: Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Зміст


1. Загальні положення

2. Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

2.1 Розрахунок очікуваної максимальної 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 гранично допустимих викидів (ГДВ)

2.5 Встановлення категорії небезпечності підприємства та уточнення розмірів санітарно-захисної зони

2.6 Визначення мінімальної висоти джерела викидів

Список літератури

1. Загальні положення


Метою роботи - є вдосконалення теоретичних знань та придбання практичних навичок експертизи проектних рішень щодо охорони атмосферного повітря.

На розгляд експертних органів проектну документацію подіють у вигляді розділу «Охорона атмосферного повітря» у складі матеріалів проекту «Охорона навколишнього середовища».

Для визначення впливу викидів шкідливих речовин на забруднення приземного шару атмосфери, а також з метою визначення їх кількісних характеристик, у проектних матеріалах наводять розрахунки забруднення атмосфери.

Склад проектної документації та повнота її розробки повинні відповідати нормативним вимогам, які містяться у ДСТ 17.2.3.02-78 «Охорона природи. Атмосфера. Правила встановлення допустимих викидів шкідливих речовин промисловими підприємствами» і «Інструкції щодо порядку розгляду, узгодження та експертизи заходів по охороні повітря та видачі дозволу на викид забруднюючих речовин в атмосферу по проектним рішенням», ОНД 1-84.

При розробці проектів 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 шляхом встановлення норм гранично допустимих викидів.

Регламентом проведення державної екологічної експертизи при обґрунтуванні й оцінці впливу на атмосферу рекомендується розглядати наступне.

1. Характеристика існуючого і прогнозованого забруднення атмосферного повітря. Повинний проводитися розрахунок і аналіз очікуваного забруднення атмосферного повітря після введення проектованого об'єкта в експлуатацію на границі СЗЗ, у житловій зоні, на об'єктах особливої охорони і ін. природних територіях, що знаходяться в зоні впливу даного об'єкта.

2. Метеорологічні характеристики і коефіцієнти, що визначають умови розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі.

3. Параметри джерел викидів забруднюючих речовин, кількісні і якісні показники викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря при встановлених (нормальних) умовах експлуатації підприємства і максимальному завантаженню устаткування.

4. Обґрунтування даних про викиди ЗВ повинне в т.ч. містити перелік заходів щодо запобігання і зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу й оцінку ступеня відповідності застосовуваних процесів, технологічного і пилогазоочисного устаткування передовому рівневі.

5. Характеристика можливих залпових викидів.

6. Перелік забруднюючих речовин і груп речовин, що володіють сумуючою шкідливою дією.

7. Пропозиції по встановленню нормативів гранично припустимих викидів та заходів щодо їхнього досягнення.

8. Обґрунтування прийнятих розмірів СЗЗ (з урахуванням троянди вітрів).

9. Перелік можливих аварій: при порушенні технологічного режиму; при стихійних лихах.

10. Аналіз масштабів можливих аварій, заходу щодо запобігання аварійних ситуацій і ліквідації їхніх наслідків.

11. Оцінка наслідків аварійного забруднення атмосферного повітря для людини й НС.

12. Заходу щодо регулювання викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря в періоди аномально несприятливих метеорологічних умов.

13. Організація контролю за забрудненням атмосферного повітря.

14. Обсяг природоохоронних заходів і оцінка вартості капітальних вкладень на компенсаційні 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. На розсіювання викидів суттєво впливає стан атмосфери, розміщення підприємства і характеристика джерел викидів (висота джерела, діаметр гирла тощо), особливості місцевості, фізичні та хімічні властивості речовин, що викидаються. Горизонтальне переміщення суміші визначається, як правило, швидкістю вітру, а вертикальне - розподілом температур у вертикальному напрямку.

З віддаленням від джерела викиду (труби) в напрямку розподілу промислових викидів відокремлюють три зони забруднення атмосфери:

1) зону перекиду факела викидів (вона характеризується невисоким вмістом шкідливих речовин у приземному шарі повітря);

2) зону задимлення з максимальним вмістом шкідливих речовин (ця зона найнебезпечніша для населення), яка залежить від метеорологічних умов і може бути 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 квадрату висоти джерела викиду (труби) над землею. Підйом гарячих потоків майже повністю зумовлений підйомною силою газів, що мають вищу температуру, ніж навколишнє повітря.

Очікувана максимальна концентрація забруднювань (Смакс , мг/м3) щодо викидів гарячої газової суміші визначається за рівнянням:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.1)


де А - коефіцієнт , який залежить від температурної стратифікації атмосфери і враховує частоту температурних інверсій із значеннями:


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 у атмосфері 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 рельєфу місцевості, якщо місцевість рівна або з перепадом висот, які не перевищують 50 м на 1 км, h=1;

V1 - витрата газоповітряної суміші, яку визначають за формулою:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.2)


де W0 - середня швидкість виходу газів з труби, м/с;

D - діаметр труби, м.


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


m - безрозмірний коефіцієнт, який ураховує умови виходу газів з труби:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.3)

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.4)


де Н - висота труби над землею, м;

DТ - різниця між температурою газоповітряної суміші, що викидається (Тг) і температурою навколишнього атмосферного повітря (Тп), °С.


DТ=70-20=50 °С.

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


n - безрозмірний коефіцієнт, який залежить від параметра Vм:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.5)

якщо Vм < 0,3; n = 3 (2.5, а)

якщо Vм > 2; n = 1 (2.5, б)

якщо 2 > Vм > 0,3; Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.5, в)

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері, так як 2 >1,968> 0,3, то

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


Усі розрахунки зводимо у таблицю 1.


Таблиця 1 – Максимальні приземні і гранично допустимі концентрації ЗР, що викидаються заводом по вижигу коксу

ЗР

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

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

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 СЗЗ приймаємо рівним Хmax=430 м.


2.2 Визначення відстані (Хм, м) до місця, де очикується максимальна концентрація Смакс. Виконується за формулами


якщо F < 2, то Хм = dH; (2.6)

якщо F Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері 2, то Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері. (2.6, а)


Значення безрозмірного параметра d залежить від параметра Vм , його знаходять за формулами (при f < 100):


Vм < 0,5, то Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.7, а)

0,5 <Vм < 2, то Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.7, б)

Vм > 2, то Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.7, в)

0,5<1,968<2, то Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Якщо F<2 (SO2, CO, NOx), то Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Якщо FРозподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері2 (пил, зола), то Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


Результати зводимо у таблицю.


Таблиця 2 – Результати розрахунків відстані формування максимальних приземних концентрацій для заводу по вижигу коксу

d 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

2.3 Розрахунок небезпечної швидкості вітру Um (м/с), при якій досягаються значення приземної концентрації шкідливих речовин Смакс


Визначення проводиться формулами:


Um = 0,5, при Vм < 0,5 (2.8, а)

Um = Vм, при 0,5 < Vм < 2 (2.8,б)

Um = Vм (1 + 0,12Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері), при Vм > 2 (2.8,в)

Так як 0,5 <1,968<2, то Um = Vм=1,968.


2.4 Розрахунок гранично допустимих викидів (ГДВ)


ГДВ визначається для кожної забруднюючої речовини окремо, при встановленні ГДВ ураховується фонова концентрація Сф цієї речовини (табл. 3).


Таблиця 3 - Фонові (Сф) та гранично допустимі концентрації (ГДК) забруднювачів

Концентрація 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

Значення ГДВ (г/с) для одиночного джерела у випадках Сф < ГДК визначається за формулою:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.9)

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосферіРозподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


Усі розрахунки зводимо у таблицю 4.


Таблиця 4 – 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, єС

Температура повітря, Тв, єС

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 , єС

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

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

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 використовують дані про викиди забруднюючих речовин в атмосферу за формою статистичної звітності 2ТП-повітря. У цій формі має бути розшифрування «вуглеводнів» і не повинно бути інформації про сумарні викиди шкідливих речовин в атмосферу від групи підприємств.

Категорію небезпечності підприємств (КНП) обчислюють за виразом:


КНП = Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері,


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 змогу порівняти ступінь шкідливості i-тої речовини зі шкідливістю сірчистого газу (визначають за табл. 5).


Таблиця 5 - Значення аi для речовин різних класів небезпеки

Константа Клас небезпеки

I II III IV
аi 1,7 1,3 1,0 0,9

Для розрахунку КНП за відсутності середньодобових значень ГДК використовують значення максимально разових ГДК, ОБРВ або зменшені в десять разів значення ГДК робочої зони забруднюючих речовин.

Значення КНП для речовин, щодо яких немає інформації про ГДК або ОБРВ, прирівнюють до маси викидів даних речовин. За величиною КНП підприємства поділяють на 4 категорії небезпечності. Граничні умови для з'ясування категорії небезпечності підприємства наведено в табл. 6.


Таблиця 6 - Граничні умови для визначення категорії небезпеки підприємства.

Категорія небезпеки підприємства Значення КНП

I

II

III

IV

КНП Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері 106

106 > КНП Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері 104

104 > КНП Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері 103

КНП Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері 103


Залежно від КНП здійснюють облік викидів забруднюючих речовин в атмосферу, запроваджують періодичність контролю за викидами підприємств і визначають санітарно-захисну зону (СЗЗ) від джерел забруднень до житлових районів. У таких зонах розміщують адміністративно-службові приміщення, склади, гаражі, депо тощо.

Дані заносимо у таблицю 7.


Таблиця 7 – Розрахунок КНП котельні

Забруднююча 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 свідчать приведені 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:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері,


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері– відстань від джерела забруднення до межі санітарної зони, м. Її обчислюють за співвідношеннями:


якщо Х < Lсан ст, то Lсан = Lсан ст;

якщо Lсан ст < X < 3 Lсан ст , то Lсан = Х;

якщо Х > 3 Lсан ст , то Lсан = 3 Lсан ст ,

де Lсан ст – розміри стандартної санітарно-захисної зони, м;


Х - найбільша відстань, де формується концентрація забруднюючої речовини в межах ГДК;

Р – середньорічна повторюваність напрямку вітру;

Р0 – повторюваність напрямку вітрів одного румба при круговій “розі вітрів” (при восьмирумбовій “розі” Р0 = 100/8 = 12,5%).

Так як Lсан ст < X < 3 Lсан ст., тобто 300м<429м<900м, то Lсан = Х=429м.

Дані подаємо у таблицю 8.


Таблиця 8 – Уточнена санітарно-захисна зона для заводу по вижигу коксу

Напрямки 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
Lсан ст 300 300 300 300 300 300 300 300
Lсан (Х) 429 429 429 429 429 429 429 429
Lсан 1 256 192 298

512

352 352

768

480


2.6Визначення мінімальної висоти джерела викидів


Мінімальна висота одиночного джерела викидів (труби) Н (м), якщо встановлені значення М (г/с), Wo (м/с), V (м3/с), D (м), визначається за формулою:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.11)


Якщо виконуються умови:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.12)


то значення Н є остаточним.

Якщо знайдене значення Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері, то значення мінімальної висоти труби визначається за формулою:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.13)


За знайденим таким чином значенням Н1 визначають значення f1, Vm1, та встановлюються у першому приближенні коефіцієнти m=m1 і n = n1. Якщо Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері, то за значеннями m1 та n1 визначається друге наближення Н=Н2 за формулою:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.14)


В загальному випадку (і +1) –е наближення Н і+1 визначається за формулою:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері (2.15)


де mi ,ni – відповідає Hi , а mi-1 , nі-1 - Hi-1.

Уточнення значення Н призводиться поки два послідовно знайдених значення Н будуть відрізнятися менш ніж на 1 м


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


Так як Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері, то значення мінімальної висоти труби визначається за формулою:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


За знайденим таким чином значенням Н1 визначають значення f1, Vm


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері>2, то n1=1

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


Так як Н1=14,62м, а Н2=11,32м, то уточнення висоти труби необхідно продовжувати:


Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері


Тепер різниця між значеннями Н2 і Н3 складає 1м, тобто остаточне значення висоти труби приймаємо 10 м.

Список літератури


1. Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе веществ, содержащихся в выбросах предприятий / ОНД-86. Л., Гидрометеоиздат, 1987.

2. Указания к расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. СН 369-74 М., 1975.

3. Инструкция о порядке рассмотрения, согласования и экспертизы воздухоохранных мероприятий и выдачи разрешений на выброс загрязняющих веществ в атмосферу по проектным решениям. М., Гидрометеоиздат, 1984.

Похожие работы:

  1. • Наукові нормативи гранично допустимих викидів (ГДВ)
  2. • Визначення розмірів плати за забруднення ...
  3. • Методика розрахунку розсіювання шкідливих речовин в ...
  4. • Система контролю забруднення
  5. • Платежі за забруднення, їх види та критерії нарахування
  6. • Екологічна характеристика населеного пункту Мізоч
  7. • Аналіз сучасного стану навколишнього середовища в зоні ...
  8. • Дослідження екологічного стану техногенного ...
  9. • Екологічна безпека виробничих процесів технічного ...
  10. • Розробка технологічної схеми абсорбційної очистки повітря від ...
  11. • Державний моніторинг навколишнього природного середовища
  12. • Структура природоохоронних витрат та методи нарахування ...
  13. • Екологічна оцінка природних умов басейну річки Рудка ...
  14. • Аналіз впливу діяльності станції вулканізації і зміни ...
  15. • Еколого-економічна оцінка природоохоронної діяльності ...
  16. • Правове регулювання охорони атмосферного повітря
  17. • Збори за забруднення навколишнього природного середовища
  18. • Екологічний стан Миколаївщини
  19. • Технічний прогрес та охорона навколишнього ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com