ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Задание 1
Определить ПДВ загрязняющих веществ одиночного источника (котельной). Определить максимальную приземную (на высоте 2,0 м от земли) концентрацию загрязняющих веществ и расстояние, на котором она наблюдается, при наступлении неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), т.е. при скорости ветра 0,5 м/с. Построить кривую распределения концентраций загрязнения в приземном слое атмосферы (для случая НМУ). Уточнить размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ) в соответствии с розой ветров данного района.
Исходные данные:
Рассмотрим котельную с одиночным источником выбросов. Котельная, работающая на мазуте, производит вредные выбросы, представленные оксидом азота (NO2).
Котельная имеет одну дымовую трубу диаметром устья D =1,5 м и высотой Н=35 м. Скорость выхода газовоздушной смеси составляет 7 м/с, ее температура Тг=90°С. Степень очистки пылегазоочистного оборудования Э=90%.
Котельная расположена в Московской области, местность ровная с перепадом высот менее 25м. Средняя температура самого жаркого месяца года Тв равна +25°С.
Фоновые концентрации Cф загрязняющих веществ и климатические характеристики района предоставлены ГУ «Московский ЦГМС-Р». Фоновая концентрация NO2 = 0,03 мг/мг3. ПДКМР оксида азота приведены в табл.1. ПДКмр = 0,20 мг/м3.
районе расположения котельной среднегодовая повторяемость направления ветров (при восьмиугольной розе ветров) составляет: C-10%, СВ-15%, В-17%, ЮВ-17%, Ю-14%, ЮЗ-12%, З-7%, СЗ-8%.


Решение
1. Определение величины ПДВ для оксида азота (NO2).
Разница температур:
∆Т = Тг-Тв =90-25 = 65°С;
Расход газовоздушной смеси:
V   D2 
4

V=(3.14*〖1.5〗^2)/4*8=14.13 м3/с
Коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:
f  1000  2 D  1000 82 1,5  96000  1,206
H2 T 79625
352 65
m=1/(0,67+0.1√f+0.34*∛f) = 1/(0,67+0.1√1.206+0.34*∛1.206)=1/(0,67+0.1*1.098+0.34*1.064) = 0.876
vм=0,65*∛((V*∆T)/H)=0,65*∛((14.13*65)/35)=0,65*∛26.241=0.65*2.972=1.932
при 0,5  vм  2;

 0,532 vм2  2,13vм  3,13  0,532 1,9322  2,131,932  3,13 1.001
А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, А =140 (для Московской области);
F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, F =1 так как NO2 - легкий газ, у которого скорость упорядоченного осаждения в воздухе равна 0;
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, =1 так как местность ровная, с перепадом высот менее 50м.
Предельно-допустимый выброс равен:
ПДВ=((ПДК-Сф)*Н^2)/(А*F*m*n*η)*∛(V*∆T)=((0.2-0.03)*〖35〗^2)/(140*1*0.876*1.001*1)*∛(14.13*65)=208.25/122.763*9.720=16.489 г/с
2. Определение максимальной концентрации NO2. Замеренное количество выбрасываемого вещества составило 60% от величины ПДВ
М = 0,6*ПДВ = 0,6*16,489 = 9,893 г/с
Максимальная концентрация оксида углерода равна:
С  A M  F  m  n   140 9,893 10,8761,001 1,0
max
H2∛(V*∆T) 352  ∛(14,13*65)

 0,102 мг/м3


Проверим, соблюдается ли требование по охране воздуха:
Сmax + Cф≤ПДК
0,102 + 0,03=0,132≤ПДК=0,20
Расстояние от источника загрязнения, где наблюдается максимальная концентрация NO2:
При 0,5  v м  2 аэродинамический коэффициент равен
d=4.95*vм*(1+0,28*∛f)= 4.95*1.932*(1+0,28*∛1.206)=12.504

l  5  F d  H  5 1 12.5035  437.65  438 м
max
4 4

3. Построение кривой распределение концентрации NO2 в приземном слое атмосферы.
Для упрощения расчетов величина l принимается равной 1/3, 2/3, 1,33 и 1,66 от lmax т.е.
l1= 1/3 lmax = 1/3438 = 146 м l3= 1,33 lmax = 1,33438 = 583 м
l2= 2/3 lmax = 2/3438 = 292 м l4= 1,66 lmax = 1,66438 = 727 м
при l lmax  1 концентрация СО равна:

S1=3*(l_1/l_max )^4-8*(l_1/l_max )^3+6*(l_1/l_max )^2=3*(146/438)^4-8*(146/438)^3+6*(146/438)^2=0.407
C1=S1*Cmax=0.407*0.102=0.042 мг/м3
S2=3*(l_2/l_max )^4-8*(l_2/l_max )^3+6*(l_2/l_max )^2=3*(292/438)^4-8*(292/438)^3+6*(292/438)^2=0.889
C2=S2*Cmax=0.889*0.102=0.091 мг/м3
при 1  l/lmax  8 ; концентрация NO2 равна
S3=1.13/(0.13*(l_3÷l_max )^2+1)=1.13/(0.13*(583÷438)^2+1)=1.13/1.230=0.919
C3=S3*Cmax=0.919*0.102=0.094 мг/м3
S4=1.13/(0.13*(l_4÷l_max )^2+1)=1.13/(0.13*(727÷438)^2+1)=1.13/1.358=0.832
C4=S4*Cmax=0.832*0.102=0.085 мг/м3
По полученным данным строим кривую распределения концентрации NO2 по оси факела (рис. 1).

Рис. 1. Кривая распределения концентрации NO2 по оси факела
Пространство под факелом по мере удаления от источника выброса можно условно разделить на три зоны:
– зону переброса факела, характеризующуюся сравнительно невысоким содержанием вредных веществ;
– зону задымления с максимальным содержанием вредных веществ, которая распространяется на расстоянии 10…49 высот трубы;
– зону постепенного снижения концентрации вредных веществ.
4. Определение размеров СЗЗ и ее корректировка с учетом розы ветров. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 котельная относится V классу предприятий с нормативным размером СЗЗ 50 метров от центра дымовой трубы.
том случае, когда расчет показывает, что Сmax + Сф ≤ ПДК, за размер СЗЗ принимается расстояние от источника выброса до дальней границы зоны максимального задымления, где величина загрязнения равна 0,8Сmax.
данном случае Сmax + Сф ≤ ПДК. Размер СЗЗ по различным румбам составляет:
l  L P ,
P
0
0
С  l  50  10  40 м; 15
СВ  l  50   60 м;
12,5
12,5
В  l  50  17  68 м; ЮВ  l  50  17  68 м;
12,5
12,5
Ю  l  50  14  56 м; ЮЗ  l  50  12  48 м;
12,5 12,5

З  l  50  7  28 м; СЗ  l  50  8  32 м;
12,5
12,5

Если расчетная величина l оказалась менее 50 м, то принимается l равная минимальному значению СЗЗ, т.е. 50 м. По полученным данным строим СЗЗ (рис.2)

Рис.2. Санитарно-защитная зона с учётом розы ветров