ГЛАВА 2. ЗАДАЧИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВДВ,

ПЛАТЕЖЕЙ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

И ПРИМЕРЫ ИХ РЕШЕНИЯ

Для задач использованы материалы о химическом составе и концентрациях выбрасываемых в атмосферу веществ с отходящими газами действующих в Оренбургской области заводских и комму­нальных котельных. Используя данные таблиц 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4 сту­дент определяет ПДВ и минимальную высоту трубы котельной, со­ставляет чертеж санитарно-защитной зоны и проектирует комплекс необходимых технологических и санитарно-технических воздухоохранных мероприятий.

Отчет о выполненной работе оформляется в виде реферата.

Содержание отчета включает:

- Исходное задание;

- Формулы и результаты расчетов;

- Чертеж санитарно-защитной зоны в масштабе 1:5000 или 1:10000 (пример приведен на рис. 2.1);

- План конкретных воздухоохранных мероприятий по данному варианту в том числе:

а) технологические мероприятия;

б) санитарно-технические мероприятия;

в) архитектурно-планировочные мероприятия;

- Расчет ежегодных платежей за загрязнение атмосферы в реги­ональный экологический фонд при фактической массе выбросов, М т/год, и на период достижения, ПДВ, т/год, (по каждому вредно­му веществу и в сумме, П, руб./год).

Пример расчета

(для 25 варианта)

Постановка задачи

Требуется рассчитать:

а) максимальные приземные концентрации (C_м ) для SO₂, NO₂, СО и сажи;

б) расстояние (Х_м ) по оси факела, на которой они достигаются. Полученные значения (С_м+С_ф) сравнить с величиной ПДК_м.р.; в слу­чае превышения ПДК_м.р. необходимо рассчитать расстояние (Х) (в метрах), на котором (С_м+С_ф) будет равно ПДК или количество цик­лонов или необходимую высоту трубы котельной;

в) ежегодные платежи в региональный экологический фонд при фактических выбросах и ПДВ.

Таблица 2.1

Варианты заданий для котельных

Таблица 2.2

Фоновые концентрации вредных веществ на участке строительства (эксплуатации) котельной

Таблица 2.3

Роза ветров на участке строительства (эксплуатации) котельной

Таблица 2.4

ПДК максимальные разовые для данных вредных

веществ (по СН 245 71), мг/м³

Примечание: ПДК одинаковы для всех регионов страны.

Исходные данные для котельной:

Место расположения Бузулук

Высота трубы Н= 15м

Диаметр устья источника D= 1,5м

Температура отходящих газов Т_г=143°С

Объем отходящих газов V₁=5,2 м³/с

Таблица 2.1

Концентрации вредных веществ, измеренные в трубах, С, мг/м³

Таблица 2.2

Фоновые концентрации вредных веществ, С_ф, мг/м³

Таблица 2.3

Среднегодовая повторяемость ветра, в г.Бузулуке,

Р, %

Ход решения

Расчет массы выброса в атмосферу по каждому из вредных ве­ществ производится по формуле (1.4)

Расчет ∆T (разности температур)

где Т_г - температура отходящего газа, Т_г =143°С (по заданию);

Т_в температура окружающего воздуха; для расчета принята сред­няя температура наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года; для г.Бузулука Т_в =25.6° С.

∆T =143-25.6 = 117.4 °С

Расчет средней скорости выхода газовоздушной смеси (отходя­щих газов) из устья источника выброса производится по формуле (1.5)

Расчет параметра, f, производится по формуле (1.7)

Расчет безразмерного параметра т, производится по формуле (1.6)

Расчет безразмерного параметра v_м производится по формуле (1.9).         v_м =2,236 м/с.

Расчет безразмерного параметра n производится по одной из трех формул (1.8) и в нашем примере, когда v_м >2, n = 1.

Расчет максимальной приземной концентраций вредных веществ производится по формуле (1.3)

где ŋ=1 -для случая ровной или слабо пересеченной местности с перепадом, не превышающим 50 м/км (ОНД 86)

где F_сажи =3, a F_газов =1

Из перечня вредных веществ, выбрасываемых из трубы котель­ной, эффектом суммации действия обладают диоксид азота и диок­сид серы.

Определяем приведенную к диоксиду азота концентрацию этих веществ, так как диоксид азота относится к наибольшему (второму) классу опасности (формула 1.10):

Проверяем условие

Расчет ПДВ

В нашем примере условие соблюдения ПДВ не выполняется для диоксида азота и сажи. Для оксида углерода предельно-допустимый

выброс составит (есть соблюдение ПДК по СО):

или (0,936 г/с * 3600 секунд * 24 часа * 365 дней): 10⁶=29,5 т/год.

Мероприятия по достижению ПДК_м.р. на границе санитарно-защитной зоны по саже, диоксиду серы и диоксиду азота могут быть технологическими, санитарно-техническими, архитектурно-плани­ровочными.

В данном примере решения задачи рассматривается организа­ция санитарно-защитной зоны в зависимости от результатов рассе­ивания для диоксида азота и санитарно-технические мероприятия по снижению выбросов сажи. С целью уменьшения массы выбросов сажи подбираем по каталогам пылеулавливающих аппаратов циклоны типа ЦН-24, с производительностью очистки 2.5 тыс.м3/час отходящих газов.

Количество циклонов составит

Эффективность улавливания сажи Э циклонами ЦН-24 равна согласно каталогу 80 % (или 0,8), тогда

Расчет безопасного расстояния до жилой застройки для NO₂ и SO₂

Расчет расстояния по оси факела выброса от источника выбро­са Х_м, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации C_м производится по формуле (1.11).

Поскольку в нашем примере v_м >2 м/с, величину вспомогатель­ного параметра d определяем по формуле (1.13)

Для сажи F= 3, тогда по формуле (1.14).

Величины приземных концентраций вредных веществ, С, в ат­мосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X (мет­ров) определяются по формуле (1.15).

В нашем случае

Приравниваем С =  и рассчитываем S₁

Далее, по графику на рисунке 1.1 находим соотношение Х/Х = 1.2 (при S₁=0,97), отсюда Х = 1.2∙Х_м

Х_м нам известно, тогда:

Х=1.2∙190.8 = 228.9 метров

При таком расстоянии фактический выброс диоксида азота и двуокиси серы является ВДВ, т.е. обеспечивает соблюдение ПДК.

Построение границ санитарно-защитной зоны для NO₂ и SO₂

Итак, для газов SO₂, NO₂, безопасное расстояние Х=228.9 м.

Используя исходные данные о розе ветров и формулу (1.17), вычис­ляем размеры санитарно-защитной зоны по восьми румбам:

где l_i- безопасное расстояние по i-ому румбу;

Задаемся масштабом в 1 мм: 10000 мм и строим окружность R=Х с центром по месту расположения источника выброса. Про­водим восемь основных направлений ветра и откладываем рассто­яние l_i, учитывая, что северный ветер смещает выбросы на юг и т.д. (рисунок 2.1).

В тех случаях, когда расстояние l_i < L₀ влияние направления ветра не учитывается и по данному румбу откладывается расстоя­ние равное L₀ для гарантии безопасности. На рис. 2.1 внутри сани­тарно-защитной зоны для газов показана санитарно-защитная зона для сажи, следовательно, в нашем примере циклоны для улавлива­ния сажи не нужны. Однако, в тех вариантах, где C_м газов не превы­шает ПДК, а C_м сажи превышает свою ПДК циклоны потребуются или же санитарно-защитная зона (без циклонов) будет рассчитана по l_i для сажи.

Возможен вариант достижения C_м=ПДК не за счет увеличения размеров санитарно-защитной зоны, а за счет увеличения высоты трубы котельной (Н), но это потребует более мощных дымососов (вентиляторов) с увеличением расхода электроэнергии и других эк­сплуатационных расходов. В этом случае необходимо сравнение капитальных и эксплуатационных затрат по всем возможным ва­риантам.

Рисунок 2.1 Чертеж санитарно-защитной зоны (Масштаб 1:10000)