I.1. Розрахунок розсіювання викидів з одиничного джерела

Вступ

Однією з основних проблем, які виникли у зв’язку з негативними наслідками науково-технічного прогресу, є охорона навколишнього середовища від забруднення її різноманітними по своїй природі хімічними речовинами, контроль і регулювання ступеню впливу виробництва на її санітарний стан.

Розповсюдження в атмосфері промислових викидів, що викидаються із труб і вентиляційних пристроїв підлягає законам турбулентної дифузії. На процес розсіювання викидів суттєвий вплив надають стан атмосфери, місце знаходження підприємств і джерел викидів, характер місцевості, фізичні і хімічні властивості речовин, що викидаються, висота джерела, діаметр гирла і т.п. Горизонтальне переміщення домішок визначається в основному швидкістю вітру, а вертикальне – розподіленням температур в вертикальному напрямку.

Основним документом, який регламентує розрахунок розсіювання і визначення приземних концентрацій викидів промислових підприємств є «Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, які містяться у викидах підприємств ОНД-86». В основу методики покладена умова, при якій найбільша концентрація кожної шкідливої речовини С_м (мг/м³) в приземному шарі атмосфери не повинна перевищувати максимально разову гранично допустимої концентрації (ГДК) даної шкідливої речовини в атмосферному повітрі:

(1)

Ступінь небезпечності забруднення приземного шару атмосферного повітря викидами шкідливих речовин визначається по найбільшому розрахованому значенню приземної концентрації шкідливих речовин С_м, яке може встановлюватися на деякій відстані від місця викиду, що відповідає найбільш несприятливим метеорологічним умовах (коли швидкість вітру досягає небезпечного значення u_м спостерігається інтенсивний вертикальний турбулентний обмін та ін.).

Крім організованих джерел значна частка викидів припадає на неорганізовані джерела забруднення атмосфери.

Відповідно до ДОСТ 17.2.104-77 «неорганізований викид» - це промисловий викид, що надходить в атмосферу у вигляді ненаправлених потоків газу в результаті порушення герметичності устаткування, відсутності або незадовільної роботи устаткування по відсмоктуванню газe в місцях завантаження, вивантаження або зберігання продукту. У відповідності з цим визначенням за «джерело неорганізованих викидів» приймається джерело надходження в атмосферу забруднюючих речовин, які утворюються в результаті виробничої діяльності людини, який не має спеціальних приладів для виводу речовин, що забруднюються в атмосферу.

I. Організовані джерела викидів.

I.1. Розрахунок розсіювання викидів з одиничного джерела.

Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин для викиду нагрітої газоповітряної суміші із одиничного (точкового) джерела з круглим гирлом при несприятливих метеорологічних умовах на відстані Х_м (м) від джерела повинна визначатися по формулі:

(2)

де А – коефіцієнт, який залежить температурної стратифікації атмосфери і визначаючий умови вертикального і горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі, с^2/3∙мг∙град^1/3/г;

М – кількість шкідливої речовини, що викидається в атмосферу, г/с;

F – безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі;

m и n – безрозмірні коефіцієнти, які враховують умови виходу газоповітряної суміші із гирла джерела викиду;

Н – висота джерела над рівнем землі, м;

∆Т – різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається Т, и температурою оточуючого атмосферного повітря Т_п, град;

V₁ – об’єм газоповітряної суміші (м³/с);

Об’єм газоповітряної суміші визначається за формулою:

(3)

де D – діаметр гирла джерела викиду, м;

w₀ – середня швидкість виходу газоповітряної суміші із джерела викиду, м/с.

Коефіцієнт А (с^2/3∙мг∙град^1/3/г) повинен прийматися для несприятливих метеорологічних умов, при яких концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі від джерела викиду досягають максимального значення (для України – 200).

Величини М і V₁ повинні визначатися розрахунком в технологічні частині проекту або прийматися у відповідності з діючим для даного виробництва (процесу) нормативами.

Величину ∆Т (⁰С) слідує визначити, приймаючи температуру оточуючого атмосферного повітря Т_п по середній температурі зовнішнього повітря в 13г. найбільш спекотного місяця (25,2 ⁰С), а температуру газоповітряної суміші, яка викидається в атмосферу Т_г – по діючим для даного виробництва технологічним нормативам.

Значення безрозмірного коефіцієнта F повинні прийматися:

а.) для газоподібних шкідливих речовин (сірчистого газу, сірковуглецю і т.д.) і мілкодисперсних аерозолей (пилюки, золи і т.п., швидкість упорядкованого осідання яких практично дорівнює нулю) – 1;

б.) для пилюки і зола (крім зазначених у п.а), якщо середній експлуатаційний коефіцієнт очищення дорівнює: не менше 90% - 2; від 75 до 90% - 2.5; менше 75% - 3;

Безрозмірний коефіцієнт m визначається по формулі:

(4)

в залежності від параметра, м/(с²∙град), що обчислюється по формулі:

(5)

Значення безрозмірного коефіцієнта n визначається по формулах (6) – (8) у залежності від параметра V_m , що обчисляється по формулі (9).

При V_m ≤ 0,3 n=3 (6)

при 0,3 < V_m ≤ 2 (7)

при V_m > 2 n=1 (8)

де

(9)

Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин С_м при несприятливих метеорологічних умовах досягається на осі факелу викиду (по напрямку середнього вітру за даний період) на відстані Х_м (м) від джерела викиду.

Величина Х_м повинна визначатися за формулою:

(10)

де d – безрозмірна величина, визначається за формулами:

при V_m ≤ 0.5 d (11)

при 0.5 < V_m ≤ 2 (12)

при V_m > 2 (13)

Коли безрозмірний коефіцієнт F≥2, розмір Х_м визначається по формулі:

(14)

Небезпечна швидкість вітру u_m (м/с) на рівні флюгера (звичайно 10 м від рівня землі), при якій має місце найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі С_м повинна прийматися:

при V_m≤0.5 u_m=0.5 (15)

при 0,5<V_m≤2 u_m=V_m (16)

при V_m >2 (17)

Максимальна приземна концентрація шкідливої речовини С_мн (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах і швидкості u (м/с), що відрізняється від небезпечної швидкості вітру u_mn повинні визначатися по формулі:

C_мн=r∙C_м (18)

де r – безрозмірна величина, що визначається в залежності від відношення u/u_m за формулами:

при u/u_m≤1 (19)

при u/u_m>1 (20)

Відстань від джерела викиду Х_мн (м), на якому при швидкості вітру u і несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація досягає максимального значення С_мн (мг/м³), повинно визначатися по формулі:

(21)

де р – безрозмірна величина, що визначається в залежності від відношення u/u_m за формулами:

при u/u_m≤0.25 p=3 (22)

при 0.25<u/u_m≤ 1 (23)

при u/u_m>1 (24)

Значення приземних концентрацій шкідливих речовин С в атмосфері по осі смолоскипа викиду на різноманітних відстанях від джерела викиду повинні визначатися по формулі:

(25)

де s₁ – безрозмірна величина, яка визначається при небезпечній швидкості вітру в залежності від відношення x/x_м за формулами:

при x/x_м ≤ 1 (26)

при 1< x/x_м ≤ 8 (27)

при x/x_м>8 (28)

при x/x_м>8 і F, що дорівнює 2; 2,5 або 3, величина s₁ визначається за формулою:

(29)

Аналогічно визначається значення концентрації шкідливих речовин на різноманітних відстанях по осі факелу при інших значеннях швидкостей вітру u і несприятливих метеорологічних умовах. За формулами (18) і (21) визначаються значення величин С_мн і Х_мн. По відношенню х/х_мн знаходиться значення s₁ за формулами (26) - (29). Шукана концентрація шкідливої речовини визначається множенням С_мн на s₁.