Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн (РГР) - файл n1.doc

приобрести
Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн (РГР)
скачать (259.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc260kb.16.09.2012 13:09скачать

n1.doc

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Геолого-географический факультет
Кафедра «экологии и природопользования»

ОТЧЕТ
по расчетно-графической работе


«Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн»


Вариант № 1

Выполнил

Студент _____________

группы._______

Проверил

Преподаватель

Степанова И.А.________

Дата____________2011г.

Оренбург 2011

Содержание
Глава 1 Предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ…….....3

1.1Понятие о ПДВ………………………………………………………….…3

1.2.Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн………………………………………………………………….5

1.3.Определение минимальной высоты трубы и размеров (границ) санитарно-защитной зоны с учетом розы ветров………………………………...10

Глава 2 Практическая часть……………………..……………………11

2.1 Постановка задачи………………………………………………….…....11

2.2 Исходные данные для котельной…………………………………….....11

2.3 Ход решения…………………………………………………………..…12

2.3.1 Расчет ПДВ…………………………………………………………….16

2.3.2 Расчет безопасного расстояния до жилой застройки для NO2 и SO2...............................................................................................................................16

2.3.3Построение границ санитарно-защитной зоны для NO2 и SO2...........18

2.3.4 Описание чертежа санитарно-защитной зоны……………………….19

Вывод………………………………………………………………………....21

Глава 1 Предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ

    1. Понятие о ПДВ

ГОСТ 17.2.3.02-78 определяет, что предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создают приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира.

Значения ПДВ устанавливаются во всех видах проектной документации на строительство новых и реконструкцию существующих предприятий. ПДВ устанавливается как для строящихся, так и для действующих предприятий.

Величина предельно допустимого выброса (ПДВ) вредных веществ является одним из основных показателей экологической безопасности предприятий. Если на участке строительства (реконструкции) предприятия сумма фонового загрязнения атмосферы и приземных концентраций, создаваемых выбросами данного предприятия, выше ПДК - строительство (реконструкция) не разрешается органами экологической и санитарной инспекций. Чем сильнее фоновое загрязнение воздуха на участке строительства, тем меньше величина ПДВ для проектируемого предприятия. Если Сф ? ПДКм.р. - строительство (реконструкция) не разрешается.

Поэтому технологи и проектанты стремятся использовать в проекте предприятия малоотходные, экологически безопасные технологии и оборудование, обеспечивающее минимальную величину выброса вредных веществ (г/с). Уменьшить величину выброса можно также путем улавливания вредных веществ в устье источника выбросов пыле-газоочистными аппаратами. Уменьшить величины приземных концентраций можно путем увеличения высоты выброса (трубы) и увеличения расстояния до границы санитарно-защитной зоны с жилой застройкой, где должно соблюдаться ПДКм.р. Во всех случаях решения принимаются по результатам расчета рассеивания вредных веществ в атмосфере после выброса их из источника.

Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется путем сравнения с ПДКм.р., рассчитанного значения приземной концентрации вредных веществ, С (мг/м3), которое устанавливается на границе с жилой застройкой при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях (когда скорость ветра достигает опасного значения uМ).

Должно соблюдаться условие:
(1.1)
где Cп и Cфп - соответственно расчетная и фоновая концентрация n-ого вещества на границе санитарно-защитной зоны предприятия с жилой застройкой;

При одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих согласно СН 245 - 71суммацией биологического действия, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицы при расчете по формуле
(1.2)
где С1, С2 … Сn - концентрации отдельных вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м3;

ПДК1, ПДК2… ПДКn - соответствующие максимально разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3 (принимаются по СН 245-71);

Cф1, Сф2 … Сфn - соответствующие фоновые концентрации вредных веществ (мг/м3) - принимаются по данным городской гидрометеослужбы.


    1. Нормирование и регулирование выбросов вредных веществ в воздушный бассейн

Нормирование проводится с учетом влияния рельефа местности, суммации вредного воздействия нескольких веществ, фоновых концентраций и неблагоприятных метеоусловий, например, (скорость ветра более 9 м/с для г. Оренбурга).

Максимальная приземная концентрация вредного вещества, Сm, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника (точечного) с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии, Хm (м), от источника определяется по формуле:
(2.1)
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в регионе и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, в данной местности;

М - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу г/с;

- коэффициент, учитывающий рельеф местности; (при ровной местности с перепадом высот не более 50 м на 1 км = 1(в радиусе 2 км);

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н - высота источника выброса над уровнем земли, м;

∆Т - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, град. оC;

V1 - расход газовоздушной смеси, м3/с.

2.1.1 Коэффициент А должен приниматься для неблагоприятных метеорологических условий, при которых концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе от источника выброса достигают максимального значения:

Для Севера и Северо-Запада Европейской территории России, Среднего Поволжья, Урала и Украины - 160;

Для Оренбурга А - 180.

2.1.2 Количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу определяется по формуле:
, г/с (2.2)
где С - концентрация вредного вещества в выбрасываемой газовоздушной смеси, мг/мз;

V1 - расход газовоздушной смеси, мз/с.

2.1.3 Значения безразмерного коэффициента, F должны приниматься:

-для газообразных вредных веществ (сернистого газа, сероуглерода и т.п.) и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., - скорость упорядоченного оседания которых практически равна 0)-1;

-для пыли и золы (кроме указанных выше), если средний эксплуатационный коэффициент очистки равен: не менее 90 % - 2; от 75%-90% -2,5; менее 75 % - 3.

2.1.4 Величину, ∆Т (оС), следует определять, принимая температуру окружающего атмосферного воздуха Тв по средней температуре наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца, года по главе СНиПП - А.6-72 "Строительная климатология и геофизика", а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Тг - по действующим для данного производства технологическим нормативам.

2.1.5 Средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса,W0 (м/с), определяется по формуле:
(2.3)
, м/с (2.4)
где D - диаметр устья источника выброса, в метрах;

V1 - расход газовоздушной смеси, м3/с.

2.1.6 Безразмерный коэффициент, " m " определяется по формуле:
(2.5)
2.1.7 Расчет параметра, " f " (м/см2*град), производится по формуле:
(2.6)
2.1.8 Значение безразмерного коэффициента, " n ", определяется в зависимости от параметра Vм:

при Vм <= 0.3, n = 3;

при 0.3 < = Vм <= 2:
(2.7)
при Vм > 2, n = 1

2.1.9 Расчет параметра Vм производится по формуле:
(2.8)
2.2 Вычисленные по формуле (2.1) для "См", для каждого отдельного вещества, подставляют в формулы (1.1) и (1.2), оценивают результаты (с учётом суммации и фоновых концентраций) и делают вывод о необходимости и объёме проведения технологических, санитарно- технических и архитектурно-планировочных мероприятий.

Если в воздухе содержатся вещества, обладающие эффектом биологической суммации, то определяется одна, приведённая к одному из этих веществ концентрация. Основным веществом выбирают то, которое относится к наибольшему классу опасности.
(2.9)
Например, эффектом суммации действия обладают сернистый ангидрид и двуокись азота (СН 245-71). Основным веществом является двуокись азота.

Если по результатам расчетов Сnм + Сnф сумма превышает ПДКnм.р., то расчет продолжается с целью вычисления расстояния " Х ", м, на котором концентрации вредных веществ будут равны ПДК.

Если Сnм + Сnф <= ПДКnм.р., то величину выброса утверждают как ПДВ и новых воздухоохранных мероприятий не планируют.

2.3 На расстоянии, Xм, (м), от источника выброса при неблагоприятных метеорологических условиях по оси факела выброса, достигается максимальная (наибольшая) приземная концентрация вредных веществ, " См ". Величина Xм определяется по формуле:
(2.10)
где d - безразмерная величина, определяемая по формулам в зависимости от значения Vм:
при Vм <= 2, (2.11)

при Vм > 2, (2.12)
Когда безразмерный коэффициент, f >= 2 (в нашем случае для сажи), величина Xм определяется по формуле:
(2.13)
2.4 Величины преземных концентраций примесей " С " (мг/мз) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях " Х " (м) от источника выброса определяются по формуле
(2.14)
где S1 - безразмерная величина, определяемая при опасной скорости ветра в зависимости от отношения X/Xм по формулам:
, при f<Х/Хм<8 .
(2.15)
Используя формулу (2.14), значение " Х " и условие С <= ПДК можно вычислить Х=L0 (м)

    1. Определение минимальной высоты трубы и размеров (границ) санитарно-защитной зоны с учетом розы ветров.

3.1 Минимальная высота трубы и размеры санитарно - защитной зоны определяются по основной формуле рассеивания выбросов (2.1) при фиксированном значении ПДВ (г/сек). Полученный по расчету размер санитарно-защитной зоны "Х" (м) должен уточняться (в сторону увеличения) в зависимости от розы ветров на участке расположения предприятия по формуле
(3.1)
где L0 - расчетное расстояние (м)

-от источников загрязнения до границы санитарно-защитной зоны (без учета поправки на розу ветров)

- до которого концентрации вредных веществ больше ПДК;

Р - среднегодовая повторяемость направлений ветров, рассматриваемого румба, %;

Р0 - повторяемость направлений ветров одного румба (при восьми румбовой розе ветров Р0 =12,5%).

3.2 Построение чертежа санитарно-защитные зоны производится в соответствии с выбранным масштабом (например, в 1 мм:5 м и т.п.), по направлению, противоположным соответствующему румбу (например, восточный ветер вызывает отклонение факела выброса в западную зону).
Глава 2 Практическая часть
2.1 Постановка задачи

Требуется рассчитать:

  1. Максимальные приземные концентрации (Cm) для SO2, NO2, CO и сажи.

  2. Расстояние (Xm) по оси факела, на которой они достигаются. Полученные значения (Cm + CФ) сравнить с величиной ПДК; в случае превышения ПДК необходимо рассчитать расстояние (X) в метрах, на котором (Cm + CФ) будет равно ПДК или количество циклонов, или необходимую высоту трубы котельной.


2.2 Исходные данные для котельной

Таблица 1
Задание для котельной


Высота трубы (Н), м
Диаметр трубы

(D), м
Темпера-

тура

выброса (Т2), °С
Объем

выброса

(V1), м3/с

Концентрация загрязнений, измеренные в трубах (отходящих газах) котельных (С), мг/м3

SO2

двуокись серы
NO2

двуокись

азота

СО

окись углерода
сажа

9,5
1,5
180
7,4
550
8,7
310
94


Таблица 2

Фоновые концентрации вредных веществ на участке строительства (эксплуатации) котельной

Город
Сф, мг/м3




SO2
NO2
CO
Cажа

Оренбург
0,11
0,011
1,2
0,08

Таблица 3
Роза ветров на участке строительства (эксплуатации) котельной


Город

Среднегодовая повторяемость ветров (роза ветров)
Тн, °С

темпера-тура наружного воздуха
А коэф.

стратифи-

кации

С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ

Оренбург
8
12
18
7
13
15
19
8
26,9
180


Таблица 4
ПДК максимальные разовые для данных вредных

веществ (по СН 245 71), мг/м3






0,5
0,085
3,0
0,15


2.3 Ход решения

Расчет массы выброса в атмосферу по каждому из вредных веществ производится по формуле:

, г/с

г/с
, г/с

г/с
, г/с

г/с
, г/с

г/с
Расчет ?? (разности температур)



где: Тг – температура отходящего газа, Тг = 180° С (по заданию);

Тв – температура окружающего воздуха; для расчета принята средняя температура наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года; г. Оренбурга Тв = 26,9° С.

Расчет средней скорости выхода газовоздушной смеси (отходящих газов) из устья источника выброса производится по формуле:
, м/с
м/с

Расчет параметра, f , производится по формуле:
, м/с2 · град
м/с2 · град
Расчет безразмерного параметра m, производится по формуле:


Расчет безразмерного параметра vм производится по формуле:




Расчет максимальной приземной концентрации вредных веществ производится по формуле:

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

А – коэффициент стратификации = 180;

М – скорость оседания частиц.




где , а

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:


Санитарно защитная зона – это территория на внешней границе которой, соблюдается условие экологической безопасности.

Поверяем условие




2.3.1 Расчет ПДВ

Для оксида углерода предельно-допустимый выброс составит (есть соблюдение ПДК по СО):

Мероприятия по достижению ПДКм.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.

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


2.3.2 Расчет безопасного расстояния до жилой застройки для NO2 и SO2

Расчет расстояния по оси факела выброса от источника выброса Хм, на котором достигается величина максимальной приземной концентрации См производится по формуле:

Поскольку в нашем примере , величину вспомогательного параметра d определяем по формуле:


(для газов SO2, NO2)

Для сажи , тогда по формуле:


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

В нашем случае

Приравниваем и рассчитываем S1



Далее по графику находим соотношение (при ), отсюда нам известно, тогда:

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



2.3.3 Построение границ санитарно-защитной зоны для NO2 и SO2

Для газов SO2, NO2, безопасное расстояние . Используя исходные данные о розе ветров и формулу, вычисляем размеры санитарно-защитной зоны по восьми румбам.

где безопасное расстояние по i-ому румбу;

, (по газам)


По саже безопасное расстояние :

2.3.4 Описание чертежа санитарно-защитной зоны
Проводим восемь основных направление ветра и откладываем расстояние l, учитывая, что северный ветер смещает выбросы на юг и т.д.

В тех случаях, когда расстояние влияние направления ветра не учитывается и по данному румбу откладывается расстояние равное для гарантии безопасности. На рисунке 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 См газов не превышает ПДК, а См сажи превышает ПДК циклоны потребуются или же санитарно-защитная зона (без циклонов) будет рассчитана по li для сажи.
Вывод
Для снижения объема загрязняющих веществ устанавливают дополнительное очистное оборудование, но зачастую в малонаселенных пунктах этот наиболее эффективный способ не применяют в связи с дорогой стоимостью оборудования, отсутствием квалифицированного тех.персонала и т.д.

При любом варианте решения для достижения ПДК по всем выбрасываемым в атмосферу вредным веществам нужны экономические затраты, которые в свою очередь компенсируют экономический ущерб, причиняемый загрязнением атмосферного воздуха.



Лекции
Лабораторные
Справочники
Эссе
Вопросы
Стандарты
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации