2 РАССЕИВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника

Рис. 1 – Распространение вредных веществ в атмосфере:

1 – зона неорганизованного загрязнения; 2 – зона переброса факела (небольшие концентрации загрязняющих веществ); 3 – зона задымления (на расстоянии 10-40 HMIN ); 4 – зона снижения уровня загрязнения

При расчете рассеивания примесей в атмосферном воздухе (рис. 1) учитывают следующие положения:

1. Для определения опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха (высота до 2 м) рассчитывают наибольшую концентрацию этих веществ в расчетной точке (на промышленной площадке или в жилом районе), соответствующей наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям. Расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20-минутному интервалу усреднения.

2. Наибольшая допустимая концентрация C_М каждого вредного вещества в расчетной точке приземного слоя атмосферы на промплощадке должна отвечать условию: ПДК рабочей зоны; для жилой застройки атмосферного воздуха.

3. Максимальные приземные концентрации вредных веществ в местах размещения курортов, санаториев, домов отдыха, зон отдыха городов с населением более 200 тыс. человек не должны превышать 0,8 ПДК атмосферного воздуха.

4. Если в выбросах в атмосферу вредные вещества полностью или частично превращаются в более токсичные, то в расчетах следует учитывать образовавшиеся вещества.

Максимальная приземная концентрация вредных веществ при выбросе нагретой воздушной смеси из высокого одиночного (точечного) источника с круглым устьем определяется по формуле:

где А – коэффициент, зависящий от температуры стратификации, определяющий условия рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе;

М – мощность вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г•с;

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

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

– безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности на рассеивание примесей;

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м;

V1 – объем выбрасываемой газовоздушной смеси, м₃/с;

– разость температур газовоздушной смеси и воздуха наиболее жаркого месяца.

Для Ростовской обл. А = 200

Если в выбросах содержится несколько загрязняющих веществ, попадающих в одну группу суммации, то M определяется следующим образом:

F принимает значения:

При расчете коэффициента m используется дополнительный параметр f :

где D – диаметр устья источника выброса, м;

W₀ – средняя скорость газовоздушной смеси из устья источника, м/с

При расчете коэффициента n используется дополнительный параметр V_M:

= 1, если в радиусе R = 50*H от источника, перепад отметок местности не превышает 50 м на 1 км (т.е. уклон не более 0,05). В остальных случаях расчет проводится путем анализа картографического материала при помощи таблиц:

Объем выбрасываемой газовоздушной смеси V₁ определяется расчетным путем:

Величина приземной концентрации вредных веществ С_М при неблагоприятных метеорологических условиях наблюдается на расстоянии Х_М (м) от источника выброса в направлении среднего ветра:

где d – безразмерный коэффициент, зависящий от параметров V_M, f, f_B

Значение опасной скорости ветра U_М (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой имеет место наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе С_М:

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_МИ (мг/м3) при неблагоприятных метеорологических условиях в скорости ветра U (м/с), отличающейся от опасной скорости U_М , определяется по формуле

где r – поправка, определяемая в зависимости от соотношения по формулам:

Расстояние от источника выброса Х_МИ (м), на котором при скорости ветра U и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения С_МИ (мг/м3), определяется по формуле:

где p – безразмерный коэффициент, определенный в зависимости от соотношения :

Величины приземных концентраций вредных веществ С (мг/м3) в атмосфере по оси факела на различных расстояниях Х (м) от источника выброса определяются по формуле

где S₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от соотношения и коэффициента F.

Возможно решение обратной задачи по определению мощности выброса М и высоты H, соответствующих заданному уровню максимальной приземной концентрации С_М при прочих фиксированных параметрах выброса:

Чтобы количество вредного вещества, выбрасываемого в единицу времени М, не превышало ПДВ, в формуле вместо С_М нужно ввести ПДК_i соответствующего вещества.

С учетом фоновых концентраций, ПДВ можно рассчитать по следующей формуле:

В реальных условиях предприятия по техническим причинам не могут выдержать установленные ПДВ. В этих случаях разрешается поэтапное снижение выбросов и устанавливаются временно согласованные выбросы (ВСВ) до достижения ПДВ.