Нормирование качества атмосферного воздуха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования, молодежи и спорта Украины

Одесский национальный политехнический университет

Химико-технологический факультет

Кафедра органических и фармацевтических технологий

РГР

по курсу «Экология»

на тему: «Нормирование качества атмосферного воздуха»

Выполнила: Студентка группы ХТ-111

Кириченко Лилия

Одесса-2012

Содержание

Задание для РГР3

Исходные данные

1. Классификация выбросов по составу

2. Определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ

3. Определение ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу

4. Определение размеров санитарно-защитной зоны

5. Определение категории опасности предприятия

Вывод

Задание для РГР

Целью выполнения данной расчетно-графической работы является расчёт следующих показателей:

1. Классифицировать выбросы по составу согласно ГОСТУ;

2. Определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ;

3. Определение ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу;

4. Определение размеров санитарно-защитной зоны;

5. Определение категории опасности предприятия.

Исходные данные

Таблица 1 Данные о составе выброса:

Показатели	Ингредиенты выброса
1.	пыль	HCL	NO2
2. , мг/м3	0.5	0.2	0.085
3. Фоновые концентрации Сф %	18	15	16
4. Размер частиц, мкм	>>50	нет	нет
5. Показатель F	3.0	1.0	1.0
6. Показатель K для расчета ВСВ	1.44	1.66	1.17
7. Выброс M (г/с)	24.0	0.8	0.5
8. Класс опасности	4	2	2
9. ПДК Ссут	0.15	0.015	0.4

Таблица 2 Характеристика источника выброса и среды:

H, м	D, м	tос ?С	tвыб, ?С	W, м/с	A	?	n
44	4.8	31	43	5.8	200	1	1

1. Классификация выбросов по составу

Классификацию выбросов по составу проводят в соответствии с ГОСТ 17.2.1.01-76 «Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу (СТСЭВ 1366-78)». Измененная редакция. Изм. № 1. В этом документе указано:

1. Стандарт не распространяется на выбросы, содержащие радиоактивные и биологические вещества (радиоактивная пыль, сложные биологические комплексы, бактерии, микроорганизмы и др.).

2. Выбросы в атмосферу из источников загрязнения характеризуются по 4-м признакам:

1) по агрегатному состоянию:

(А) - газообразные; (К) - жидкие; (Т) - твердые

Таблица 1 По химическому составу:

(01)	SO2	(14)	Углеводороды непредельные
(02)	CO	(15)	Углеводороды ароматические
(03)	NOх	(16)	Кислородсодержащие органические соединения
(04)	F2 и его соединения	(17)	Азотсодержащие органические соединения
(05)	CS2	(18)	Фенол
(06)	H2S	(19)	Смолистые вещества
(07)	Cl2	(20)	Кислоты
(08)	HCN и цианиды	(21)	Щелочи
(09)	Hg и ее соединения	(22)	Свинец и его соединения (в пересчете на Pb)
(10)	NH3	(23)	Сажа
(11)	As и его соединения	(24)	Металлы и их соединения
(12)	Cумма углеводородов	(25)	Пыль
(13)	Углеводороды предельные	(26)	Прочее

Таблица 2 По размеру частиц, м:

(1)	менее 0,5 * 10-6
(2)	от 0,5 * 10-6 до 3 *10-6 включительно
(3)	от 3 * 10-6 до 10* 10-6 включительно
(4)	от 10 *10-6 до 50 *10-6 включительно
(5)	Более 50 *10-6

Таблица 3 По массе вещества, кг/ч:

(1)	менее 1
(2)	от 1 до 10 включительно
(3)	от 10 до 100 включительно
(4)	от 100 до 1000 включительно
(5)	от 1000 до 10000 включительно
(6)	более 10000

3. Структура построения условного обозначения выбросов должна быть следующей:

Рис. 1

При отсутствии какого-либо индекса ставят цифру «0»!

Ход решения:

1. Пыль 2. HCl 3. NO₂

Т. 25. 4. 3. К. 20. 0. 2. A. 03. 0. 1.

2. Определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ

В отходящих дымовых газах по каждому загрязняющему веществу определяем максимальную приземную концентрацию.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Хм (м) от источника и определяется по формуле:

Где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, с^2/3· мг · град ^1/3/г;

М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, 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;

Н- высота источника выброса над уровнем земли, м;

? - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

?T - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, ОС;

V1- расход газовоздушной смеси, м3/с, определятся по формуле:



D - диаметр устья источника выброса, м;

W₀ - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается по табл. 4.

Таблица 4 Значение коэффициента температурной стратификации ( А )

Географические районы	А
Районы Средней Азии южнее 40oс.ш., Бурятской АССР и Читинской области	250
Европейская территория: для районов РСФСР южнее 50oс.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории СССР; для Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии	200
Европейская территория и Урал от 50o до 52oс.ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины	180
Европейская территория и Урал севернее 52oс.ш., а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50o до 52o с. ш. -180, а южнее 50o с. ш. - 200)	160
Московская, Тульская, Рязанская, Владимирская, Калужская, Ивановская области	140

Примечание: Для других территорий значения коэффициента А должны приниматься соответствующими значениям А России со сходными климатическими свойствами турбулентного обмена.

На распространение загрязнений оказывает влияние температура атмосферы в момент выброса. По этому признаку все выбросы делят на "холодные" и "горячие". "Холодные" если разница между температурой выброса и температурой атмосферы приблизительно равна нулю. "Горячие" если разница между температурой выброса и температурой атмосферы больше нуля.

При определении значения ?Т (°С) температуру окружающего атмосферного воздуха следует принимать равной средней многолетней температуре наружного воздуха 15 числа наиболее жаркого месяца года в 13:00 по местному времени.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

*для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (возгоны, туманы, дымы и т.п.), скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) F = 1;

*для остальных аэрозолей (пыль, зола) при степени очистки газов в пылеуловителе не менее 90% F = 2; от 75 до 90% F = 2.5; менее 75% и при отсутствии очистки F = 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, Uм, U^/м, fe:

- для нагретых выбросов

- для холодных выбросов (?T? 0):

fe = 800*(U^/_M)³

U^/_M=1,3*WoD/H

Коэффициент m определяется по формулам:

При f?100:

При f?100:



При fe<f<100:

Коэффициент n при f ? 100 определяется в зависимости от Uм по формулам:

n=1 при Uм ? 2;

n = 0,532 U²м - 2,13 Uм + 3,13 при 0,5 ? Uм ‹ 2;

Ход решения:

f = 1000*33.64*4.8/1936*12= 6.95 <100

V₁ = =104.9 м³/с

Um = =1.99, так как

f ? 100 и Uм ? 2, то n = 0.99

U'm=1.3*5.8*4.8/44=0.822

f_c=800*(0.82)³=442

так как f ? 100, то

m = = 1.62

Cm_(пыли)1.105 мг/м3

Сm_(HCL)0.012 мг/м3

Cm_(NO2)0.0076 мг/м3

3. Определение ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу

Для количественной оценки содержания примеси в атмосфере используется понятие концентрации - количества вещества, содержащегося в единице объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

Качество атмосферного воздуха - это совокупность его свойств, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферного воздуха может считаться удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК).

ПДК - это максимальная концентрация в атмосфере, отнесенная к определенному промежутку времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные последствия.

Для оценки качества атмосферного воздуха установлены две категории ПДК: максимально разовая (ПДКмр) и среднесуточная (ПДКсс).

ПДКмр - основная характеристика опасности вредного вещества. Установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности) при кратковременном воздействии атмосферных примесей (в течение 20 мин). По этому нормативу оцениваются вещества, обладающие запахом или воздействующие на другие органы чувств человека.

ПДКсс - установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Вещества, оцениваемые по этому нормативу, обладают способностью временно или постоянно накапливаться в организме человека.

Для каждого проектируемого и действующего объекта, являющегося стационарным источником загрязнения воздушного бассейна, устанавливают нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

ПДВ - это норматив, устанавливаемый для каждого конкретного источника исходя из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК за пределами санитарно-защитной зоны.

Это максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы максимальную концентрацию этого вещества Смi, не превышающую ПДК, с учетом фонового загрязнения Сфi. При этом должно выполняться условие:

ПДВi > Смi + Сфi /ПДКмрi ? 1

Фоновая концентрация Сф характеризует загрязнение атмосферы в населенном пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный, относится к тому же интервалу осреднения (~ 20 минут), что и для каждого города на основании нормативов ПДВ предприятий и фонового состава атмосферного воздуха разрабатывают общегородские нормативы ПДВ, в соответствии с которыми индивидуальные ПДВ предприятий могут быть пересмотрены в сторону уменьшения.

Температурная стратификация - (лаг. temperatura-правильное соотношение, нормальное состояние и stratum-слой, настил, facio-делаю). Высотное распределение температуры воздуха в атмосфере, закономерно понижающееся на 0,6-1°С на 100 м подъема. При устойчивой температурной стратификации обычна ясная безоблачная погода. При падении температур на 100 м меньше 0,6°С температурная стратификация становится неустойчивой, нарастает вертикальное движение воздуха, начинают формироваться облака, возникает конвективная фронтальная облачность. Коэффициент температурной стратификации атмосферы определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе.

Значение ПДВ (г/с) для i-го вещества, выбрасываемого одиночным источником с круглым устьем при фоновой концентрации Сф< ПДК, определяется по формуле:



где Сфi - фоновая концентрация рассматриваемого вещества, мг/м3. Устанавливается службой экологического мониторинга по результатам многолетних измерений концентраций примесей в атмосферном воздухе. При отсутствии таких данных принимается обычно Сфi = 0,1 ПДКм

Ход решения:

= 8.9086 г/с

= 2.8367 г/с

= 0.4309 г/с

4. Определение размеров санитарно-защитной зоны

Для уменьшения концентрации вредных веществ на прилегающей к промышленному предприятию территории устраивают санитарно-защитные зоны (СЗЗ).

Размеры нормативной СЗЗ до границы жилой застройки устанавливают в зависимости от мощности предприятия, особенностей технологического процесса производства, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных и с неприятным запахом веществ. В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в зависимости от класса опасности предприятия (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов").

Таблица 4 Нормативные размеры санитарно-защитных зон

Класс опасности предприятия	Размер защитной зоны, м
12 3 4 5	1000 500 300 100 50

Указанные в таблице 4 размеры СЗЗ являются минимальными. Если в результате расчета рассеивания примесей получены большие размеры СЗЗ, то принимаются расчетные размеры. Если в результате расчета получены размеры СЗЗ меньше указанных в таблице 2, то принимаются табличные значения, так как выброс вредных веществ может являться не единственным видом вредного воздействия предприятия на окружающую среду. Минимальные размеры СЗЗ установлены исходя из условия снижения на ее границе концентрации вредных веществ до ПДК, а уровней шума, вибрации, инфразвука, электромагнитных полей, электростатического поля - до предельно-допустимых уравнений (ПДУ).

СЗЗ нельзя рассматривать как резервную территорию и использовать ее для расширения промышленной площадки. На территории СЗЗ допускается размещение объектов более низкого класса вредности, чем основное производство - складов, гаражей, автостоянок и т.д.

Размер СЗЗ до границы жилой застройки следует устанавливать:

для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками загрязнения атмосферного воздуха - непосредственно от источника загрязнения (трубы, шахты, аэрационных фонарей зданий, мест погрузки- разгрузки сырья);

для предприятий с технологическими процессами, являющимися источниками шума, вибрации, электромагнитных волн радиочастот - от зданий, сооружений и площадок, где установлено это оборудование;

для электростанций, котельных - от дымовых труб.

Последовательность расчета СЗЗ:

1. Определяем расстояние Х_М, при котором достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См для каждого загрязнителя.

Расстояние Хм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация С_М (мг/м ) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле:

где d - безразмерный коэффициент

при ;

при ;

при ;

при

при

при

Ход решения:

Пыль, (HNO₃), (HCl):

т.к f >100: ,

то =15.916873

= 333.8 м;

= 667.48 м;

= 667.48 м;

2. Определяем расстояние Хn от источника в расчетном направлении для каждого загрязнителя. Для построения графика необходимо воспользоваться таблицей П. 1.5.

Распределение концентраций вредных веществ в приземном слое воздуха по оси факела на различных расстояниях Х от источника выброса находят по формуле:

Безразмерная величина S1 зависит от отношения Хn / Хм. При Хn/Хм > 8 S1 зависит от скорости оседания взвешенных частиц выбросов.

Согласно ОНД - 86 S1 рассчитывают по формулам:

Ход решения:

Таблица 5

Номера точек (Хn)	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8
Абсцисса точек	0,1Хм	0,5Хм	0,7Хм	Хм	3Хм	5Хм	8Хм	11Хм
	33.4	167	233.8	334	1002	1670	2672	3674
Xn/Хм	0,1	0,5	0,7	1	3	5	8	11
S1	0,0523	0,6875	0.9163	1	0.52	0,26	0,12	0,07
СПЫЛЬ	0.057	0.7596	1.0125	1.105	0.5746	0.2873	0.1326	0.0773
СHCL	0.000627	0.006	0.0084	0.012	0.00624	0.00312	0.00144	0.00084
СHNO3	0.00039	0.0052	0.0069	0.0076	0.0039	0.0019	0.00091	0.00053

Таблица 6

Номера точек (Хn)	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8
Абсцисса точек	0,1Хм	0,5Хм	0,7Хм	Хм	3Хм	5Хм	8Хм	11Хм
	33.4	167	233.8	334	1002	1670	2672	3674
Xn/Хм	0,1	0,5	0,7	1	3	5	8	11
S1	0,0523	0,6875	0.9163	1	0.52	0,26	0,12	0,07
СПЫЛЬ	0.057	0.7596	1.0125	1.105	0.5746	0.2873	0.1326	0.0773
СHCL	0.000627	0.006	0.0084	0.012	0.00624	0.00312	0.00144	0.00084
СHNO3	0.00039	0.0052	0.0069	0.0076	0.0039	0.0019	0.00091	0.00053

С_ПЫЛЬ= 1.105 мг/м³;

С_HCL= 0.012 мг/м³;

С_HNO3= 0.0076 мг/м³;

Примечание: С = ПДКсс, если выброс загрязняющих веществ в атмосферу непрерывный; С = ПДКмр, если выброс загрязняющих веществ в атмосферу залповый.

При построении графика не учитываем выход загрязняющих веществ другими путями (через окна, фонари, фрамуги, неплотности строительных

конструкций зданий), поэтому принимаем приземную концентрацию в точке Х=0 равной нулю.

По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить 3 зоны загрязнения атмосферы:

Зона переброса факела (характеризуется относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы);

Зона задымления (характеризуется максимальным содержанием вредных веществ).

Зона постепенного снижения уровня загрязнения.

Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из селитебной застройки.

5. Определение категории опасности предприятия

В зависимости от массы и видового состава выбросов в атмосферу, определяют категорию опасности предприятия (КОП) по формуле:

- масса i-го вещества в выбросе, т/год;

где Т - годовой фонд работы оборудования, ч (количество смен в году - 320, с учетом круглосуточной работы агрегата принимаем Т= 7680 ч);

ПДК_ССi- среднесуточная ПДК i-го вещества; п - кол-во загрязняющих веществ;

а_i - безразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью диоксида азота.

Таблица 7 Класс опасности загрязняющего вещества

Класс	1	2	3	4
ai	1,7	1,3	1,0	0,9

В зависимости от величины КОП предприятия подразделяют на следующие категории опасности:

Таблица 8 Категории опасности промышленных предприятий

Категория	Значения КОП
1	›106
2	104- 106
3	103-104
4	‹103

Ход решения:

= 24*3600*7680*10^-6 = 663,552 т/год

= 0,8*3600*7680*10^-6 = 22,1184 т/год

= 0,5*3600*7680*10^-6 = 13,824 т/год

КОП =(663,552/0,15)^0,9+ (22,1184/0,015)^1,3 + (13,824/0,085)^1,3 = 14150,029

Т.к 10⁴< 14150,029 < 10⁶, то категория опасности предприятия - 2.

В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в зависимости от класса опасности предприятия.

По нормативным размерам санитарно-защитных зон, для 2 категории опасности предприятия, соответствует размер защитной зоны равный 500 м.

выброс атмосфера загрязняющий опасность

Вывод

1. При выполнении данной расчетно-графической работы удалось классифицировать выбросы по составу согласно ГОСТУ:

Т. 25. 4. 3. К. 20. 0. 2. A. 03. 0. 1.

2. Максимальные значения приземной концентрации вредных веществ См (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем оказались равны:

Cm_(пыли)= 1.105 мг/м3

Сm_(HCL)= 0.012 мг/м3

Cm_(NO2)= 0.0076 мг/м3

3. Определены ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу:

= 8.9086 г/с

= 2.8367 г/с

= 0.4309 г/с

4. Определены размеры санитарно-защитной зоны и по соответствующим значениям построены графики распределения концентраций вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выбросов.

=333.8 м; С_ПЫЛЬ= 1.105 мг/м³;

=667.48 м; С_HCL= 0.012 мг/м³;

=667.48 м; С_HNO3= 0.0076мг/м³;

5. В зависимости от массы и видового состава выбросов в атмосферу, была определена категория опасности предприятия (КОП):

КОП==(663,552/0,15)^0,9+(22,1184/0,015)^1,3 + (13,824/0,085)^1,3 = 14150,029

Т.к 10⁴< 14150,029 < 10⁶, то категория опасности предприятия - 3.

Размер санитарно-защитной зоны был установлен в зависимости от класса опасности предприятия, в соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий.

По нормативным размерам санитарно-защитных зон, для 3 категории опасности предприятия, соответствует размер защитной зоны равный 300 м.

Размещено на Allbest.ru

...