Загрязнение атмосферного воздуха. Категории опасности предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

атмосферный воздух вредный вещество

Экологическая ситуация в Российской Федерации уже многие годы остается крайне неблагополучной: нерациональное использование природных ресурсов, ориентирующее экономику страны на сырьевой экспорт, недопустимо большие выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух и сбросы в водоемы большинством предприятий во многом обуславливают приближение экологического кризиса в ряде регионов страны. Этому способствуют также участившиеся промышленные аварии. Так, уровни загрязнения воздуха в 86 городах России с общей численностью населения около 40 млн. человек зачастую превышают допустимые нормы в 10 и более раз.

Не отвечают, установленным требованиям и около трети проб питьевой воды. Свыше 75% отходов производства имеют разную степень токсичности. Значительные площади земель подвержены водной и ветровой эрозии, загрязнены азотными соединениями, тяжелыми металлами, болезнетворной микрофлорой. Все это в ряде случаев делает продукты питания вредными для здоровья людей.

Таким образом, для человечества планеты, и населения России в частности, путь один - рациональное использование оставшихся природных ресурсов, воспроизводство восстанавливаемых природных ресурсов, активные действия по восстановлению нарушенного равновесия между природой и деятельностью человека.

Главная задача экологии состоит в том, чтобы на основе изучения природных и общественных закономерностей дать научно обоснованные рекомендации по охране природы, природопользованию и воспроизводству природных ресурсов.

Экология является научной базой охраны окружающей среды, которую можно определить как область знаний, разрабатывающую комплекс мероприятий, направленных на предупреждение вредных воздействий на природу. К этому комплексу относятся законодательные, организационные, санитарно-гигиенические, инженерно-технические и другие мероприятий, предупреждающие или снижающие вредное воздействие деятельности человека на биологические системы.

Правовой основой для решения этих вопросов служит законодательство в области охраны природы и рационального использования природных ресурсов.

1. Расчетная часть

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация -- масса вещества (мг) в единице объема воздуха (м^э) при нормальных условиях. Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия веществ на окружающую среду и человека и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Для нормирования атмосферного воздуха населенных пунктов гигиеническими нормами регламентированы предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих вредных веществ. Предельно допустимая концентрация вредных веществ - максимальная концентрация, отнесенная к определенному периоду осреднения (30 мин, 24 ч, 1 мес., 1 год) и не оказывающая, при регламентированной вероятности их появления, ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не снижающая работоспособности человека и не ухудшающая его самочувствия.

Для вредных веществ, ПДК которых не установлены, определены ориентировочные безопасные уровни вредности (ОБУВ) загрязняющих веществ.

Различают максимальную разовую и среднесуточную предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе населенных пунктов.

Максимальная кратковременная (разовая) концентрация (ПДК_МР) - наиболее высокая из числа 30-минутных концентраций, зарегистрированных в данной точке за определенный период наблюдения. ПДК_МР - основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается для предупреждения отклонений рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световая чувствительность, биоэлектрическая активность головного мозга и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей.

Среднесуточная концентрация (ПДК_СС) - средняя из числа концентраций, выявленных в течение суток, или отбираемая непрерывно в течение 24 ч. Она установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и др. влияния вещества на организм человека.

Вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на четыре класса опасности:

1-й - чрезвычайно опасные;

2-й - высоко опасные;

3-й - умеренно опасные;

4-й - мало опасные.

Основные характеристики вредных веществ

	Нормы классов опасности
	1-го	2-го	3-го	4-го
ПДК в воздухе рабочей зоны производственных помещений, мг/м3	Менее 0,1	От 0,1 до 1,0	Свыше 1,0 до 10,0	Более 10,0
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3	Менее 500	От 500 до 5000	Свыше 5000 до 50000	Более 50000

Если в атмосфере присутствует одно вредное вещество или несколько вредных веществ разнонаправленного действия достаточно, чтобы концентрации этих веществ не превышали ПДК.

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, отношение концентрации к ПДК должно удовлетворять условию

где С₁, С₂, ... , C_n - концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы, замеренные в одной и той же точке местности, мг/м³;

ПДК_1, ПДК₂, ПДК_n - предельно допустимые концентрации этих вредных веществ, мг/м³.

Эффектом однонаправленного действия обладают, например, такие группы веществ: диоксиды серы и азота; этилен, пропилен, бутилен и амилен; озон, диоксид азота и формальдегид; ацетон и фенол; диоксид серы и сероводород и др.

2. Определение категории опасности предприятия

Задание: определить категорию опасности предприятия. Исходные данные и результаты расчета коэффициента КОП оформить в виде таблицы. Установить категорию опасности предприятия. Привести перечень природоохранных работ с учетом присвоенной предприятию категории опасности.

Для включения предприятий в систему государственного учета выбросов вредных веществ в атмосферу, ускорения и упрощения работ на стадии разработки ведомственных проектов по установлению величины предельно допустимых выбросов, для разработки проектов планов по охране атмосферного воздуха, а также при инспекционных проверках предприятий необходимо четкое их деление на категории опасности.

Категория опасности присваивается предприятию в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ по коэффициенту КОП, определяемому по формуле

где М_i - масса выбрасываемого вещества, т/год;

ПДК_СС1 - среднесуточная предельно допустимая концентрация данного вещества, мг/м³ (при отсутствии ПДК_СС1 в расчетах используются ПДК_мр или ОБУВ);

б_i - коэффициент, зависящий от класса опасности данного вещества.

Значения коэффициента _i

Класс опасности вещества по ГОСТ 12.01.007-76	1	2	3	4
Коэффициент i	1,7	1,3	1,0	0,9

Категория опасности предприятия

Значение коэффициента КОП	Категория опасности предприятия
КОП106	1
106>КОП104	2
104>КОП103	3
КОП<103	4

В задании предлагается определить категорию опасности предприятия по следующим исходным данным:

Исходные данные

№ Варианта	Масса выбрасываемого вещества МI т/год (числитель)/ величина фоновой концентрации Сф, мг/м3 (знаменатель) по видовому составу выбросов
	Азота диоксид	Аммиак	Кислота азотная	Сажа	Серы двуокись	Углерода окись
7	168/0,05	16/0,08	0,1/0,1	0,01/0,07	2973/0,25	195/2

Согласно формуле (2) найдём значение коэффициента КОП. Значения б_i приведены в таблице, значения ПДК_СС и класса опасности веществ возьмем из нормативных документов (для нашего удобства укажем их значения в таблице 1):

Таблица 1

Видовой состав выбросов	Mi, т/год	ПДКcc, мг/м3	Класс опасности веществ
Азота диоксид	168	0,04	2	1,3	4200	51312
Аммиак	16	0,04	4	0,9	400	219,7
Кислота азотная	0,1	0,15	2	1,3	0,66	0,582
Сажа	0,01	0,05	3	1	0,2	0,2
Серы двуокись	2973	0,05	3	1	59460	59460
Углерода окись	195	3	4	0,9	65	42,81

По значению коэффициента КОП определяется категория опасности предприятия (табл. 3). Полученное значение коэффициента КОП дает основание присвоить предприятию 2-ю категорию опасности.

В зависимости от присвоенной категории опасности устанавливается перечень документации, которая должна вестись на предприятии, а также периодичность отчетности и сроки контроля деятельности предприятия по загрязнению атмосферного воздуха природоохранными органами.

Учитывая присвоенную предприятию категорию опасности, проект нормативов ПДВ должен содержать:

Титульный лист;

Список исполнителей;

Аннотация;

Содержание;

Введение;

Краткая схема предприятия;

Ситуационная карта-схема района размещения предприятия

Краткая характеристика технологии производства и технологического оборудования с точки зрения загрязнения атмосферы

Краткая характеристика установок очистки газов, укрупненный анализ их технического состояния, эффективности работы

Оценка степени соответствия применяемой технологии, очистки газов, технологического и пылегазоочистного оборудования передовому уровню

Перспективы развития

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

Сведения о залповых выбросах

Параметры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для расчета ПДВ

Обоснование полноты и достоверности исходных данных (г/с, т/год), принятых для расчетов нормативов ПДВ

Сведения об ущербе, причиняемом выбросами предприятия окружающей среде

Проведение расчетов и определение предложений и нормативов ПДВ

Расчеты и анализ уровня загрязнения атмосферы на текущий момент

Предложения по нормативам ПДВ

План мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с целью достижения нормативов ПДВ

Уточнения размеров санитарно-защитной зоны с учетом розы ветров

Мероприятия по регулированию выбросов при неблагоприятных метеорологических условий

Контроль за соблюдением нормативов ПДВ на источниках выброса

Периодичность отчетности и контроля промышленных предприятий также определяется категорией опасности предприятия. Для 2-ой категории опасности один раз в 5 лет проводятся:

- Инвентаризация источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

- Пересмотр норм ПДВ в целом по городу.

Один раз в 2-3 года проводится пересмотр или разработка планов по охране атмосферного воздуха по формам статической отчетности;

По полной схеме разработка ведомственных проектов.

3. Определение нормативов ПДВ для вредных примесей из незатенённых источников

Задание: определять нормативы ПДВ для вредных примесей из незатененных источников, результаты расчетов ПДВ оформить в виде таблицы.

Для предприятий устанавливаются предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ. ПДВ назначаются таким образом, что выбросы вредных веществ не создадут приземную концентрацию, превышающую их ПДК:

где С_м - максимальная концентрация вещества в приземном слое, создаваемая расчетным источником выброса, мг/м³;

С_ф - фоновая концентрация вещества, принимаемая по данным гидрометеослужбы, мг/м³.

Видовой состав выбросов	ПДКмр, мг/м3	Сф, мг/м3	См, мг/м3	С'ф, мг/м3	H, м	A	F	M	n		U0, м/с	D, м	Q, м3/с	Tг, 0C	Tn, 0C	?T
Азота диоксид	0,085	0,05	0,018	0,04	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1
Аммиак	0,2	0,08	0,003	0,016	35	160	2	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1
Кислота азотная	0,4	0,1	1,1*10-5	0,1	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1
Сажа	0,15	0,07	2,2*10-6	0,07	35	160	2	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1
Серы двуокись	0,5	0,25	0,33	0,11	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1
Углерода окись	5,0	2,0	0,021	1,99	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы, по каждому веществу отдельно с учетом того, что некоторые вещества обладают эффектом однонаправленного действия. Расчетные формулы для определения норм ПДВ зависят от конструкции источника загрязнения.

Найдём нормативы ПДВ для незатенённых источников, подробно разобрав загрязнение диоксидом азота, заполнив таблицу 7 полностью.

По условиям задания: 1) количество труб - 6 шт.; 2) высота трубы Н - 35 м.; 3) Скорость выхода газовоздушной смеси U_o - 10 м/с; 4) размеры устья трубы D=1,5 м; 5) температура окружающего атмосферного воздуха T_в - 25°С; 6) температура выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г - 26°С; 7) Коэффициент очистки аэрозолей перед выбросом - 95%.

Максимальные величины приземных концентраций вредных примесей для случая, когда газовоздушная смесь имеет температуру выше температуры окружающей среды определяются по формуле (4),

а для холодных выбросов, когда эти температуры почти одинаковы, по формуле (5)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального (зависящего от разности температур выбрасываемой газовоздушной смеси и наружного воздуха) и горизонтального (зависящего от скорости ветра) рассеивания вредных примесей (для Урала А = 160, коэффициент А согласует все размерности, входящие в формулы (4) и (5));

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

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (в нашем случае равен 1);

Значения коэффициента F

Характеристика вредных примесей	Величина коэффициента F
Газообразные	1
Аэрозоли при среднем коэффициенте очистке не менее 90%	2
Тоже от 75 до 90%	2,5
Тоже менее 75%	3

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

Ю - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (для равнины Ю =1);

Н - высота источника выброса над уровнем земли, м;

Q -- объем газовоздушной .смеси, выбрасываемой через устье трубы, м³/с;

ДТ - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч, ⁰С;

D -- диаметр устья трубы, м.

Значения коэффициента m определяются в зависимости от параметра f по формулам. Выражение для определения параметра f имеет вид:

При f >100



Значение коэффициента n зависит от опасной скорости ветра U_m (скорость, при которой приземные концентрации примесей имеют наибольшие значения. U_m для данного источника определяется следующим образом:

Объем газовоздушной смеси Q для круглого устья дым. трубы определяется по формуле:

Отсюда:

U_m определяет значение коэффициента n следующим образом:

 При

При

При

Вычислим по формуле:

Найдем

При

При

С_м -- максимальная расчетная концентрация, определяемая по формулам (4) и (5); для вновь строящегося предприятия в формулу (16) следует подставлять значение С_ф.

Делаем расчёт для окиси углерода.

М = 195 т/год = 6,18 г/с. Делим М на количество труб (6) и получаем

1,03 г/с

Найдем значение С_м:

Вычислим по С_ф¹



Найдем ПДВ для углерода окиси:

Таким образом, аналогично, находим значение ПДВ для каждого вида загрязнений.

Видовой состав выбросов	ПДКмр, мг/м3	Сф, мг/м3	См, мг/м3	С'ф, мг/м3	H, м	A	F	m	n		U0, м/с	D, м	Q, м3/с	Tг, 0C	Tn, 0C	?T	ПДВ, г/с
Азота диоксид	0,085	0,05	0,018	0,04	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1	2,01
Аммиак	0,2	0,08	0,003	0,01	35	160	2	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1	4,37
Кислота азотная	0,4	0,1	1,1*10-5	0,1	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1	14,26
Сажа	0,15	0,07	2,2*10-6	0,07	35	160	2	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1	1,9
Серы двуокись	0,5	0,25	0,33	0,11	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1	18,1
Углерода окись	5,0	2,0	0,02	1,99	35	160	1	0,201	2,08	1	10	1,5	17,66	26	25	1	143

Если на данном предприятии или группе предприятий, расположенных в одном районе, нормативы ПДВ по объективным причинам не могут быть достигнуты в настоящее время, то по согласованию с территориальными управлениями Ростехнадзора и исполнительного органа субъекта РФ допускается планировать снижение выбросов до нормируемых величин, обеспечивающих соблюдение ПДК в воздухе, населенных пунктов, поэтапно (с указанием продолжительности каждого этапа). При этом значение лимитирующих или временно согласованных выбросов (ВСВ) устанавливаются с учетом передового экологического опыта в технологии данного производства. ПДВ и ВСВ пересматриваются не реже одного раза в 5 лет.

4. Определение расстояний СЗЗ

Задание: определить величины расстояний Х_м для выбрасываемых из источника загрязнения веществ. Результаты расчетов оформить в виде таблицы. Сравнить полученные значения Х_м со значениями L_o, приведенными в табл. 12 и сделать необходимые выводы.

Большое значение в системе охраны атмосферного воздуха имеют планировочные мероприятия, позволяющие при постоянстве валовых выбросов существенно снизить воздействие загрязнения окружающей среды на человека. Особое внимание уделяется выбору площадки для промышленного предприятия взаимному расположению производственных зданий и жилых массивов.

Для предприятий, их отдельных зданий и сооружений с технологическими процессами, являющимися источниками производственных вредностей, предусмотрена санитарная классификация, учитывающая мощность предприятия, особенности технологических процессов, характер и количество выделяющихся в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ.

Всего установлено пять классов предприятий, для которых предусмотрены размеры санитарно-защитных зон (СЗЗ).

Размеры санитарно-защитных зон

Класс предприятия	I	II	III	IV	V
Размер зоны L0, м	1000	500	300	100	50

Приведенные выше значения размеров СЗЗ в зависимости от класса, предприятия должны уточняться. С этой целью определяется фактическое загрязнение атмосферного воздуха вредными примесями. Максимальные величины приземных концентраций этих примесей определяются по формуле (4) -- для случая, когда выбрасываемая из источника загрязнения газовоздушная смесь имеет температуру выше температуры окружающей среды и по формуле (5) -для холодных выбросов (ДТ ? 0).

Расстояние Х_м (м) от источника выброса, на котором приземная концентраyция примеси имеет наибольшее значение С_м, определяется по формуле

где F - коэффициент, приведенный в табл.;

d - безразмерный коэффициент, зависящий от параметра f,

Коэффициент d определяется следующим образом:

При f >100

d=5,7, Если

d=11,4, Если < < 2 м/с

d=16, Если > 2 м/с

Где -- опасная скорость ветра для газовоздушной смеси, имеющей температуру окружающей среды. Она определяется по формуле

, м/с

Следовательно:

d = 11,4 * 0,557 = 6,35

После подсчета величины С_м следует проверить выполнение условия (формула 3). При его выполнении размер СЗЗ принимается равным X_M.

Если указанное условие не выполняется, размер СЗЗ уточняется для различных направлений ветра в зависимости от результатов расчета загрязнения атмосферы и среднегодовой розы ветров района расположения предприятия

Делаем расчёт для окиси углерода:

Видовой состав выбросов	Сф, мг/м3	См, мг/м3	H, м	F	U'm, м/с	f	d	Xm
Азота диоксид	0,05	0,018	35	1	0,557	122,4	6,35	222,25
Аммиак	0,08	0,003	35	2	0,557	122,4	6,35	166,68
Кислота азотная	0,1	1,1*10-5	35	1	0,557	122,4	6,35	222,25
Сажа	0,07	2,2*10-6	35	2	0,557	122,4	6,35	166,68
Серы двуокись	0,25	0,33	35	1	0,557	122,4	6,35	222,25
Углерода окись	2	0,02	35	1	0,557	122,4	6,35	222,25

Вывод: при сравнении расчетного значения X_м = 222,25 м с табличными значениями L_o, принимаем санитарно-защитную зону равную 300 м.

5. Платежи за загрязнение атмосферного воздуха

Величина платежей определяется как сумма платежей за загрязнение: в размерах, не превышающих установленные природопользователю норматива предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ:

	При
	При
	При

где К_эс -- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы в данном регионе, для Челябинска К_эс = 2,4;

К_и -- коэффициент индексации, зависящий от темпов инфляции = 1,2;

Н_ПДВ и Н_л - нормативы платы за выбросы в пределах ПДВ и лимитов соответственно, руб./т.

соответственно расчет производим по формуле

Производим расчёт для окиси углерода:

Результаты вычислений приведены в таблице

Видовой состав выбросов	Kэс	Ки	Mi, т/год	MПДВ, т/год	Mлi, т/год	HПДВ, руб/т	Hл, руб/т	Пi, руб.
Азота диоксид	2,4	1,2	168	67,2	100,8	52	260	286820,35
Аммиак	2,4	1,2	16	6,4	9,6	52	260	57729,02
Кислота азотная	2,4	1,2	0,1	0,04	0,06	13,7	68,5	44,98
Сажа	2,4	1,2	0,01	4*10-3	0,01	41	205	13,46
Серы двуокись	2,4	1,2	2973	1189,2	1783,8	21	105	2049800,26
Углерода окись	2,4	1,2	195	78	117	0,6	3	3841,34
Итоговой размер платежей за загрязнение атмосферы предприятием:	2398249,41

Размещено на Allbest.ru

...