Расчет выброса загрязняющего вещества в атмосферу от стационарного источника

    Ущерб растительности. Некоторые газообразные загрязнители, такие, как диоксид серы, оксиды азота, озон и пероксиацетилнитраты, наносят прямой ущерб листьям культурных растений и деревьев, когда попадают в их поры. Длительное воздействие на листья и хвою загрязнителей воздуха может также разрушить восковую оболочку, которая помогает предотвратить избыточные потери воды и снизить ущерб от болезней, бактерий, засух и морозов. В штатах Среднего Запада потери урожая пшеницы, кукурузы, сои и земляного ореха,

обусловленные озоном и кислотными осадками.

    Постоянное  воздействие загрязнителей воздуха препятствует фотосинтезу и росту растений, поглощению питательных веществ и приводит к тому, что листья и хвоя желтеют и опадают. Хвойные деревья, особенно на больших высотах, очень чувствительны к воздействию загрязнителей воздуха вследствие большой продолжительности жизни и круглогодичному воздействию загрязненного воздуха на их иглы.

    Помимо  непосредственного повреждения листьев и хвои кислотные осадки могут вымывать из почв жизненно важные питательные вещества, такие, как кальций, магний и натрий, и убивать жизненно важные почвенные микроорганизмы. Они также служат причиной попадания в почвенные воды ионов алюминия, поражающих тонкие корневые волоски, препятствуя тем самым всасыванию воды и питательных веществ из почвы и делая деревья более чувствительными к засухе, морозу, насекомым, грибам, мхам и болезням. Этот косвенный ущерб, ослабляющий деревья, считается намного более опасным по сравнению с прямым ущербом от загрязнения воздуха. Длительное воздействие высоких концентраций разнообразных загрязняющих веществ способно уничтожить все деревья и растительность на некоторой территории.

    Эффект  длительного воздействия многочисленных загрязнителей воздуха на деревья может оставаться незамеченным несколько десятилетий. Затем внезапно большая часть деревьев начинает погибать из-за истощения питательных веществ в почвах и повышенной чувствительности к бактериям, болезням, грибам, мхам и засухам.

    Ущерб водоемам. Кислотные осадки оказывают пагубное влияние на водные организмы пресноводных озер и рек, особенно в областях, где почвы и воды не обладают устойчивостью по отношению к кислотам. Первым признаком избыточной кислотности является уменьшение числа пиявок, моллюсков и насекомых — важного фактора здоровья озер. Это создает условия для последующего исчезновения различных видов рыб, таких, как форель, щука и санфиш.

    В значительной степени ущерб, нанесенный водоемам Северного полушария, является следствием кислотного шока. Кислотный шок вызывается внезапным притоком в озера больших объемов высококислотной воды (наряду с токсичным алюминием, вымытым из почвы) во время весеннего снеготаяния или в период сильных дождей, сменивших засуху. Алюминий, вымытый из почв и донных осадков, убивает рыб, засоряя их жабры.

    В Норвегии и Швеции по крайней мере 68 тыс. озер либо вовсе лишены рыб, либо утратили восстановительную способность из-за их повышенной кислотности.

    Избыточный приток нитратов в результате выпадения кислотных осадков является главной угрозой для многих видов растений и рыб в озерах и эстуариях, таких, как Чесапикский залив. Нитраты стимулируют рост водорослей и фитоплактона, которые делают воду мутной и лишают придонные растения солнечного света. Когда водоросли отмирают, их разложение поглощающими кислород бактериями истощает запасы растворенного в воде кислорода, вызывая гибель рыб и других аэробных организмов.

    Ущерб материалам. Ежегодно ущерб, причиняемый различным материалам загрязнением воздуха, исчисляется миллионами долларов. Огромное количество сажи и пыли обусловливает необходимость дорогой чистки. Бесценные мраморные статуи, исторические здания и витражи во всем мире подвергаются пагубному воздействию загрязненного воздуха.

    Без соответствующего ухода и покраски такие металлы, как железо и сталь, используемые для изготовления железнодорожных рельсов, опор мостов и эстакад, коррелируют и теряют прочность из-за загрязнения воздуха. Различные загрязнители воздуха ухудшают качество кожи, резины, бумаги, краски и тканей, таких, как хлопок, вискоза и нейлон. 

    Современное экологическое состояние  Украины 

    Нынешнюю  экологическую  ситуацию в Украине можно охарактеризовать

как кризисную, которая формировалась на протяжении длительного периода через пренебрежения  объективных законов развития и  отображения природно-ресурсного комплекса Украины.

    Низкий уровень экологического понимания общества, привели к значительной деградации окружающей среды Украины, сверхнормативного загрязнения поверхностных и подземных вод, воздуха и земель, накопление в больших количествах вредных, в том числе высокотоксичных, отходов производства.

    В Украине в 1996 году было выброшено в атмосферу приблизительно 6,34 млн. тонн загрязняющих веществ, в том числе 4,76 млн. тонн – со стационарных источников, 1,58 млн. тонн – от передвижных. За период 1992-1996 гг. общий объем выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух сократился от стационарных источников на 45% , от передвижных – на 12%. Последние выбрасывают 85% свинца, 49% оксида углерода и 31% углеводородов. С отраслей промышленности наибольше загрязняют атмосферу энергетика (32%), металлургия (27%), угольная промышленность (23%). Украина занимает восьмое место в мире как эмитер СО₂ в энергетической отрасли, ее часть составляет 2,35% общемировых выбросов этого вещества энергетикой.    

    Рост  выбросов в городе приведет к ухудшению  состояния атмосферного воздуха. Основным направлением охраны воздушного бассейна города от загрязнения является уменьшение выбросов в атмосферу стационарными источниками промышленности, коммунального хозяйства и передвижными источниками.  
 
 
 

Раздел 3. Выполнение индивидуального  задания.  

3.1Характеристика  объекта.

    Объект  исследования – точечный источник выброса загрязняющих веществ в  атмосферный воздух. Распологается  на территории ТЭЦ в городе Харьков.

    Климатические характеристики г. Харьков, необходимые для расчетов: средняя максимальная температура наружного воздуха наиболее жаркого месяца (июля) в населенном пункте согласно СНиП 2.0101- 25,2 ºС.

    Преобладающие направления в городе Харьков: северное, восточное и северо-восточное. 

    Рельеф  местности ровный слабопересеченный  с перепадом высот не превышающем 50 м на 1 км.

    Характеристика  выброса: наименование выброса оксид углерода; мощность выброса источника загрязнения 145 г/с; температура выброса 70 ºС, скорость выброса 18 м/с, высота выброса 38 м, диаметр устья выброса 0,9 м.

    Техническая характеристика - очистка отсутсвует, так как значение коэффициента F  равно 3. (по заданию).

    Фоновая концентрация в данном месте принимается 18% от предельно-допустимой концентрации выброса (по заданию).

      Класс опасности промышленного  предприятия. Предприятия с термической обработкой без литейных цехов (ТЭЦ) относится к ппятому классу  опасности с шириной санитарно-защитной зоны - 50 м.

    Предельно допустимые концентрации для цементной пыли: ПДК_м.р. составляет 5 мг/м³; ПДК_с.с. – 3 мг/м³.

    Расчет  проводится для неблагоприятных  метеорологических условий.

    В  соответсвии  с индивидуальным заданием необходимо  провести  расчеты

в соответсвии  с вышеуказаными методиками:

    - расчет  максимальной   приземной   концентрации  при   неблагоприятных 

метеорологических условиях С_max;

    - расстояние от источника выбросов, на котором приземная концентрация  С при неблагоприятных метерологических условиях достигает максимального значения X_max ;

    - расчет предельно-допустимых выбросов  в атмосферу ПДВ;

    - расчет снижения выбросов при  установлении очистки до значения  не привышающего ПДВ;

    - расчет  санитарно-защитной зоны от точечного  источника и ее графическое  изображение;

    - расчет  платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 3.2. Расчет индивидуального  задания 

    Исходные  данные для расчета: Масса выброса 145 г/с, температура газовоздушной смеси 70 °С, диаметр устья 0,9 м, высота источника 38 м, скорость выброса 18 м³/с, источник расположен в Харькове, выброс оксид углерода, F=3 (по исходным данным задания, см. табл.8).

    1. Расчет максимальной приземной  концентрации вредного вещества  С_max (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси от точечного источника проводится по формуле (1):

                                  С_max= .                         

    - Определяем значение коэффициента  А для Харькова. На рис. 1 изображена карта Украины. Т.к. Харьков расположен между 50˚ с.ш. и 52˚ с.ш., то коэффициент А принимается равным 180.

    - Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу за единицу времени (М) определяем по табл.8.

    - Безразмерный коэффициент F определяется по табл. 8.

    - Высота источника выброса над уровнем земли Н определяется по табл.8.

    - Коэффициент η = 1,  т. к. местность ровная или слабопересеченая, перепад

высот, не превышающим 50 м на 1 км.

    - Определим расход газовоздушной смеси. Подставим исходные данные в формулу (2):

    V₁=

= =11,4453 м³,

    где π – число Пи, равняется 3,14;

    D – диаметр устья источника  выброса определяется по табл. 8.

    ω_о – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса определяется по табл. 8.

    - Определяем ∆Т= Тг-Тв, (ºС). Температуры газовоздушной смеси Т_г и окружающего атмосферного воздуха Т_в наиболее жаркого месяца определяем по табл. 8. Соответственно, ∆Т = Тг-Тв = 47-27,6 = 19,4 ⁰С.

    - Определим параметры f, ν_м , v´_м и f_e  коэффициентов m и n. Подставляем исходные данные в формулы (3) – (6):

    f =

= = 4,5;

    v_м=

= = 1,5;

    v´_м =

= = 0,5542;

    f_e= 800· (v´_м)³ = 800· (0,55)³ = 136,17.

      Значения D, ω_о и Н определяем по табл. 8.

    - Определяем коэффициент m, т.к.  f = 4,5, а это меньше 100, то коэффициент m рассчитываем по формуле (7) :

    m =

= = 0,6927.

    - Определяем  коэффициент   n,   т. к. параметр v_м = 0,93, он  находиться  в интервале 0,5 < v_м< 2, то коэффициент n рассчитываем по формуле (10) :

    n = 0,532· v_м² – 2,13· v_м + 3,13 = 0,532·1,5² – 2,13·1,5 + 3,13 = 1,132.

    - Определяем максимальную концентрацию. Подставляем полученные значения  в формулу (1):