Розрахунок, аналіз та прогноз забруднення території підприємства при викидах точковим джерелом

х_mu=px_m, де

p – безрозмірний коефіцієнт, що  визначається в залежності від  співвідношення u/u_m за формулами:

p=3 при u/u_m ≤0,25;

 при 0,25< u/u_m ≤1

Р= 0,32 u/um+0,68 при u/u_m>1.

При небезпечній швидкості вітру u_m приземна концентрація шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду визначається за формулою:

С= s₁C_m , де

 при х/хм≤1;

 при 1<х/хm≤8;

 при F≤1.5 та x/x_m>8;

 при F>1.5 та x/x_m>8;

 

Для низьких наземних джерел (висотою  не більше 10 м) при значеннях х/х_m <1 величина s1 заміняється на величину s”1 яка визначається в залежності від х/х_m та Н за формулою:

s”₁=0,125(10-Н)+0,125 (Н-2) s₁ при 2≤Н<10.

Аналогічно визначається значення концентрації шкідливих речовин  на різних відстанях по осі факела при інших значеннях швидкостей вітру та в несприятливих метеорологічних  умовах. За формулами визначаються значення величин С_mu та х_mu. В залежності від відношення х/х_m визначається значення s₁. Шукане знaчення концентрації шкідливої речовини визначається шляхом множення С_mu на s₁.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 3

Вплив об’єкту на навколишнє середовище

3.1 Загальна характеристика підприємства, як джерела забруднення повітря.

Підприємство розміщене  на рівнинній території із середньою  швидкістю вітру 5 м/с. Температура  повітря у найбільш жаркий місяць становить 24 °С. На даному підприємстві розміщені три джерела забруднення атмосферного повітря, а саме - котельня, пічна труба, вентиляція. Ці об’єкти в першу чергу забруднюють атмосферне повітря.

Котельня характеризується такими показниками: висота труби становить  31 метрів, її діаметр 1,2 м. Маса SO₂, яка викидається у атмосферне повітря за 1 секунду становить 25 грами. Середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду становить 19,46 м/с. Температура газів, які викидаються у повітря становить 140 °С.

Вентиляція характеризується такими показниками: висота труби становить 11 метрів, її діаметр 0,6 м. Маса SO₂, яка викидається у атмосферне повітря за 1 секунду становить 9 грам. Середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду становить 4,95 м/с. Температура газів, які викидаються у повітря становить 28 °С.

Пічна труба характеризується такими показниками: висота труби становить 22 метри, її діаметр 0,6 м. Маса SO₂, яка викидається у атмосферне повітря за 1 секунду становить 25 грам. Середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду становить 70,77 м/с. Температура газів, які викидаються у повітря становить 128 °С.

3.2 Підприємство  як джерело забруднення довкілля

В атмосферу викидається  величезна кількість твердих  часток у вигляді пилу, пару та газів. Ступінь їх шкідливості різноманітна і залежить від хімічного складу, фізичних властивостей, умов розповсюдження в атмосфері і від багатьох інших факторів. Найбільшими забруднювачами атмосфери є теплові електростанції, підприємства чорної та кольорової металургії, виробництво будівельних матеріалів, транспорт. Щорічно в атмосферу Землі від антропогенних джерел поступає приблизно 250 млн. т пилу, 200 млн. т оксиду вуглецю, 50 млн. т різноманітних вуглеводнів, 150 млн. т діоксиду сірки, 50 млн. т оксидів азоту. Більша частина цих речовин утворюється при процесах горіння звичайних органічних палив. В порівнянні з масою всієї атмосфери Землі ці цифри можуть показатись незначними, так як складають менше однієї десяти тисячної долі процента. Однак, проходить постійне накопичення забруднень, а деякі із них шкідливі навіть при малих концентраціях, розповсюдження їх нерівномірне по поверхні Землі, і в ряді місць вже зараз досягнуті недопустимі концентрації. Дане підприємство знаходиться на рівнинній території.

Говорячи про забруднення  довкілля в першу чергу слід зупинитися на забрудненні атмосфери. До шкідливих  викидів, що забруднюють атмосферу, відносяться атмосферні пил, гази та випари, що безпосередньо або непрямим чином впливають на життя людини. Пил та аерозолі, що перебувають  у повітрі, як правило не вступають до яких-небудь реакцій з утворенням сполук, що можуть зашкодити людині, але в поєднанні з іншими факторами можуть нести суттєву небезпеку.

Дане підприємство розташоване  на рівнинній території, з перепадом  висот, які не перевищують 50 метрів на 1 кілометр. Тому коефіцієнт ŋ, що враховує вплив рельєфу місцевості буде становити 1. Знаходиться підприємство у зоні від 50 до 52 п. ш., тому коефіцієнт А, що враховує частоту температурних інверсій буде становити 160.

На підприємстві є три  джерела викиду: котельня, вентиляція і пічна труба. Їхні висоти відповідно становлять 13, 8, 26 метрів.

Атмосферний пил і дими антропогенного походження утворюються  в результаті промислових викидів; зола і дим при згоранні палива в промислових, побутових та транспортних котельних установок, ряд хімічних продуктів – при взаємодії газів, серед яких визначну роль грають сульфати.

Під атмосферним пилом  розуміють завислі в повітрі  тверді частинки діаметром більше 1 мкм. Ці частинки складно класифікувати  хімічно, так як вони можуть являти собою як частинки кварцу, так і  органічні матеріали найрізноманітнішого  походження, також квітковий пилок  рослин. Говорячи про склад атмосферного пилу в глобальному масштабі, маємо  зауважити, що вона в основному має  мінеральне походження, але в окремих  районах склад може змінюватися  відповідно до джерел формування атмосферного пилу: тут можуть превалювати сполуки  лужних і лужноземельних металів, важкі  метали, вуглеводні та спори рослин.

Аерозолі являють собою  колоїдні системи, дисперсійним середовищем  в яких є, як правило повітря. Діаметр  диспергованих частинок, відповідно до визначення колоїдної системи, знаходиться  в межах 0,1-0,001мкм. На відміну від  атмосферного пилу аерозолі вміщують на лише тверді, а й рідкі частинки, утворені при конденсації парів  чи при взаємодії газів. Рідкі  краплини можуть вміщувати і розчинені  в них речовини. Звичайно до аерозолів  відносять і краплини діаметром 0,1-1 мкм, тоді як тверді частинки того ж  діаметру відносять до аерозолів  рідше, часто характеризуючи їх як тонкий пил.

У фізіологічному плані особливу увагу слід приділяти частинкам  розміром менш 5 мкм, тому як при зменшенні  розміру їх поведінка стає все  більш схожою з газоподібним станом, тобто вони не затримуються в легенях  при диханні (не відфільтровуються  від повітря), а також не вимиваються  з повітря дощами. Це збільшує час  їхнього перебування в атмосфері  в порівнянні з більшими частинками – обставина, що грає особливо важливу  роль при розподілі пилу та аерозолів  в атмосфері.

Атмосферний пил та аерозолі ослаблюють сонячне випромінювання в результаті розсіювання, відбивання і поглинання променів. Ці процеси, пов’язані з дією діоксиду вуглецю  та інших газів, що поглинають ультрафіолетове  випромінювання, помітно впливають  на клімат.

Частинки темного кольору, наприклад частинки сажі, відповідно, найкраще поглинають видиме світло і  інфрачервоне випромінювання, що призводить до самого інтенсивного охолодження  земної поверхні.

Основна частина тропосферних та стратосферних аерозолів складається  з частинок діаметром близько 1 мкм  і менше. Ці частинки в першу чергу  призводять до розсіювання в видимій  області спектру, інфрачервоне випромінювання вони поглинають незначною мірою. На даний час в атмосфері густина  аерозолів така, що вона призводить до зниження температури земної поверхні приблизно на 1,5 °С. в якості порівняння можна зазначити, що хмари та водні пари в атмосфері знижують температуру земної поверхні приблизно на 15 °С. Якщо вміст аерозолів в тропосфері збільшується вдвічі, то це викликає зниження температури земної поверхні більш ніж на 1,5 °С, але не в два рази. Вважається, що коротко часові зміни вмісту аерозолів в атмосфері можуть призвести до кліматичних змін. Але ці припущення не є коректними, тому що вплив забруднення атмосфери аерозолями слід розглядати в сукупності з іншими факторами: відбивальною здатністю земної поверхні, вмістом газів в тропосфері, що поглинають тепло, а також за наявності в стратосфері газів, що руйнують озон.

3.3 Техніко-екологічна  оцінка екологічної ситуації

Для оцінки техніко-екологічної  ситуації даного об’єкту маючи всі  потрібні данні ми можемо провести розрахунки щодо визначення:

- максимального значення  приземної концентрації шкідливої  речовини См (мг/м3);

- відстані х_m від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення См;

- значення небезпечної швидкості u_m (м/с) на рівні флюгера, при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин См;

- максимального значення  приземної концентрації шкідливої речовини С_mu (мг/м3) при несприятливих метеорологічних умовах;

- відстані від джерела  викиду х_mu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_mu ;

- приземної концентрації  шкідливих речовин С (мг/м3) в  атмосфері по осі факела викиду  на різних відстанях х (м)  від джерела викиду.

Всі розрахунки будуть проводитись  відповідно до методики розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих  речовин, що містяться у викидах  підприємств (ОНД-86).

 

Котельня

Вихідні дані для розрахунків  подані в таблиці 3.1

Таблиця 3.1

А	М, г/с	Т пов, оС	u, м/с	H, m	D, m	ω0, м/с	Tг, оС	x	y
180	25	24	5	31	1,2	19,46	140	40

 

1. Різниця між температурою газоповітряної суміші, яка викидається та температурою навколишнього атмосферного повітря:

ΔТ (ºС) – Тг – Тп =140-24=116 ºС

F –1;

ŋ –1;

(м³/с)

Значення коефіцієнтів m і n визначають залежно від параметрів f; fe; V_m:

(м/с)

(м/с),

Коефіцієнт m визначають залежно від  параметрів f, vm, v’m та fe за формулою:

Коефіцієнт n при f < 100 визначається залежно від Vм:

n = 1, при V_м >2.

(мг/м³)

2. Відстань х_м від джерела викидів, на якому приземна концентрація С (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах досягає максимального значення С_м визначається за формулою:

,

де безрозмірний коефіцієнт d при f<100 знаходиться за формулою:

(м)

3. Значення небезпечної швидкості u_m (м/с) на рівні флюгера (за звичай 10 м від поверхні землі), при якій досягається найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин С_м  у випадку f<100 визначається за формулою:

(м/с)

4. Максимальне значення приземної  концентрації шкідливої речовини  С_мu (мг/м³) при несприятливих метеорологічних умовах та швидкості вітру u (м/с), яка відрізняється від небезпечної швидкості вітру u_м (м/с) визначається за формулою

С_мu = rC_м,

5. Відстань від джерела викиду  х_mu (м), на якій при швидкості вітру u та несприятливих метеорологічних умовах приземна концентрація шкідливих речовин досягає максимального значення С_mu (мг/м3), визначається за формулою :

х_mu=px_m, де

p – безрозмірний коефіцієнт, що  визначається в залежності від  співвідношення u/u_m за формулою:

Р = 0,32 ∙ 1,43 + 0,68 = 1,14

      6. При небезпечній швидкості вітру u_m приземна концентрація шкідливих речовин С (мг/м3) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях х (м) від джерела викиду визначається за формулою:

С= s₁C_м ,    

На відстані 400м :

х/х_м = 400/1293,6=0,31

С = (мг/м³)

На відстані 800м :

х/х_м = 800/ 1293,6=0,62

С = (мг/м³)

 

На відстані 1200м :

х/х_м = 1200/ 1293,6=0,93

С = (мг/м³)

На відстані  1600м :

х/х_м = 1600/1293,6=1,24

С = (мг/м³)

На відстані 2000м :

х/х_м = 2000/1293,6=1,55

 

С = (мг/м³)

Дані розрахунки відображено у  графіку, що наочно показує траєкторію руху концентрації SO₂ в повітрі.