Материал: Основы экологической безопасности и эксплуатации зданий, сооружений и инженерных систем. Скрыпник А.И., Яременко С.А

При переводе котельной на резервное топливо (мазут или дизельное топливо) потребуется применение только очистного устройства, поскольку количество выбросов сернистого ангидрида относительно окислов азота будет выше в 2,5 раза.

Максимальная приземная концентрация оксида углерода, рассчитанная по формуле (10), составит 0,314 мг/м³ на расстоянии 90 м, которая в 16 раз меньше ПДК = 5 мг/м³, поэтому ею можно пренебречь.

5. Определение площади загрязненной городской зоны

Определение площади загрязнения, при максимальной приземной концентрации вдоль оси направления ветра с учетом фоновой концентрации при наступлении третьего режима НМУ составит С = 0,34 мг/м³ в одной точке на расстоянии x_m = 340 м от источника.

Концентрации вдоль оси направления ветра на различном расстоянии до точки с C_m рассчитываются при x/x_m ≤ 1 по зависимости С_x = (C_m + c_ф)∙S₁, где

S₁ = 3(x/x_m)⁴ - 8(x/x_m)³ +6 (x/x_m)² и при 8> x/x_m > 1 S₁ = 1,13 / [0,13∙(x/x_m)² +1].

В табл. 5.1 приведены значения приземных концентраций вдоль направления скорости ветра - х.

Таблица 5.1

Значения концентраций в перпендикулярном направлении y определяются с учетом величины опасной скорости ветра U, т.е такой, при которой воздушный поток максимально приближен к поверхности земли. При параметре V_m ≤ 0,5 U= 0,5 м/с, при 0,5 <V_m ≤ 2 U= V_m м/с, при V_m > 2 U = 2,2 V_m..

Для исследуемого варианта V_m = 1,9 и U = 1,9 м/с.

Концентрации С_y определяются по зависимости С_y = С_x∙S₂. Значение S₂ определяется по параметру t_y = U∙(y/x)², задавшись рядом значений y для соответствующего значения x, т.е. - S₂ = .

В табл. 5.2 приведены значения С_y для ряда значений y для одной точки при x_m = 340 м верхней зоны концентраций. Нижняя зона относительно оси x будет идентичной.

Таблица 5.2

Аналогично определяются концентрации для остальных точек вдоль линии x.

6. Влияние низких источников вредных выбросов

на загрязнение воздушной среды

Низкий источник – когда вредные выбросы поступают в аэродинамическую тень (завихренную зону) за зданием.

Максимальная приземная концентрация вредных веществ у здания С_м, мг/м³, при выбросе М, мг/с, скорости ветра V_в, м/с, и высоте здания Н_зд рассчитывается по зависимости

С_м = , (21)

где k_h = 2/exp(0,61∙h²_э), h_э = (h_тр + ∆h) / Н_зд, ∆h = α∙D_тр∙W_у / V_в , где α = 1,5 при V_в> 2 м/с и α = 1,9 при V_в ≤ 2 м/с, ∙D_тр – диаметр устья трубы выброса, м, W_у – скорость выброса в устье трубы, k_l – коэффициент, зависящий от отношения длины здания l к его высоте Н_эд, его величина приведена в табл. 6.1.

Таблица 6.1

L /Нзд	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
kl	1,2	1,3	1,15	1	0,8	0,65	0,5	0,4	0,3	0,2

Так называемая опасная скорость ветра определяется по зависимости

U = 3,8∙D_у∙ W_у∙В/Н_зд, (22)

где В = .

Максимальная приземная концентрация при опасной скорости ветра

С_м = , (23)

где Е = .

Пример.

Требуется определить приземную концентрацию вредных веществ у узкого здания высотой Н_зд = 15 м, l_{зд =} 15 м при высоте трубы над зданием h_тр = 1м, величине выброса М = 1000 мг/с, расходе газовоздушной смеси L = 2000 м³/ч (0,555 м³/с) для трех условий:

7. Влияние низких источников вредных выбросов и скорости ветра

на загрязнение воздушной среды

Концентрация вредного вещества на расстоянии x – C_x для узкого здания в ≤ 2,5 Н_зд при x ≤ 6 Н_зд равна

, (24)

при x > 6 Н_зд

. (25)

Концентрация вредного вещества на расстоянии x– C_x для широкого здания в >2,5 Н_зд при x ≤ 4 Н_зд равна

, (26)

где значение коэффициента k_l приведено в табл.6.1,

и при x ≤ 4 Н_зд равна

. (27)

Концентрация в поперечном потоке выбросов равна С_y = C_x∙S₃,

где

S₃ = exp[- 30∙y² / (1,4∙l + в +x)²]. (28)

8. Определение предотвращенного экологического ущерба воздушной среде

Предотвращенный экологический ущерб – это оценка в денежной форме возможных отрицательных последствий, которых удается избежать в результате природоохранной деятельности. Расчет выполняется в соответствии с "Методикой определения предотвращенного экологического ущерба", утвержденной Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды 30.11.1999г.

Величина предотвращенного ущерба определяется по зависимости

У_пр^а = У_уд^р∙ , (29)

где У_уд^р – удельный ущерб окружающей среде от выбросов в атмосферу региона приведенной суммы условной тонны, руб./усл. т, например, для ЦЧР У_уд^р = 62,8, для Центрального региона У_уд^р = 74;

к_э^р – коэффициент экологической ситуации в регионе, например в Воронежской области к_э^р = 1,11-1,28, в Краснодарском крае к_э^р = 1,5-2,9;

М^а_пр.i = М_i∙к_i, где М_i – величина i – го выброса, т/год, к_i – коэффициент эколого-экономической опасности i-го вещества, например, он равен для окиси углерода 0,4, углеводородов 0,7, пыли 2,7, двуокиси азота 16,5, диоксида серы 20, ртути 5000, бенз(а)пирена 12500 и т.д.

Пример. Котельная в Рязанской области, работавшая на угле и оснащенная скруббером, имела степень очистки от пыли η = 90 %, от золы η = 50 %, от диоксида серы η = 60 %, от двуокиси азота η = 35 % была закрыта. Выбросы составляли, т/год: пыли 5460, угольной золы 192,5, диоксида серы 386, диоксида азота 36,25, углеводородов со шламовой площадки 5888. Для области У_уд^р = 74 руб/усл.т, к_э^р = 1,9.

1 - W_у = 5 м/с,

2 – при величине опасной скорости ветра U = 1 м/с,

3 – над трубой установлен зонт.

Первый вариант: площадь устья трубы F = L/ W_у = 0,555/5 = 0,111 м² и диаметр устья трубы равен D_у = 0, 375 м.

При V_в = 1 м/с ∆h = 2,8 м, h_э = 0,25, В = 0,63, Е = 1,07, U = 0,3 м/с, С_м = 24,8 мг/м³ ,

при V_в = 2 м/с ∆h = 1,4 м, h_э = 0,16, В = 0,6, Е = 1,1, U = 0,28 м/с, С_м = 27 мг/м³,

при V_в = 5 м/с ∆h = 0,6 м, h_э = 0,1, В = 0,58, Е = 1,2, U = 0,26 м/с, С_м = 30 мг/м³.

Следовательно, при малой скорости газовоздушного потока и изменении скорости ветра в 5 раз концентрация у стены здания изменяется в 1,2 раза.

Второй вариант:

при V_в = 1м/с ∆h = 2,8 м, h_э = 0,25, В = 0,63, W_у = 16,7 м/с, Е = 1,07, С_м = 7,4 мг/м³ ,

при V_в = 2 м/с ∆h = 6,2 м, h_э = 0,16, В = 0,6, W_у = 17,5 м/с, Е = 1,1, С_м = 7,1 мг/м³ ,

при V_в = 5 м/с ∆h = 1,4 м, h_э = 0,16, В = 0,58, W_у = 18,2 м/с, Е = 1,2, С_м = 6,8 мг/м³ ,

Следовательно, увеличение скорости газовоздушного потока с 5 до 17,5 м/с, т.е. в 3,5 раза, и опасной скорости ветра приводит к пропорциональному снижению приземной концентрации вредных веществ.

Третий вариант:

при W_у = 0 ∆h = 0, h_э = 0,067, В = 0,55, Е = 0,33, C_m →∞,

при подъеме скорости газовоздушного потока со скоростью W_у = 0,1 м/с будем иметь ∆h = 0,06 м, h_э = 0,085, С_м = 373 мг/м³,

при W_у = 0,5 м/с С_м = 250 мг/м³.

Следовательно, установка зонта над выбросной трубой (шахтой) приводит к образованию максимальной приземной концентрации вредных веществ у источника.