3.5.2. Обоснование допустимых выбросов при рассеивании вредных веществ через высокие источники

Расчёт рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах, включает определение максимальной величины приземной концентрации вредного вещества С_М (мг/м³), которая может устанавливаться на некотором расстоянии от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях.

Как правило, высокие источники выбросов могут оказывать влияние на уровень загрязнения воздуха в жилых зонах. Поэтому рассчитанные значения С_М сравниваются с ПДК_М.Р., которые не должны превышаться.

Температура выбросов существенно влияет на подъём и рассеивание вредных веществ в атмосфере. По этому при расчетах рассеивания высокие источники выбросов подразделяются на нагретые и холодные.

При расчёте рассеивания нагретых выбросов из одиночного (точечного) источника значения С_М (мг/м³) определяют по формуле

. (1.15)

Пользуясь выражением (1.15), представляющем собой прямую формулу, можно по фактическому выбросу М определить концентрацию вредного вещества С_М. Обратная формула позволяет рассчитать допустимый выброс по значению ПДК, установленному для данного вредного вещества:

. (1.16)

При расчёте рассеивания холодных выбросов из одиночного (точечного) источника величина С_М равна:

, (1.17)

. (1.18)

Следует иметь в виду, что выбросы относятся к холодным, если разность температур близка к нулю.

Помимо ранее обозначенных, в выражениях (1.15) – (1.18) приняты обозначения:

А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (с^{2/ 3} мг · град^{1/ 3} ); для европейской территории России А =120, для Украины А =160; для Казахстана, Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии, Сибири, Дальнего Востока, остальных районов Средней Азии и Крыма А =200;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы.

Величины М и V при проектировании определяются из расчётов материального баланса или принимаются в соответствии с установленными для данного процесса, аппарата или оборудования нормами на выбросы. В

условиях эксплуатации M и V принимаются как фактические значения, определённые в результате прямых измерений.

При расчёте значения С_М следует принимать наиболее неблагоприятные сочетания М и V, наблюдающиеся в реальных условиях эксплуатации. Величина определяется как разность температуры газовоздушной смеси Т_Г, выбрасываемой в атмосферу, и температуры Т_В окружающего атмосферного воздуха, принимаемой с учётом географического местаисточника по нормативным материалам, т.е.

. (1.19)

При расчётах рассеивания величину Т_В принимают как среднюю температуру наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года. При расчётах рассеивания выбросов от котельных и ТЭЦ, работающих по отопительному графику, значения Т_В принимают равными средним температурам наружного воздуха за отопительный сезон.

Безразмерный коэффициент F следует принимать равным единице при расчётах рассеивания газообразных вредных веществ. При расчётах рассеивания пыли и золы величину F принимают равной:

при F =2;

при 75% <  < 90% F =2,5;

при  <75% F =3,0.

Безразмерный коэффициент m рассчитывают по формуле

, (1.20)

где f – вспомогательный параметр, м/с²град

. (1.21)

Безразмерный коэффициент n определяют в зависимости от величины вспомогательного параметра _М по формулам:

при (1.22)

при (1.23)

при (1.24)

В случае нагретых выбросов

, (1.25)

а в случае холодных выбросов

. (1.26)

Коэффициент К, входящий в выражение (1.17) и (1.18), определяют по формуле

. (1.27)

В соответствии с общими закономерностями рассеивания выбросов от высоких источников величина С_М рассчитывается по формулам (1.15) и (1.17). При этом имеют место на оси факела выбросы на расстоянии х_М от источника выброса и при опасной скорости ветра .

При расчёте рассеивания газообразных вредных веществ расстояние х_М (м) определяют по формуле

, (1.28)

где d –безразмерная величина, определяемая в зависимости от параметров _М и f в случае нагретых выбросов и только в зависимости от _М в случае холодных выбросов.

При расчётах рассеивания пыли и золы, когда параметр ,

. (1.29)

Величина d в случае нагретых выбросов определяется с учётом параметра _М,

при

, (1.30)

а при

. (1.31)

В случае холодных выбросов

при , (1.32)

при . (1.33)

Зная величины С_М и х_М , можно рассчитать приземные концентрации С вредных веществ в атмосферном воздухе по оси факела источника выброса на различных расстояниях х от этого источника

, (1.34)

где s₁ –безразмерный коэффициент, определяемый по следующим формулам в зависимости от отношения х / х_М:

при

; (1.35)

при

; (1.36)

при

; (1.37)

при

. (1.38)

Пользуясь формулой (1.34) и зная в каждом конкретном случае расстояние х от источника выброса до начала населённого пункта (жилой застройки), можно рассчитать концентрацию вредного вещества в атмосферном воздухе населённого пункта, причём, если х / х_М =1, то s₁=1 и тогда С=С_М. Для всех других отношений х / х_М s₁<1 и, следовательно, С<С_М.

При определении уровня загрязнения воздуха от точечного (одиночного) источника значение С нужно рассчитывать, если расстояние х от источника выброса до начала населённого пункта больше х_М , т. е. х / х_М >1. При х / х_М <1 максимум значения уровня загрязнения обычно попадает на населённый пункт, и в этих случаях результаты расчёта характеризуются величиной С_М.

Значения концентраций вредных веществ, рассчитываемые по формулам (1.15) – (1.17) и (1.34), устанавливаются при опасной скорости ветра .

Величину опасной скорости ветра для нагретых и холодных выбросов следует принимать только в зависимости от параметра _М (в пределах м/с).

При = 0,5 м/с; (1.39)

При = _М м/с. (1.40)

При для нагретых выбросов

. (1.41)

Примеры расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе в районе источников их выброса представлены в приложении Б. Для выполнения такого рода расчётов составляют ситуационный план-схему предприятия, на которую наносят в масштабе габариты производственных зданий, границу территории предприятия, источники выбросов вредных веществ, границы санитарно-защитной зоны и указывают расстояния до начала населённого пункта (жилой застройки) (см. рисунок 3.1).

Суммарная концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха в любой точке местности при наличии N источников выбросов (С_N, мг/м³) определяется как сумма концентраций вредного вещества в этой точке от отдельных источников

, (1.42)

где С₁, С₂,…,С_N – концентрации вредного вещества, имеющие место в данной точке местности в результате рассеивания выбросов от 1, 2-го и N-го источников, мг/м³.

В зависимости от взаиморасположения источников выбросов на площадке предприятия и параметров выбросов выбирают один из нескольких вариантов расчёта суммарного загрязнения воздуха от группы источников.

Рисунок 3.1 – Ситуационный план промышленного предприятия с нанесением источника выбросов вредных веществ в атмосферу и требованиями к допустимому уровню загрязнения воздуха:

п роизводственные здания;

граница территории предприятия;

и сточники выбросов вредных веществ в атмосферу;

№1 – наиболее крупный источник выбросов, от оси которого откладываются значения l.