Министерство образования Российской Федерации. 18.10-18.50 Б.с. – Театральная студия «Арт-Магия», Н.Гумилёв «Охота на носорога»
18.10-18.50 Б.с. – Театральная студия «Арт-Магия», Н.Гумилёв «Охота на носорога» ГБОУ ДОД ДШИ Невского района Санкт-Петербурга «Театральная семья» (Драматический спектакль)
ВОКАЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ РАСПИСАНИЕ ЗАНЯТИЙ Утверждаю Проректор по учебной работе _________________________________________________Студентов В. А.
«___»_______________2012 г. 2 семестр 2011/2012 учебного года Кафедра Сольного пения 1 курс
Расписание мастер классов на детскую площадку
Министерство образования Российской Федерации Омский государственный технический университет
РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ В АТМОСФЕРЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВЫБРОСАХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Методические указания к практическим занятиям
Омск 2004
Составители: Л.Г. Стишенко, доцент; Е.Н. Кирьянова, старший преподаватель
Предназначены для изучения теоретического материала и решения практических задач для студентов различных специальностей по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» и, в частности, для студентов специальности 330500 по дисциплине «Основы промышленной экологии».
Печатаются по решению редакционно-издательского и научно-методического советов Омского государственного технического университета.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Выброс загрязняющих веществ в окружающую среду – явление сложное, не ограничивающееся внешней стороной, т.е. выходом дымов из заводских труб. На современном производстве полностью провести очистку воздуха, используя известные решения, не удается, и некоторая часть вредных веществ выбрасывается в атмосферу. Ни одно вещество из тех, что выбрасываются человеком в биосферу, не остается на месте. Атмосферные движения играют основную роль в распространении загрязняющих веществ. Действительно, каким бы ни было вещество – органическим или минеральным, газообразным, жидким или твердым, теоретически оно может распространяться в атмосфере. Некоторые из загрязняющих веществ, выбрасываемых человеком в атмосферу, находятся в ней и в естественных условиях. Углекислый газ, оксид азота, сернистый газ или ртуть антропогенного происхождения увеличивают фоновые концентрации этих примесей в атмосфере, куда они поступают благодаря различным явлениям. Другие загрязнители – радиоактивные вещества, пестициды или многочисленные синтезированные органические соединения – имеют искусственное происхождение. Распространение этих веществ в атмосфере подчиняется законам турбулентной диффузии. Восходящие потоки и ветры переносят загрязняющие вещества на различные высоты и широты и обеспечивают их циркуляцию в атмосфере. Процесс рассеивания определяется состоянием атмосферы, характером местности, свойствами выбросов и другими условиями. Он осуществляется через высотные трубы или аэрационные фонари. Основным условием рассеивания газопылевых выбросов является обеспечение допустимых концентраций выделяющихся вредных веществ в приземном слое атмосферы. Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86». При расчете рассеивания определяются: величины максимальной приземной концентрации вредных веществ, расстояний от источника выброса, на котором концентрация вредных веществ достигает своего максимального значения, концентраций вредных веществ на любом расстоянии от источника выброса, а также предельно допустимый выброс (ПДВ) вредного вещества и минимальная высота источника выброса. Величина максимальной приземной концентрации каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы не должна превышать величины максимальной разовой предельно допустимой концентрации данного вещества в атмосферном воздухе. Для нормирования выбросов используется также понятие «предельно допустимый выброс (ПДВ)». ПДВ является нормативным показателем, устанавливаемым для конкретного источника загрязнения атмосферного воздуха, обеспечивающим при условии рассеивания вредных веществ в атмосфере приземные концентрации, отвечающие требованиям санитарных норм (не выше ПДК).
1. РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ВЫБРОСОВ ИЗ ОДИНОЧНОГО ИСТОЧНИКА
Величина максимальной приземной концентрации вредных веществ Cм при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем, мг/м3, (рис.1.1) достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Хм, от источника и определяется по формуле:
где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М– масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с; F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H – высота источника выброса над уровнем земли, м; ΔT – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси ТГ и средней максимальной температурой окружающего атмосферного воздуха ТВ наиболее жаркого месяца года, °С; V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с, определяемый по формуле:
где D – диаметр устья источника выброса, м; ω0 – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с. Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным: а) 250 – для районов Средней Азии южнее 40° с.ш., Республики Бурятии и Читинской области; б) 200 – для европейской территории: для районов России южнее 50° с.ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдовы, для Казахстана, Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии; в) 180 – для европейской территории и Урала от 50 до 52° с.ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины; г) 160 – для европейской территории и Урала севернее 52° с.ш. (за исключением Центра ЕТС), а также для Украины; д) 140 – для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей. Рис.1.1. Общая схема источника выброса для определения параметров рассеивания
Значение безразмерного коэффициента F принимается: а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) – 1; б) для среднедисперсных аэрозолей при среднем эксплутационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % – 2, от 75 до 90 % – 2,5, менее 75 % и при отсутствии очистки – 3. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, υм, υ´м и fе по следующим формулам:
Коэффициентm определяется в зависимости от f по формулам:
Для fе < f < 100 значение коэффициента m вычисляется при fе = f. Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от υм по формулам:
При f ≥ 100 или ΔT ≈ 0 (холодные выбросы) при расчете Cм вместо формулы (1.1) используется формула:
причем n определяется по формулам (1.9) – (1.11) при υм = υ´м. Полученная таким образом величина максимальной приземной концентрации вредных веществ Cм в сумме с фоновой концентрацией вредных веществ СФ не должна превышать величины предельно допустимой концентрации (ПДК). Расстояние Хм от источника выбросов, на котором приземная концентрация C при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения Cм, определяется по формуле:
где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:
При f ≥ 100 или ΔT ≈ 0 значение d находится по формулам:
Значение опасной скорости Uм на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ Cм, в случае f < 100 определяется по формулам:
При f ≥ 100 или ΔT ≈ 0 значение UM вычисляется по формулам:
Максимальная величина приземной концентрации вредных веществ CмU при скорости ветра U, отличающейся от опасной, определяется следующим образом:
где r – безразмерная величина, определяется в зависимости от отношения по формулам:
Расстояние от источника выброса ХМU, на котором при скорости ветра U, приземная концентрация вредных веществ достигнет максимального значения CмU определяется как
где ρ – безразмерная величина, определяемая в зависимости от по формулам:
Величины приземных концентраций вредных веществ C в атмосфере на различных расстояниях от источника выброса рассчитываются по формуле:
где S1 – безразмерная величина, определяемая при опасной скорости ветра в зависимости от по формулам:
Расчеты загрязнения атмосферы при выбросах газовоздушной смеси из источника с прямоугольным устьем (шахты) производятся по приведенным выше формулам при средней скорости ω0 и значениях D = DЭ, (м) V1=V1Э. Средняя скорость выхода в атмосферу газовоздушной смеси ω0 определяется по формуле:
где L – длина устья, м; b – ширина устья, м. Эффективный диаметр устья DЭ определяется по формуле:
Эффективный расход выходящей в атмосферу в единицу времени газовоздушной смеси V1Э определяется по формуле:
Мощность выброса M, соответствующая заданному значению максимальной концентрации Cм, определяется по формуле:
В случае f ≥ 100 или ΔT ≈ 0:
Высота источника Н, соответствующая заданному значению Cм, в случае ΔT ≈ 0 определяется по формуле:
Если вычисленному по формуле (1.44) значению Н соответствует υ´М < 2 м/с, то Н уточняется методом последовательных приближений по формуле:
где ni и ni-1 – значения определенного по формулам (1.9) – (1.11) коэффициента n, полученные соответственно по значениям Нi и Нi-1 (при i = 1 в формуле (1.45) принимается no = 1, а значение Нi определяется по (1.44)). При ΔT > 0 для определения предварительного значения высоты Н используется формула:
По найденному значению Н определяются на основании формул (1.3) – (1.6) величины f, υМ, υ´М, fе и устанавливается в первом приближении произведение коэффициентов m и n. Дальнейшие уточнения выполняются по формуле:
где mi, ni соответствуют Нi, а mi-1, ni-1 – Нi-1 (при i = 1 принимается m0 = n0 = 1), а H0 определяется по (1.46). Уточнение значения H по формулам (1.45) и (1.47) производится до тех пор, пока два последовательно найденных значения H (Нi и Нi+1) будут различаться менее чем на 1 м. Пример 1. Через вытяжную трубу (шахту) высотой 50 м с диаметром устья 2 м в атмосферу выбрасывается горячий воздух (ТГ = 100 0C) c остатками сажи. Объем выбрасываемого воздуха через трубу составляет 40000 м3/ч, (V1 = 11,11 м3/с), валовой выброс сажи – 9 г/с, фоновая концентрация – 0,02 мг/м3. Максимальная разовая предельно допустимая концентрация – 0,15 мг/м3. Определить: 1) величину максимального загрязнения пылью приземного слоя атмосферы и сравнить ее с ПДК; 2) величину максимального загрязнения при скорости ветра 1,0 м/с; 3) расстояние от источника выброса до точки максимального загрязнения при той же скорости ветра; 4) концентрации вредных веществ на расстоянии 200, 400, 600, 800 и 1000 м от источника и построить график; 5) величину предельно допустимого выброса; 6) минимальную высоту трубы. Решение. Так как предприятие расположено в г. Омске (в Сибири), то коэффициент А = 200. Коэффициент F для мелкодисперсных веществ равен 1. Температура наружного воздуха для данного города ТВ = 24,5 °С. Тогда ΔT составит 100 – 24,5 = 75,5 (°С). 1. Определяем среднюю скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы по формуле (1.2):
м/с.
2. Находим параметры f, υМ, υ´М и fе по формулам (1.3) – (1.6):
,
,
,
.
3. Так как f < 100, находим коэффициент m по формуле (1.7):
.
4. Так как 0,5 ≤ υм < 2, то n определяем по формуле (1.10):
. 5. Подсчитываем величину максимальной приземной концентрации при неблагоприятных метеоусловиях по формуле (1.1):
мг/м3
и сравниваем с ПДК с учетом фонового загрязнения:
Собщ = 0,09 + 0,02 = 0,11 мг/м3, что < СПДК = 0,15 мг/м3.
6. Определяем расстояние Хм от источника выбросов, на котором приземная концентрация при неблагоприятных метеоусловиях достигает максимального значения Cм, по формуле (1.14). Так как υм = 1,66, то коэффициент d рассчитываем по формуле (1.16):
,
м. 7. Так как υм = 1,66, то опасная скорость ветра определяется по формуле (1.22):
м/с.
8. Определяем величины приземной концентрации пыли при скорости ветра U = 1 м/с по формуле (1.27). Подсчитаем r по формуле (1.28):
,
тогда мг/м3. 9. Определяем расстояние от источника выброса ХМU до точки максимальной концентрации CМU по формуле (1.30). Определяем ρ по формуле (1.32):
,
м.
10. Находим величину концентрации выброса C на различных расстояниях от источника выброса по формуле (1.34): а) расстояние 200 м. Определяем коэффициент S1 по формуле (1.35):
,
мг/м3;
б) аналогично находим концентрации на других расстояниях.
Строим график зависимости приземной концентрации от расстояния до источника.
Рис. 1.2. График зависимости приземной концентрации от расстояния до источника
11. Определяем величину предельно допустимого выброса M по формуле (1.42). Так как мг/м3,
то г/с.
12. Используя формулу (1.46), определяем минимальную высоту трубы:
м. 13. По формулам (1.3) и (1.4) с учетом H = 38 м определяем f и υм:
14. Уточняем коэффициенты m и n по формулам (1.7) и (1.10):
,
.
15. Используя формулу (1.47), уточняем высоту трубы:
м.
16. Так как разница между высотами 2 м, уточнение проводим еще раз:
м.
Принимаем минимальную высоту трубы – 40 м.
2. РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ ВЫБРОСОВ ИЗ ЛИНЕЙНОГО ИСТОЧНИКА
Для аэрационного фонаря расчет максимальных приземных концентраций осуществляется при двух направлениях ветра: вдоль и поперек фонаря. Наибольшая концентрация вредной примеси Cм достигается в случае ветра вдоль источника на расстоянии Хм от проекции его центра на земную поверхность. При рассмотрении аэрационного фонаря (рис.2.1.) как линейного источника значения Cм и расстояния Хм определяется по формулам:
Здесь значения C´м и Х´м, а также соответствующее им значение U´м принимаются равными максимальной концентрации Cм, расстоянию Хм и опасной скорости Uм для одиночного источника той же мощности M с круглым устьем диаметром DЭ и расходом выбрасываемой газовоздушной смеси VЭ1. Рис. 2.1. Схема корпуса, оборудованного аэрационным фонарем
При этом эффективный диаметр устья фонаря DЭ определяется по формуле:
где V1 – расход выбрасываемой из фонаря в единицу времени газовоздушной смеси, м3/с, ω0 – средняя скорость выхода из фонаря газовоздушной смеси, м/с. Величина VЭ1 определяется по найденному значению DЭ и формуле (1.41). Безразмерные коэффициенты S3 и S4 в (2.1) и (2.2) определяются по формулам:
Опасная скорость ветра принимается:
Значение максимальной концентрации вредных веществ при ветре, направленном поперек фонаря, определяется по формуле:
Здесь безразмерный коэффициент ε1 определяется по формулам:
Расстояние от аэрационного фонаря Хм, на котором достигается максимальная приземная концентрация вредных веществ Cм, определяется по формуле:
Пример 2. Из промышленного корпуса механообрабатывающего цеха воздух после прохождения через улавливающие установки (степень очистки 80 %) выбрасывается через аэрационный фонарь высотой 25 м и длиной 80 м в атмосферу. Объем выбрасываемого холодного воздуха 47 м3/с, валовой выброс пыли – 12 г/с. Пыль не токсична с максимальной разовой концентрацией 0,5 мг/м3, фоновая концентрация – 0,15 мг/м3. Средняя скорость выхода из фонаря газовоздушной смеси 10 м/с. Предприятие расположено в г. Омске.
Определить: 1) величину максимальной приземной концентрации вредных веществ и сравнить ее с ПДК; 2) расстояние, на котором достигается максимальная концентрация вредных веществ; 3) опасную скорость ветра. Решение. Так как предприятие расположено в г. Омске (в Сибири), то А = 200 1. Определяем эффективный диаметр устья фонаря по формуле (2.3):
м.
2. Определяем эквивалентный расход по формуле (1.41):
м3/с.
3. Рассчитываем параметры υ´М по формуле (1.5):
.
4. Находим коэффициент n по формуле (1.11):
.
5. Так как степень очистки 80 %, то коэффициент F = 2,5. 6. Определяем C´м по формуле (1.12) для одиночного источника:
мг/м3.
7. Определяем расстояние Х´м максимального загрязнения для одиночного источника по формуле (1.14), определив предварительно коэффициент d по формуле (1.18):
м.
8. Находим коэффициент S3 по формуле (2.4):
.
9. Определяем концентрацию вдоль источника по формуле (2.1):
Cм =0,9·2,91 = 2,6 мг/м3,
Собщ=2,6 + 0,15 = 2,75 мг/м3 > СПДК = 0,5 мг/м3.
10. Определяем расстояние Хм по формуле (2.2), на котором достигается максимальное загрязнение вдоль источника, предварительно рассчитав S4 по формуле (2.5):
,
м.
11. Определяем опасную скорость ветра по формуле (1.21). Так как , то м/с. 12. Вычисляем коэффициент α по формуле (2.11):
|