РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ В РАЙОНЕ ИСТОЧНИКОВ ИХ ВЫБРОСА ПРИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

 

Электрохимический цех (ровная открытая местность, г. Саратов).

 

Таблица 4.1

№ п/п	Характеристики, обозначения, расчет	Единица	Значение
	Число дымовых труб, N	шт.
	Высота дымовых труб, H	м
	Диаметр устья трубы, D	м
	Скорость выхода газовоздушной смеси, w0	м/с	11,5
	Температура газовоздушной смеси, Тг	°С
	Температура окружающего воздуха, Тв	°С	23,7
	Выброс трифтортрихлорэта,	г/с
	Выброс фтористого водорода, М	г/с
	Коэффициенты в формуле 4.1
	А	-
	h	-
	Максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК):
	Трифтортрихлоэт	мг/м3
	Фтористый водород	мг/м3	0,02
	Объем газовоздушной смеси (по формуле (4.2)):
		м3/с	9,0275
	Перегрев газовоздушной смеси, D Т:
	D Т = Тг - Тв = 45-23,7	°С	21,3
	Параметр f (по формуле (4.3)):
		-	6,898
	Параметр vм (по формуле (4.4)):
		м/с	0,016 vм < 2
	Параметр (по формуле (4.5)):
		-	0,498
	Параметр fc (по формуле(4.6)):
	fc = 800(0,498)3	-	98,804; fc < 100
	Параметр m (по формуле (4.7)):	-	1,063
	Параметр n (по формуле (4.8)):	-	0,0704
	Опасная скорость ветра им (по формуле (4.11), ):
		м/с	0,5
	Параметр d (по формуле (4.10), ):
		-	5,7
Расчет концентрации трифтортрихлорэта
	Максимальная концентрация трифтортрихлорэта (по формуле (4.1)):
		мг/м3	0,696
	Расстояние (по формуле (4.9)):
		м
	Коэффициент s 1 для расстояния х (по формулам (4.23а), (4.23б)):
	х = 50 м, х / хм = 0,292 (ф. (4.23а))	-	0,121
	х = 100 м, х / хм = 0,584 (ф. (4.23а))	-	0,801
	х = 200 м, х / хм = 1,169 (ф. (4.23б))	-	0,965
	х = 400 м, х / хм = 2,339 (ф. (4.23б))	-	0,661
	х = 1000 м, х / хм =5,84 (ф. (4.23б))	-	0,208
	Концентрация на расстоянии х по формуле (4.12)
	х = 50 м, с = 0,121· 1,271	мг/м3	0,153
	х = 100 м, с = 0,801∙ 1,271	мг/м3	1,018
	х = 200 м, с = 0,965 ∙ 1,271	мг/м3	1,226
	х = 400 м, с = 0,661 ·1,271	мг/м3	0,840
	х = 1000 м, с = 0,208·1,271	мг/м3	0,355
Расчет концентрации фтористого водорода
	Расчет фтористого водорода производится аналогично расчету трифтортрихлорэта.
	Концентрации и связаны соотношением (см. формулу (4.1)):
	Концентрация на расстоянии х:   х = 50 м, с = 0,292 · 0,00111   хм = 100 м, с = 0,584 · 0,00111   х = 200 м, с = 1,169 ·0,00111   х = 400 м, с = 2,339·0,00111   х = 1000м, с = 5,84 ·0,00111	мг/м3     мг/м3     мг/м3     мг/м3     мг/м3   мг/м3	0,00111     0,000324   0,000648   0,001297     0,002596     0,006482

 

 

Определим значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере с_y (мг/м³) на расстоянии у (м) по перпендикуляру к оси факела выброса по формуле 4.14, при этом рассчитывая s₂ по формуле 4.16 и занесем результаты в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

x, м	y, м		s2	Cy, мг/м3
Трифтортрихлорэт
		0,02	0,818	0,125
	0,08	0,448	0,0685
	0,18	0,165	0,02524
		0,005	0,951	0,968118
	0,02	0,818	0,832724
	0,045	0,637	0,648466
		0,00125	0,987	1,21
	0,005	0,951	1,165926
	0,01125	0,893	0,09481
		0,0003	0,997	0,837
	0,00125	0,987	0,829
	0,0028	0,972	0,816
		0,00005	0,999	0,3546
	0,0002	0,998	0,35429
	0,00045	0,995	0,353225

 

 

На основании полученных значений строим график изменения приземных концентраций вредных веществ.

Так как выполнение расчётов вручную весьма трудоёмко, необходимо воспользоваться возможностями ЭВМ и специальным программным обеспечением.

Расчет полей концентраций вредных веществ в атмосфере без учета влияния застройки
(в соответствии с ОНД - 86 для точечных источников)

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Таблица 4.3

Наименование объекта	Электрохимический цех
Коэффициент стратификации атмосферы, А
Коэффициент рельефа местности, η;
Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца Тmax, °C	23,7
Средняя температура наиболее холодного периода Тхол, °C	-12,8
Среднегодовая скорость ветра, м/с	3,2
Высота трубы Н, м
Диаметр устья трубы D, м
Объёмный расход газов V, м3/с	9,0275
Температура газов Тг, °C	11,5
Параметры расчётного прямоугольника:
- длина стороны L, м
- шаг сетки Δ L, м
Координаты источника выбросов:
- Х
- Y

 

Таблица 4.4

Наименование вредного вещества	Код вещества по ГН 2.1.6.1338-03	ПДКм.р., мг/м3	Коэффициент оседания F	Массовый расход вредного вещества М, г/с
Трифтортрихлорэт				19,944
Фтористый водород		0,01		0,032

 

Также следует учесть групповое действие вредных веществ, обладающих эффектом суммации, [1]. Но в данном расчете вредные вещества не обладают эффектом суммации. Результаты расчетов по вредным веществам и карты рассеивания приведены в приложении 2.

Построение розы ветров. Роза ветров строится на основании данных о повторяемости направлений ветра для данной местности [4]. Для города Пермь данные приведены в таблице 4.5

 

Таблица 4.5

Климатологические данные

Направление Месяцы	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	6,7 3,9	2	10 3.2	17 4,6	21 5,6	7 4,8	15	21 5,2
Июль	11,1 3,7	11 3,3	9	8 3,4	8 3,8	6 4,2	18 4,3	28 4,5
Средне годовые значения	8,9 3,8	6 3,15	8,5 3,1	12,5	14,5 4,7	6,5 4,5	16,5 5,15	24,5 4,85

 

Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца t =23,7 ⁰C.

Средняя температура наиболее холодного периода t=-12,8 ⁰C.

Построение розы ветров производится для января, июля, среднегодовых значений повторяемости на одной координатной плоскости. Роза ветров приведена ниже.(Приложение 3)

 

 

На основании анализа результатов расчета, с учётом среднегодовой розы ветров, выбираем общее наиболее благоприятное направление для рассеивания всех вредных веществ. При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать направлению с меньшей повторяемостью ветра, для данного расчета такое направление – СВ.Расположение промышленного предприятия относительно города должно учитывать наименьшую вероятность загрязнения последнего. Если предположить, что город находится в центре розы ветров, то источник загрязнения воздушного бассейна должен находиться со стороны минимальной повторяемости ветра, то есть северовостока.

Основным средством для соблюдения ПДК вредных веществ является установление нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу. Предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий не создают приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира, [5].

Нормативы ПДВ устанавливаются на основании расчета призем­ных концентраций (т.е. расчета с_м) и сопоставления результатов рас­чета с ПДК. Величина ПДВ оп­ределяется в виде массы выбросов в единицу времени, в граммах в секунду.

При установлении ПДВ учитываются фоновые концентрации с_ф.

Значение ПДВ для одиночного источника с круглым устьем в случаях с_ф < ПДК определяется по формуле

 

, (4.32)

 

Рассчитаем предельно допустимые выбросы (ПДВ) в атмосферу для трех доминирующих веществ по формуле 4.32, т.к. с_ф =0,004 мг/м³< ПДК:

· Трифтортрихлорэт:

 

,

 

ПДВ > М_i=19,944г∕с,

 

· Фтористый водород:

 

ПДВ > М_i=0,032 г∕с,

 

Т.к. М_i - расход выбрасываемых в атмосферу спирта бутилового и бутелацетата меньше предельно допустимых выбросов, то очистных сооружений для нихпредусматривать не нужно.

Установлению ПДВ для отдельного источника предшествует определение его зоны влияния, радиус которой приближенно оценивается как наибольшее из двух расстояний от источника: х ₁ и х ₂ (м), где х ₁ = 10 х_м (при этом х ₁ соответствует расстоянию, на котором с составляет 5 % от с_м). Значение х ₂ определяется как расстояние от источника, начиная с которого с £ 0,05 ПДК. Значение х ₂ при ручных расчетах находится графически с использованием рис. 4.2 как расстояние х за максимумом, соответствующее s ₁ = 0,05 ПДК/ с_м. При с_м £ 0,05 ПДК значение х ₂ полагается равным нулю.

 

 

Рисунок 4.2.

 

Рассчитаем зоны влияния для трех доминирующих веществ:

· трифтортрихлорэт:

 

x₁=10x_м=10 171=1710 м;

 

Так как См 0,05ПДКм.р. =0

=0 м, следовательно радиус зоны влияния бензина =1710 м.

 

· фтористый водород:

 

Так как См 0,05ПДКм.р. =0

=0 м, следовательно радиус зоны влияния щелочи =1710 м.