Практическая работа по расчету выбросов по ОНД-86
методическая разработка по экологии по теме

Практическая работа № ____.

Тема: «Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов».

Цель: создание условий для овладения навыками расчета загрязнения атмосферного воздуха.

В ходе работы студенты приобретают навыки расчета уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами точечного источника (в основном труб промышленных предприятий). Необходимые для проведения расчетов данные об источниках приведены в соответствующих таблицах.

1. Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха вредными выбросами предприятий.

Все источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются на точечные (например: труба предприятия), плоскостные (свалка) и линейные (автомагистраль). При выполнении данной работы студенты знакомятся с методикой расчета уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов (рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в воздухе на различных расстояниях от промышленных труб и дается вывод о влиянии данного предприятия на окружающую среду в данном районе путем сравнения расчетной концентрации загрязняющего вещества с его предельно допустимой средней суточной концентрацией в атмосфере населенных пунктов – ПДКс.с.).

В ходе проводимых расчетов вначале определяется максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе Сmax, которая может быть достигнута при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях (как правило, при опасной скорости ветра Umax и на определенном от источника выбросов расстоянии xmax). Затем определяется концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе на заданном расстоянии x от источника выбросов.

2. Определение максимальной концентрации вредного вещества в атмосферном воздухе.

Расчет максимальной концентрации загрязняющего вещества в воздухе выполняется по формуле:

Cmax = A*M*F*m*n*Г*Н-2*(V1*ΔT)-1/3

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (таблица 1);

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 (ГВС) из источника;

Н – высота источника над уровнем земли, м;

Г – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (если территория, на которой расположен источник выбросов, ровный, т.е. перепад высот не превышает 50 м на 1 км, то Г = 1; если перепад высот более 50 м, но не превышает 100 м на 1 км, то Г = 2; для сильно пересеченной местности Г = 3);

ΔТ – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси ТГ и температурой окружающего воздуха Т0, °С (значение Т0 принимается равным 24,7 °С);

V1 – расход газовоздушной смеси (м3/с), рассчитанный по формуле:

V1 = 0,785 D2*Wср

где D – диаметр устья источника выбросов (трубы), м;

Wср – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника, м/с. (Wср = 7 м/сек)

При наличии на предприятии очистных и газоулавливающих сооружений принимают F = 1 для всех газообразных веществ, а также для мелкодисперсных веществ (зола, пыль и др.) и F = 2 для мелкодисперсных аэрозолей. Если очистные и газоулавливающие сооружения отсутствуют, то F = 3.

Коэффициенты m и n  определяются по формулам:

r = 1000**D*H-2*ΔТ-1

q = 0,65*(V1*ΔТ/Н)1/3

m = (0,67 + 0,1*r1/2 + 0,34*r1/3)-1 , если r < 100;

m = 1,47*r-1/3 , если r ≥ 100.

n = 0,532*q2 – 2,13*q + 3,13 ,если 0,5 ≤ q < 2

n = 4,4*q , если q < 0,5;

n = 1, если q ≥ 2.

3. Определение расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества.

Определение расстояния xmax (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация загрязняющего вещества С (мг/м3) достигает максимального значения С max (мг/м3), выполняется с помощью формулы:

Xmax = 0,25*(5-F)*k*H;

где k – безразмерный коэффициент, рассчитываемый с помощью формул:

для r < 100:

k = 2,48*(1 + 0,28*r1/3), при q ≤ 0,5;

k = 4,95*q*(1 + 0,28*r1/3), при 0,5 < q ≤ 2

k = 7*q1/2*(1 + 0,28*r1/3), при q > 2;

для r ≥ 100:

k = 5,7 , при q ≤ 0,5;

k = 11,4*q , при 0,5 < q ≤ 2

k = 16*q1/2 , при q > 2;

4. Определение метеорологических условий, при которых может быть достигнута максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе.

Основными метеорологическими факторами, влияющими на концентрацию загрязняющих  веществ в атмосферном воздухе, являются скорость и направление ветра. Опасная скорость ветра Umax (м/с), при которой достигается на расстоянии xmax от источника выбросов максимально возможное значение концентрации загрязняющего вещества Cmax, определяется по формулам:

Для r < 100:

Umax = 0,5 , при q ≤ 0,5;

Umax = q, 0,5 < q ≤ 2;

Umax = q*(1 + 0,12*r1/2) , при q > 2;

для r ≥ 100

Umax = 0,5 , при q ≤ 0,5;

Umax = q, 0,5 < q ≤ 2;

Umax = 2q , при q > 2;

5. Определение концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на заданном расстоянии от источника выбросов.

При опасной скорости ветра Umax приземная концентрация загрязняющего вещества С в атмосферном воздухе  рассчитывается по формуле:

C = S1*Cmax

где S1 – безразмерная величина, зависящая от значения коэффициента F и отношения х/хmax, которое обозначено ниже через α:

S1 = 1,13*(0,13α2 + 1)-1 , при 1 < α ≤ 8;

S1 = α*(3,58*α2 + 35,2*α + 120)-1 , при F < 1,5 и α < 8;

S1 = (0,1*α2 + 2,17*α – 17,8)-1 , при F > 1,5 и α > 8.

Для низких и приземных источников выбросов, для которых 2 ≤ Н < 10, выражение S1  имеет вид:

S1 = 0,125[10 - H + (H – 2)],

где  определяется по формуле:

 = 3α4 – 8α3 + 6α2, при α ≤ 1.

6. Задание по работе:

1) для вашего предприятия из таблицы 3 рассчитать уровни загрязнения атмосферного воздуха выбросами предприятия на расстоянии 500 м от источника выбросов;

2) основываясь на сравнении полученных при расчете значений концентрации загрязняющих веществ с величиной ПДКс.с., сделать выводы о влиянии каждого из загрязняющих веществ на расчетную точку территории города;

3) предоставить отчет о работе.

7. Требования к оформлению отчета.

1. В отчете необходимо привести следующие данные:

- название предприятия;

- характеристики источника выбросов (высота и диаметр устья трубы, температура ГВС);

- характеристики выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ (название, ПДКс.с., объем выброса);

- значение опасной скорости ветра Umax;

- результаты промежуточных расчетов с точностью до 3 знака после запятой;

- конечные результаты (концентрацию каждого из выбрасываемых загрязняющих веществ на расстоянии  500 мм от источника выброса, при этом точность расчета концентрации загрязняющего вещества должна соответствовать точности табличного значения его ПДКс.с.).

2. Отчет должен быть завершен выводами.

8. Краткая характеристика некоторых загрязняющих веществ.

Акролеин – бесцветная легколетучая жидкость с резким запахом. Образуется при неполном сгорании масел и содержится в основном в выхлопных газах автотранспорта. Акролеин обладает раздражающим и наркотическим действием.

Металлы представляют собой яды с индивидуальным токсическим действием. Например, медь вызывает головокружение, слабость, боль в мышцах, нарушение функции кроветворения. Свинец – политропный яд, аккумулирующийся в костях, отрицательно действующий на нервную систем и кровь.

Окислы азота и серы образуются при сжигании различных видов топлива. При вдыхании этих вещества в организме человека происходит соединение их с водой и переход в кислоты, которые оказывают раздражающее и прижигающее действие.

Фенолы – производные ароматических углеводородов. Фенол представляет собой бесцветные кристаллы с сильным запахом. Используется при производстве лекарственных веществ, красителей, синтезе органических соединений. Фенол – наркотический яд, действующий на центральную нервную систему и органы дыхания.

Таблица 1

Значение коэффициента А для некоторых территорий

Таблица 2

Средняя суточная ПДК некоторых веществ в атмосфере населенных пунктов

Таблица 3

Характеристика предприятий

Примечание к выполнению работы:

1) коэффициент Г выбирается в зависимости от территории выбранной в таблице 1, с учетом рельефа – так в средней полосе России вряд ли будет коэффициент Г=3, как и на Урале вероятнее всего значение будет либо 2 либо 3;

2) очистные сооружения и выбор коэффициента F осуществляется самостоятельно, о чем фиксируется дополнительно, под таблицей с расчетами.