Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника

Перенос газообразной примеси в атмосфере производится путем увлечения ее воздушным потоком, при этом происходит перемешивание примеси с чистым воздухом и, в результате, в приземном слое атмосферы формируется поле концентраций загрязняющего вещества. Газовые выбросы на определенном расстоянии от трубы достигают земной поверхности, затем приземная концентрация сравнительно быстро растет до максимальной величины, а потом по мере удаления от трубы медленно убывает. При различных скоростях ветра максимум кривой и расстояние, на котором он достигается, принимают различные значения, не изменяя общего вида зависимости.

Механизм переноса примеси в атмосфере определяется большим числом факторов: степенью нагретости выбрасываемой газовоздушной смеси, высотой источника выбросов, скоростью наружного воздуха и т.д. Многообразие сочетаний различных условий предопределило многообразие расчетных формул для определения приземных концентраций и опасных скоростей ветра.

Критериями выбора той или иной расчетной формулы являются параметры f, , , f_е, определяемые из следующих соотношений:

; (2.1)

; (2.2)

; (2.3)

, (2.4)

где - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с;

D - диаметр устья источника выброса, м;

H- высота источника выброса над уровнем земли, м;

- разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха , град. принимается по результатам измерений или действующим для данного производства технологическим нормативам. принимается равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01.82.

V₁ - расход газовоздушной смеси, м³/с, определяемый по формуле:

. (2.5)

2.1 Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника при неблагоприятных метеорологических условиях определяется по формулам:

а) при f < 100 и ³ 0,5

; (2.6)

б) при f ³ 100 и ³ 0,5 (холодные выбросы)

; (2.7)

в) при f < 100 и < 0,5 или f ³ 100 и < 0,5 (случаи предельно малых опасных скоростей ветра)

, (2.8)

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы. Значения коэффициента А, соответствующие неблагоприятным метеоусловиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимаются в соответствии с [3] в зависимости от региона расположения предприятия. Для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей А=140;

М- масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени (мощность выброса), г/с;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе. Значения коэффициента F должны приниматься:

а) для газообразных вредных веществ (сернистого газа, сероуглерода и т.п.) и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;

б) для пыли и золы (кроме указанных выше), если средний эксплуатационный коэффициент очистки выбросов не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% - 3. При отсутствии газоочистки F=3;

- безразмерный коэффициент рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающем 50 м на 1 км, =1;

m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса. Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, , и f_е:

а) при f < 100 и f_e > f

; (2.9)

= 1 при ³ 2 (2.10)

при (2.11)

=4,4 при <0,5 ; (2.12)

б) при f ³ 100

; (2.13)

n вычисляется по формулам 2.10 - 2.12 при = ;

в) при f_e< f <100 m вычисляется по формуле 2.9 при этом f = f_e;

n вычисляется по формулам 2.10 - 2.12.

Значение коэффициента Киз зависимости 1.7 определяется по формуле:

. (2.14)

Значение коэффициента из зависимости 1.8 определяется по формулам:

при и (2.15)

при и . (2.16)

2.2 Расстояние от источника выброса (м), на котором приземная концентрация С (мг/м²) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения С_м, определяется по формуле:

, (2.17)

где безразмерный коэффициент d находится по формулам:

а) при f < 100

при (2.18)

при (2.19)

при ; (2.20)

б) при f ³ 100

при (2.21)

при (2.22)

при . (2.23)

2.3. Значение опасной скорости ветра (м/с), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации С_м, определяется по формулам:

а) при f < 100

при (2.24)

при (2.25)

при ; (2.26)

б) при f ³100

при (2.27)

при (2.28)

при . (2.29)

2.4. При опасной скорости ветра приземная концентрация вредных веществ С (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях (м) от источника выброса определяются по формуле:

, (2.30)

где - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения и коэффициента по формулам:

при (2.31)

при (2.32)

при и (2.33)

при и . (2.34)

Для низких и наземных источников выбросов (Н≤10 м) при значениях <1 величина в формуле 2.30 заменяется на величину , определяемую в зависимости от и Н по формуле:

= 0,125(10 - Н) + 0,125(Н - 2) при 2 ≤ Н <10 . (2.35)

2.5. Максимально возможная концентрация , создаваемая выбросами рассматриваемого источника на расстоянии достигается приопределенной скорости ветра , в общем случае отличной от опасной скорости .

Расчет максимально возможной концентрации (мг/м³) на расстоянии от источника производится по формуле:

, (2.36)

где безразмерный коэффициент находится в зависимости от отношения :

при (2.37)

при (2.38)

при (2.39)

при и 0 (2.40)

при и (2.41)

при и (2.42)

при и . (2.43)

рассчитывается по формуле:

, (2.44)

где f₁ - безразмерный коэффициент, равный:

при (2.45)

при (2.46)

при (2.47)

при . (2.48)

Если рассчитанная по формуле 2.44 скорость ветра < 0,5 м/с или > , то рассчитывается для скоростей ветра 0,5 м/с, , и в качестве выбирается та из этих скоростей, при которой принимает наибольшее значение.