Предельно-допустимый выброс

1
Министерство образования и науки РФ
Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е.Алексеева
Кафедра “Производственная безопасность, экология и химия”
Предельно-допустимый выброс
Методические указания по выполнению практических работ по курсу
“Экология”
г. Н.Новгород, 2014 г.
2
ПДВ. Методические указания для практических занятий по дисциплине
“Экология”. - Н.Новгород : НГТУ, сост. : Маслеева О.В., 2014, 10 с.
Составитель : доцент, к.т.н. Маслеева О.В.
3
1. Цель работы
- определение максимальной приземной концентрации вредного вещества,
- определение предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу.
2. Краткие сведения из теории
В настоящее время в подавляющем большинстве случаев невозможно
ограничить содержание вредных примесей на выходе из источника выброса до
уровня ПДК. Тем не менее допустимые уровни загрязнения в жилых районах
должны соблюдаться независимо от расстояния между этими районами и
источниками выбросов вредных веществ в атмосферу. Управлять процессами
рассеивания загрязнений человек не может, поскольку они всецело зависят от
метеорологических и климатических условий. Следовательно, необходимо
ограничивать и регламентировать количество выбрасываемых веществ таким
образом, чтобы с учѐтом рассеивания соблюдались нормативы качества воздуха.
Расчет выполняется согласно "Методики расчета концентраций в атмосферном
воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, ОНД-86".
Регламентирование выбросов вредных веществ в атмосферу через те или иные
источники осуществляется на основе установления предельно допустимых
выбросов (ПДВ), для чего предварительно определяют максимально возможную
приземную концентрацию вредных веществ (См) и опасное расстояние (Хм) от
источника, где эта концентрация возникает /1/.
Определение максимальной приземной концентрации вредного вещества
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С м
(мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника определяется по
формулам /1/ для нагретых выбросов и /2/ для холодных выбросов.
Для нагретых выбросов ( Т > 0):
См
А М F m n
H 2 3 V1 T
(1)
Для холодных выбросов ( Т = 0):
См
А М F n
H4/ 3
k
(2)
где А- коэффициент, зависящий от температурной апратификации атмосферы.
4
Место расположения источника выброса
Коэффициент А
Районы Средней Азии южнее 40º с. ш., Читинской области и
250
Бурятии
Для Европейской территории России, для районов южнее 50º с.
200
ш., нижнего Поволжья, Дальнего Востока и остальной
территории Сибири
Для Европейской территории России и Урала от 50 до 52º с. ш.,
180
за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше
районов
для Европейской территории России и Урала севернее 52º с.
160
Ш., за исключением Центрально-Европейской территории
Для
Московской,
Тульской,
Рязанской,
Калужской,
140
Владимирской, Ивановской областей
М (г/с) – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени
(мощность источника)
F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ
в атмосфере (F=1 для газов и мелкодисперсной пыли);
m, n, k – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из
устья источника;
Коэффициент m:
1
(3)
m
0,67 0,1 f 0,34 3 f
2
где f
1000
H
0
2
Д
T
(4)
скорость выброса, м/с
Д – диаметр устья источника, м
H – высота источника, м
T – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси (Тг) и
температурой окружающего атмосферного воздуха (Тв).
Коэффициент n:
1,
при VM 2
0
n
0,532 Vм
2
при 0,5 VM
2,13 Vм 3,13,
при VM
4,4 Vм ,
2
(5)
0,5
где Vм – параметр, определяющий среднюю скорость ветра, м/с
Для нагретых выбросов ( Т > 0)
Vм
Для холодных выбросов ( Т = 0)
Vм
0,65
0
H
3
V1
T
H
Д
(6)
(7)
5
V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с
Д2
4
V1
(8)
0
Коэффициент k:
k
Д
8 V1
(9)
- безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности.
Если перепад высот не превышает 50 м на 1 км, то = 1.
Определение опасного расстояния от источника выброса.
Расстояние Хм (м) от источника выброса, на котором приземная концентрация
при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального
значения См определяется по формуле:
5 F
ХМ
d H
(9)
4
где коэффициент d для нагретых выбросов ( Т > 0) определяется:
2,48 (1 0,28
d
3
3
4,95 VM (1 0,28
7
при VM
f ),
VM (1 0,28
3
f ),
f ),
0,5
при 0,5 VM
при VM
2
(10)
2
для холодных выбросов ( Т = 0) определяется:
d
5,7,
при VM
11 VM ,
при 0,5 VM
16
при VM
VM ,
0,5
2
(11)
2
Определение предельно допустимых выбросов вредных веществ в
атмосферу.
ПДВ вредных веществ в атмосферу устанавливается для каждого источника
загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного
источника и от совокупности источников населѐнного пункта с учѐтом перспективы
развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере
не создают приземную концентрацию, превышающую предельно-допустимую
концентрацию (ПДК) для выбрасываемого вредного вещества.
6
При установлении ПДВ учитывают фоновые концентрации Сф. Фоновая
концентрация вредного вещества в атмосфере – концентрация этого вещества без
учѐта вклада данного источника.
Для нагретых выбросов ( Т > 0):
ПДВ
(ПДК С ф ) Н 2
3
А F m n
V1
(г/с)
T
(12)
Для холодных выбросов ( Т = 0):
(П Д К Сф ) Н 4/3
ПДВ
А F n η к
(г/с)
(13)
Определение минимальной высоты источника выброса.
Если приземная концентрация вредного вещества превышает допустимую
(ПДК), то необходимо разработать мероприятия по снижению этой концентрации.
Одним из путей решения этой проблемы является увеличение высоты источника
выбросов.
Минимальная высота источника выброса определяется по формуле:
H MIN
A M F Д К
( ПДК Сф )
3/ 4
Если высота источника получается больше, чем реально можно построить, то на
данном источнике необходимо установить очистное устройство.
3Задание к работе
Для заданного варианта (табл.1) рассчитать максимальную приземную
концентрацию вредного вещества См, опасное расстояние от источника выброса ХМ,
предельно–допустимый выброс ПДВ и при необходимости минимальную высоту
источника выброса.
4 Пример расчета
Дано: г. Н.Новгород
мощность источника М=1,2 г/с
высота источника Н = 20 м
температура выброса tг = 60º С
скорость выброса 0 2,5 м/с
размер устья источника Д = 1,2 м
выбрасываемое вещество FeO
ПДК = 0,04 мг/м3
фоновая концентрация Сф = 0,001 мг/м3
7
температура окружающей среды tв = 25º С
Т.к. Т = 35º С > 0, то источник выбрасывает нагретые выбросы.
Определение максимальной приземной концентрации вредного вещества
Для нагретых выбросов расчѐт СМ ведѐм по формуле 1.
А М F m n
См
H 2 3 V1 T
А = 160
М = 1,2
F=1
=1
H = 20
m
1
0,67
0,1
f
V1
Vм
1000
0
H2
Д2
4
0,65
V1
T
H
т.к. 0,5<VM<2 , то n
См
3
f
0,67
0,65
3
20
0,536
0,34
3
0,536
0,536
2,83 35
20
0,532 VM
160 1,2 1 0,98 1,49 1
2
0,1
3,14 1,2 2
2,5 2,83 (м3/с)
4
0
3
0,34
Д
2,5 2 1,2
1000
T
20 2 35
2
f
1
3
2
1,107 (м|c)
2,13 VM
3,13 1,49
0,152 (мг/м3)
2,83 35
СМ + Сф = 0,152+0,001 = 0,153 мг/м3
ПДК = 0,04 мг/м3
СМ + Сф > ПДК
Определение опасного расстояния от источника выброса
ХМ
d
ХМ
5 F
d H
4
4,95 VM (1 0,28
3
f)
4.95 1,107 (1 0,28
5 1
6,73 20 134,5 м
4
3
0,536 ) 6,73
0,98
8
Определение
атмосферу
ПДВ
предельно
( ПДК Сф )
АF mn
н
допустимых
2
выбросов
вредных
веществ
в
2
3V T
1
(0,04 0,001) 20
160 1 0,98 1,49 1
3 2,83 35
0,308
г/с
ПДВ = 0,308 г/с < M = 1,2 г/с,
ПДВ < M
Определение минимальной высоты источника выброса
k
Д
8 V1
H MIN
1,2
8 * 2,83
0,53
A M F Д К
( ПДК Сф )
3/ 4
160 1,2 1 1,2 1
(0,04 0,001)
3/ 4
674 м
Выводы:
СМ + Сф = 0,153 мг/м3 > ПДК = 0,04 мг/м3
Концентрация оксида железа превышает допустимую.
Хм = 134,5 м
Максимальная концентрация оксида железа достигается на расстоянии 134,5 м от
источника.
ПДВ = 0,308 г/с < M = 1,2 г/с
ПДВ < M, то необходимо разработать мероприятия по уменьшению концентрации
вредного вещества.
Нmin = 674 м
Высота источника Н = 674 м является выше практически строящихся, поэтому для
уменьшения концентрации оксида железа до ПДК необходимо установить очистные
сооружения.
5. Варианты заданий
В таблицах 1,2 приведены исходные данные для расчета.
Условные обозначения, принятые в таблице:
М - мощность источника,
Н - высота источника,
tг - температура выброса,
ώ0 - скорость выброса,
Д - размеры устья источника,
ПДК – предельно-допустимая концентрация,
Сф - фоновая концентрация,
tв - температура окружающей среды.
9
Таблица 1 – Исходные данные для расчета
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Место расположения Широта,
источника выброса
град.
г. Москва
г. Якутск
62
г. Н.Новгород
56
г. Чита
г. Курск
51
г. Новосибирск
55
г. Н.Новгород
56
г. Тула
г. Иваново
г. Екатеринбург
56
г. Красноярск
55
г. Астрахань
46
г. Калуга
г. Волгоград
48
г. Рязань
г. Улан Удэ
г. Н.Новгород
56
г. Тюмень
55
г. Владимир
г. Находка
г. Москва
г. Орѐл
52,5
г. Пенза
53
г. Челябинск
55
г. Мурманск
67
г. Санкт-Петербург
59
г. Самара
53
г. Барнаул
51
г. Рязань
г. Архангельск
63
М, г/с
10
2,4
0,08
12
0,6
0,7
9,6
13,0
2,3
0,8
0,43
0,35
4,1
0,11
0,08
0,002
6,5
2,8
2,4
0,9
1,5
0,18
0,106
0,89
0,0027
0,72
20,4
0,0016
0,75
11,0
Н,м
ώ0, м/с
12
16
13
26
18
19
12
13
15
19
23
26
20
15
18
30
11
16
13
14
15
14
21
19
16
14
13
22
17
18
2,3
1,7
4,0
6,2
1,8
2,1
1,9
3,5
4,6
2,0
0,8
1,9
2,3
5,1
4,9
4,7
3,3
3,0
6,6
7,0
8,1
2,1
2,0
4,6
4,3
2,2
0,9
1,5
1,3
1,8
Д, м
0,4
1,5
2,0
0,8
0,9
0,9
2,1
2,4
1,0
1,1
1,6
1,8
2,4
0,6
2,2
1,6
0,7
1,8
1,4
0,9
0,6
0,6
0,8
0,5
1,5
0,9
0,75
0,4
0,6
0,6
10
Таблица 2 – Исходные данные для расчета
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Выбрасываемое
вещество
диоксид азота
бензол
оксид меди
ацетон
кислота серная
дихлорэтан
фреон
спирт этил.
цемент
сероводород
сажа
капролактам
аммиак
озон
нафталин
ртуть
оксид углерода
толуол
к-та азотная
бромбензол
бензол
свинец
фенол
окись этилена
никель
гексахлоран
бензол
оксид меди
взвешенные в-ва
спирт метиловый
ПДК
мг/м3
0,085
1,5
0,002
0,35
0,1
1,0
10
5,0
0,1
0,008
0,05
0,06
0,2
0,03
0,003
0,0003
1,0
0,6
0,4
0,03
1,5
0,003
0,01
0,03
0,0002
0,03
0,8
0,002
0,05
0,5
Сф, мг/м3
tг,ºС
tв, ºС
0,005
0,02
0,0004
0,01
0,006
0,01
0,6
1,6
0,0002
0,001
0,002
0,004
0,01
0,01
0,001
0
0,7
0,8
0,001
0
0,5
0
0,006
0,001
0
0,01
0,04
0
0,008
0,001
102
23
67
26
25
72
25
26
49
23
84
28
26
42
46
63
51
24
79
27
26
90
105
24
76
23
25
80
26
22
26
23
25
26
25
24
25
26
26
23
23
28
26
28
24
25
25
24
25
27
26
26
25
24
23
23
25
23
26
22
11