Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 8.4.3. Визначення тимчасово узгоджених викидів шкідливих речовин та їхньої концентрації в атмосфері за умов одиночного джерела забруднення

Значення тимчасово узгоджених викидів (ТУВ) при розробленні технології, виборі газоочисних споруд та охороні атмосферного повітря вибирають таким чином, щоб максимум приземної концентрації См був мінімальним з урахуванням конкретного викиду та несприятливих погод них умов.

Величину максимальної приземної концентрації шкідливих речовин з одинарного (точкового) джерела з круглим устям для викиду нагрітої газоповітряної суміші за несприятливих метеорологічних умов можна визначити за формулою

де М — кількість шкідливої речовини, що викидається в атмосферне повітря за одиницю часу, г/с. Решта позначень параметрів, що входять у цю формулу, наведені у формулі (8.9).

Для визначення величини См необхідно розрахувати такі параметри:

— відстань, на якій досягається максимальна концентрація См, що визначається як

— безрозмірний коефіцієнт <іу який при викиді нагрітої газоповітряної суміші визначається з виразів:

де значення Ум визначається за формулою (8.16);

— значення небезпечної швидкості вітру им на рівні флюгера (приблизно 10 м від землі), при якій встановлено найбільше значення приземної концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі См, визначається за формулами

Розподіл найбільших значень приземної концентрації С від точкового джерела залежно від х та у за несприятливих умов стратифікації (для х = хм, у = им) визначають з виразу

де Смд — максимальна концентрація за несприятливих умов стратифікації та швидкості вітру и; х^ — відстань від джерела, на якій досягається ця концентрація.

Значення Смд та х^ визначаються через См та хм із співвідношень:

При цьому вважаємо, що початок системи координат знаходиться в площині (х, у), горизонтальній до підстилкової поверхні й збігається з проекцією джерела на цю площину. Вісь х орієнтована за напрямком вітру, а вісь у скерована перпендикулярно до осі х.

Безрозмірна величина г визначається залежно від відношення и/им за такими рівняннями:

При оцінюванні забруднення атмосфери і встановленні ГДВ, ТПВ розрахункові швидкості вітру повинні знаходитись у межах 0,5 — их, де их — швидкість вітру, округлена до цілих (м/с), середньорічна повторюваність перевищення якої в цій місцевості — не менше 5 %.

Безрозмірна величина 5^, що описує зміну концентрації вздовж осі факела, розраховується залежно від відношення х/хмд за виразами:

(Зі сторони вітру джерела викидів (х й 0) значення концентрації шкідливих речовин С вважають рівними нулю.)

Безрозмірний коефіцієнт £2 визначається залежно від швидкості вітру та відношення у/х за формулою

Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин См

при викиді холодної газоповітряної суміші з круглого устя одиночного джерела за несприятливих метеорологічних умов визначається за формулою

Всі параметри, що входять до формули (8.48), пояснені вище.

Небезпечна швидкість вітру им (м/с) за холодних викидів визначається при Ум < 2 м/с за рівняннями (8.37) та (8.38), а при Ум>2 м/с — за формулою

Безрозмірний коефіцієнт й за холодних викидів визначається за виразами

Розрахунки характеристик приземного поля концентрацій

від викидів нагрітої або холодної газоповітряної суміші об'ємом Ух (м3/с) з одиночних джерел а прямокутним устям виконуються за рівняннями (8.37) та (8.48) для точкового джерела при 2) = І) та Ух = УХеу що визначаються за співвідношеннями (8.20) та (8.21).

Для ЛГ близько розташованих від точкових джерел з рівними висотами, діаметрами устів, швидкостями виходу та перегріванням газоповітряної суміші максимальні приземні концентрації С , які відповідають ТПВ, розраховуються за тими ж рівняннями, що й для одиночних джерел. При цьому у наведених вище виразах Ух замінюється на V/N1 де V — сумарний об'єм газоповітряної суміші, що видаляється з ЛГ джерел.

Максимальна концентрація См для аераційного ліхтаря, що досягається при вітрі вздовж осі факела, визначається за виразом

де С — максимальна приземна концентрація суміші від точкового джерела, розрахована за рівняннями (8.30) або (8.48) при І> = що визначається за відношенням (8.23) та УХе — за (8.24); 53 знаходять із залежності (8.25).

У випадку довільного напрямку вітру при розрахунку концентрації речовини, що викидається з аераційного ліхтаря завдовжки Ь, в точці, розташованій на відстані х від його центру, ліхтар розбивається на N5 однакових ділянок, кожна з яких заміняється одинарним (точковим) джерелом, що знаходиться в центрі ділянки. Значення знаходиться з виразу

та округляється до найближчого цілого числа.

Для кожного з одинарних джерел значення приземної максимальної концентрації шкідливих речовин См повинно визначатися за рівнянням

Відстань хм, на якій досягається максимальна концентрація шкідливих речовин См, визначають за формулою

Небезпечна швидкість им вітру визначається з виразу

Значення см (мг/м3), х'м(м) та и'м(ц/с) мають дорівнювати відповідно максимальній концентрації шкідливих речовин С , відстані хм та небезпечній швидкості вітру им для одиночного точкового джерела з круглим устям діаметром Ве та об'ємом газоповітряної суміші Уи, що викидається.

Визначення ГДВ та ТПВ для окремого джерела

При визначенні ГДВ та ТПВ для окремого джерела слід встановити зону його впливу. Радіус цієї зони приблизно оцінюється як найбільше з двох значень хх та х2. У цьому випадку хх = 10хм, де хм визначається з рівнянь (8.31) та (8.32), при цьому *, відповідає відстані, на якій С становить приблизно 5 % від См. Велична х2 визначається як відстань, починаючи з якої, де См та С задаються виразами (8.30) та (8.48). Значення х2 знаходять за графіком як розв'язок рівняння

Для цього на рис. 8.7 по осі ординат 81 відкладається відношення 0,05 ГДК/СМ та проводиться лінія, паралельна до горизонтальної осі, до її перетину з кривою І (для легкої фракції) або 2 (для важкої фракції). Точки перетину цієї лінії з кривими вважаються максимумом величини £г 3 точки перетину опускається перпендикуляр на горизонтальну вісь. Після цього отримане значення х/х множиться на х та визначається потрібне значення х¥ Якщо С < 0,05 ГДК, то х2 вважається рівним 0.

Рис. 8.7. Залежність функції S1 від безрозмірного аргументу х/хm 1 — для легкої суміші (її ~ 1); 2 — для важкої суміші

Визначення максимальної концентрації суміші при викиді через багатоствольну трубу

Значення максимальної концентрації суміші См при викиді через багатоствольну трубу стволів) знаходять так:

Відповідні значення відстані хм та небезпечна швидкість вітру им, за яких досягається максимальна концентрація, визначаються за формулами

де С'м — максимальна концентрація шкідливої речовини, що визначається при значеннях параметрів викиду для одного ствола та викиді М, що дорівнює сумарному викиду з усіх стволів, хм та и — відповідно відстань, на якій спостерігається максимальна концентрація шкідливих речовин С'м та небезпечна швидкість вітру им при параметрах викидів для одного ствола; С'м — максимальна концентрація суміші (мг/м8), що визначається при викиді М, що дорівнює сумарному викиду з усіх стволів, і значення 1), яке дорівнює ефективному діаметра устя джерела викиду , що розраховується за виразом (8.27).

Об'єм газоповітряної суміші У1% що викидається, при цьому вважається рівним її ефективному об'єму V. , що визначається за залежністю (8.24); хм та им відповідно відстань, на якій наявна максимальна концентрація См, та небезпечна швидкість вітру, що визначаються формулами (8.31) та (8.32), (8.35) і (8.36), при В = Вс, Ух = Уи. Безрозмірні коефіцієнти йх та й2 визначаються за виразами (8.28) та (8.29).

(При /, що більше або рівне <і2Н, для багатоствольних труб у розрахунках приймається значення См = С'м, хм = х'м, им =и'м.)

У випадку, коли См + Сф (де Сф — фонова концентрація) значно перевищує ГДК і необхідно знизити значення См до певного значення С° , при знайденому ТПВ необхідно проаналізувати, за рахунок яких параметрів викиду, в тому числі і висоти труби, можна досягти зниження концентрації викидів.