Общие требования к качеству воды водных объектов

Наименование показателя	Виды водопользования
хозяйственно-питьевое	культурно-бытовое	рыбохозяйственное
высшая и первая категории	вторая категория
Взвешенные вещества	Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на
0,25 мг/дм3	0,75 мг/дм3	0,25 мг/дм3	0,75 мг/дм3
Плавающие примеси	На поверхности водного объекта не должны обнаруживаться плавающие пленки, пятна минеральных масел и других примесей
Окраска	Не должна обнаруживаться в столбике	Вода не должна иметь окраски
20 см	10 см
Запахи, привкусы	Вода не должна приобретать запахов и привкусов более 2 баллов, обнаруживаемых	Вода не должна придавать посторонних привкусов и запахов рыбопродуктам
непосредственно или после хлорирования	непосредственно
Температура	Летом, после спуска сточных вод, не должна повышаться более чем на 3 0С по сравнению со средней в самый жаркий месяц	Не должна повышаться более чем на 5 0С там, где обитают холоднолюбивые рыбы, и не более 8 0С в остальных случаях (по сравнению с естественной температурой водного объекта)
Водородный показательрН	Не должен выходить за пределы 6,5 - 8,5
Минерализация воды	Не должна превышать по плотному остатку 1000 мг/дм3, в том числе хлоридов – 350 мг/дм3, сульфатов – 500 мг/дм3	Нормируется по показателю «привкусы»	Нормируется согласно таксации рыбохозяйственных водных объектов
Растворенный кислород	В любой период года не ниже 4,0 мг/дм3, отобранной до 12 ч дня	В подледный период не ниже
6,0 мг/дм3	4,0 мг/дм3
Полное биохимическое потребление кислорода (БПК полн)	При 20 0С не должно превышать
3,0 мг/дм3	6,0 мг/дм3	3,0 мг/дм3	3,0 мг/дм3
Химическое потребление кислорода	Не более 15,0 мг/дм3	Не более 30,0 мг/дм3	-	-
Химические вещества	Не должны содержаться в воде водотоков и водоемов в концентрациях, превышающих ПДК, установленные
СанПиН 4630-88	Перечнем ПДК и ОБУВ вредных веществ для воды водных объектов рыбохозяйственного назначения
Возбудители заболеваний	Вода не должна содержать возбудителей заболеваний, в том числе жизнеспособные яйца гельминтов и цисты патогенных кишечных простейших
Лактозоположительные кишечные палочки (ЛПКП)	Не более 10000 в 1 дм3	Не более 100 в 1 дм3	-	-
Колифаги (в бляшкообразующих единицах)	Не более 100 в 1 дм3	-	-
Токсичность воды	-	-	Сточная вода на выпуске в водный объект не должна оказывать острого токсического действия на тест-объекты

Интегральными показателями техногенной нагрузки на территории водосбора являются гидрохимические показатели водных объектов. На практике наибольшее значение из них имеет гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ). Расчеты ИЗВ могут быть выполнены по методикам, рекомендованными нормативными документами СанПиН 4630-88 и Минприроды РФ.

При проведении расчета ИЗВ по методике, рекомендованной СанПиН 4630-88, измеренные концентрации загрязняющих веществ группируют по лимитирующим признакам вредности (органолептическому, токсикологическому) и рассчитывают степень отклонения фактических концентраций веществ (С_i) от их ПДК_i:

,

где S ─ сумма приведенных по ПДК концентраций веществ, нормируемых по органолептическому (S_орг) и токсикологическому (S_токс) ЛПВ; k – число суммируемых показателей качества воды.

Для определения ИЗВ, кроме того, используют величины показателей К₂₀ и растворенного в воде кислорода (общесанитарный ЛПВ), число лактозоположительных кишечных палочек (ЛПКП) в 1 дм³ воды (бактериологический показатель), запах и привкус. Индекс загрязнения воды определяется в соответствии с гигиенической классификацией водных объектов по степени загрязнения.

Класс качества	Степень загрязнения	Оценочные показатели для водных объектов I и II категорий	Индекс загрязнения
Токсикологический ЛПВ	Органолептический ЛПВ	Общесанитарный ЛПВ	Бактериологический ЛПВ
степень превышения ПДК (Sтокс)	степень превышения ПДК (Sорг)	запах, привкус, баллы	БПК20	О2, мг/дм3	ЛПКП, кол/ дм3
I	II I
I	допустимая
II	умеренная							104 - 105
III	высокая							105 – 106
IV	чрезвычайно высокая	> 4	> 8	> 100	> 8	> 10	< 1,0	>106

 

По методике, рекомендованной Минприроды РФ, расчет ИЗВ проводят только по химическим показателям с учетом ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения по формуле

,

где I _i – единичный индекс загрязнения; С _i – средняя концентрация загрязняющего вещества в воде водного объекта, мг/дм³; предельно допустимое значение концентрации загрязняющего вещества в воде водного объекта рыбохозяйственного назначения, мг/дм³; k – число суммируемых веществ, используемых для расчета индекса загрязнения.

При этом выделяют 7 классов качества воды.

Степень загрязнения	Очень чистая вода	Чистая	Умеренно загрязненная	Загрязнен ная	Грязная	Очень грязная	Чрезвычайно грязная
Индекс загрязнения	0,3	0,3 – 1,0	1,0 – 2,5	2,5 – 4,0	4,0 – 6,0	6,0 – 10,0	> 10,0
Класс качества воды	I	II	III	IV	V	VI	VII

 

Кроме ИЗВ практическое значение получили:

– коэффициент накопления химического веществаК_c относительно фоновых концентраций

К_c = С _i / С _{i ф} ,

где С _i – массовая концентрация i – го элемента в анализируемой пробе воды, мг/дм³; С _{i ф} – фоновая массовая концентрация i-го элемента в исследуемом регионе, мг/ дм³;

– коэффициент водной миграции, определяемый по формуле

К _i = С _i 100 / С _∑ω_i,

где С _i – массовая концентрация i-го элемента в анализируемой пробе воды, г/дм³; С _∑– массовая концентрация минерального остатка в водах исследуемой пробы, г/ дм³; ω_i – массовая доля i-го элемента в водовмещающих породах, или кларк, мас.%;

– коэффициент изменения интенсивности миграциихимических элементов в грунтовых водах зоны гипергенеза относительно регионального фона

∆I = К _i/К _{i ф}= С _i С _{∑ ф}/ С _{i ф} С _∑ ,

где С _{∑ ф} – массовая концентрация минерального остатка в грунтовых водах в пределах регионального фона, г/ дм³ .

Оценочная шкала интенсивности миграции элементов в кислородных водах зоны гипергенеза принята (по данным А.И.Перельмана): при значениях коэффициента водной миграции n10 – n100 интенсивность миграции оценивается как очень сильная, при K_i равном от n до n10 – сильная, от 0,n до n – средняя и при 0,0n и менее – слабая и очень слабая.

Нормирование загрязняющих веществ в почве

Санитарно-гигиеническое нормирование химических веществ в почве (ПДК_п) устанавливается с учетом их токсичности, стойкости, растворимости, летучести. При отсутствии ПДК_п могут устанавливаться ориентировочные допустимые концентрации (ОДК_п), определяемые по эмпирическим уравнениям регрессии:

ОДК_п = 1,23 + 0,48 lg ПДК_пр, где ПДК_пр – предельно допустимая концентрация вещества в продуктах питания, мг/кг.

Геохимическим нормативом почвы является среднее содержание химического элемента на фоновом участке (С_ф), расположенном в аналогичном природном ландшафте и испытывающем минимальное техногенное воздействие.

Показателями интенсивности техногенного воздействия на почву являются:

– коэффициент опасности загрязнения почвыК_о, определяемый отношением фактического содержания вещества в почве С, мг/кг, к его предельно допустимой концентрации ПДК_п, мг/кг,

К_о= С/ ПДК_п ;

– коэффициент техногенной концентрации или аномальности химического веществаК_c по сравнению с фоном, определяемый отношением

К_c = С/ С_ф ,

где С_ф – фоновая концентрация химического вещества в исследуемом регионе, мг/кг;

– cуммарный показатель загрязнения Z_c характеризующий степень загрязнения полиэлементных техногенных аномалий, определяемый как сумма коэффициентов концентрации химических элементов:

	n Zc = ∑ Кc i ─ (n ─ i), i=1

 

 

 

где К_c – коэффициенты техногенной концентрации химическихэлементов с значением величины больше 1 (или 1,5); n – число суммируемых элементов с К_c больше 1 (или 1,5). В практике геохимических исследований оценочная шкала опасности загрязнения почв принята: аномальные зоны с Z_c более 128 характеризуют чрезвычайно опасный уровень загрязнения почвы, при Z_c равном от 32 до 128 – опасный, от 16 до 32 – умеренно опасный и при менее 16 – допустимый;

– коэффициент техногенного обогащения КО, определяемый соотношеним содержания элементов в пыли и в почве

КО = (С _{i сп}/ С_{Al сп})/ (С _{i п}/ С_{Al п}) ,

где С _{i сп}, С_{Al сп} – массовые концентрации i-го элемента и алюминия во взвеси снеговой воды, мг/дм³; С _{i п}, С_{Al п} – фоновые массовые концентрации i-го элемента и алюминия в почве, мг/кг ,

а также показателей абсолютного, относительного и техногенного накопления;

– показатель абсолютного накопления химического элемента ПАН, т/км², определяющий общее содержание анализируемого компонента в почве, рассчитываемый по формуле

ПАН_i=m_i/S,

где m_i – общее содержание массы рассматриваемого i–го химического элемента в аномалии, т; S – площадь геохимических аномалий, км². Значение величины массы химического элемента накопленной в почве определяется по формуле

m_i=ρ·S·С_i·h ,

где ρ – плотность почвы, кг/м³; S – площадь исследуемой территории, м²; С_i – массовая концентрация загрязняющего вещества в почве, мг/кг; h– глубина отбора проб почвы, м.

– показатели относительного (ПОН, отн.ед) и техногенного (ПТН, т/км²) накопления, определяющие техногенное поступление определяемых компонентов и их аккумуляцию в депонирующих средах. ПОН представляет собой частное от деления показателя абсолютного накопления на фоновое (кларковое) содержание в почве

ПОН=ПАН_i/ω_i,

где ω_i – кларк химического элемента в почве (по данным А.П. Виноградова), мас.%.

Значение величины показателя техногенного накопления ПТН, т/км², рассчитывается по формуле

ПТН = m_{i техн}/S = ρ·S·(С_i – С_{i ф})·h /S,

где m_{i техн} – масса техногенного накопления химического элемента на исследуемой территории, т; С_{i ф} – массовая концентрация загрязняющего вещества в почве, мг/кг, в пределах регионального фона.

 

Экол.нормативы определяют качество ОС по отношению к состоянию экол.систем. Цель экол.норм и регламентов состоит в сохранении установившегося в природе равновесия в пределах возможной саморегуляции экосистем на надорганизменном уровне. Поскольку функционирование экосистем при одних и тех же нагрузках значимо зависит от совокупности локальных и региональных природных факторов, экологические нормативы разрабатываются на локальном и региональном уровнях с учетом экологической емкости региональных экосистем.

Санитарно-гигиенические и экологические нормативы, определяющие качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию экологических систем, не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность.

 

 

Научно-технические и вспомогательные (комплексные) нормативы решают задачи регламентации объемов загрязнений, поступающих в окружающую природную среду, и отражают требования, предъявляемые к источникам воздействия. Расчет научно-технических нормативов основан на применении санитарно-гигиенических нормативов, наибольшее значение из которых имеют ПДК. Научно-технические нормативы разрабатываются и устанавливаются с учетом экологической обстановки в регионе и с учетом уровня развития техники и технологий. В соответствии с действующими на данный период времени законодательными и нормативными документами научно-технические нормативы утверждаются территориальным органом специально уполномоченного федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды. При условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание любой примеси в средообразующих компонентах не должно превышать санитарно-гигиенических норм. При этом от предприятий требуются не собственно гарантии непревышения значений тех или иных ПДК (ПДУ) в компонентах окружающей природной среды, а соблюдение пределов выбросов и сбросов поллютантов, установленных для объекта в целом или для конкретных источников, входящих в его состав. Зафиксированное загрязнение окружающей среды или установление содержания поллютанта в природных объектах в количествах, превышающих санитарно-гигиенические нормативы, может служить лишь косвенным свидетельством отклонений функционирования предприятия от установленных научно-технических нормативов.

Вспомогательные (комплексные) нормативы качества окружающей природной средыопределяют параметры нагрузки на конкретный природный объект (ПДН). Эта группа нормативов,выработанных в рамках действующего природоохранного законодательства, устанавливает допустимые удельные нагрузки (выбросы, сбросы, объемы размещения загрязняющих веществ на 1 т продукции, на 1 т сжигаемого топлива и т.п.) для технологических агрегатов. Определенные таким образом показатели характеризуют уровень используемых технологий и виды топлива, пределы варьирования различных параметров и других ограничений деятельности хозяйственных объектов, вызывающих загрязнение окружающей среды, в конкретных условиях развития региона.

Совокупность всех нормативов составляет систему показателей качества окружающей природной среды. На основе этих показателей разработаны и законодательно закреплены критерии и порядок классификации территорий с целью объективной оценки их на предмет выявления зон отрицательного качества окружающей природной среды. Оценка экологического состояния территории дается в сравнении с фоном. В оценку среды обитания и здоровья населения включается состояние атмосферного воздуха, питьевой воды, продуктов питания, ионизирующего излучения. Состояние природной среды, растительного и животного мира характеризуется критериями загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха, поверхностных и грунтовых вод, почв, истощения природных ресурсов, деградации экосистем.

 

14. Расчет кол-ва загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу из неорганизованных источников загрязнения

Источниками загрязнения атмосферы являются технологические агрегаты (аппараты), выделяющие в атмосферу вредные вещества. Выбросы вредных веществ в атмосферу подразделяют на организованные и неорганизованные.

Эксплуатация ряда объектов промышленности строительных материалов, нефте- и газодобывающей, перерабатывающей, горнодобывающей, химической и металлургической промышленности связана с выделение загрязняющих веществ, непосредственно поступающих в атмосферу. Такими объектами являются терриконы и карьеры, буровые установки, узлы погрузки и разгрузки материалов, нефтяные резервуары, nруды-отстойники, открытые склады минерального сырья, транспорт эстакады и т.п. Выбросы от таких объектов, а также выбросы, возникающие в результате негерметичности технологического оборудования, транспортных устройств, резервуаров и т.п. и не имеющие систем газоотводов, называются неорганизованнными. Ввиду многообразия неорганизованных источников загрязнения атмосферы (ИЗА) и технических трудностей, связанных с их контролем, методика контроля неорганизованных ИЗА в настоящее время разработана недостаточно. В то же время существует ряд принципиальных подходов контроля неорганизованных ИЗА, связанных с применением расчетных инструментальных методов контроля.

 

Расчет кол-ва загрязняющих веществ, выделяющихся при эксплуатации резервуаров нефтепродуктов

Годовые потери углеводородов из цистерн и резервуаров П, т/год, определяются суммированием квартальных потерь, которые в общем случае рассчитываются по формуле

где V – объем нефтепродукта, поступающего в резервуар или в группу одноцелевых резервуаров за соответствующий квартал, м3; р^г.п. –давление насыщенных паров углеводородов в газовом пространстве при среднеквартальной температуре газового пространства резервуара, Па; p_атм – среднее барометрическое давление в газовом пространстве резервуаров, приблизительно равное атмосферному давлению, Па; ρ –средняя плотность паров нефтепродуктов при заданной температуре, кг/м³; К₃ – коэффициент, учитывающий влияние климатических условий на испарение, равный во II и III кварталах для средней и южной климатических зон и Средней Азии, соответственно, 1,14; 1,47; 1,72; для остальных кварталов и зон – 1; K₁ – опытный коэффициент, харак­теризующий удельные потери углеводородов с учетом среднеквартальной оборачиваемости резервуаров; К₂ – коэффициент, учитывающий наличие технических средств со­кращения потерь от испарения и режим эксплуатации резервуара.

Среднеквартальная оборачиваемость цистерн определяется по формуле:

где V_p – объем цистерны или группы одноцелевых резервуаров, м³.

Среднеквартальная температура газового пространства резервуара, необходимая для определения давления насыщенных паров или концентрации углеводородов, рассчитывается по формулам:

– для I и IV квартолов:

– для II и III кварталов:

– для утепленных резервуаров:

где Тн, Тв – среднеквартальные температуры нефтепродукта в резервуаре и атмосферного воздуха, °С.

Алгоритм определения:

– Определяют исходную точку с координатами 31 °С и 350 мм рт.ст.

– Проводят эквидистантную двум соседним линиям прямую (пунктир) и на пересечении с ординатой 7 °С находят искомое давление насыщения 120 мм рт.ст.

Расчет выбросов углеводородов из мазутохрапилищ. Потери угле­водородов (т) от испарения из резервуаров с данными нефте­продуктами определяются суммированием потерь из шести наибо­лее теплых и шести наиболее холодных месяцев года, рассчи­танных по формуле

где V – объем нефтепродукта, поступающего в резервуар или в группу одноцелевых резервуаров в течение рассматриваемого периода времени, м³; с – массовая концентрация насыщенных паров при заданной температуре газового пространства резервуаров, г/м³.

Значения коэффициента К₂ определяются в соответствии с рекомендациями.

Парогазовая смесь, вытесняемая из резервуаров с высококипящи нефтепродуктами, практически на 100 % состоит из предельных углеводородов (сероводород в тяжелых фракциях не содержится).

Определение максимальных выбросов углеводородов. Для неоргани­зованных источников, таких, как резервуары горючего, масел и дру­гих веществ, интенсивность выбросов во многом зависит от климати­ческих условий. Максимальные выбросы подсчитываются по средней температуре наиболее жаркого месяца согласно СНиП 2. 01. 01-82 по формуле

где П_мах – максимальный выброс, г/с; – максимально возможная подача топлива для заполнения единичного или группы резервуаров, м³/с; с_мах – максимальная концентрация углеводородов в резервуаре при расчетной температуре, г/м³.

 

Расчет выбросов аэрозолей твердых частиц с площадки

Расчет выбросов (т/сутки) пыли из золошлакоотвалов, не действу­ющих более 3 лет, проводят по формуле

где S – площадь поверхности отвала, м2.

Расход поступающих в атмосферу выбросов (кг/ч) при складирова­нии, обработке извести и производстве гипса определяют по формуле

где V – расход загрязненного газа, м3/ч; с – концентрация аэрозо­ли извести в потоке загрязненного газа, г/м3.

 

Расчет кол-ва загрязненных веществ, поступающих в атмосферу из технологического оборудования

В атмосферу загрязняющие вещества поступают через неплотности в запорнорегулирующей и предохранительной арматуре, в сальниках вра­щающихся видов насосов, компрессоров, мешалок и т. д., во время нагрузки и выгрузки материалов, при проливах, во время ремонта оборудования и т. п. В связи с многочисленностью этого типа неорга­низованных источников расчет выбросов паров и газов из основного оборудования технологических установок проводится по следующей обобщенной методике:

– выбросы паров и газов, выделяющихся из аппаратов (колонн, ре­акторов, емкостей и др.), в которых преобладает по объему парога­зовая среда, рассчитывают по соотношению:

где П – выброс, кг/ч; Р – абсолютное давление в аппарате, кг/см²; М – средняя молярная масса паров и газов, кг/кмоль; Т – средняя температура в аппарате, К;

– если в аппарате жидкая среда, то потери в атмосферу рассчитываются по соотношению

где к₁ – коэффициент, принимаемый в зависимости от средней температуры кипения жидкости (нефтепродукта) и средней температуры аппарате из табличных данных.

Вредные составляющие (углеводороды, сероводород и др.) в неорганизованных выбросах технологических установок рассчитывают по соотношению

где П₁ – выброс загрязняющего вещества, кг/ч; ω₁^с, ω₁^р, ω₁^п – массовая доля загрязняющего вещества, соответственно, в сырье, реагентах и в отдельных продуктах технологической установки, мас.%; Q_с – кол-во перерабатываемого сырья, кг/ч; q₁^п – количество получаемого отдельного вида продукции, кг/ч; х_р – массовое отношение веществ, циркулирующих в аппаратах технологических установок.

 

14 (продолжение). Расчет кол-ва загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу из организованных источников загрязнения

Организованными называют выбросы, отводимые от мест их образования системой газоходов или воздуховодов. С целью сокращения вредных выбросов в атмосферу, обеспечения надежной и высокоэффективной работы имеющихся установок, совершенствования технологических процессов, изменения вида топлива и режима работы технологических агрегатов, анализа достаточности разработанных или выполненных мероприятий с учетом требуемого сокращения вредных выбросов в атмосферу, для заполнения отчетной формы ЦСУ «2-ТП» (воздух) на промышленных предприятиях расчетным или инструментальными замерами систематически определяют количественный и качественный состав выбросов вредных веществ от отдельных агрегатов, отделений и цехов, включая проверку работы газоочистных установок.

 

Расчетный метод определения кол-ва дымовых газов по составу сжигаемого топлива

Для расчета количества дымовых газов необходимы следующие исходные данные: расход сжигаемого топлива, В (кг/ч); состав сжигаемого топлива, мас.%; содержание С, Н₂ и 0₂ в топливе, ω (мас.%); содержание в дымовом газе 0₂, Н₂ и СО, γ (об.%).

Алгоритм расчета:

– Определяют кол-во воздуха, необходимое для сжигания 1кг топлива, кг/кг;

– Определяют объем воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива (при н.у.), м3/кг;

– Находят мольное содержание продуктов сгорания 1 кг топлива, кг·моль/кг;

– Устанавливают фактический коэффициент избытка воздуха по данным анализов;

– Определяют мольное содержание двухатомных газов при найденном коэффициенте избытка воздуха;

– Находят сумму мольных долей RO₂, H₂O, N₂ и О₂;

– Определяют кол-во продуктов сгорания, кг/ч;

– Определяют объём дымовых газов при н.у., м³/ч.

 

Расчётный метод определения кол-ва газовых выбросов после регенерации катализаторов

Для расчета количества газовых выбросов после регенерации катализаторов необходимы следующие исходные данные: кол-во регенерируемого катализатора, G_к (кг/ч); содержание сажи в исходном катализаторе (поступающем на регенерацию), ω₀ (мас.%); кол-во подаваемого на регенерацию воздуха (при н.у.), Q (м³/ч); содержание сажи в регенерированном катализаторе, ω (мас.%)

Алгоритм расчета:

– Определяют кол-во сгорающей сажи, G_с (кг/ч):

– Определяют кол-во газовых выбросов после регенерации катализатора (при н.у.), V (м3/ч):

 

15. Определение зон воздействия и влияния производства по рассеиванию загрязняющих веществ в атмосфере

Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере проводится для каждого источника загрязнения на предприятии с целью определе­ния его вклада в воздействие на атмосферу и для принятия решения о необходимости проведения соответствующих мероприятий. Если на первом этапе расчета выявляется опасность загрязнения за границей санитарно-защитной зоны предприятия, то разрабатываются мероприятия по снижению выброса загрязняющих веществ, определяется их эффек­тивность, и расчет повторяется с новыми исходными данными. Выброс, при котором на границе санитарно-защитной зоны приземная концентрация какого-либо загрязняющего вещества от всех источников предприятия с учетом влияния других производств не превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) по данному загрязняющему веществу, принимают за предельно допустимый выброс (ПДВ). Такой расчет является основой для любых видов деятельности на предприятии, связанных с контролем ИЗА. Полученные результаты используются для определения ущерба от загрязнения атмосферы и платежей за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Теоретической основой выполняемой работы являются следующие положения:

– на рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере влияют метеорологические параметры (скорость и направление ветра, температурная стратификация атмосферы, температура атмосферного воздуха)

– приземная концентрация загрязняющих веществ зависит от па метров источника выброса и свойств пылегазовоздушной смеси;

– максимальная приземная концентрация от данного источника загрязнения возникает при неблагоприятных метеорологических условиях (при опасной скорости и опасном направлении ветра, высокой температуре атмосферного воздуха).

 

Физические основы рассеивания примеси в атмосфере

Распространение в атмосфере выбрасываемых из незатененных источников загрязняющих веществ подчиняются законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывает состояние атмосферы, расположение предприятий, характер местности, физические свойства выбросов, высота источника, диаметр его устья и т.п. Горизонтальное перемешивание примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур в вертикальном направлении.

По мере удаления от организованного высокого источника выбросов концентрация примесей в приземном слое атмосферы сначала нарастает, достигает максимума на расстоянии 10-40 высот трубы, а затем медленно убывает. Этим определяются три зоны неодинаково загрязнения атмосферы:

– зона переброса факела выбросов, характеризующаяся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы;

– зона задымления с максимальным содержанием вредных веществ;

– зона постепенного снижения уровня загрязнения.

Выбросы от затенённых источников попадают в область аэродинамической тени – зоны, возникающей около зданий и сооружений при обтекании их ветром и характеризующейся движением части воздушных потоков по замкнутому контуру, что увеличивает в ней загрязнение. Выше зоны аэродинамической тени создается область возмущенного по­тока (промежуточная зона), для которой характерна повышенная турбулентная диффузия. По мере удаления от низкого источника концент­рация примеси в атмосферном воздухе резко снижается.

Выбросы из промежуточных источников, попадающие в область возмущенных потоков над зоной аэродинамической тени, рассеиваются так же, как и от высоких труб. Однако под действием более интенсивной вертикальной диффузии нижняя часть факела может при определенных условиях затягиваться внутрь зоны аэродинамической тени, вызывая её дополнительное загрязнение так же, как и от низких источников. Промежуточные источники так же, как и высокие, создают максималь­ную приземную концентрацию на расстоянии 10-40 высот трубы и од­новременно нижним шлейфом выбрасываемого факела загрязняют зону аэродинамической тени, где могут создаваться высокие концентрации загрязняющих веществ.

 

Численные методы расчета рассеивания примеси в атмосфере

Нормативный метод расчета базируется на математической модели рассеивания газообразных и аэрозольных примесей в атмосферном воздухе и позволяет рассчитывать поля концентраций, создаваемые дымовыми трубами, а также линейными и плоскостными источниками. Для решения практических задач, прежде всего расчет ПДВ, наибольшее значение представляет определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ и соответствующих минимальных коэффициентов метеорологического разбавления.

 

– Расчет приземных концентраций пром.выбросов из незатенённых источников

Нормативные методы позволяют рассчитывать концентрации примесей в вертикальном и горизонтальном сечении дымового факела на расстоянии не более 100 км от источника и в 2-метровом слое на уровне земли.

Аксонометрическая схема приземной концентрации примесей и; немного источника приведена на рис. 4.

Величина максимальной приземной концентрации пылегазовыбросов С_м (мг/м³) на расстоянии Х_м от источника определена по формулам:

– для выброса нагретой пылегазовоздушной смеси (ΔТ>>0)

,

– для выброса пылегазовоздушной смеси (ΔТ≈0)

,

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в соответствии с районом расположения предприятия (для европейской части территории РФ севернее 52° с. ш. А = 160); М – мощность выброса в атмосферу из источника, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ (в атмосфере (для газов F = 1, при эффективности пылеулавливания, равной 90 %, F = 2); m и n – коэффициенты, учитывающие условия выброса пылегазовоздушной смеси из устья источника; η – коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности на рассеивание примеси (для равнинного ландшафта η = 1); Н – высота трубы, м; V1 – объем выбрасываемой из одного источника пылегазовоздушной смеси, м3/с; ΔТ = Тг – Тв – разность между температурами выбрасываемой пылегазовоздушной смеси и атмосферного воздуха, °С (для Череповца температура воздуха принимается для самого теплого месяца: Тв = 22,5 °С).

Значения коэффициентов m и n, учитывающих подъем факела над трубой, определены по вспомогательным величинам, вычисляемым, в свою очередь, по конструктивным параметрам:

f = 1000· м/с2·град

υм = 0,65· м/с

υм' = 1,3· м/с;

fe = 800·( υм')3 м/с2·град

где ω₀ – скорость выхода пылегазовоздушной смеси из трубы, м/с; D – диаметр устья трубы, м.

При f < 100 (для всех горячих источников f всегда меньше 100), коэффициент m рассчитан по формуле

m =

а коэффициент n при f < 100 определен в зависимости от υм: при υм ≥ 2 n = 1

 

Расстояние Хм (м) от источника выбросов до координаты максимума приземной концентрации См (мг/м3), рассчитано по формуле:

Хм = ·Н·d,

где d – безразмерный коэффициент, который при f < 100 определен в зависимости от υм по формуле:

при > 2

Опасная скорость ветра Uм (м/с), при которой приземная концентрация достигает своего максимума, при f < 100 определена в зависимости от υм по формуле

при > 2

Изменение приземной концентрации в атмосфере С (мг/м³) на различных расстояниях L₀ (м) от источника выброса рассчитано по формуле

С = S₁·С_м,

где S₁ – безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения L₀/Х_м по формулам:

S₁ = при L₀/Х_м ≤ 1;

S₁ = при 1 < L₀/Х_м ≤ 8

 

– Расчет приземных концентраций пром.выбросов из низких и наземных источников

Величину максимальной приземной концентрации пылегазовыбросов С_м (мг/м³) на пром.площадке для низких линейных источников определяют по формуле:

,

где М – мощность выброса, г/с; F – коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ (в атмосфере (для газов F = 1, при эффективности пылеулавливания, равной 90 %, F = 2); u – скорость ветра,принимаемая при расчетах равной 1 м/с; х' - длина зоны аэродинамической тени