Распространение загрязнений в атмосфере.

Существуют различные модели, учитывающие распространение загрязнений в атмосфере. процессы переноса и перемешивания в воздушной среде для источников различного типа. В основу этих моделей положена распространенная модель турбулентной диффузии примеси. На ее основе разработана методика расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ, со­держащихся в выбросах промышленных предприятий.

Расчет рассеивания в атмосфере вредных веществ, со­держащихся в выбросах промышленных предприятий.

Критерии оценки загрязнения атмосферы.

Представляет практический интерес факельный выброс пылегазовоздушной смеси промышленных предприятий. Он основан на дальнобойности свободной затопленной струи и эжекционном вовлечении этой струей окружающего воздуха. Среди основных типов источников атмосферных выбросов промышленных предприятий выделяются одиночные. Их подразделяют на четыре класса в зависимости от высоты трубы [1]. Наиболее распространенным видом рассеивания является движение газовой струи в подвижной среде при горизонтальном перемещении воздушных масс. При этом различают три вида струи – волнообразную, конусообразную и веерообразную.

В качестве критерия оценки качества атмосферного воздуха выступают ПДК в воздухе населенных пунктов [2, 7, 8]. Методика расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в вы­бросах, основана на определении концентрации вредных веществ в приземном слое воздуха (С_м [мг/м³]) в соответствии с ОНД – 86 [4 ]. Степень опасности загрязнения определяется по наибольшему значению приземной концентрации С_м. Максимальная разовая концентрация С_м не должна превышать предельно — допустимой концентрации (ПДК):

С_м<=ПДК

Разовая концентрация вредных веществ определяются по пробам в отобранном сече­нии в течении 20 минут. При одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных ве­ществ, обладающих суммарным действием, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицы:

∑ (С_мi/ПДК_i) <= 1

Максимальные разовые ПДК являются основной характеристикой опасности вредных веществ, не обладающих коммулятивным действием.

На территориях санитарных охранных зон курортов, в местах размещения крупных санаториев и домов отдыха, зонах отдыха городов с населением более 200 тыс. человек приземные максимальные концентрации вредных веществ не должны превышать 0,8 ПДК, установленных Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий для атмосферного воздуха населенных пунктов [5]..

Расчет рассеивания в атмосфере вредных веществ из одиночного источника осуществляется по следующим направлениям:

· Расчет рассеивания нагретых выбросов

· Расчет рассеивания холодных выбросов

· Исследование влияния конфигурации устья источника выброса на рассеивание загрязнений в атмосфере

· Нахождение предельно-допустимого выброса вредных веществ и его минимальной высоты.

Цель такого расчета состоит в контроле выбросов предприятия и в нахождении наиболее приемлемых условий выброса газопылевых выбросов в атмосферу. Для этого в соответствии с методикой осуществляется:

1. Определение максимальной приземной концентрации вредных веществ С_m (мг/м³),

2.Исследование зависимости С_m от высоты источника H С_m (мг/м³), С_т=f₂(H) (м).

3. Определение расстояния выброса от оси факела, при котором достигается максимальная концентрация вредных веществ X_m

4. Исследование зависимости от высоты источника X_m=f(H, D).

5. Определение опасной скорости ветра на уровне флюгера U_m , при которой получаем наибольшую C_mu .

6. Определение максимальной приземной концентрации при неблагоприятных метеоусловиях C_mu.

7. Определение расстояния от источника выброса X_mu, при котором достигается максимальная величина C_mu.

8. Исследование зависимости концентрации вредных веществ от расстояния от источника

9. Исследование зависимость концентрации вредных веществ от расстояния от источника по перпендикуляру от оси факела .

Основной задачей расчета рассеивания нагретых выбросов является определение максимальной приземной концентрации вредных веществ С_М для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного (точечного) источника с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии х_М (м) от источника должна определяться по формуле [3]:

(1)

где А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе. С^2/3 мг • град^1/3;

М — количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе:

m и n — безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н — высота источника выброса над уровнем земли, м;

ΔT — разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси T_Г и температурой окружающего атмосферного воздуха T_В, град;

V₁ — объем газовоздушной смеси, м³/с, определяемый по формуле

(2)

где D — диаметр устья источника выброса, м;

ω₀ — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

Задача исследования состоит в оценке влияния параметров расчета на величину С_М

с целью ее снижения и выбора вариантов управления этим процессом за счет параметров расчета, отражающих физические условия газопылевого выброса.

По результатам расчетов и сопоставлению аналогичных графических зависимостей для нагретых и холодных пылегазовоздушных выбросов проводится сравнительный анализ влияния параметров выброса. Он должен содержать обоснование выявленных различий, преимуществ при рассеивании в атмосфере для нагретых выбросов, целесообразности реконструкции источника с целью увеличения высоты трубы в зависимости от температуры выброса и выбора мокрых или сухих методов предварительной очистки, а также предоставить рекомендации по улучшению процесса рассеивания.

При исследование влияния конфигурации устья источника выброса на рассеивание загрязнений в атмосфере рассматриваются три формы устья – круглая, квадратная и вытянутая. Сравнение проводится по максимальной приземной концентрации вредных веществ С_m (мг/м³) ирасстоянию выброса от оси факела, при котором достигается максимальная концентрация вредных веществ X_m.

Нахождение предельно-допустимого выброса вредных веществ и его минимальной высоты служит основанием для определения предельной нагрузки предприятия на окружающую среду и расчета требуемой эффективности очистных сооружений, которые не позволят превысить расчетную величину выброса, а также для дальнейшего выбора очистного оборудования.