Методика расчета допустимости границ санитарно-защитной зоны предприятий

Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x_м (м) от источника и определяется по формуле.

(1).

где.

А — коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) — масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени;

F — безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и n — коэффициенты. учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

H (м) — высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, = 1; Т (°С) — разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в; V₁ (м³/с) — расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле.

(2).

где D (м) — диаметр устья источника выброса;

₀ (м/с) — средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

• а) 250-для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Бурятской АССР и Читинской области;
• б) 200-для Европейской территории РФ: для районов РСФСР южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории РФ: для Казахстана. Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;
• в) 180 — для Европейской территории РФ и Урала от 50 до 52° с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины;
• г) 160 — для Европейской территории РФ и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением Центра ЕТС), а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 до 52° с. ш. — 180, а южнее 50° с. ш. — 200);
• д) 140 — для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.

Значения мощности выброса М (г/с) и расхода газовоздушной смеси V₁ (м³/с) при проектировании предприятий определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для данного производства (процесса) нормативами. В расчете принимаются сочетания М и V₁, реально имеющие место в течение года при установленных (обычных) условиях эксплуатации предприятия, при которых достигается максимальное значение с_м.

При определении значения Т (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т_в (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01−82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г (°С) — по действующим для данного производства технологическим нормативам.

Значение безразмерного коэффициента F принимается:

• а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) — 1;
• б) для мелкодисперсных аэрозолей (кроме указанных в п. 2.5а) при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% и при отсутствии очистки — 3.

Значения коэффициентов m и n определяются в зависимости от параметров f, v_м, и f_e.

(3).

(4).

(5).

(6).

Коэффициент n определяется в зависимости от f по рисунку 1 или по формулам:

(7).

(8).

Рисунок 1 — Определение коэффициента n.

Рисунок 2 — Определение коэффициента n.

Для f_c < f < 100 значение коэффициента т вычисляется при f = f_e.

Коэффициент n при f < 100 определяется в зависимости от v_м по рис. 2 или формулам.

n = 1 при v_м 2; (9).

(10).

n = 4,4v_м при v_м< 0,5. (11).

Для f 100 (или Т 0) и (холодные выбросы) при расчете c_м вместо формулы (1) используется формула.

(12).

где.

(13).

причем n определяется по формулам (9) — (11) при .

Аналогично при f < 100 и v_м < 0,5 или f 100 и (случаи предельно малых опасных скоростей ветра) расчет c_м вместо (1) производится по формуле.

(14).

где.

(15).

(16).

Расстояние x_м (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация с (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения с_м, определяется по формуле.

(17).

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формулам:

(18).

(19).

(20).

При f > 100 или T 0 значение d находится по формулам:

(21).

(22).

(23).

Значение опасной скорости u_м (м/с) на уровне флюгера (обычно 10 м от уровня земли), при которой достигается наибольшее значение приземной концентрации вредных веществ с_м, в случае f < 100 определяется по формулам:

(24).

(25).

(26).

При f >100 или T 0 значение u_м вычисляется по формулам:

(27).

(28).

(29).

Рисунок 3 — Определение безразмерной величины r.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_ми при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра u (м/с), отличающейся от опасной скорости ветра u_м (м/с), определяется по формуле.

с_ми = r c_м, (30).

где r — безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/u_м по рисунку 3 или по формулам:

(31).

(32).

Расстояние от источника выброса x_ми (м), на котором при скорости ветра u и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредных веществ достигает максимального значения с_ми (мг/м³), определяется по формуле:

х_ми = p x_м, (33).

где р — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения u/u_м по рисунку 3 или по формулам:

(34).

(35).

(36).

При опасной скорости ветра u_м приземная концентрация вредных веществ с (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях х (м) от источника выброса определяется по формуле.

с = s₁ c_м, (37).

где s₁ — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от отношения x/x_м и коэффициента F по 4 или по формулам:

(38).

(39).

(40).

(41).

Для низких и наземных источников (высотой Н не более 10 м) при значениях х/х_м < 1 величина s₁ в (41) заменяется на величину, определяемую в зависимости от х/х_м и Н по формуле.

(42).

Значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере с_y (мг/м³) на расстоянии у (м) по перпендикуляру к оси факела выброса определяется по формуле.

с_y = s₂ c. (43).

где s₂ — безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от скорости ветра и (м/с) и отношения у/х по значению аргумента t_y:

Рисунок 4 — Определение коэффициента s1.

(44).

(45).

по рисунку 6 или по формуле.

(46).

Максимальная концентрация c_мx (мг/м³), достигающаяся на расстоянии x от источника выброса из оси факела при скорости ветра u_мx, определяется по формуле.

(47).

где безразмерный коэффициент находится в зависимости от отношения х/х_м по рисунку 5 или по формулам:

(48).

(49).

(50).

(51).

(52).

(53).

(54).

Скорость ветра u_мx при этом рассчитывается по формуле.

u_мx = f₁ u_м, (55).

где безразмерный коэффициент f₁ определяется в зависимости от отношения x/x_м по рисунку 6 или по формулам:

f₁ = 1 при x/x_м 1; (56).

(57).

f₁ = 0,25 при 8 < x/x_м < 80; (58).

f₁ = 1,0 при x/x_м 80. (59).

Расчеты распределения концентрации с_z (мг/м³) на разных высотах z (м) над подстилающей поверхностью при x < x_мu производятся по формуле.

(60).

Рисунок 5 — Определение коэффициента.

Коэффициент s_z определяется в зависимости от параметров b₁ и b₂ по рисунку 7 или по формулам:

(61).

(62).

здесь.

b₁ = x/x_мu; (63).

(64).

(65).

(66).

При f_e f < 100 коэффициент d₂ вычисляется по формуле (65) при f = f_e; при v_м < 0,5 или соответственно в (65) и (66) принимается v_м = 0,5 или .

Рисунок 6 — Определение коэффициента f1.

Рисунок 7 — Определение коэффициента sz.

Опасная скорость ветра и_мz (м/с) на уровне флюгера, при которой на высоте z достигается максимальная концентрация, определяется по формуле.

(67).

Рисунок 8 — Определение коэффициента l1.

Коэффициент l₁ определяется в зависимости от x/x_м по рисунку 8.

Расчеты загрязнения атмосферы при выбросах газовоздушной смеси из источника с прямоугольным устьем (шахты) производятся по приведенным выше формулам при средней скорости ₀ и значениях D = D₀ (м) и V₁ = V_? (м³/с).

Эффективный диаметр устья D_э (м) определяется по формуле.

(68).

где L (м) — длина устья; b (м) — ширина устья.

Средняя скорость выхода в атмосферу газовоздушной смеси ₀ (м/с) определяется по формуле.

(69).

Эффективный расход выходящей в атмосферу в единицу времени газовоздушной смеси V_1э (м³/с) определяется по формуле.

(70).

Решение обратных задач¹ по определению мощности выброса М и высоты H, соответствующих заданному уровню максимальной приземной концентрации с_м при прочих фиксированных параметрах выброса, наводится следующим образом.

Мощность выброса М (г/с), соответствующая заданному значению максимальной концентрации с_м (мг/м³), определяется по формуле.

(71).

В случае f 100 или T 0.

(72).

Высота источника H, соответствующая заданному значению c_м, в случае T 0 определяется по формуле.

(73).

Если вычисленному по формуле (73) значению Н соответствует м/с, то H уточняется методом последовательных приближений по формуле.

(74).

где n_i и n_i-1 — значения определенного по рисунку 2 или по формулам (9)-(11) коэффициента n, полученные соответственно по значениям Н_i и H_i-1, — (при i = 1 в формуле (74) принимается n₀ = 1, а значение H_i определяется по (73)).

Формулы (73), (74) используются также для определения Н при T > 0.

Если при этом выполняется условие то найденное Н является точным. Если же то для определения предварительного значения высоты Н используется формула.

(75).

По найденному значению H определяются на основании формул (3) — (6) величины f, v_м, и f_c и устанавливается в первом приближении произведение коэффициентов m и n. Дальнейшие уточнения значения Н выполняются по формуле.

(76).

где т_i, n_i соответствуют Н_i, а т_i-1, n_i-1 — H_i-1 (при i = 1 принимается m₀ = n₀ = 1, а H₀ определяется по (75)).

В случае выбросов в атмосферу, обусловленных сжиганием топлива, при фиксированных высоте и диаметре устья трубы соответствующий с_м расход топлива Р (т/ч) определяется по формуле.

(77).

где d₃ (г/кг)-количество выбрасываемого в атмосферу вредного вещества на единицу массы топлива (в необходимых случаях с учетом пылегазоочистки); d₄ (м³/кг)-расход газовоздушной смеси, выделяющейся на единицу массы топлива.

Для каждого источника радиус зоны влияния рассчитывается как наибольшее из двух расстояний от источника х₁ и х₂, где х₁ = 10 x_м, а величина х₂ определяется как расстояние от источника, начиная с которого с 0,05 ПДК.

При полной нагрузке оборудования средне концентрация (г/м³) в устье источника, равная.

(78).

определяется по формулам:

(79).

(80).

где с_м (мг/м³) — соответствующая максимальная приземная концентрация.