Нормирование загрязнения окружающей среды
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
По дисциплине: Экология
ТЕМА: Нормирование загрязнения окружающей среды
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Вид
топлива
|
Валовый
выброс, т/год
|
Самый
холодный месяц
|
Параметры
газовоздушной смеси на выходе из источника выброса
|
Н,
м
|
D,
м
|
ТВ,
0С
|
|
|
|
ω0,
м/с
|
V1,
м3/с
|
ТГ,
0С
|
|
|
|
нефть
|
149
|
12
|
0,46
|
0,064
|
200
|
20
|
0,4
|
16,8
|
мг/м3
|
%
|
СФSO2
|
СФNO2
|
СФCO
|
СФТВ
|
РС
|
РЮ
|
РЗ
|
РВ
|
РСВ
|
РЮЗ
|
РЮВ
|
РСЗ
|
0,095
|
0,073
|
0,88
|
0,11
|
5%
|
12%
|
16%
|
5%
|
18%
|
10%
|
20%
|
14%
|
1. РАСЧЕТ РАССЕИВАНИЯ И НОРМАТИВОВ
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО ВЫБРОСА ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
.1 Основные положения
Под стандартизацией понимают установление
единого уровня норм и требований. Система экологических стандартов, которой
присвоен общий номер «17», состоит из нескольких групп в соответствии с
сохраняемыми объектами. Например, стандарты 17.1 «Охрана природы. Гидросфера»,
17.2 «Охрана природы. Атмосфера» регулируют различные стороны деятельности
предприятия по защите воздушных и водных ресурсов. Система экологических
стандартов является составной частью природоохранного законодательства.
Несоблюдение стандартов влечет за собой юридическую ответственность.
Различают стандарты качества и стандарты
воздействия. Стандарты качества окружающей среды регламентируют норму,
допустимое состояние воздушного, водного бассейнов и почвы. Они являются
основными экологическими стандартами, устанавливаемыми на уровне государства.
Важнейшим экологическим стандартом являются
норматив качества определенной среды - ПДК (предельно допустимая концентрация,
мг/м3) - максимальное количество вредного вещества в единице объёма (воздуха,
воды или других жидкостей) или массы (например, пищевых продуктов), которое при
ежедневном воздействии в течение неограниченно продолжительного времени не
вызывает в организме каких-либо патологических отклонений, а также
неблагоприятных наследственных изменений у потомства. К использованию на
производстве допускаются только те вещества, на которые установлены ПДК.
ПДК является нормой для каждого конкретного
государства и действует на всей территории. На основе ПДК разрабатываются
стандарты воздействия: ПДВ (предельно допустимый выброс, г/с) и ПДС (предельно
допустимый сброс, г/ч). ПДВ (предельно допустимый выброс) - количество
загрязняющего вещества, максимально возможное к выбросу в атмосферу в
установленном режиме при хранении, использовании, сжигании определенного
количества вещества с целью обеспечения качества воздуха в контрольном пункте.
Стандарты воздействия базируются на показателях потока (количество выбросов в
единицу времени) или запаса (количество выбросов за определенно установленный
период) и устанавливают уровень выброса или сброса после применения
природоохранного оборудования.
Степень опасности загрязнения приземного слоя
атмосферного воздуха выбросами вредных веществ от промышленных предприятий (заводов,
ТЭС, котельных и т.д.) определяется по наибольшей рассчитанной приземной
концентрации вредных веществ См (мг/м3).
См устанавливается на некотором расстоянии Хм от
места выброса и соответствует наиболее неблагоприятным метеорологическим
условиям.
Значение См каждого вредного вещества не должно
превышать ПДК данного вредного вещества, т.е. необходимо соблюдать условие:
См<ПДК.
При одновременном совместном присутствии в
атмосфере нескольких загрязняющих веществ их безразмерная суммарная
концентрация не должна превышать единицы при расчете по формуле:
(1)
загрязнение атмосферный
воздух ветер
Расчет стандартов воздействия
производят с учетом фоновой концентрации Сф. Сф по Реймерсу - это естественная
концентрация природного вещества. Современное понятие Сф - это концентрация
конкретного вещества без учета воздействия конкретного производства.
При учете Сф основное экологическое
тождество (ОЭТ) принимает вид:
(2)
Отдельно учитываются вещества,
обладающие эффектом суммации. Вещества, обладающие эффектом суммации действия,
- это такие вещества, совместное действие которых многократно превышает
действие каждого в отдельности (например, SO2 и NO2).
ОЭТ для эффекта суммации:
(3)
ОЭТ с учетом фоновой концентрации:
(4)
ВСВ - временно согласованный выброс.
Устанавливается предприятию, которое в силу технических и экологических причин
не может выполнять основное экологическое тождество.
Размер и источник платы за
загрязнение зависят от того, выполняет ли предприятие установленный ему
норматив ПДВ или ВСВ.
1.2 Расчетная часть
Цель работы:
Произвести расчет загрязнения атмосферы и
определить нормативы ПДВ для котельной по следующим данным. Количество вредного
вещества, выбрасываемого в атмосферу, может определяться расчетом в
технологической части проекта или приниматься в соответствии с действующими для
данного производства нормативами.
Расчет количества загрязняющих веществ на
промысле производится по методике переводных коэффициентов или по теплотехническим
расчетам. В данном случае при работе выбросов при сжигании нефти используем
переводные коэффициенты (табл.1).
Таблица 1 - Переводные коэффициенты по
компонентам выброса
Компонент
выброса
|
Значение
переводного коэффициента
|
Твердые
(С)
|
0,0025
|
Диоксид
серы (SO2)
|
0,005
|
Оксид
углерода (CO2)
|
0,0125
|
Диоксид
азота (NO2)
|
0,045
|
Валовой выброс переводим в г/с:
Расчет количества загрязняющих веществ
производят по таблице переводных коэффициентов
Расчет выброса твердых веществ в атмосферу:
МТВ = 149∙0,0025 = 0,37 т/год;
МIТВ = 9,27∙0,0025 = 0,023 г/с.
Расчет выброса диоксида серы в атмосферу:
= 149∙0,005 = 0,745 т/год;
= 9,27∙0,005 = 0,046 г/с.
Расчет выбросов оксида углерода:
МСО = 149∙0,0125 = 1,863
т/год;
МIСО = 9,27∙0,0125 = 0,116
г/с.
Расчет выброса диоксида азота:
= 149∙0,045 = 6,705 т/год;
= 9,27∙0,045 = 0,417 г/с.
Расчет суммарного количества
загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу:
МСУМ = 0,370 + 0,745 + 1,863 + 6,705
= 9,683 т/год;
МIСУМ = 0,023 + 0,046 + 0,116 +
0,417 = 0,602 г/с.
Определение максимальной приземной
концентрации проводится по формуле, мг/м3:
(5)
где А - коэффициент, зависящий от температурной
стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального
рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе. Для Севера, Северо-Запада,
Среднего Поволжья, Урала - 160;
М - количество загрязняющего вещества (ЗВ),
выбрасываемого а атмосферу, г/с;- безразмерный коэффициент, учитывающий
скорость оседания вредных веществ в атмосфере. Для газообразных веществ и
мелкодисперсных аэрозолей принимается равным 1, для пыли и золы, если средний
эксплуатационный коэффициент очистки равен 90% и более, F = 2, при 75…90%, F =
2,5, менее 75%, F = 3;, m - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия
выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;
η - безразмерный
коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности. В случае ровной или
слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, η
= 1;
∆Т - разность между температурой
газовоздушной смеси (ТГ) и температурой окружающего воздуха (ТВ), ∆Т = ТГ
- ТВ, 0С. За ТВ следует принимать максимальную среднюю температуру окружающего
воздуха в 13 ч наиболее жаркого месяца года. Для котельных, работающих по
отопительному графику, за ТВ принимают температуру наружного воздуха за самый
холодный месяц года.
Значение безразмерного коэффициента n
определяется в зависимости от параметра νм,
связанного с опасной скоростью ветра следующим образом:
при νм<
0,5 n = 4,4∙ νм;
при 0,5 ≤ νм< 2∙ νм n = 3 - , (6)
при νм≥ 2 n
= 1.
Для нагретых выбросов νм
рассчитывается по формуле:
(7)
.
νм>0,5, тогда n =3 - = 3 - 0,965
= 2,03
Коэффициент m определяется в
зависимости от параметра ƒ,
который
является функцией параметров выброса:
ƒ . (8)
Выбросы, для которых значение ƒ < 100,
относятся
к нагретым, тогда
. (9)
В нашем случае получаем
ƒ =
.
Рассчитываем СМ загрязняющих
веществ:
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3;
мг/м3.
Определение нормативов ПДВ
(предельно допустимых выбросов) проводится следующим образом
Сводим в табл. 2 расчетные данные
для получения исходных к определению ПДВ.
Таблица 2 - Расчетные данные для
получения исходных к определению ПДВ
Наименование
вещества
|
ПДК,
мг/м
|
Класс
опасности
|
СФ,
мг/м3
|
СМ,
мг/м3
|
СО
|
5
|
0,98
|
0,058
|
NO2
|
0,085
|
2
|
0,073
|
0,21
|
Твердые
(С)
|
0,15
|
3
|
0,11
|
0,035
|
SO2
|
0,5
|
3
|
0,095
|
0,023
|
Предельно допустимый выброс (ПДВ, г/с) вредного
вещества в атмосферу из одиночного источника (трубы), при котором
обеспечивается не превышающая ПДК концентрация его в приземном слое воздуха,
для нагретых источников определяется по формуле:
(10)
= 0,0265 г/с > Мтв=0,023 г/с
= 0,805 г/с > = 0,046г/с
= 7,988 г/с > = 0,116 г/с
0,0238 г/с < = 0,417 г/с
Проверим выполнение основного
экологического тождества для максимальной приземной концентрации СМ:
> 1.
ОЭТ не выполняется.
Проверим соответствие выбросов
основному экологическому тождеству с учётной фоновой концентрации:
= 0,967+0,2134+0,2077+3,329=4,718
> 1.
ОЭТ не выполняется.
Проверим ОЭТ для веществ, обладающих эффектом
суммации действия:
> 1.
ОЭТ не выполняется.
Проверим ОЭТ для данных веществ с
учётом фоновой концентрации:
> 1.
ОЭТ не выполняется.
Вывод: Выбросы загрязняющих веществ
в атмосферу не соответствует экологическим нормам. Необходимо изменить
технологию сжигания топлива или установить дополнительное очистное оборудование
для выполнения экологических требований. Предприятию с такими показателями
рекомендуется определить ВСВ - временно согласованный выброс.
Расчет платы за выбросы загрязняющих
веществ в атмосферу от стационарных источников. Плата за выбросы вредных
веществ в атмосферный воздух: В пределах установленного норматива ПДВ (при
М<ПДВ);
= МКэ Кинд ,
=0,6×1,4×1,2×2×1,3×1,863+21×1,4×1,2×1,3×2×0,745+52×1,4×1,2×1,3×2×6,705+41×1,2×1,3×1,4×2×0,37=4,88+68,34+1522,95+66,26 = 1662,43 руб
При сверхнормативном выбросе(при
ВСВ>М<ПДВ):
=
(М-ПДВ)Кэ Кинд
Принимаем, что все выбросы не превышают
установленные лимиты ВСВ.
В нашем случае существует превышение ПДВ по NO2
в пределах установленных лимитов.
= 260×1,4×1,2×2×1,3(6,705-0,382)
=7180,91 руб
Где 1,224 т/год- выбросы диоксида азота в
пределах ПДВ
ВNО2 = 0,0238×6×31×24×3600×106
=0,382 т/год
Общую плату за выброс загрязняющих веществ
определяем суммированием ее составляющих:
Патм=+
Патм=1662,43+7180,91 = 8843,34 руб
Вывод - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу
не соответствуют экологическим нормам. Необходимо изменить технологию сжигания
топлива или установить дополнительное очистное оборудование для выполнения
экологических требований. Предприятию с такими показателями рекомендуется
определить ВСВ - временно-согласованный выброс.
2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ
САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ ИСТОЧНИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - это зона разрыва
меду источниками загрязнения и ближайшими, жилыми или общественными зданиями.
Создается с целью защиты населения от влияния вредных производственных факторов
(шум, пыль, вибрация, газообразные и другие вредные выбросы, содержащие
промышленные яды). Ширина СЗЗ устанавливается с таким расчетом, чтобы выбросы,
достигая районов жилой застройки, е превышали установленных ПДК.
Санитарно-защитная зона определяет условия охраны окружающей среды при ведение
технологического процесса: в ней нельзя размещать спортивные сооружения, парки
отдыха, образовательные и детские учреждения, лечебно-профилактические и
оздоровительные учреждения общего пользования, а следует проектировать
технологические площадки, склады, питомники растений для озеленения
промплощадки и т.д.
Существует нормативная СЗЗ и расчетная СЗЗ.
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 устанавливает понятие нормативной СЗЗ, ширина,
которой определяется санитарной классификацией предприятий и устанавливается от
источника (группы источников) загрязнения атмосферного воздуха или от границ
промплощадки:
предприятия первого класса - 1000 м;
предприятия второго класса - 500 м;
предприятия третьего класса - 300 м;
предприятия четвертого класса - 100 м;
предприятия пятого класса - 50 м.
Размеры СЗЗ уточняется отдельно для различных
направлений ветра в зависимости от результатов расчета загрязнений атмосферы и
среднегодовой розы ветров района расположения предприятия по формуле:
(11)
где L - расчетный размер СЗЗ, м;-
расчетный размер участка в направлении, в котором концентрация вредных веществ
СМ = ПДК, м;
Р - среднегодовая повторяемость
направлений ветров рассматриваемого румба, %;
Для 8-румбовой розы ветров
Р0 = 100/8 = 12,5%.
В случае если расчетное значение
приземных концентраций от выбросов предприятия по рассматриваемым веществам в
пределах нормативного размера СЗЗ не превышает ПДК, то в соответствии с
дополнениями к ОНД-86 учет розы ветров не требуется.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Произвести определение
санитарно-защитной зоны источника выброса по данным примера из практической
работы №1, используя значение среднегодовой повторяемости направлений ветров %.
. Определяем нормативный размер
санитарно-защитной зоны источника выброса. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03
относим котельную к 4-му классу опасности с шириной СЗЗ 100 м. Размер СЗЗ
устанавливаем по результатам расчета рассеивания.
. Рассчитываем расстояние ХМ от
источника, на котором достигается максимальная приземная концентрация выброса
СМ:
ХМ = dН, (12)
где d - параметр, зависящий от
условий выхода газо-воздушной смеси и от опасной скорости ветра (ƒ и νм),
при ƒ < 100
(13)
ХМ = 2,99*20 = 59,8 м.
Если расчетное значение СМ не
превышает ПДК, то L0 = ХМ = 60 м, в противном случае в утоненном расчете
используем нормативное значение СЗЗ.
. Границы СЗЗ находим путем
уточнения расчетных размеров зон загрязнения отдельно для различных направлений
ветра в зависимости от среднегодовой розы ветров в соответствии с ОНД-86
(табл.3, рисунок 1).
Таблица 3 - Расчетные размеры зон
загрязнения для различных направлений ветра
|
Р
%
|
Р/Ро
|
НОРМАТИВ
|
РАСЧЕТ
|
УТОЧНЕНИЕ
|
Рс
|
5
|
0,4
|
100
|
60
|
100
|
рю
|
12
|
0,96
|
100
|
60
|
100
|
Рз
|
16
|
1,28
|
100
|
60
|
130
|
Рв
|
5
|
0,4
|
100
|
60
|
100
|
Рсв
|
18
|
1,44
|
100
|
60
|
145
|
РюЗ
|
10
|
0,8
|
100
|
60
|
100
|
Рюв
|
20
|
1,6
|
100
|
60
|
160
|
Рсз
|
14
|
1,12
|
100
|
60
|
115
|
Рис. 1
Санитарно-защитная зона
. Рассчитываем площадь санитарно-защитной зоны
, (14)
м2
м2
м2
м2
м2
м2
м2
м2.
. Рассчитываем общую площадь
санитарно-защитной зоны
, (15)ОБЩ = 5091,12 + 5091,12 +
5656,80 + 5656,80 + 3535,50 + 4525,44 +
+ 5068,49 + 3959,76 = 38 585,03 м2.
Вывод: При сжигании мазута в
количестве 149 т/год, образуется загрязняющие вещества в количестве: выброс
сажи - 0,37 т/год; выброс SO2 - 0,75 т/год; выброс СО - 1,86 т/год; выброс NO2
- 6,71 т/год. Источник загрязнения, имеющий вышеуказанные параметры и
работающий в режиме, отмеченном в исходных данных, требует создания
санитарно-защитной зоны площадью равной 38 585,03 м2 или примерное значение 4
га.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
.
Нормирование загрязнения окружающей среды: метод. указания к практическим
работам по экологии / сост. Н.В. Шорина. - Архангельск: Изд-во САФУ, 2011. - 25
с.