Экологическое обоснование проектируемого промышленного объекта

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Оценка влияния выбросов загрязняющих веществ на состояние окружающей среды

2. Инвентаризация источников выбросов, определение доминирующих вредностей

3. Расчёт категории опасности промышленного объекта

4. Расчёт рассеивания вредных веществ в атмосфере и установление предельно допустимых выбросов

5. Расчёт размера санитарно-защитной зоны

6. Расчёт экологического ущерба от загрязнения атмосферы

7. Проведение природоохранных мероприятий с целью достижения приземными концентрациями вредных веществ нормативов ПДВ

Приложения

Список литературы

выброс промышленный загрязнение

1. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода (СО), азота (NОх) и серы (SОx), углеводороды (СnНm) и взвешенные частицы (пыль).

Загрязняющие вещества, выброшенные в воздушный бассейн в виде газов или аэрозолей, могут:

оседать под действием силы тяжести (крупнодисперсные аэрозоли);

физически захватываться оседающими частицами (осадками) и поступать в лито- и гидросферу;

включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота и пр.);

изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться и т. п.) или химически взаимодействовать с другими компонентами воздуха, после чего пойти одним из вышеуказанных путей;

находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь циркуляционными потоками в различные слои тропо- и стратосферы и в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха на территории нашей республики являются промышленные предприятия, автотранспорт и объекты энергетики.

Тепловые электростанции (ТЭС) следует рассматривать не только как загрязнители атмосферного воздуха оксидами серы, азота и твердыми частицами, но также и элементами-примесями (ЭП), в числе которых имеются весьма токсичные - бериллий, мышьяк, селен, ванадий, кадмий, ртуть, тяжелые металлы и естественные радионуклиды.

Транспорт является одним из важнейших источников загрязнения атмосферы. На его долю приходится не менее 55% общей массы газообразных загрязнителей воздуха.

В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит около 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны оксиды углерода, азота, углеводороды, в т. ч. полициклические ароматические углеводороды (бенз(а)пирен и др.). Транспорт является также источником пыли, возникающей от разрушения дорожных покрытий и истирания шин.

Черная и цветная металлургия. Кокс является компонентом многих технологических процессов в черной и цветной металлургии.

При размоле угля, загрузке шихты в батареи и выгрузке кокса на коксохимических производствах образуются угольная пыль и сажа. В процессе коксования выделяется газ, содержащий пары углеводородов (смолистых веществ). Источником выброса твердых частиц в металлургии является производство чугуна и стали.

В литейном производстве при плавке чугуна происходит выделение серы в процессе сгорания кокса. Мартеновские печи и кислородные конверторы вследствие высоких температур процесса являются источником оксида азота.

В цветной металлургии источники пыли - печи, сушилки концентратов, дробильно-помольное оборудование. Цветная металлургия является мощным источником газообразных выбросов диоксида серы, оксидов мышьяка, свинца, сурьмы, меди.

В машиностроительном и металлообрабатывающем производстве в литейных, кузнечно-прессовых, модельных и механических цехах выделяется пыль, содержащая оксиды железа, марганца, магния, алюминия, фосфора и ряда других элементов.

В гальванических цехах в вентиляционный воздух ванн травления выделяются пары серной, соляной, азотной или плавиковой кислот, концентрация которых составляет 30-500 мг/м3. Особой токсичностью отличаются растворы цианистых солей (при цианистом цинковании), хромовой и азотной кислот.

Химическое производство. Из огромного ассортимента веществ и соединений, выпускаемых химическими предприятиями, наиболее важными источниками загрязнения атмосферы как по объему продукции, так и по токсичности являются хлор, оксиды азота, диоксид и триоксид серы, хлористый водород, сероводород, фтористый водород, дисульфид углерода, фтор и его соединения. Из органических соединений: углеводороды и их хлоропроизводные, альдегиды и органические кислоты.

На угольных шахтах и обогатительных фабриках основными загрязнителями воздуха прилегающих территорий являются горящие породные отвалы (терриконы и др.). Основными продуктами окисления и газификации углистых пород терриконов являются СО2, СО, SO2, H2S, СН4, бенз(а)пирен и др.

При производстве строительных материалов источниками поступления в атмосферу твердых частиц являются цементные заводы, известковые печи, установки по производству магнезита, печи по обжигу кирпича, карьеры, предприятия по выпуску изоляционных материалов, керамические заводы, установки по производству асфальта.

В результате антропогенного воздействия на атмосферу возникают:

локальная или региональная загазованность приземного слоя;

трансграничный перенос загрязнений на значительные расстояния;

различные глобальные эффекты, такие как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя.

Парниковый эффект. Под парниковым эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в результате изменения теплового баланса, обусловленное постепенным накоплением парниковых газов в атмосфере.

Основным парниковым газом является диоксид углерода. Его вклад в парниковый эффект, по разным данным, составляет от 50 до 65%. К другим парниковым газам относятся метан (около 20%), оксиды азота (примерно 5%), озон, фреоны (хлорфторуглероды) и другие газы (около 10-25% парникового эффекта). Всего известно около 30 парниковых газов.

Вследствие парникового эффекта среднегодовая температура на Земле за последнее столетие повысилась на 0,3ч0,6°С. По разным источникам, удвоение содержания парниковых газов, которое может произойти во второй половине текущего века, вызовет повышение среднегодовой температуры планеты на 1ч3,5°С.

Кислотные дожди. Атмосферные осадки могут выпадать в виде дождя, снега, тумана, росы, т. е. во всех присутствует вода, являющаяся прекрасным растворителем многих примесей. В их состав входят такие анионы и катионы, как SО2-2, Сl-, NО3-, НСО3-, NH4+, Na+, К+, Са2+, Mg2+, Н+, соотношение которых определяет рН осадков, т. е. их кислотность.

При сжигании различных видов топлив, а также с выбросами различных предприятий в атмосферу поступает значительное количество оксидов серы и азот. При взаимодействии их с атмосферной влагой образуются азотная и серная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые соединения, что в сумме дает раствор с кислой реакцией.

Отрицательное влияние кислых осадков разнообразно: почвы, водные экосистемы, растения, памятники архитектуры, строения и другие объекты в той или иной степени страдают от них.

Действие кислых осадков на почвы наиболее ощутимо проявляется в северных и тропических районах. Поступая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов. Кислые осадки также повышают подвижность тяжелых металлов (кадмия, свинца, ртути). В ряде мест кислые осадки и продукты их действия (алюминий, тяжелые металлы, нитраты и др.) проникают в грунтовые воды, а затем в водоемы и водопроводную сеть, где также способствуют высвобождению из труб алюминия и других вредных веществ. В итоге происходит ухудшение качества питьевой воды.

Действие кислых осадков на водные экосистемы весьма многообразно. Кислые осадки, попадая в водные источники, повышают кислотность и жесткость воды.

Действие кислых осадков и атмосферных загрязнений на леса способствует выщелачиванию из растений биогенов (особенно кальция, магния и калия), сахаров, белков, аминокислот. Кислые осадки повреждают защитные ткани, увеличивают вероятность проникновения через них патогенных бактерий и грибов способствуют появлению вспышек численности насекомых.

Истощение озонового слоя. В последние годы наблюдается устойчивая тенденция снижения содержания озона в верхних слоях атмосферы. По разным оценкам, в средних и высоких широтах Северного полушария такое уменьшение составило 2-10%.

Крайне опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана - увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Из-за уменьшения концентрации озона только на 1% происходит увеличение интенсивности УФ-излучения у поверхности Земли на 15%. Помимо ухудшения здоровья истощение озонового слоя способствует усилению «парникового эффекта», снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды, увеличению числа мощных лесных пожаров.

Отрицательное влияние загрязнений проявляется многофакторно и на животный мир, и на человека. Так, даже малые концентрации SО2 при продолжительном воздействии обуславливают возникновение у человека гастрита, ларингита, бронхита и других болезней. Сероуглерод влияет на нервную систему, приводит к острой интоксикации и атеросклерозу. Сероводород вызывает головную боль, слабость и тошноту и даже в малых концентрациях может обуславливать функциональные расстройства центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Оксиды азота сильно раздражают дыхательные органы, приводя к возникновению в них воспалительных процессов, под их влиянием образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникает головокружение, рвота, одышка, возможна потеря сознания. Хлор и его соединения влияют на обоняние, световую чувствительность глаз, нарушают дыхание. Соединения фтора резко раздражают кожу и слизистые оболочки, при их длительном воздействии возможны носовые кровотечения, насморк, кашель, склеротические изменения в легких. Наличие в атмосферном воздухе углеводородов вызывает раздражение дыхательных путей, тошноту, головокружение, сонливость, расстройства дыхания и кровообращения.

2. ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ВЫБРОСОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОМИНИРУЮЩИХ ВРЕДНОСТЕЙ

Для расчета количества загрязняющих веществ, выделяющихся при гальванической обработке, принят удельный показатель q, отнесенный к площади поверхности гальванической ванны (см. табл. 2.21). В этом случае количество загрязняющего вещества (г/с), отходящего от единицы технологического оборудования, определяется по формуле

П0 = q F kу / 3600=42*0,35*1/3600=0,004г/с

где q - удельное количество вещества, выделяющегося с единицы поверхности гальванической ванны при номинальной загрузке (г/(ч•м2));

F - площадь зеркала ванны, м2, (таблица 2.22);

kу - коэффициент укрытия ванны; при наличии в составе раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) kу = 0,5, при отсутствии ПАВ kу=1.

Количество паров органических растворителей, выделяющихся при процессах обезжиривания изделий, г/с, определяется по формуле

П0 = q F m / 3600=14910*0,35*1,72/3600=2,493 г/с

где m=1,72коэффициент, зависящий от площади испарения

Таблица 2.21

Удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся с поверхности гальванических ванн при различных технологических процессах

Процесс	Вещество	Количество,г/(ч*м2)
Обезжирование изделий: Органическими растворителями	Трифтортрихлорэт	14910
в растворах ,содержащих фтористоводородную кислоту и ее соли концентрацией 150-200 г/л	Фтористый водород	42,0

Количество загрязняющего вещества, г/с, выбрасываемого в атмосферный воздух, определяется по формуле

где kв - коэффициент, зависящий от агрегатного состояния вещества. Для газов и паров kв = 1, для аэрозолей kв определяется по графику (см. рис. 2.3).

Если в состав ванны входит несколько растворов различных веществ, то количество выделяющихся веществ рассчитывается как сумма веществ для всех растворов, согласно табл. 2.21.

Для сравнительной оценки опасности вредных веществ используется показатель опасности П, м3/с, определяемый по формуле

где М - расход выбрасываемого в атмосферу вещества, г/с;

ПДКм.р. - максимально разовая предельно допустимая концентрация вредного вещества, мг/м3, [7].

где n-количество единиц источников вредных выбрасов(из задания).

Доминирующими веществами в выбросах считается вещества, для которых величина показателя опасности будет наибольшей, в данном случае им является вещество бензин.

3. РАСЧЁТ КАТЕГОРИИ ОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБЪЕКТА

Для установления целесообразности и приоритетности разработки нормативов ПДВ рассчитывают категорию опасности предприятий (КОП) для окружающей среды по формуле

, (3.1)

где n - количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием; Мi - масса годового выброса j-го вещества, т/год; ПДКi - среднесуточная ПДК i-го вещества, мг/м3; бi - безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности i-го вещества к вредности диоксида серы. Для вещества 1-го класса опасности бi = 1,7; для 2, 3 и 4-го классов 1,3; 1,0 и 0,9 соответственно. Значения КОП рассчитываются при условии, когда > 1, при < 1 КОП не рассчитываются и приравниваются к нулю.

При отсутствии среднесуточных значений ПДК для расчета КОП могут использоваться значения максимальных разовых ПДК, либо уменьшенные в 10 раз значения ПДК воздуха рабочей зоны.

По величине КОП предприятия подразделяются на четыре категории опасности с граничными значениями, представленными в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Категории опасности предприятий

Категория опасности предприятия	Значения КОП
1	КОП > 106
2	106 > КОП > 104
3	104 > КОП > 103
4	КОП < 103

Предприятия 1-й и 2-й категории представляют собой наибольшую опасность для окружающей среды, к ним необходимо применять особые требования при разработке нормативов ПДВ и ежегодном контроле за их достижением. Для этих предприятий тома ПДВ разрабатываются по полной программе рекомендаций по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу для предприятия [8].

Предприятия 3-й категории опасности, как правило, самые многочисленные, и они могут иметь тома ПДВ, разработанные по сокращенной программе. Контроль источников выбросов на таких предприятиях проводится выборочно, один раз в несколько лет.

К 4-й категории опасности относят самые мелкие предприятия с небольшим количеством выбросов вредных веществ в атмосферу. Для таких предприятий устанавливают нормативы ПДВ на уровне фактических выбросов. Эти предприятия могут отчитываться о выбросах не ежегодно, а один раз в три года при проведении очередной инвентаризации. Тома ПДВ для таких предприятий могут не составляться.

Определим категорию опасности предприятия при вычисленных в п.2 выбросах Mi . Из [1] находим среднесуточные ПДК и классы опасности выделяющихся вредностей. Результаты расчетов сводим в таблицу:

Таблица 3.2

Вещество	Mi, т/год	ПДКi, мг/м3		Класс опасности вещества	бi
Трифтортрихлорэт	146,468	8	18,3	4	0,9	13,68
Фтористый водород	0,235	0,02	47	1	1,7	695,93

4. РАСЧЁТ РАССЕИВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ И УСТАНОВЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ

После выхода из источника выбросов, загрязняющие вещества не остаются в атмосфере в неизменном виде. Прежде всего, происходят физические изменения, особенно в процессе перемещения в пространстве, турбулентной диффузии, разбавления и т.д. Кроме того, загрязняющие вещества способны вступать в химическое взаимодействие с другими компонентами атмосферного воздуха, изменяя свой количественный и качественный состав.

Выбросы вредных веществ, содержащихся в отходящих газах промышленных предприятий, осуществляются через дымовые трубы, главное назначение которых - отводить выбросные газы в верхние слои атмосферы (во всяком случае, за пределы приземного слоя) и рассеивать их. Рассеивание является одним из путей достижения установленных нормативов качества воздуха в приемном слое атмосферы в районе расположения предприятия. Струя газа, выходя из дымовой трубы, разбавляется незагрязненным воздухом. Поэтому имеет место снижение концентрации вредных компонентов дымовых газов, составляющее суть явления рассеивания.

В общем случае степень разбавления выбросов находится в прямой зависимости от расстояния, которое прошел этот выброс до данной точки. Вредные вещества, содержащиеся в выбросе, распространяются по направлению ветра в пределах сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела 10-20° вблизи выхода из трубы. Если принять, что угол раскрытия факела не меняется с расстоянием, то площадь поперечного сечения факела должна возрастать пропорционально квадрату расстояния и, следовательно, концентрация вредных веществ должна падать обратно пропорционально квадрату расстояния.

При построении картины рассеивания вредных компонентов дымовых газов следует иметь в виду, что наибольший практический интерес представляет не вертикальное распределение концентрации в пространстве, в частности, по высоте факела, а изменение концентрации в приземном слое атмосферы, т.е. в двухметровом слое над поверхностью земли. У основания трубы и далее вплоть до приземления дымового факела концентрация вредных компонентов равна нулю (см. рис. 4.1), - это так называемая зона неорганизованного загрязнения. Затем она быстро растет до максимальной величины. После чего по мере отдаления от трубы медленно убывает за счет дальнейшего разбавления выбросов незагрязненным воздухом.

Рисунок 4.1. Изменение приземных концентраций вредных веществ.

Вредные вещества, выбрасываемые с дымовыми газами промышленных предприятий, переносятся и рассеиваются в атмосфере в зависимости от ряда факторов: метеорологических, климатических, рельефа местности и характера расположения на ней объектов предприятия, высоты дымовых труб и гидродинамических параметров истечения выбросных газов. При этом к важнейшим метеорологическим и климатическим факторам относят скорость ветра, температурную стратификацию (распределение температур окружающего воздуха в вертикальном направлении вблизи дымовой трубы), температуру окружающего воздуха.

Каждому источнику выбросов в зависимости от высоты его, объема и температуры газов соответствует своя, так называемая опасная скорость ветра uм, когда имеет место наибольшая приземная концентрация вредных веществ см. Сущность понятия опасной скорости ветра для источника выражается в следующем: при штиле или малых скоростях ветра дымовой факел беспрепятственно поднимается на большую высоту и не попадает в ближайшие к источнику приземные слои воздуха. При большой скорости ветра дымовой факел активно перемешивается с большим объемом окружающего воздуха; в результате этого, хотя факел и достигает земли, величины приземных концентраций невелики. Таким образом, между штилем и высокой скоростью ветра есть такая опасная скорость uм, при которой дымовой факел, прижимаясь к земле, на определенном расстоянии создает наибольшую величину приземной концентрации см.

Сравнение опасных скоростей ветра с характеристикой ветров по данным климатических наблюдений позволяет определить фактическое влияние промышленного предприятия на загрязнение воздуха в городе или поселке.

Сильное влияние на уровень приземной концентрации вредных веществ оказывает температурная стратификация атмосферы, т.е. характер вертикального распределения температур. Температурная стратификация определяется способностью поверхности Земли поглощать или излучать тепло. При обычном состоянии атмосферы в дневное время земная поверхность нагревается и за счет конвективного теплообмена нагревает приземной слой воздуха. В этих условиях по мере подъема вверх температура падает. Ночью при ясной погоде поверхность Земли отдает в окружающее пространство (подобно любому нагретому предмету) большое количество лучистого тепла. При этом земная поверхность, охлаждаясь сама, охлаждает приземный слой воздуха, который остывает быстрее верхних слоев. В результате происходит инверсия (поворот) распределения температур в воздушной оболочке Земли - температура воздуха с высотой повышается.

С одной стороны снижение температуры с высотой способствует всплыванию дымовых газов, а с другой стороны, восходящие потоки более теплого воздуха интенсифицируют перемешивание дымовых газов с атмосферным воздухом. В инверсионных условиях ослабляются всплывание дымовых газов и турбулентный обмен, что ведет, в конечном итоге, к ухудшению рассеивания выбросов и накоплению вредных веществ в приземном слое.

Опасная скорость ветра в сочетании с неустойчивой стратификацией и интенсивным переносом примесей сверху вниз образует совокупность неблагоприятных метеорологических условий, при которых наблюдается максимальное значение приземной концентрации вредных веществ см.

На характер перемещения и рассеивания в атмосфере вредных веществ, выбрасываемых с дымовыми газами, влияет также температура окружающего атмосферного воздуха. Чем выше последняя, тем в меньшей степени проявляется эффект всплывания дымовых газов. Поэтому расчеты приземных концентраций обязательно проводят при средней максимальной температуре наиболее жаркого месяца года, используя данные климатических наблюдений в районе предприятия.

При расчётах рассеивания вредных веществ в атмосфере, используется методика [3].

Расчет концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в районе источников их выброса при неблагоприятных метеорологических условиях

Электрохимический цех (ровная открытая местность, г. Саратов).

Таблица 4.1

№ п/п	Характеристики, обозначения, расчет	Единица	Значение
1	Число дымовых труб, N	шт.	1
2	Высота дымовых труб, H	м	30
3	Диаметр устья трубы, D	м	1
4	Скорость выхода газовоздушной смеси, 0	м/с	11,5
5	Температура газовоздушной смеси, Тг	°С	45
6	Температура окружающего воздуха, Тв	°С	23,7
7	Выброс трифтортрихлорэта,	г/с
8	Выброс фтористого водорода, М	г/с
9	Коэффициенты в формуле 4.1
	А	-	58
		-	1
10	Максимальные разовые предельно допустимые концентрации (ПДК):
	Трифтортрихлоэт	мг/м3	8
	Фтористый водород	мг/м3	0,02
11	Объем газовоздушной смеси (по формуле (4.2)):
		м3/с	9,0275
12	Перегрев газовоздушной смеси, Т:
	Т = Тг - Тв = 45-23,7	°С	21,3
13	Параметр f (по формуле (4.3)):
		-	6,898
14	Параметр vм (по формуле (4.4)):
		м/с	0,016 vм < 2
15	Параметр (по формуле (4.5)):
		-	0,498
16	Параметр fc (по формуле(4.6)):
	fc = 800(0,498)3	-	98,804; fc < 100
17	Параметр m (по формуле (4.7)):	-	1,063
18	Параметр n (по формуле (4.8)):	-	0,0704
19	Опасная скорость ветра им (по формуле (4.11), ):
		м/с	0,5
20	Параметр d (по формуле (4.10), ):
		-	5,7
Расчет концентрации трифтортрихлорэта
21	Максимальная концентрация трифтортрихлорэта (по формуле (4.1)):
		мг/м3	0,696
22	Расстояние (по формуле (4.9)):
		м	171
23	Коэффициент s1 для расстояния х (по формулам (4.23а), (4.23б)):
	х = 50 м, х/хм = 0,292 (ф. (4.23а))	-	0,121
	х = 100 м, х/хм = 0,584 (ф. (4.23а))	-	0,801
	х = 200 м, х/хм = 1,169 (ф. (4.23б))	-	0,965
	х = 400 м, х/хм = 2,339 (ф. (4.23б))	-	0,661
	х = 1000 м, х/хм =5,84 (ф. (4.23б))	-	0,208
24	Концентрация на расстоянии х по формуле (4.12)
	х = 50 м, с = 0,121· 1,271	мг/м3	0,153
	х = 100 м, с = 0,801• 1,271	мг/м3	1,018
	х = 200 м, с = 0,965 • 1,271	мг/м3	1,226
	х = 400 м, с = 0,661 ·1,271	мг/м3	0,840
	х = 1000 м, с = 0,208·1,271	мг/м3	0,355
Расчет концентрации фтористого водорода
	Расчет фтористого водорода производится аналогично расчету трифтортрихлорэта.
25	Концентрации и связаны соотношением (см. формулу (4.1)):
25	Концентрация на расстоянии х: х = 50 м, с = 0,292 · 0,00111 хм = 100 м, с = 0,584 · 0,00111 х = 200 м, с = 1,169 ·0,00111 х = 400 м, с = 2,339·0,00111 х = 1000м, с = 5,84 ·0,00111	мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м3 мг/м мг/м3	0,00111 0,000324 0,000648 0,001297 0,002596 0,006482

Определим значение приземной концентрации вредных веществ в атмосфере сy (мг/м3) на расстоянии у (м) по перпендикуляру к оси факела выброса по формуле 4.14 , при этом рассчитывая s2 по формуле 4.16 и занесем результаты в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

x, м	y, м		s2	Cy, мг/м3
				Трифтортрихлорэт
50	10	0,02	0,818	0,125
	20	0,08	0,448	0,0685
	30	0,18	0,165	0,02524
100	10	0,005	0,951	0,968118
	20	0,02	0,818	0,832724
	30	0,045	0,637	0,648466
200	10	0,00125	0,987	1,21
	20	0,005	0,951	1,165926
	30	0,01125	0,893	0,09481
400	10	0,0003	0,997	0,837
	20	0,00125	0,987	0,829
	30	0,0028	0,972	0,816
1000	10	0,00005	0,999	0,3546
	20	0,0002	0,998	0,35429
	30	0,00045	0,995	0,353225

На основании полученных значений строим график изменения приземных концентраций вредных веществ.

Так как выполнение расчётов вручную весьма трудоёмко, необходимо воспользоваться возможностями ЭВМ и специальным программным обеспечением.

Расчет полей концентраций вредных веществ в атмосфере без учета влияния застройки (в соответствии с ОНД - 86 для точечных источников)

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Таблица 4.3

Наименование объекта	Электрохимический цех
Коэффициент стратификации атмосферы, А	58
Коэффициент рельефа местности, з	1
Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца Тmax, °C	23,7
Средняя температура наиболее холодного периода Тхол, °C	-12,8
Среднегодовая скорость ветра, м/с	3,2
Высота трубы Н, м	30
Диаметр устья трубы D, м	1
Объёмный расход газов V, м3/с	9,0275
Температура газов Тг, °C	11,5
Параметры расчётного прямоугольника:
- длина стороны L, м	2200
- шаг сетки ДL, м	100
Координаты источника выбросов:
- Х	1100
- Y	1100

Таблица 4.4

Наименование вредного вещества	Код вещества по ГН 2.1.6.1338-03	ПДКм.р., мг/м3	Коэффициент оседания F	Массовый расход вредного вещества М, г/с
Трифтортрихлорэт	1042	5	1	19,944
Фтористый водород	1210	0,01	1	0,032

Также следует учесть групповое действие вредных веществ, обладающих эффектом суммации, [1]. Но в данном расчете вредные вещества не обладают эффектом суммации. Результаты расчетов по вредным веществам и карты рассеивания приведены в приложении 2.

Построение розы ветров. Роза ветров строится на основании данных о повторяемости направлений ветра для данной местности [4]. Для города Пермь данные приведены в таблице 4.5

Таблица 4.5

Климатологические данные

Направление Месяцы	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	6,7 3,9	2 3	10 3.2	17 4,6	21 5,6	7 4,8	15 6	21 5,2
Июль	11,1 3,7	11 3,3	9 3	8 3,4	8 3,8	6 4,2	18 4,3	28 4,5
Средне годовые значения	8,9 3,8	6 3,15	8,5 3,1	12,5 4	14,5 4,7	6,5 4,5	16,5 5,15	24,5 4,85

Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца t=23,7 0C.

Средняя температура наиболее холодного периода t=-12,8 0C.

Построение розы ветров производится для января, июля, среднегодовых значений повторяемости на одной координатной плоскости. Роза ветров приведена ниже.(Приложение 3)

На основании анализа результатов расчета, с учётом среднегодовой розы ветров, выбираем общее наиболее благоприятное направление для рассеивания всех вредных веществ. При прочих равных условиях предпочтение следует отдавать направлению с меньшей повторяемостью ветра, для данного расчета такое направление - СВ.Расположение промышленного предприятия относительно города должно учитывать наименьшую вероятность загрязнения последнего. Если предположить, что город находится в центре розы ветров, то источник загрязнения воздушного бассейна должен находиться со стороны минимальной повторяемости ветра, то есть северовостока.

Основным средством для соблюдения ПДК вредных веществ является установление нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу. Предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий не создают приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира, [5].

Нормативы ПДВ устанавливаются на основании расчета приземных концентраций (т.е. расчета см) и сопоставления результатов расчета с ПДК. Величина ПДВ определяется в виде массы выбросов в единицу времени, в граммах в секунду.

При установлении ПДВ учитываются фоновые концентрации сф.

Значение ПДВ для одиночного источника с круглым устьем в случаях сф < ПДК определяется по формуле

, (4.32)

Рассчитаем предельно допустимые выбросы (ПДВ) в атмосферу для трех доминирующих веществ по формуле 4.32 , т.к. сф=0,004 мг/м3< ПДК:

Трифтортрихлорэт:

ПДВ > Мi=19,944г?с,

Фтористый водород:

ПДВ > Мi=0,032 г?с,

Т.к. Мi - расход выбрасываемых в атмосферу спирта бутилового и бутелацетата меньше предельно допустимых выбросов, то очистных сооружений для нихпредусматривать не нужно.

Установлению ПДВ для отдельного источника предшествует определение его зоны влияния, радиус которой приближенно оценивается как наибольшее из двух расстояний от источника: х1 и х2 (м), где х1 = 10хм (при этом х1 соответствует расстоянию, на котором с составляет 5 % от см). Значение х2 определяется как расстояние от источника, начиная с которого с 0,05 ПДК. Значение х2 при ручных расчетах находится графически с использованием рис. 4.2 как расстояние х за максимумом, соответствующее s1 = 0,05 ПДК/см. При см 0,05 ПДК значение х2 полагается равным нулю.

Рисунок 4.2.

Рассчитаем зоны влияния для трех доминирующих веществ:

трифтортрихлорэт:

x1=10xм=10171=1710 м;

Так как См0,05ПДКм.р. =0

=0м, следовательно радиус зоны влияния бензина =1710 м.

фтористый водород:

Так как См0,05ПДКм.р. =0

=0м, следовательно радиус зоны влияния щелочи =1710 м.

5. РАСЧЁТ РАЗМЕРА САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ

Для предприятий, их отдельных зданий и сооружений с технологическими процессами, являющимися источниками производственных вредностей, предусмотрена санитарная классификация [6], предусматривающая меры по уменьшению неблагоприятного влияния этих источников. Для них должна быть организована санитарно-защитная зона, ширина которой определяется санитарным классом.

Территория санитарно-защитной зоны предназначена для:

обеспечения снижения уровня воздействия до требуемых гигиенических нормативов по всем факторам воздействия за ее пределами;

создания санитарно-защитного барьера между территорией предприятия (группы предприятий) и территорией жилой застройки;

организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха, и повышение комфортности микроклимата.

Полученные по расчету размеры СЗЗ должны уточняться отдельно для различных направлений ветра в зависимости от результатов расчета загрязнения атмосферы и среднегодовой розы ветров района расположения предприятия по формуле

(5.1)

где l - определяемая величина размера СЗЗ;

L0 - участок местности в данном направлении, где концентрация вредных веществ (с учетом фоновой концентрации) превышает ПДК (принимается в соответствии с санитарным классом предприятия по [6]);

Р, % - среднегодовая повторяемость направления ветров рассматриваемого румба, [4];

Р0, % - повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров. Например, при восьмирумбовой розе ветров Значения l и L0 отсчитываются от границы источников.

При корректировке ширины СЗЗ с учетом преобладающих направлений ветра (Р >12,5%) запрещается ее сокращение по направлениям, имеющим Р < 12,5%.

В зависимости от характера и количества выбросов установлено пять классов предприятий с шириной санитарно-защитной зоны от 1000 до 50м. (в соответствии с [6]):

Класс предприятия I II III IV V

Расстояние, м 1000 500 300 100 50

Данное предприятие отнесем к электрохимическим: класс IV, ширина СЗЗ = 100 м.

Рассчитаем размеры СЗЗ для различных направлений ветра (см.табл.4.5.):

С: т.к. то ,

СВ: т.к. то ,

В: т.к. то ,

ЮВ: т.к. то ,

Ю: ,

ЮЗ: т.к. то ,

З: ,

СЗ: ,

На основании полученных результатов строим СЗЗ (Приложение 4)

6. РАСЧЁТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Экологический ущерб представляет собой стоимостное выражение негативного антропогенного воздействия на окружающую среду. Он равен сумме затрат на предотвращение воздействия загрязненной окружающей среды на реципиентов, и затрат, связанных с воздействием на реципиентов. В состав реципиентов входят: население, объекты жилищно-коммунального хозяйства, сельскохозяйственные угодья, лесные ресурсы, элементы основных фондов промышленности и транспорта, трудовые ресурсы.

Под экологическим ущербом отдельного хозяйствующего субъекта (предприятия) понимают те потери (затраты), которые несет предприятие вследствие негативного воздействия вредных веществ, попадающих в окружающую среду с выбросами собственного производства.

Экологический ущерб является первой составляющей издержек предприятия на природоохранную деятельность. Второй составляющей выступают текущие затраты на природоохранную деятельность, которые зависят от уровня негативного воздействия вредных веществ технологических процессов на предприятии на окружающую среду.

Экономический ущерб предприятию представляет собой:

1. Затраты, вызываемые воздействием загрязненной окружающей
среды на предприятие.

2. Затраты на предотвращение воздействия загрязненной окружающей среды.

Ущерб, наносимый выбросами единичного источника в атмосферный воздух, в ценах 1991 года (руб/год) определяется по формуле, [7]

У = г у f М, (6.1)

где г' = 3,3 руб./усл.т - удельный ущерб, наносимый народному хозяйству выбросом в атмосферу одной условной тонны загрязняющих веществ, не превышающим предельно допустимой величины; г” = 15,8 руб./усл.т - то же, превышающим допустимой величины, [8];

у - показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха, учитывающий факторы восприятия[11 табл. 6.1.];

f - коэффициент, учитывающий характер рассеивания вредного вещества;

М - приведенная масса годового выброса токсичного вещества, т/год.

Если зона активного загрязнения (ЗАЗ) неоднородна и состоит из территорий таких типов, которым соответствуют различные значения у причем Sj площадь j-й части ЗАЗ, уj - соответствующее табличное значение константы у, то значение у для всей ЗАЗ определяется по формуле

, (6.2)

где SЗАЗ - общая площадь ЗАЗ; j - номер части ЗАЗ, относящейся к одному из типов территорий, указанных в табл. 6.1 [11]; k - общее число типов территорий, попавших в ЗАЗ.

ЗАЗ для организованных источников представляет собой кольцо, заключенное между окружностями с внутренним и внешним радиусами и , где h - высота источника в метрах.

Рассчитаем зону активного загрязнения по направлениям ветров :

, h=30м;

где ДT - среднегодовое значение разности температур в устье трубы и в окружающей атмосфере (см. формулу (4.1)), °С.

С:

,

;

СВ:

,

;

В:

,

;

ЮВ:

,

;

Ю:

,

;

ЮЗ:

,

;

З:

,

;

СЗ:

,

;

По полученным значениям построим зону активного загрязнения по направлениям ветров.(Приложение 5)

Зона активного загрязнения состоит из трех типов территории:

* 60% -посёлок, у1 = 0,24.

* 5% -лес 3-я группа, у2 = 0,025;

* 15% -пастбище, у3 = 0,05.

* 20% -пашня неорашаемая, у1 = 0,25;

Поскольку в условии дано отношение Sj к для территорий различных типов, то нет необходимости рассчитывать .

=

Безразмерная поправка ц на подъем факела в атмосфере:

Поправки на рассеивание вычисляем по формуле 6.4:

Рассчитаем показатель по формуле 6.10 [11] и показатель относительной агрессивности каждого выброса по формуле 6.9 [11], учитывая , что поправки соответственно равны [11]:

для прочих металлов и их оксидов: натрия, магния, кальция, железа, стронция, молибдена, бария, вольфрама, висмута, кремния, бериллия, а также других компонентов твердых аэрозолей, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), в том числе 3,4-бенз(а)пирена;

=1 для прочих веществ;

для прочих соединений и примесей (для оксида углерода, легких углеводородов, органических пылей, содержащих ПАУ, токсичных металлов и их оксидов и др.);

Поправка на вторичный заброс для твердых аэрозолей (пылей), выбрасываемых на территориях со среднегодовым количеством осадков менее 400 мм в год.

для твердых аэрозолей, выбрасываемых на прочих территориях, а также для всех прочих примесей независимо от места выброса.

Трифтортрихлорэт:

табл.6.2/

= усл.т./год

У = 3,3 у=

Фтористый водород:

= усл.т./год

У = 3,3 у=

Полученная информация по выбросам представлена в табл. 6.4.

Табл. 6.4.

Выбрасываемая примесь	Ai, усл. т/т	Масса mi,	Привед. масса Мi,
		г/с	т/год	усл.т/год
Трифтортрихлорэт	0,0015	19,944	146,468
Фтористый водород	154,9	0,032	0,235

7. ПРОВЕДЕНИЕ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ С ЦЕЛЬЮ ДОСТИЖЕНИЯ ПРИЗЕМНЫМИ КОНЦЕНТРАЦИЯМИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ НОРМАТИВОВ ПДВ

Очистка выбросов электрохимических производств

Основными источниками выделения ЗВ в электрохимических производствах являются ванны для нанесения гальванических покрытий. В газовую фазу выделяются вещества, входящие в состав электролитов или образующиеся в ходе электрохимических реакций. Это не только газообразные вещества (например, цианистый водород), но, преимущественно, твёрдые или жидкие вещества в виде аэрозолей (например, гидроксид натрия и серная кислота).

Для расчета выделений ЗВ при производстве металлопокрытий гальваническим способом может быть использована методика, основанная на применении показателей удельных выбросов. Расчет количества газообразных ЗВ, выделяющихся при электрохимической и химической обработке металлов, осуществляется (в общем случае) по формуле

:

где:

Yi - величина удельного выделения (удельный показатель) ингредиента i с единицы поверхности гальванической ванны, г/(с·);

F - площадь зеркала ванны, ;

Кp - коэффициент укрытия ванны. При наличии в составе раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) Кp = 0,5; при отсутствии ПАВ Кp =1.

В случае аэрозолей в формулу (4.2) включается дополнительный коэффициент Ka, учитывающий оседание аэрозолей в воздуховоде по пути движения. Для очистки газовоздушных смесей от аэрозолей могут быть использованы фильтры и скрубберы.

Действие фильтров основано на пропускании загрязнённых газов через пористые перегородки - ткани, волокнистые материалы, насыпные зернистые слои. Осаждение частиц из газового потока в этом случае происходит под влиянием броуновской диффузии, эффекта зацепления, инерционных и электростатических сил. Уловленные в процессе фильтрации частицы по мере накопления в объёме фильтрующего материала образуют пылевой слой и становятся для вновь поступающих частиц также фильтрующей средой. С одной стороны, это повышает эффективность пылеулавливания, а с другой приводит к снижению газопроницаемости фильтра. Последнее обстоятельство вызывает необходимость периодической регенерации фильтрующего материала, которая возможна путём замены забитого пылью фильтра или переснаряжения его новым фильтрующим материалом, а также посредством периодического механического разрушения и частичного удаления осадка с поверхности фильтрующего слоя. Фильтры используют для очистки газов от пыли с размерами частиц от 100 до 0,01 мкм . Проблемы, связанные с налипанием пыли, значительно возрастают при фильтровании влажных газов. Для улавливания жидких аэрозольных частиц широко используются волокнистые и сетчатые фильтры-туманоуловители. Фильтрующий материал может быть изготовлен из стекла, синтетики (в т.ч. из ионообменных смол) и металла (в т.ч. металлокерамики).

Отличительной особенностью волокнистых фильтров-туманоуловителей является конденсация уловленных жидких частиц при контакте с поверхностью волокон с образованием на них плёнки жидкости, удаляющейся по мере накопления из слоя в виде струек или крупных капель, перемещающихся внутри слоя или с тыльной стороны под действием силы тяжести В соответствии с основными механизмами осаждения частиц в фильтре-туманоуловителе, последние разделяют на низкоскоростные, работающие в режиме осаждения за счёт диффузии, касания и использующие тонкие волокна, и высокоскоростные, т.е. инерционные фильтры, как правило, на основе грубых волокон и объёмных сеток, а также двухступенчатые. Низко скоростные фильтры-туманоуловители (uG<0,2 м/с) снаряжаются волокнами диаметром от 5 до 20 мкм.Уменьшение диаметра волокон приводит к уменьшению скорости жидкости и ускорению зарастания фильтра твердыми частицами. Высокоскоростные фильтры туманоуловители (0,5<uG<2,5 м/с) со слоем грубых волокон диаметром от 20 до 100 мкм служат для выделения из газов частиц крупнее 1 мкм за счёт инерционного осаждения, эффективность которого возрастает с увеличением размера частиц и скорости фильтрации до определённой (критической) величины (порядка 2,5 м/с), при которой начинается вторичный брызгоунос

Характерная конструкция фильтрующего элемента низкоскоростного фильтра туманоуловителя приведена на рис. 4.1.

Рисунок 4.1. Цилиндрический фильтрующий элемент [81, с. 186]: 1 - опорная трубчатая перегородка; 2 - уплотняющий патрубок-фланец; 3 - шпилька; 4 - прокладка; 5 - сетки; 6 - стекловолокнистый слой; 7 - дно; 8 - трубка гидрозатвора; 9 - стакан

Он состоит из двух соосно расположенных цилиндрических сеток из проволоки диаметром 3,2 мм, приваренных к дну и выходному патрубку-фланцу. Пространство между сетками заполнено стекловолокном. Дно элемента оборудовано гидрозатвором, из которого жидкость перетекает в корпус. В зависимости от производительности установок в одном корпусе может монтироваться от 5 до 100 элементов. Габариты наиболее распространённых элементов 0,45ґ2,4 м. Толщина слоя фильтровального материала от 0,05 до 0,15 м, скорость газового потока от 5 до 20 м/с, аэродинамическое сопротивление сухих фильтров от 200 до 1200 Па.

С целью повышения эффективности улавливания химически активных примесей (например, кислых или щелочных), а также для предотвращения кристаллизации твёрдых частиц в слой фильтровального материала в устройство может подаваться жидкость (вода, щелочной или кислый раствор). Такая конструкция называется орошаемым фильтром.

Основным типом аппаратов, используемых для улавливания водорастворимых примесей являются, насадочные скрубберы (см. рис. 4.2).

Скруббер представляет собой цилиндр (колонну), заполненный насадкой - керамическими кольцами, пластмассовыми шарами и т.п. В верхнюю часть колонны через распределительное устройство подаётся орошающий раствор (скрубберная жидкость), которая затем стекает вниз по насадке. Очищаемый газ подаётся в нижнюю часть. Контакт между газом и жидкостью проходит на поверхности насадки, поэтому эффективность очистки зависит как от типа насадки, так и от степени смачивания насадки скрубберной жидкостью. Одним из важнейших параметров работы скруббера является плотность орошения, т.е. отношения объёмной скорости подачи скрубберной жидкости к сечению скруббера.

Концентрация действующего вещества в скрубберной жидкости за один проход изменяется незначительно. Поэтому скрубберная жидкость рециркулируется и, по мере срабатывания реагента, заменяется. Нередко применяется непрерывная схема, когда подпитка свежим раствором и удаление избытка скрубберной жидкости проводится постоянно, так что поддерживается постоянная концентрация реагента.

С целью уменьшения каплеуноса после скруббера может быть установлен фильтр туманоуловитель.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Информационно-справочный сервер кафедры ТТГВ. Электронная библиотека [Электронный ресурс] / ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. - Режим доступа: http://tgv.khstu.ru/downloads/download.php?bd=normativ&file_id=260, свободный.

Информационно-справочный сервер кафедры ТТГВ. Электронная библиотека [Электронный ресурс] / Рекомендации по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу (ПДВ) для предприятия. - М.: Госкомприроды, 1989. - Режим доступа: http://tgv.khstu.ru/downloads/download.php?bd=normativ&file_id=507, свободный.

ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 92 с.

СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1982. - 137 с.

Информационно-справочный сервер кафедры ТТГВ. Электронная библиотека [Электронный ресурс] / ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - Режим доступа:

http://tgv.khstu.ru/downloads/download.php?bd=normativ&file_id=104, свободный.

Информационно-справочный сервер кафедры ТТГВ. Электронная библиотека [Электронный ресурс] / СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. - Режим доступа: http://tgv.khstu.ru/downloads/download.php?bd=normativ&file_id=266, свободный.

Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 176 с.

Денисов В.В. Экология. - М.: ИКЦ МарТ, 2004. - 672 с.

Зиганшин М.Г., Колесник А.А., Посохин В.Н. Проектирование аппаратов пылегазоочистки. - М.: Экопресс-ЗМ, 1998. - 505 с.

Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. - М.: Экономика, 1986.

Методические указания к выполнению курсовой работы «Экологическое обоснование проектируемого промышленного объекта» по дисциплине “ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ” для студентов специальности 70 04 02 Сост. В.А. Зафатаев. - Новополоцк: УО ПГУ, 2011. - 112 с.

Приложение 1

Зоны рассеивания

Приложение 2

Зоны рассеивания

Приложение 4

Теоретическая санитарно защитная зона

Фактическая санитарно-защитная зона

Приложение 5

Зона активного загрязнения по направлению ветра

Размещено на www.allbest.ru