Методические указания по выполнению практических работ по курсу "Экология"

Нижегородский Государственный Технический Университет

Кафедра “Инженерная экология и охрана труда”

Расчет загрязнения атмосферного воздуха технологического воздуха
Методические указания по выполнению практических работ по курсу “Экология”

Н.Новгород, 2007

Расчет загрязнения атмосферного воздуха технологическими выбросами: Методические указания по выполнению практических работ по курсу “Экология”/ НГТУ; Сост.: Н.П.Гогин, О.В.Маслеева. - Н.Новгород, 2007. - с. 15.


1. Цель работы :
Научиться производить расчет возможного загрязнения атмосферного воздуха технологическими выбросами. Ознакомиться с величинами предельно допустимых концентраций для воздуха рабочей зоны промышленных предприятий и населенных пунктов.
2. Краткие сведения из теории.
При проектировании промышленных предприятий требуется, в соответствии с Санитарными нормами СН 245-71, проводить расчет загрязнения атмосферного воздуха технологическими выбросами. Расчет проводят с целью определения загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов и промышленных площадок. Полученные расчетным путем концентрации вредных веществ в воздухе, сравнивают с величиной предельно-допустимых концентраций этих веществ в воздухе рабочей зоны промышленных предприятий / ПДК_рз / и среднесуточной предельно-допустимой концентраций вредного вещества в воздухе населенных пунктов / ПДК_сс /, которые указаны в таблице 1.

При превышении этих концентраций необходимо предусмотреть мероприятия по снижению уровня загрязнения, например, повышения эффективности очистных устройств, сооружение газоочистных установок, совершенство технологических процессов и установок, увеличение высоты труб, уменьшение выброса соседних предприятий.

При расчете загрязнения учитывается все одновременно действующие источники вредных выбросов, а также существующий фон загрязнения. При расчете степени загрязнения необходимо учитывать возникновение вблизи зданий при обтекании их воздушным потоком циркуляционных зон (замкнутых, плохо проветриваемых). С этой точки зрения промышленные здания делятся на два типа - узкие и широкие.

Здание считается узким, если его ширина не превышает 2,5 высоты здания (В < 2,5 Нзд). При обтекании воздушным потоком узкого здания над ним и за ним возникает единая циркуляционная зона, распространяемая от заветренной стороны здания на расстояние шесть его высот (6 Нзд). Высота этой зоны в среднем составляет 1,8 Нзд (Рис. 1а).

Здание считается широким, если его ширина превышает 2,5 высоты здания (В > 2,5 Нзд). При обтекании воздушным потоком широкого здания над ним возникает наветренная циркуляционная зона, длиной

2,5 Нзд и высотой 0,8 Нзд, а за ним заветренная циркуляционная зона, длиной 4 Нзд и высотой около Нзд

Таблица 1 - Предельно-допустимые концентрации вредных веществ.

Источники выброса вредных веществ могут быть точечными и линейными. Точечный источник - отдельная труба (рис. 2а). Линейный источник - аэрационные фонари здания, близко расположенные шахты и трубы (рис. 2б).

Узкое отдельно стоящее здание
Источник	Зона расчета	Расчетные формулы
Точечный	0 ≤ Х ≤ 6 Нзд
	Х > 6 Hзд
Линейный	0 ≤ Х ≤ 6 Нзд
	Х > 6 Hзд

Широкое отдельно стоящее здание
Источник	Зона расчета	Расчетные формулы
Точечный	0 ≤ Х ≤ 4 Нзд
	Х > 4 Hзд
Линейный	0 ≤ Х ≤4 Нзд
	Х > 4 Hзд

М - масса вредных веществ, выбрасываемых источником в атмосферу в единицу времени, г/с

К-безразмерный коэффициент, учитывающий возвышение устья источника на уровень загрязнения (при выбросе в наветренную или единую циркуляционную зону, К=1)

V - расчетная сила ветра, V = 1 м/с

Нзд- высота здания, м

L- длина здания, м

В- ширина здания, м

Х-расстояние от заветренной стороны здания до расчетной точки, м

S₁-понижающий коэффициент, позволяющий определить концен- трацию вредных веществ на расстоянии.

m-безразмерный коэффициент, показывающий, какое количество выделяемых источником примесей, участвующих в загрязнении атмосферы (m=1).
3.Задание к работе

1. 
   Проверить возможность размещения приемных отверстий систем приточной вентиляции в точках с координатами А(0,0), Б(0,L/4). Для этого рассчитывается концентрация трех веществ в этих точках. Необходимым условием является выполнение соотношения:
   

С_А+С_Ф < 0,3*ПДК_РЗ

С_Б+С_Ф < 0,3*ПДК_РЗ
Результаты расчета занести в таблицу 2.
Таблица 2

2. Определить изменение концентрации вредных веществ в зависимости от расстояния до здания на оси факела (по оси Х). Расчет сделать для 7 точек: Х₁=0, Х₂=50, Х₃=100, Х₄=150, Х₅=200, Х₆=250, Х₇=300. Результаты расчета занести в таблицу 3.

Построить графики зависимости С=f(X). На графике также провести линию - ПДКсс. Сравнить расчетные концентрации с ПДКсс.
Таблица 3

3 Определить возможность расположения жилых домов на границе санитарной зоны, размером 1000м. Результаты расчета занести в таблицу 4.

4 Определить на каком расстоянии от источника выброса можно строить жилые дома. Результаты расчета занести в таблицу 5.

Необходимое условие:

С_i + С_фi = ПДК_ссi

4. Пример расчета

Исходные данные

Рис3 Схема к расчету

Из таблицы 1 находим ПДКрз = 20 мг/м³

ПДКсс = 0,2 мг/м³

т.А(0,0), т.Б(0,12)

Т.к. 2,5Нзд=30м, т.е. меньше В=24м, следовательно, здание относится к узким, и расчеты ведем по следующим формулам.
при 0 ≤ Х ≤ 6 Нзд ( 0 < X < 72м )

при Х > 6 Нзд ( Х > 72м )

Концентрация аммиака в т.А:

х=0, у=0 S₁=1

С
учетом фоновой концентрации реальная концентрации аммиака в т.А составляет:

С_А=С+С_Ф=1,18+0,01=1,19 мг/м³

Концентрация аммиака в т.Б (
х=0, у =12м):

	С+СФ, мг/м
А (0,0)	1,19
Б (0,12)	0,794
0,3ПДКРЗ	6

0
< х <72м

Рис. 4
Вывод: концентрация аммиака превышает ПДКсс до расстояния 120 м.

Х = 1000 м, расчет ведем по формуле 2.

С + С_Ф = 0,00693 + 0,01 = 0,01693

Результаты расчета приведены в таблице 8
Таблица 8

С + С_Ф = ПДКсс

Х = 117 м

Результаты расчета приведены в таблице 9
Таблица 9

5. 
   Варианты заданий
   

Согласно заданного варианта выполнить расчеты концентраций вредных веществ по табл. 10.

В табл. 10 приняты следующие обозначения:

L - длина здания, м

B - ширина здания, м

Hзд - высота здания, м

M - масса вредного вещества, выбрасываемого в единицу времени, г/с

Cф - фоновая концентрация вредного вещества, мг/м

2. Справочник проектировщика. Вентиляция и кондиционироваание воздуха. Под ред. И.Г.Староверова. - М.: Стройиздат, 1978, 340 с.

Таблица 10 – Исходные данные

№	Вид источника	Габариты здания, м			Высота трубы Н, м	Вещество 1
		L	В	H		Название	М1, г/с	Сф1, мг/м3
1	точечный	40	24	10	15	SiO2	200	0,01
2	точечный	42	20	12	18	Al2O3	180	0
3	точечный	44	18	14	22	NO2	160	0,002
4	точечный	46	28	10	17	NH3	80	0,006
5	точечный	48	32	12	18	O3	10	0
6	точечный	36	24	8	12	СН3СООН3	20	0
7	линейный	40	20	12	16	NO2	100	0,01
8	линейный	42	26	14	18	Cr2O3	2,5	0
9	линейный	44	24	16	20	H2SO4	80	0,01
10	линейный	50	28	10	15	NO2	100	0,01
11	линейный	48	32	12	16	NH3	100	0,08
12	линейный	60	36	10	16	NO2	80	0,01
13	точечный	60	40	15	18	Cu	19	0
14	точечный	48	36	13	19	СО	110	0,02
15	точечный	48	28	10	13	HF	10	0
16	точечный	72	36	11	16	NH3	100	0,006
17	точечный	48	40	12	15	Сг2О3	2,2	0
18	точечный	60	36	12	16	Ni	1,8	0
19	линейный	60	42	16	19	NO2	80	0,01
20	линейный	60	46	18	20	Fe2O3	300	0,01
21	линейный	48	36	12	14	SiO2	160	0,01
22	линейный	50	36	16	18	SO2	100	0,002
23	линейный	52	24	10	13	Al2O3	110	0
24	линейный	48	24	12	18	O3	8,0	0
25	точечный	40	20	10	15	C	100	0,001
26	точечный	80	40	16	20	СН3СООН3	10	0,02
27	линейный	120	46	12	18	SiO2	180	0,002
28	линейный	100	60	14	19	NO2	150	0
29	точечный	60	30	15	20	NO2	60	0,005
30	линейный	90	24	12	22	NH3	100	0,01

Продолжение таблицы 10 – Исходные данные