Ответы Эколог. вопр. эн-ки / 15

Рассеивание выбросов

Рассеивание выбросов - процесс отвода вредных промышленных и вентиляционных газов и пыли через высокие дымовые трубы в верхние слои атмосферы с целью их разбавления в воздушном бассейне и ослабления отрицательного воздействия на окружающую среду. Высота дымовых труб на современных крупных предприятиях с опасными выбросами иногда достигает нескольких сот метров. Механизм рассеивания вредных веществ в атмосфере имеет сложный характер и зависит как от состояния атмосферы, так и от свойств выбрасываемых веществ. Значительное влияние на этот процесс оказывает форма струи или дымового факела, выходящего из устья трубы. Для струи характерны три формы: волнообразная, конусообразная и веерообразная (приподнятая и задымляющая). Волнообразная струя образуется при нормальном вертикальном градиенте температуры и неустойчивом состоянии атмосферы (слабый ветер). Конусная струя с горизонтальной осью образуется при малой величине градиента температуры по высоте (менее 1 ºС на 100 м высоты) и устойчивом состоянии атмосферы. Образование такой струи возможно при влажной погоде в дневное или ночное время. Рассеивание выбросов в этом случае удовлетворительное, а струя касается земли на большем расстоянии от трубы, чем в первом случае. Веерообразная струя образуется в том случае, когда наблюдается температурная инверсия и отсутствует вертикальное перемешивание воздушных масс. Если инверсионный слой размещается ниже устья трубы, то имеет место приподнятая веерообразная струя. Это обеспечивает распространение струи на большие расстояния без снижения к земле и хорошее рассеивание вредных веществ. Если же инверсионный слой размещается над устьем трубы, то образуется веерообразная задымляющая струя. Инверсионный слой препятствует подъему загрязняющих веществ, и они, опускаясь вниз, интенсивно загрязняют приземное пространство. Это наиболее неблагоприятный случай рассеивания выбросов. Выброс вредных веществ в атмосферу должен производиться так, чтобы загрязнение воздушной среды не превышало величины установленных предельно-допустимых концентраций (ПДК). В этом случае необходимую высоту дымовых труб рассчитывают из условия рассеивания вредных веществ в атмосфере. На практике приходится решать две основные задачи: 1) определение высоты трубы при известном количестве выбрасываемых в атмосферу вредных веществ; 2) определение максимальной приземной концентрации вредного вещества при известном его количестве. Форма струй дыма, выбрасываемого незатененным точечным источником при различных условиях стабильности атмосферы а - волнообразная струя (большой градиент температуры); б - конусообразная струя (малый градиент температуры); в - приподнятая струя (инверсия, градиент наверху); в' - веерообразная струя (инверсия); г - приподнятая струя (инверсия, градиент наверху); г' - задымляющая струя (инверсия внизу); 1 - градиент температур по высоте приземного слоя атмосферы; 2 - инверсионный слой

Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий, характер местности, физические свойства выбросов, высота трубы, диаметр устья и др. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания выбросов промышленных предприятий в атмосфере и определение приземных концентраций вредных веществ, являются «Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. СН 369-74». В основу методики указаний положено то, что величина наибольшей концентрации каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы не должна превышать максимальную разовую предельно допустимую концентрацию данного вредного вещества в атмосферном воздухе.

Согласно действующей методике минимальная высота Нmin одноствольной трубы для рассеивания газовоздушных выбросов, имеющих температуру выше температуры окружающего воздуха, определяется по формуле

Hmin=√AMkFmn/ПДК 3√1/QΔT,

где А - коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредностей; М - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с; Q - объемный расход газовоздушной смеси, выбрасываемой из всех труб, м3/с; kF - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере. Для газов kF=1, для пыли при эффективности очистки газоочистной установки более 0,90-2,5 и менее 0,75-3; ΔT - разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и окружающего атмосферного воздуха. Температуру окружающего воздуха принимают по средней температуре самого жаркого месяца в 13 часов; m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.

Максимальная концентрация вредных веществ у земной поверхности достигается на оси факела выброса (по направлению среднего за рассматриваемый период ветра) на расстоянии хm от источника выброса и не должна превышать максимальную разовую концентрацию данного вещества в атмосфере.

Более подробные сведения по расчетам рассеивания вредных веществ в атмосферу, облегчающие проведение расчетов, приведены в указаниях СН 369-74. Видное место в системе мероприятий по охране атмосферного воздуха занимают планировочные мероприятия, позволяющие при постоянстве валовых выбросов существенно снизить воздействие загрязнения окружающей среды на человека. Особое внимание следует уделять выбору площадки для промышленного предприятия и взаимному расположению производственных зданий и жилых массивов. Площадки для строительства промышленных предприятий и жилых массивов должны выбираться с учетом аэроклиматической характеристики и рельефа местности. Промышленное предприятие должно быть расположено на ровном возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, в противном случае преимущество высоких труб для рассеивания промышленных выбросов практически сводится на нет. Взаимное расположение предприятий и населенных пунктов определяется по средней розе ветров теплого периода года. Для данной местности промышленные предприятия, являющиеся источниками выделения вредных веществ в окружающую среду, располагаются за чертой населенных пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов, чтобы выбросы уносились в сторону от жилых кварталов [6; с. 123].

Для максимального ослабления влияния на окружающее население производственных загрязнений атмосферного воздуха территория санитарно-защитной зоны должна быть благоустроена и озеленена. Озеленение производится газоустойчивыми породами деревьев и кустарников. Со стороны жилого массива ширина полосы древесно-кустарниковых насаждений должна быть не менее 50 м, а при ширине зоны до 100 м - не менее 20 м.