Захист атмосфери від забруднення речовинами містяться у вентиляційних викидах

Передмова

Сучасне промислове виробництво робить на навколишнє середовище (ОС) різноманітне, часто негативний, вплив. Це - забруднення ОС шкідливими (токсичними) речовинами, виснаження ресурсів, зміна природних і виникнення техногенних ландшафтів.

У цьому навчально-методичному посібнику (далі по тексту - допомога) розглядаються питання, пов'язані з забрудненням атмосфери (робота № 1), водних об'єктів (робота № 2), а також класифікація твердих відходів підприємства за небезпекою для ОС з метою розміщення їх на полігонах твердих побутових відходів (робота № 3).

Найбільш значущим показником, що характеризує вплив шкідливих (небезпечних) хімічних речовин на навколишнє середовище взагалі і людини, зокрема, є гранично допустима концентрація цих речовин - ГДК.

При нормуванні концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері використовують принцип лімітує показника. Згідно з цим принципом, нормування проводиться за найбільш вразливому показником. Наприклад, якщо запах речовини відчувається при концентраціях, які не роблять шкідливого впливу на людину і навколишнє середовище, то нормування виробляють з урахуванням порогу нюхового відчуття. Якщо ж речовина робить на об'єкти навколишнього середовища (тварин чи рослини) шкідливу дію в менших концентраціях, ніж на організм людини, то при нормуванні виходять з дії речовини на природні об'єкти. В даний час для оцінки забруднення повітря населених місць використовують два нормативу. Перший - разова або максимально разова гранично допустима концентрація - ГДК _мр, другий - середньодобова концентрація - ГДК _сс.

Максимально разова ГДК встановлюється з метою попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття запаху, зміна біоелектричної активності головного мозку, світлової чутливості очей тощо) при короткочасному впливі атмосферних забруднень (до 20 хв), а середньодобова - З метою попередження їх токсичного впливу (загальнотоксичної, канцерогенної, мутагенної та ін.)

Величина максимально разової ГДК встановлюється в результаті експериментів з людьми, короткочасно (від 5 до 20 хв) вдихають повітря, що містить малі концентрації досліджуваного речовини. Зміст цих речовин у повітрі безпечно для людини. В якості критерію гранично допустимого вмісту забруднюючих речовин в атмосфері приймається, перш за все, відсутність запаху. Мінімальна відчутна концентрація для найбільш чутливих осіб приймається за порогову концентрацію за нюхової відчуттю. Встановивши її, приступають до пошуку порогових і підпорогової концентрацій по рефлекторних реакцій.

Для встановлення середньодобових ГДК проводять токсикологічний експеримент на тваринах. Результати, отримані в хронічному досліді на тварин, переносять на людей.

Поряд з ГДК речовин у повітрі населених місць (ГДК _нм) токсичність (небезпека) речовини може бути охарактеризована ГДК шкідливої ​​речовини в повітрі робочої зони - ГДК _рз. Це така концентрація речовини, яка при щоденній (крім вихідних) роботі в межах 8 годин або при іншій тривалості, але не більше 41 год на тиждень протягом усього робочого стажу не може викликати захворювання або відхилень у стані здоров'я, що виявляються сучасними методами дослідження, в процесі роботи або у віддалені строки життя теперішнього і наступних поколінь.

Шкідливі (небезпечні) речовини, що містяться у стічних водах промислових підприємств і організацій (наприклад, науково-дослідницьких), що скидаються у водні об'єкти (водойми), так само можуть бути охарактеризовані ГДК (допустимими концентраціями - ДК). Серед цих показників розглянемо два: ГДК _в і ГДК _рх.

ГДК _в (мг / л) - гранично допустима концентрація речовини у воді водних об'єктів господарсько-питного та культурно-побутового водокористування - концентрація хімічної речовини у воді, при перевищенні якої вода стає непридатною для цього виду водокористування.

ГДК _рх (мг / л) - гранично допустима концентрація речовини у воді водних об'єктів рибогосподарського призначення - експериментально встановлене максимально допустимий вміст у водному об'єкті шкідливої ​​речовини, при якому не виникають наслідки, що знижують його рибогосподарську цінність або ускладнюють його рибогосподарське використання.

З інших численних показників, що характеризують негативний вплив хімічних речовин на об'єкти навколишнього середовища (і, в першу чергу, людину) розглянемо лише показники, що використовуються в роботі № 3, які наведені нижче:

• ГДК _п, мг / кг - гранично допустима кількість речовини в грунті - кількість, яка не повинна викликати прямого чи непрямого негативного впливу на дотичні з грунтом навколишнє середовище, здоров'я людини, а також самоочищаються здатність грунту;

• УЗУВШИ - орієнтовно безпечний рівень впливу - тимчасовий гігієнічний норматив вмісту шкідливих речовин у повітрі робочої зони, атмосферному повітрі населених місць, воді водоймищ, продуктах харчування. Використовується для цілей попереджувального санітарного нагляду. Встановлюється розрахунковим методом за фізико-хімічними властивостями для хімічних речовин, на які ГДК не встановлені і обгрунтовується кожні 2 роки для повітря і кожні 3 роки - для води;

• LD _50, мг / кг - середня смертельна доза компоненту в міліграмах діючої речовини на 1 кг живої ваги, що викликає загибель 50% піддослідних тварин при одноразовому пероральному введенні в уніфікованих умовах;

• LD ₅₀ ^до, мг / кг - середня смертельна доза компоненту в міліграмах діючої речовини на 1 кг живої ваги, що викликає загибель 50% піддослідних тварин при одноразовому нанесенні на шкіру в уніфікованих умовах;

• LC _50, мг / м ³ - середня смертельна концентрація речовини, що викликає загибель 50% піддослідних тварин при інгаляційному надходженні діючої речовини у вигляді парів або аерозолів в уніфікованих умовах.

Курсова робота № 1

Захист атмосфери від забруднення речовинами, що містяться у вентиляційних викидах

Мета роботи

1. Розрахувати значення гранично допустимих та тимчасово погоджених викидів для зазначених у завданні домішок.

2. Класифікувати викиди за складом відповідно до ГОСТ 17.2.1.01-76.

3. Розрахувати показник небезпеки викиду забруднюючих речовин в атмосферу.

Введення

Шкідливі речовини, що містяться у вентиляційних викидах підприємств (організацій, наприклад, науково-дослідних інститутів), при безконтрольному викиді в атмосферу можуть становити певну, іноді значну, небезпеку як для живих об'єктів навколишнього середовища (людей, тварин, рослин), так і об'єктів неживої природи (будівель і споруд). Вентиляційні викиди зазвичай відносять до організованих викидів. Для їх видалення використовують спеціальні інженерні системи, які включають в себе повітроводи, повітродувки, вентилятори або ексгаустери (вентилятори, що створюють розрідження), труби та інше обладнання.

Відповідно до чинних нормативних документів, наприклад ГОСТ 17.2.3.02-75, для кожного джерела забруднення атмосфери повинні бути встановлені гранично допустимі викиди. Гранично допустимий викид (ПДВ, м / с) - викиди шкідливих речовин від даного джерела з урахуванням фонової концентрації та перспектив розвитку діючих і проектованих промислових підприємств і розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, які не створять приземную концентрацію шкідливих речовин, що перевищує ГДК _нм, а також для рослинного і тваринного світу. Встановлення ПДВ є важливим заходом щодо захисту атмосфери від забруднення речовинами, що містяться у вентиляційних викидах.

У тому випадку, коли фактичний викид перевищує ПДВ, встановлюють тимчасово погоджений викид. Тимчасово погоджений викид (ВСВ, м / с) - це тимчасовий ліміт викиду забруднюючої речовини в атмосферне повітря, який встановлюється для діючих стаціонарних джерел викидів з урахуванням якості атмосферного повітря та соціально -економічних умов розвитку відповідної території з метою поетапного досягнення встановленого гранично допустимого викиду. ВСВ встановлюється на певний термін з розробкою плану-графіка заходів щодо досягнення нормативів ПДВ.

Якщо ж фактичний викид перевищує ВСВ необхідно використовувати очисне обладнання - системи пило-та газоочищення або зупиняти роботу підприємства (організації). Загальні уявлення про очищення вентиляційних викидів дано у рекомендованому навчальному посібнику (розділ 4.5).

1.1. Розрахунок гранично допустимих та тимчасово погоджених викидів

Для розрахунку ПДВ (г / с) використовують формулу:

(ГДК _мр - З _ф) Н ² (V D Т) ^{1 / 3}

ПДВ = ----------------------------------- (1.1)

А F mn n

де ГДК _мр - максимально разова ГДК в повітрі населених місць для забруднюючої речовини - компонента вентиляційного викиду, мг / м ^3;

З _ф - фонова концентрація забруднюючої речовини, мг / м ^3;

Н - висота труби, м;

V - середній секундний обсяг газоповітряної суміші, що виходить з устя труби, м ³ / с; береться за фактичними даними або розраховується за значеннями діаметра труби і швидкості дуття:

V = W p D ² / 4 (1.2)

де W - лінійна швидкість викиду з труби газоповітряного потоку (швидкість дуття), м / с;

D - діаметр устя труби, м.

DT - різниця температур викидається газоповітряної суміші (t _виб) і навколишнього середовища (t _ОС), ° С; при розрахунках розсіювання величина t _ОС береться як середня багаторічна температура зовнішнього повітря в 13.00 годин найбільш жаркого місяця;

А - коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери, що показує умови вертикального і горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, з ^{2 / 3} град ^{1 / 3} мг; застосування коефіцієнта А дозволяє зв'язати ГДК _мр, виражену в мг / м ^3, з ПДВ, які мають розмірність м / с; коефіцієнт А приймає значення:

• А = 250 - для районів Середньої Азії, на південь від 40 ° с.ш., Бурятії і Читинської області;

• А = 200 - для Центральної Європейської частини Росії і Далекого Сходу;

• А = 160 - для Європейської території Росії та Уралу, північніше 52 ° с.ш.;

• А = 140 - для Московської, Тульської, Рязанської, Володимирської, Калузької, Івановської областей.

F - коефіцієнт, що залежить від фазово-дисперсійної характеристики викиду і враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосферному повітрі. Значення безрозмірного коефіцієнта F приймаються:

• для газоподібних речовин і дрібнодисперсних аерозолів (пилу, золи і т.д., швидкість упорядкованого осідання яких не перевищує 0,05 м / с) F = 1;

• для крупнодісперсной пилу і золи при середньому експлуатаційному коефіцієнті очищення викидів не менше 90% F = 2; від 75 до 90% - F = 2,5; менше 75% і при відсутності очищення - F = 3.

n - коефіцієнт обліку впливу місцевості або забудови.

m і n - спеціальні коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з устя труби; для нагрітих викидів параметр m визначається за формулою:

m = 1 / (0,67 + 0,1 f ^{1 / 2} + 0,34 f ^{1 / 3)} (1.3)

і лежить в інтервалі від 0,30 до 1,40.

Параметр f (м / с _* град), відомий також як критерій «нагретости» викидів, визначається за формулою:

f = 1000 W ² D / H ² DT (1.4)

Коефіцієнт n визначається за формулами 1.5.1-1.5.3 в залежності від величини допоміжного параметра V _м, який спочатку розраховується за формулою 1.5:

V _м = 0,65 (V DT / H) ^{1 / 3} (1.5)

при V _м ³ 2 n = 1 (1.5.1)

при 0,5 £ V _м <2 n = 0,532 V _м ² - 2,13 V _м + 3,13 (1.5.2)

при V _м <0,5 n = 4,4 V _м (1.5.3)

Визначивши значення ПДВ, розраховують ВСВ (г / с) за формулою:

ВСВ = k ПДВ (1.6)

де k - коефіцієнт перевищення ВСВ над ПДВ.

1.2. Класифікація викидів по складу

Класифікацію викидів по складу проводять відповідно до ГОСТ 17.2.1.01-76 «Охорона природи. Атмосфера. Класифікація викидів по складу (СТСЕВ 1366-78) ». Змінена редакція. Змін. № 1. У цьому документі зазначено:

1. Стандарт не поширюється на викиди, що містять радіоактивні та біологічні речовини (радіоактивний пил, складні біологічні комплекси, бактерії, мікроорганізми та ін.)

2. Викиди в атмосферу із джерел забруднення характеризуються за 4-м ознаками:

1) за агрегатним станом:

(А) - газоподібні; (К) - рідкі; (Т) - тверді

2) за хімічним складом:

3) за розміром частинок, м:

4) за масою речовини, кг / год:

3. Структура побудови умовного позначення викидів повинна бути такою:

При відсутності будь-якого індексу ставлять цифру «0»!

При відсутності даних про масу викиду речовини m (кг / год) для класифікації викидів по складу можна використовувати наступну формулу:

m = 3,6 b ПДВ (1.7)

де b - коефіцієнт перевищення маси викиду над ПДВ;

ПДВ - гранично допустимий викид речовини, г / с;

3,6 - перевідний коефіцієнт з м / с в кг / ч.

У ГОСТ наведені приклади класифікації викидів по складу (яким чином треба представляти дані про викиди):

Викид, що складається з суміші окису вуглецю з масою 60 кг / год і парів ароматичних вуглеводнів з масою 5 кг / год:

А.02.0.3.А.15.0.2.

Викид, що складається з сірчистого ангідриду з масою 2000 кг / год, кислоти з розміром частинок від 0,5 до 3 мкм і масою 50 кг / год, сажі з розміром частинок 1 мкм і масою 60 кг / год:

А.01.0.5.К.20.2.3.Т.23.2.3.

1.3. Розрахунок показника небезпеки викиду забруднюючих речовин в атмосферу

Показник небезпеки викиду забруднюючих речовин в атмосферу (ПОВ _а) визначається для кожної забруднюючої речовини за формулою:

ПОВ _а = М _i Т _i / R (1.8)

де М _i - маса річного фактичного викиду i-домішки, т / рік; в даному випадку масу річного викиду можна розрахувати за формулою:

М _i = 29,376 b ПДВ (1.9)

де 29,376 - коефіцієнт обліку часу роботи підприємства і маси викиду домішки: 8160 * 3600/10 ⁶ = 29,376, де 8160 годин на рік - бюджет часу роботи підприємства;

b - коефіцієнт перевищення маси викиду над ПДВ;

ПДВ - гранично допустимий викид речовини, м / с.

Т _i - показник відносної агресивності (токсичності) i-домішки; розраховується за формулою:

Т _i = 1 / ГДК _мр (1.10)

У тому випадку, коли відомості про максимально разової ГДК відсутні, можна використовувати середньодобовий норматив.

R - коефіцієнт розбавлення викидів від даного джерела, м ² / с; визначається за формулою:

R = y Н + 20 (1.11)

де y - безрозмірна константа, що враховує D T; для нагрітих викидів (10 ° С <D T <100 ° С) y = 1,5;

Н - висота джерела викиду, м.

При підстановці формул 1.9-1.11 формула 1.8 прийме вигляд:

29,376 b ПДВ

ПОВ _а = -------------------------- (1.12)

ГДК _мр (1,5 Н + 20)

Порядок виконання роботи

1. Варіант завдання відповідає № студента по журналу кафедри ПЕ і БТ.

2. Розрахувати ПДВ за формулою 1.1.

3. Розрахувати ВСВ за формулою 1.6.

4. Впорядкувати фактичні викиди за складом відповідно до ГОСТ (п.1.2).

5. Визначити ПОВ _а для кожного інгредієнта викиду за формулою 1.12.

6. Зробити висновок про найбільш небезпечному речовині, що міститься у викидах в атмосферу, за величиною ПОВ _а і рекомендувати заходи зі зниження маси викиду (розділ 4.5 навчального посібника).

7. Для отримання заліку по роботі № 1 студент письмово (або усно, за вказівкою викладача) відповідає на задані йому контрольні питання.

Завдання до роботи № 1

Варіант завдання відповідає № студента по журналу кафедри ПЕ і БТ.

Завдання представлено двома таблицями для кожного студента. У таблиці 1 наведені дані про склад викиду, що дозволяють провести необхідні розрахунки. У таблиці 2 наведені характеристики джерела викиду і середовища і деякі значущі для розрахунку параметри.

Бюджет часу роботи підприємства прийнятий рівним 8160 годин на рік (340 діб).

Варіант № 1.

Таблиця 1. Дані про склад викиду

Таблиця 2. Характеристики джерела викиду і середовища

Варіант № 2.

Таблиця 1. Дані про склад викиду