Оглавление
1.      Введение                                                                                                                                   2

2.      Расчёт загрязнения атмосферы от организованного высокого

источника выбросов                                                                                                                 4

2.1.   Расчёт массы выбросов загрязняющих веществ                                                            5

2.2.   Определение максимальных приземных концентраций

загрязняющих веществ                                                                                                     6

2.3.   Определение ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу                                               9

2.4.   Определение размеров санитарно-защитной зоны                                                     11

2.5.   Определение категории опасности предприятия                                                        21

3.      Заключение                                                                                                                             23

4.      Список литературы                                                                                                                24

1. Введение
Человеческая деятельность приводит к тому, что загрязнения поступают в  атмосферу в основном в двух видах — в виде аэрозолей (взвешенных частиц) и  газообразных веществ. Главные источники аэрозолей — промышленность строительных материалов,  производство цемента, открытая добыча угля и руд, черная металлургия и  другие отрасли.

Актуальность темы данной работы подтверждается постоянно ухудшающейся экологической обстановкой в мире, в связи с которой необходимо пристальное внимание уделять всем возможным источникам загрязнения окружающей среды.

Целью данной работы является получение рекомендаций на основании расчётов по исходным данным о характеристиках производства о категории опасности предприятия и протяжённости санитарно-защитной зоны.

В рамках данной работы поставлены следующие задачи:

1.      расчёт массы выбросов загрязняющих веществ;

2.      определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ;

3.      нахождение значений ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу;

4.      графическое изображение размеров санитарно-защитной зоны;

5.      определение категории опасности предприятия;

6.      вывод о загрязнении атмосферы предприятием.

В данной работе рассматривается производство в Брянске.

Анализ экологических проблем Брянска свидетельствует о том, что несмотря на осуществление за последние годы комплекса природоохранных мероприятий как регионального, так и местного значения экологическая обстановка в городе остается напряженной.

В числе основных факторов, характеризующих экологическую обстановку являются: состояние загрязнения атмосферного воздуха, состояние водных и земельных ресурсов, обращение с отходами, состояние зеленых насаждений, экологическая культура и образование населения.

Порядка 1200 предприятий имеют стационарные источники загрязнения атмосферного воздуха. В 2007 году предприятиями и автотранспортом города Брянска выброшено в атмосферный воздух 42,4 тыс. тонн различных загрязняющих веществ, в том числе: 9,6 тыс. тонн от стационарных источников и 32,8 тыс. тонн от автотранспорта.

В 2007 году по городу Брянску среднегодовая концентрация основных загрязняющих веществ в атмосфере по пыли, диоксиду серы, оксиду углерода, диоксиду азота, формальдегиду превышала предельно допустимую в 1,3–2,5 раза. Индекс загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Брянска остается высоким и составляет 6,1.

Автотранспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха. Вклад автотранспорта в общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет в Брянске 77 процентов от суммарных выбросов стационарных и передвижных источников. Учитывая темпы роста количества автотранспорта (5–7 процентов ежегодно), решение проблемы загрязнения атмосферного воздуха передвижными источниками становится приоритетным.

Количество твердых бытовых отходов, принятых на захоронение в 2007 году, — 224,7 тыс. тонн / 1126,0 тыс. куб. м, выросло на 15 процентов по сравнению с 2006 годом и на 55 процентов по сравнению с 2004 годом. Индустриальные методы переработки отходов на территории города не превышают 3–4 процентов, метод раздельного сбора мусора и сортировки его на фракции для дальнейшего использования и переработки практически не используется.

Главной водной артерией области и города является река Десна, которая вместе со своими крупными притоками дает 63 процента всего годового стока области. Наиболее крупным загрязнителем водных ресурсов являются промышленные предприятия Брянска, которые сбрасывают около 60 процентов всех загрязнений Брянской области. Поверхностные сточные воды практически не подвергаются очистке перед выпуском в водоемы, неся с собой большое количество органических, взвешенных веществ и нефтепродуктов. В реки Десна, Болва, Снежеть, без учета поверхностного стока поступает за год около 1000 тонн органических загрязнений, 1300 тонн взвешенных веществ, 7 тонн нефтепродуктов и других загрязнений. В результате в водных объектах ниже выпусков, превышение по отдельным ингредиентам составляет 3-5 ПДК, а по азоту аммонийному - 14 ПДК.

2. Расчёт загрязнения атмосферы от организованного высокого источника выбросов
Таблица 1

Основные исходные данные

Размещение источника выбросов	Брянск
Выплавка	чугуна
Условия плавки	Нагрев шихты
Высота трубы, H, м	17
Диаметр устья трубы, D, м	0,38
Скорость выхода вещества, W0, м/с	8,7
∆T, °С	15
Коэффициент рельефа местности, η	2,6

Таблица 2

Исходные данные и удельное выделение вещества

на единицу продукции

Производительность печи Д, т/ч		13
Эффективность пылеочистки, η		0,68
Эффективность газоочистки, η		0,72
Удельные выделения веществ на единицу продукции, qi, кг/т	Азота окись	0,078
	Марганец	5,86
	Водород хлористый	4,14

Таблица 3

Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест (по СН 3086-84)

№ п/п	Вещество	ПДКмр, мг/м3	ПДКсс, мг/м3	Класс опасности
1	Азота окись	0,6	0,060	3
2	Марганец	0,01	0,001	2
3	Водород хлористый	0,2	0,2	2

2.1. Расчёт массы выбросов загрязняющих веществ
Расчёт массы выбросов i-го вещества М_i (кг/ч) при работе плавильного агрегата производится по формуле:
           (1)
где       q – удельное выделение вещества на единицу продукции, кг/т;

            Д – расчётная производительность агрегата, т/ч;

            β – поправочный коэффициент для учёта условий плавки;

            η – эффективность пылеочистки или газоочистки.  
            Поправочный коэффициент β для учёта условий плавки принят на уровне 1,22 что соответствует плавке чугуна при условии предварительного нагрева шихты. Остальные исходные данные для расчёта получены из таблицы 2.
 кг/ч

 кг/ч

 кг/ч
 г/с

 г/с

 г/с
Таким образом, масса выбросов азота окиси составляет 0,10 г/с, марганца – 8,26 г/с, водорода хлористого – 5,11 г/с.

2.2. Определение максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ
В отходящих дымовых газах литейного производства по каждому загрязняющему веществу определяем максимальную приземную концентрацию. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_м (м) от источника и определяется по формуле:
       (2)
где       А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы, с^2/3ּмгּград^1/3/г;

            М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, г/с;

            F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

            m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

            η – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

            H – высота источника выброса над уровнем земли, м;

            ∆T – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, °С;

            V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с, определяется по формуле:
            (3)
где       D – диаметр устья источника выброса, м;

            W₀ – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с.

 м³/с

Коэффициент температурной стратификации атмосферы определяет условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе. Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принято на уровне 160 с^2/3ּмгּград^1/3/г. Указанный выбор обоснован местоположением города Брянска. Город имеет географические координаты 53° 16' с.ш. 34° 25' в.д. Брянск — город в Российской Федерации, административный центр Брянской области. Брянская область — регион Российской Федерации, расположен в Центральной России к юго-западу от Москвы, на границе с Украиной и Белоруссией.

На распространение загрязнений оказывает влияние температура атмосферы в момент выброса. По этому признаку все выбросы делят на «холодные» и «горячие». В данной работе разница между температурой выброса и температурой атмосферы является заданной величиной и составляет 15°С, то есть рассматриваются «горячие» выбросы.

Таким образом, коэффициент F для марганца равен 3, так как эффективность пылеочистки 68% (менее 75%), а для других рассматриваемых в работе веществ равен 1, поскольку все они являются газообразными.

Значения коэффициентов m и n определяются для нагретых выбросов в зависимости от параметров f, U_м, U'_м, f_e:
                  (4)



                     (5)


При f < 100 коэффициент m определяется по формуле:
                        (6)


Коэффициент n при f ≤ 100 и при 0,5 ≤ Uм < 2 определяется по формуле:
       (7)


Получив все необходимые данные, рассчитаем значения максимальных приземных концентраций каждого вещества:
 мг/м³

 мг/м³

 мг/м³
Таким образом, максимальные значения приземной концентрации вредных веществ составляют: азота окись – 0,072 мг/м³, марганец – 18,672 мг/м³, водород хлористый – 3,847 мг/м³.

2.3. Определение ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу
ПДВ – это норматив, устанавливаемый для каждого конкретного источника исходя из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК за пределами санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Это максимальные выбросы в единицу времени для данного природопользователя по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы максимальную концентрацию этого вещества С_мi, не превышающую ПДК_мрi, с учётом фонового загрязнения С_фi. Фоновая концентрация С_фi характеризует загрязнение атмосферы в населённом пункте, создаваемое другими источниками, исключая данный, относится к тому же интервалу осреднения (примерно 20 минут), что и ПДК_мрi.

Значение ПДВ (г/с) для i-го вещества, выбрасываемого одиночным источником с круглым устьем при фоновой концентрации С_ф < ПДК, определяется по формуле:
          (8)
где       С_фi – фоновая концентрация рассматриваемого вещества, мг/м³. Устанавливается службой экологического мониторинга по результатам многолетних измерений концентраций примесей в атмосферном воздухе. При отсутствии таковых данных принимается обычно .

 мг/м³

мг/м³

мг/м³
Далее приводится расчёт ПДВ каждого вещества.

 г/с
 г/с
 г/с
Таким образом, значение предельно допустимых выбросов по веществам составляют: азота окись – 0,717 г/с, марганец – 0,004 г/с, водород хлористый – 0,239 г/с.

2.4. Определение размеров санитарно-защитной зоны
Для уменьшения концентрации вредных веществ на прилегающей к промышленному предприятию территории устраивают санитарно-защитные зоны (СЗЗ).
Расчёт СЗЗ литейного производства осуществляется в следующем порядке:
1. Определяем расстояние Х_м, при котором достигается максимальное значение приземной концентрации вредного вещества С_м (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле:
               (9)
где       d – безразмерный коэффициент, при 0,5 ≤ Uм < 2 определяемый по формуле:
                        (10)


Имея все необходимые данные, рассчитывается Х_м для каждого вещества.
 м

 м

 м
Распределение концентраций вредных веществ в приземном слое воздуха по оси факела на различных расстояниях Х от источника выброса находят по формуле:
               (11)
Безразмерная величина S₁ зависит от отношения X_n/X_m. При X_n/X_m > 8 S₁ зависит от скорости оседания загрязняющих веществ. Согласно методике расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86), безразмерную величину S₁ рассчитывают по формулам:
1.      Если , то

                  (12)
2.      Если , то

                       (13)
3.      Если  и F=1, то

                   (14)
4.      Если  и F=2; 2,5; 3, то

                    (15)
Результаты расчётов сведены в таблицы 5 – 7.
            2. Далее для каждого загрязняющего вещества строим график распределения концентраций вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выбросов. Так как выброс загрязняющих веществ в рамках данной работы принят непрерывным, С=ПДК_сс.

            По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить 3 зоны загрязнения атмосферы:

1.      зона переброса факела (характеризуется относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы);

2.      зона задымления (характеризуется максимальным содержанием вредных веществ);

3.      зона постепенного снижения уровня загрязнения.

Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из селитебной застройки.

Результаты расчётов по каждому веществу и графики представлены ниже.

Размеры нормативной СЗЗ до границы жилой застройки устанавливают в зависимости от мощности предприятия, особенностей технологического процесса производства, характера и количества выделяемых в атмосферу вредных и с неприятным запахом веществ. В соответствии с санитарной классификацией промышленных предприятий размеры СЗЗ устанавливаются в зависимости от класса опасности предприятия (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»).

Таблица 4