ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

«Исследование газопылевых выбросов в атмосферу.

Определение предельно – допустимых выбросов (ПДВ)»

Цель работы: Определение концентрации газопылевых выбросов весовым методом, расчет приземной концентрации вредных веществ и установление предельно – допустимого выброса (ПДВ).

Оборудование и приборы:Аспиратор М–822, газовая камера, компрессор, аэрозольные фильтры АФА, аналитические весы.

Краткие сведения из теории

Выбросы вредных веществ в атмосферу резко снижают экологическую безопасность, оказывают непосредственное, отрицательное влияние на здоровье человека и окружающую среду. В связи с этим поступление вредных веществ в атмосферу ограничивается нормативами: предельно –допустимой концентрацией (ПДК) и предельно – допустимым выбросом (ПДВ). ПДК подразделяются на ПДК максимально разовые (ПДК м.р.) и среднесуточные (ПДК ср.с.).

ПДВ является технологическим показателем и устанавливается для контроля над выбросом вредных веществ в атмосферу непосредственно из источника. ПДВ представляет собой количество вредного вещества (г/с), которое при попадании в атмосферу не создает в приземном слое воздуха концентрацию, превышающую ПДК. Таким образом, для установления ПДВ необходимо определить максимальную предельную концентрацию вещества.

Норматив выброса загрязняющего вещества в атмосферный воздух – это норматив, устанавливаемый для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов и оборудования, отражающий максимально допустимую массу выброса каждого вещества в атмосферу.

Пример распространения выбросов в атмосферу показан на (рис. 3).

Рисунок 3 – Распространение выбросов в атмосфере

 

Начинать расчет необходимо с определения фоновой концентрации С_Ф, которая не должна превышать ПДК. Выбросы в атмосферный воздух вредных веществ из устья источника характеризуются двумя параметрами мощностью выброса М (г/с) и концентрацией концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ С (мг/м³), которые, в свою очередь, создают максимальную приземную концентрацию С_М.

Описание лабораторной установки

Установка (рис. 4) состоит из газопылевой камеры 1, служащей ёмкостью для создания загазованного воздуха. Передняя стенка камеры откидная, уплотняемая. Бункер – дозатор 2, наполненный пылью. Пыль и газы развеваются с помощью сжатого воздуха, поступающего от компрессора 3. На боковой стенке камеры имеется отверстие 4 для снятия пробы воздуха, в которое вставляется патрон с фильтром 5. Запыленный воздух по трубопроводу 6 поступает в аспиратор 7, имеющий ротаметры 8, которые позволяют определить расход воздуха.

 

 

Рисунок 4 – Схема установки.

 

 

Воздух, проходя через фильтры, оставляет содержащиеся в нем примеси. Таким образом, пропускается через фильтр известный объем запыленного или загазованного воздуха и установив массу задержанных примесей можно рассчитать их концентрацию.

 

Таблица 1 – Результаты измерений.

Скорость отбора пробы U ,м3/c	Время отбора пробы τ,c	Объем воздуха прошедшего через фильтр VT ,м3	Температура	Давление	Объем воздуха	Масса загрязняющего вещества	Концентрация

 

 

Таблица 2 – (Исходные данные для расчетов)

Вариант	tг°C	tВ°C	H,м	Д,м	Вредное вещество	ПДК м.р. Мг/м3	γ=
					пыль

 

Концентрацию пыли в воздухе рассчитываем по формуле:

мг/м³ (1),

Где

– разность между массой фильтра до отбора пробы и массой фильтра после отбора пробы

V₀– объём воздуха, прошедшего через фильтр при нормальных условия (T = 273°K и P₀ = 0.1013 МПа), м³

В свою очередь

_, м³(2),

Где

Т_г – температура анализируемого воздуха, K;

P_в – барометрическое давление, МПа;

V_t – Объём воздуха, прошедшего через фильтр при Т_в и P_в, м³

, м³ (3),

Где

V – скорость отбора пробы

T – время отбора пробы

Максимальная приземная концентрация вредного вещества С_м, которая может установиться на некотором расстоянии от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях для нагретых выбросов определяется по формуле:

мг/м³ (4)

Где

А – коэффициент, зависящий от метеорологических условий и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе,

М – масса вредно вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, мг/с

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

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

Н – высота источника выбросов, м.

∆Т – разность между температурой газовоздушной смеси Т₂ и температурой окружающего воздуха Т_в, К°,

V_l – объём газовоздушной смеси, м³/с

Масса вредного вещества определяется по формуле:

(5)

Где

С – концентрация вредного вещества, мг/м³

– объём газовоздушной смеси при нормальных условиях, м³

 

(6)

Объём газовоздушной смеси определяется по формуле:

(7)

Безразмерный коэффициент m рассчитывается по формуле:

(8)

Где

f – вспомогательный параметр

м/с² ·К°(9)

 

Где

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

D – диаметр устья источника, м

Скорость выхода W₀определяется по формуле:

м/с (10)

 

Безразмерный коэффициент n рассчитывается в зависимости от величины вспомогательного параметра V_m:

(11)

При параметр

При параметр

Опасная скорость ветра U_m также определяется с учетом величины V_m

Расстояние от источника выброса X_m на котором достигается максимальная приземная концентрация C_М равно

(14)

Где α – безразмерный коэффициент.

Для нагретых выбросов

 

 

Предельно–допустимый выброс рассчитывается по формуле:

(16)

Где С_ф – фоновая концентрация веществ, создаваемая другим источником:

При выполнении данной лабораторной работы мы ознакомились с такими понятиями, как предельно–допустимая концентрация (ПДК), какие виды ПДК существуют. Также мы изучили механизм работы лабораторной установки, с помощью которой определяется концентрация вредных веществ в воздухе. Также мы научились рассчитывать ПДВ вредных веществ в атмосфере.

Из расчета, сделанного мною в лабораторной работе, мы видим, что предельная концентрация вредного вещества C_М больше чем ПДК всего на 0.3 и уровень ПДВ не превышает ПДК, следовательно нет необходимости осуществлять какие–либо мероприятия по снижению уровня ПДВ вредных веществ в атмосферу, и высоту источника выбросов увеличивать также не требуется.

 

Выводы по работе.

 

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы.

 

1. Обосновать необходимость расчета ПДВ.

2. Определить минимальную высоту источника выбросов, позволившую снизить С_М до допустимого значения.

3. В каком случае расчет ПДВ теряет смысл?

4. Сущность весового метода анализа концентрации вредных веществ в воздухе?