Источники выбросов вредных примесей по характеру, технологии образования и выхода в атмосферу загрязнителей можно разделить на источники образования загрязняющих веществ и источники загрязнения воздушной среды:

К источникам образования загрязняющих веществ относится любое технологическое оборудование, порождающее вредные компоненты, которые потенциально способны переместиться в атмосферу;

Источники загрязнения воздушной среды разделяют на источники выделения примесей в воздух помещения и источники выброса примесей в атмосферу. Кроме того, промышленные источники выбросов примесей делят на организованные, неорганизованные и распределенные:

Источники загрязнения атмосферного воздуха принято классифицировать также:

- по высоте выброса, как высокие (>100 м), средние (50-100 м), низкие (2-50 м) и наземные (0-2 м);

-по температуре выброса сильно нагретые (∆t>100 °С); нагретые (20 °С<∆t<100 °С); слабо нагретые (5 °С<∆t<20 °С); изотермические (∆t=0); охлажденные (∆t<0).

- по составу выбросов:

а) с условно чистыми вентиляционными выбросами (не >ПДКр.з.);

б) с выбросами неприятно-пахнущих веществ;

в) большое количество нетоксичных или инертных газов;

г) с выбросами токсических, раздражающих, канцерогенных и т.п. веществ;

- по агрегатному состоянию:

а) газообразные и парообразные;

б) жидкие (кислоты, щелочи и т.д.);

в) твердые (пыли, сажа, соединения металлов);

г) смешанные.

-по назначению: технологические (т.е, содержащие хвостовые газы после улавливания) и вентиляционные (выбросы через местные отсосы);

-по форме: линейные (автомобильные дороги), точечные (трубы, шахты) и площадные (несколько источников на небольшой территории);

-по месту расположения: незатененные или высокие (загрязняющие вещества удаляются на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 и более раз, например, труба), затененные или низкие (расположенные на высоте в 2,5 раза меньше высоты здания, например, вытяжка) и наземные (находящиеся на поверхности земли);

-по дальности распространения: внутриплощадные (концентрация загрязняющих веществ от источника превышает ПДК на территории промышленной площадки) и внешнеплощадные (концентрация загрязняющих веществ от источника превышает ПДК и на территории промышленной площадки и в селитебной зоне);

-по продолжительности действия: мгновенные, залповые, непрерывные и периодического действия.

Такая классификация позволяет провести стилизацию огромного разнообразия источников загрязнения в городах. Отдельные слабые, маломощные выбросы от многочисленных однотипных источников (например, жилых домов одноэтажной застройки) можно рассматривать как площадной источник, предполагая, что суммарный выброс равномерно распределен по рассматриваемой площади. Главные магистрали города можно рассматривать как линейные источники с мощностью, зависящей от интенсивности движения автотранспорта.

Загрязняющие атмосферу вещества по их воздействию на организм человека подразделяются на физические и химические. К физическим относятся: а) радиоактивные элементы, являющиеся источником ионизирующей радиации; б) тепловое загрязнение (повышение температуры); в) шумы и низкочастотные вибрации (инфразвук); к химическим — а) газообразные производные углерода и жидкие углеводороды; б) моющие средства, в) пластмассы: г) пестициды и другие синтетические вещества; д) производные серы; е) производные азота; ж) тяжелые металлы; з) соединения фтора; и) твердые примеси; к) органические вещества.

По условиям образования все вещества, загрязняющие атмосферу, делятся на примеси естественного и искусственного (антропогенного) происхождения.

Примеси антропогенного происхождения образуются прежде всего в процессе сжигания ископаемого топлива (в двигателях внутреннего сгорания, на тепловых электростанциях, в отопительных системах), а также при сжигании промышленных и бытовых отходов, ядерных взрывов и др.

По составу примеси, поступающие в атмосферу, подразделяются на газообразные, твердые и жидкие. При этом на долю газообразных веществ (оксид углерода, диоксид и другие производные серы, углеводороды, оксиды азота, органические соединения) приходится около 90 %, а на долю твердых (пыль, тяжелые металлы, минеральные и органические соединения, радиоактивные вещества) – около 10%; масса жидких примесей (серная кислота) мала по сравнению с массой газообразных и твердых. Правда, в составе твердых примесей практически всегда присутствует вода, содержание которой тем больше, чем выше относительная влажность воздуха.

При сжигании всех видов топлива образуются и затем поступают в атмосферу водяной пар и диоксид углерода, которые содержатся в атмосфере в естественных условиях и не оказывают вредного воздействия на человека. По этой причине данные газы не относятся к загрязняющим атмосферу веществам, хотя на их долю приходится большая часть всех выбросов антропогенного происхождения.

В зависимости от степени воздействия на организм человека все примеси делятся на 4 класса опасности:

- 1 класс - чрезвычайно опасные (ПДК<0,1 мг/м3);

- 2 класс – высокоопасные (0,1≤ПДК≤1 мг/м3);

- 3 класс – умеренноопасные (1≤ПДК≤10 мг/м3);

- 4 класс – малоопасные (ПДК>10 мг/м3).

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних.

Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.

СНИЖЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ВЫБРОСОВ

К воздухоохранным относятся планировочные, технологические и специальные мероприятия, направленные на сокращение объемов выбросов и снижение их приземных концентраций.

Планировочные мероприятия влияют на уменьшение воздействия выбросов предприятия на жилые районы и предусматривают:

- расположение предприятия и жилых массивов с учетом господствующих направлений ветра;

- размещение объектов и предприятия на площадке таким образом, чтобы исключалось попадание дымовых факелов на селитебную зону;

- рациональное расположение заслона между жилым районом и предприятием в виде горной гряды, леса и т.д.;

- устройство СЗЗ.

Технологические мероприятия включают:

- кооперацию проектируемого объекта с другими предприятиями;

- использование более прогрессивной технологии;

- увеличение единичной мощности агрегатов;

- применение более «чистого» вида топлива;

- применение рециркуляции дымовых газов;

- внедрение наиболее совершенной структуры газового баланса предприятия, обеспечивающей оптимизацию распределения топлива между технологическими агрегатами.

К специальным мероприятиям, направленным на сокращение объемов и токсичности выбросов объекта и снижение приземных концентраций загрязняющих веществ, относятся:

- сокращение неорганизованных выбросов;

- очистка и обезвреживание вредных веществ из отходящих газов;

- улучшение условий рассеивания выбросов.

В разделе проекта следует проводить сравнение воздухоохранных мероприятий, предусмотренных в рассматриваемом проекте, с тенденциями и решениями, принимаемыми в отечественной практике и за рубежом. Также следует провести анализ затрат (или удельных затрат) на мероприятия по защите атмосферы. В результате сопоставления должен быть сделан вывод о соответствии (или отставании, опережении), предусмотренных в проекте мероприятий отечественной и зарубежной практике.

Для существенного снижения уровня загрязнения воздуха в районе расположения проектируемого объекта в подразделе проекта должны быть подготовлены и разработаны предложенияпо временному сокращению вредных выбросов в атмосферу в периоды неблагоприятных метеорологических условий (НМУ).

Разработку мероприятий по регулированию выбросов в периоды НМУ в составе проектной документации выполняют в соответствии с требованиями территориальных органов по гидрометеорологии и контролю природной среды (УГКС).

Уровень загрязнения воздушного бассейна в районе расположения проектируемого объекта определяется на основе расчетов приземных концентраций загрязняющих веществ.

Максимальный уровень загрязнения определяется для условий полной загрузки основного технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы.

Для новых объектов расчеты выполняют на 1-ую и последующие очереди строительства, а также на его полное развитие. При реконструкции, расширении, техническом перевооружении действующего предприятия материалы подраздела необходимо дополнять показателями существующего загрязнения.

В подразделе проекта должны быть приведены:

- исходные данные, принятые для расчета приземных концентраций;

- результаты расчета;

- анализ поэтапного изменения приземных концентраций загрязняющих веществ в воздухе.

Результаты расчета приземных концентраций приводятся в таблице, а также в виде карт рассеивания с изолиниями приземных концентраций ЗВ.

На основании результатов расчетов рассеивания определяются источники выбросов, дающие основной вклад в значения приземных концентраций вредных веществ.

К мероприятиям по снижению выбросов вредных веществ, относят:

- совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных и безотходных технологий;

- изменение состава и улучшение качества используемых ресурсов;

- комплексное использование сырья и снижение потребления ресурсов, производство которых связано с загрязнением окружающей среды;

- изменение состава и улучшение качества выпускаемой продукции (неэтилированные бензины, малосернистые топлива и т.д.);

- очистку сбрасываемых промышленных газов;

К мероприятиям по снижению степени распространения вредных веществ, относят: нейтрализацию, консервацию, захоронение и утилизацию выбросов. Следует отметить, что строительство высоких и сверхвысоких труб не уменьшает выброс вредных веществ в атмосферу и степень их распространения, а обеспечивает снижение приземной концентрации вредных примесей.

Метеорологические условия влияют на выбор мероприятий по сокращению выбросов на предприятии.

При нормальных погодных условиях деятельность по снижению выбросов осуществляется в соответствии с утвержденным на предприятии планом экологизации. Систематически и последовательно реализуются такие меры: разработка и внедрение безотходных, малоотходных и ресурсосберегающих технологий; внедрение инновационных очистительных систем для более эффективной фильтрации газа и пыли; переход на экологически чистое сырье и использование вторичных материалов; использование топливных ресурсов с минимальным содержанием загрязняющих веществ; обогащение сырьевого материала для производства экологически безопасной продукции; реорганизация системы движения транспорта; минимизация объемов неорганизованных выбросов и утечек; строгий контроль технологической работоспособности производственных фондов и очистных сооружений.

Изменение погоды неблагоприятную сторону (сильный ветер, засуха, дождь) влечет необходимость принятия срочных, внеплановых мер по снижению объемов выбросов. Экологические мероприятия должны быть проведены еще до начала плохих погодных условий (на основании результатов прогнозирования погоды). Общие меры снижения выбросов для всех субъектов хозяйствования — их сокращение до уровня предельно допустимой нормы. В особо опасных случаях выброс вредных веществ необходимо сократить в несколько раз по сравнению с предельно допустимыми значениями. На каждом предприятии должен быть утвержден регламент мероприятий по сокращению выброса при плохих метеорологических условиях. Такой регламент обеспечивает сокращение выбросов за счет: использования топливных ресурсов и чистого сырья; запрета на ремонт оборудования и транспорта, который может привести к внеплановым выбросам; усиление интенсивности работы очистных сооружений. Меры по сокращению выбросов вредных веществ при плохих погодных условиях разрабатываются для действующих и проектируемых предприятий с учетом особенностей производства.

Уровень сокращения выбросов загрязняющих веществ зависит от их концентрации. Снижение выбросов должно обеспечивать сокращение концентрации опасных соединений в приземном шаре:

Первый режим неблагоприятных погодных условий – до 20%, в основном за счет реализации организационных и технических мероприятий;

Второй режим неблагоприятных погодных условий – до 40% за счет проведения организационно-технических мероприятий, внесения изменений в технологические процессы, незначительного сокращения производительности предприятия;

Третий режим неблагоприятных погодных условий – до 60% в основном за счет сокращения производительности компании.

При опасных условиях вопрос сокращения объемов выбросов решается радикально. Предприятие временно приостанавливает работу производственных мощностей. Выбросы прекращаются полностью.

 РАССЕИВАНИЕ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРЕ

Технологические газы и вентиляционный воздух после выхода из труб или вентиляционных устройств, подчиняется законам турбулентной диффузии. На рис. 6 показано распределение концентрации вредных веществ в атмосфере под факелом организованного высокого источника выброса. По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы:

- переброса факела выбросов Б, характеризующаяся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы;

- задымления В с максимальным содержанием вредных веществ и постепенного снижения уровня загрязнения Г.

Зона задымления наиболее опасна для населения и должна быть исключена из селитебной застройки. Размеры этой зоны в зависимости от метеорологических условий находятся в пределах 10...49 высот трубы.

Максимальная концентрация примесей в приземной зоне прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землей.

Подъем горячих струй почти полностью обусловлен подъемной силой газов, имеющих более высокую температуру, чем окружающий воздух. Повышение температуры и момента количества движения, выбрасываемых газов приводит к увеличению подъемной силы и снижению их приземной концентрации.

Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке от пыли крупные частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы; их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы.

Рис. 6. Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере от организованного высокого источника выброса А-зона неорганизованного загрязнения; Б-зона переброса факела; В-зона задымления; Г- зона постепенного снижения уровня загрязнения

В зависимости от расположения и организации выбросов источники загрязнения воздушного пространства подразделяют на затененные и незатененные, линейные и точечные.

Точечные источники используют тогда, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в одном месте. К ним относят выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы и другие источники. Выделяющиеся из них вредные вещества при рассеивании не накладываются одно на другое на расстоянии двух высот здания (с заветренной стороны). Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном к ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.

Незатененные, или высокие источники свободно расположены в недеформированном потоке ветра. К ним относят высокие трубы, а также точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 Н_зд. Затененные, или низкие источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним (в результате обдувания его ветром) на высоте h=2,5Н_зд.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86». Эта методика позволяет решать задачи по определению ПДВ при рассеивании через одиночную незатененную трубу, при выбросе через низкую затененную трубу и при выбросе через фонарь из условия обеспечения ПДК в приземном слое воздуха.

При определении ПДВ примеси от расчетного источника необходимо учитывать ее концентрацию С_ф в атмосфере, обусловленную выбросами от других источников. Для случая рассеивания нагретых выбросов через одиночную незатененную трубу.

 ,

где Н - высота трубы; Q - объем расходуемой газовоздушной смеси, выбрасываемой через трубу; DТ - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха, равной средней температуре самого жаркого месяца в 13 ч; А - коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредностей; k_F - коэффициент, учитывающий скорость оседания взвешенных частиц выброса в атмосфере; m и n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы.