Разработка производственно-хозяйственных экологических нормативов
Разработка ПДВ
Из требований к ограничению концентрации загрязняющих веществ в природных средах вытекают требования к ограничению сбросов загрязняющих веществ предельно допустимым выбросом - ПДВ, для воздушной и предельно допустимым сбросом ПДС, соответственно для водной среды.
ПДВ определяет предельно допустимое количество вредных веществ, сбрасываемых в атмосферу источником, обеспечивающее предельно допустимые их концентрации в приземном слое воздуха. Обычно эти концентрации рассчитываются для створа, расположенного на каком-то заданном расстоянии до источника, определяющимся особенностями ландшафта или районной планировкой территории. ПДВ представляет собой количество (объем или массу) загрязняющего вещества, выбрасываемого источником за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям для окружающей природной среды или здоровью людей.
После выхода из источника загрязняющие вещества в атмосфере участвуют в различных физических и химических процессах. Физические процессы – это горизонтальные и вертикальные перемещения загрязняющих веществ, их перемешивание с чистым воздухом, разбавление. Химически загрязняющие вещества взаимодействуют с другими компонентами атмосферы, в первую очередь с кислородом, парами воды и др. Под воздействием влаги, низкой температуры или солнечного излучения в атмосфере возникают фотохимические эффекты, ведущие к формированию сложных и высокотоксичных соединений, усиливающих отрицательное влияние загрязнителей на организмы. С химическими превращениями загрязняющих веществ связаны многие региональные и глобальные проблемы, например, кислотные дожди или разрушение озонового экрана.
|
|
|
При расчетах ПДВ учитываются в основном физические процессы, происходящие в атмосфере. Организованные атмосферные выбросы на промышленных предприятиях осуществляются через дымовые трубы. Их главное назначение – вывод выбросов из приземного слоя воздуха и рассеивание их. Именно за счет рассеивания, то есть разбавления чистым воздухом, осуществляется достижение нормативов качества атмосферного воздуха в приземном слое в районе предприятия.
Эффективность рассеивания зависит от многих факторов. Самый главный фактор – высота трубы, которая на современных предприятиях может достигать 300 метров и даже более. Большое значение имеет высота подъема дымовых газов над устьем трубы. Подъем происходит за счет скорости направленного движения газов на выходе из устья, а также за счет всплывания теплых газов вверх в более холодном окружающем воздухе. Горизонтальное движение воздуха (ветер) уменьшает высоту подъема дымовых газов.
|
|
|
В общем случае степень разбавления выбросов находятся в прямой зависимости от расстояния, которое проходит выброс до данной точки. Факел выходит из устья трубы с определенным углом раскрытия, который составляет 10-20°. В случае, если угол раскрытия факела не меняется с расстоянием, площадь поперечного сечения факела растет пропорционально квадрату расстояния, следовательно, концентрация вредных веществ в области факела будет падать также пропорционально квадрату расстояния.
Наибольший практический интерес представляет изменение концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, до высоты 2 метров, где обитают люди. Теоретически вблизи источника в приземном слое не должно обнаруживаться загрязняющих веществ, однако реальные замеры всегда выявляют в этой зоне вредные компоненты выбросов. Это связано с существованием неорганизованных источников выбросов, поэтому такая зона называется зоной неорганизованного загрязнения.
На характер рассеивания вредных веществ влияют метеорологические и климатические параметры, такие как скорость ветра, температура воздуха, а также температурная стратификация атмосферы, а также рельеф местности, характер застройки и озеленения.
|
|
|
Горизонтальный перенос загрязняющих веществ происходит в основном под действием ветра. Информация о скоростях и направлениях ветра в районе предприятия используется для анализа метеорологических условий, при которых возникает повышенное загрязнение воздуха. Для каждого источника выбросов в зависимости от его высоты, объема и температуры газов, характерна своя опасная скорость ветра. При штиле или при слабом ветре дымовой факел поднимается на большую высоту и не попадает в приземный слой воздуха в непосредственной близости к источнику. При большой скорости ветра дымовой факел активно перемешивается с окружающими слоями воздуха, рассеивается. Приземные концентрации при этом также не велики. Между малыми и большими скоростями существует такая опасная скорость ветра, при которой дымовой факел, прижимаясь к земле, создает на определенном расстоянии от источника наибольшую величину приземной концентрации. Сравнение опасной скорости ветра с характеристиками ветров в городе или поселке позволяет оценить фактическое влияние источника на загрязнение воздуха.
Температура окружающего воздуха влияет на высоту всплывания газов над устьем источника. Чем выше температура воздуха тем слабее эффект всплывания дыма. Поэтому расчеты приземной концентрации проводят для средней максимальной температуры самого жаркого месяца лета.
|
|
|
Сильное влияние на уровень приземной концентрации вредных веществ оказывает температурная стратификация атмосферы, то есть характер вертикального распределения температур. Температурная стратификация определяется способностью поверхности Земли поглощать и излучать тепло. При обычном состоянии атмосферы в дневное время земная поверхность нагревается и нагревает приземный слой воздуха. В этих условиях температура воздуха падает по мере подъема вверх, примерно на 0,6 градуса Цельсия при подъеме на каждые 100 метров. Ночью при ясной погоде поверхность Земли остывает, при этом приземный слой воздуха охлаждается быстрее, чем верхние слои. В результате происходит инверсия, поворот на 180°, распределения температур: температура воздуха с высотой при инверсии возрастает. При обычном состоянии атмосферы условия для рассеивания газов лучше, чем при инверсии. Дымовые газы при обычном состоянии атмосферы более энергично поднимаются вверх, восходящие потоки теплого воздуха способствуют перемешиванию газов с чистым воздухом. В условиях инверсии ослабляется и всплывание дымовых газов и перемешивание их с чистым воздухом, что ведет к накоплению вредных веществ в приземном слое. Инверсия особенно характерна для ясной морозной погоды, в условиях антициклона. При расчетах приземных концентраций температурная стратификация учитывается с помощью коэффициента А, отражающего региональные особенности вертикального распределения температур атмосферного воздуха. Коэффициент А зонирован по территории России и стран СНГ Главной геофизической обсерваторией имени А. И. Войкова. Опасная скорость ветра в сочетании с инверсией температур создают комплекс неблагоприятных условий, приводящих к максимальной концентрации загрязняющих веществ в приземном слое воздуха в районе предприятия.
Рельеф местности даже небольшие возвышенности существенно меняют характер рассеивания вредных веществ. Натурными замерами зафиксированы высокие концентрации вредных примесей с заветренной стороны холмов. Это можно объяснить тем, что за холмами образуются зоны низкого давления, где воздух двигается навстречу основному потоку.
Расчет приземных концентраций загрязняющих веществ проводится по формуле в соответствии с требованиями общесоюзного нормативного документа ОНД-86, утвержденного Госкомгидрометом в 1986 году. Расчет максимальной приземной концентрации является основой для определения ПДВ вредных веществ в атмосферу. ПДВ устанавливается таким образом, чтобы выбросы от совокупности всех источников в данном районе с учетом его развития не создавали приземные концентрации, превышающие ПДКмр. Для одинаковых по техническим параметрам источников ПДК могут быть разными в зависимости от условий рассеивания, близости жилой зоны, выбросов от других источников. ПДВ определяется в «граммах в секунду» отдельно для каждого вещества по каждому источнику и в целом по предприятию.
Если ПДВ невозможно соблюдать по техническим причинам, разрабатывается план поэтапного снижения выбросов с указанием длительности каждого этапа. На каждом этапе устанавливается временно согласованный выброс (ВСВ) на уровне лучших отечественных производителей в предэтапном году.
Контроль за соблюдением нормативов предприятием предусматривает определение массы выбросов в единицу времени с сравнение ее с ПДВ; проверку выполнения плана мероприятий по достижению ПДВ, проверку эффективности эксплуатации очистных сооружений и других производственных факторов, влияющих на количество выбросов. Ведомственный контроль осуществляют отделы охраны окружающей среды на предприятиях, государственный контроль - местные природоохранные органы. Если предприятие не выполняет в нормативные сроки планов по достижению ПДВ, нарушает установленные ВСВ, то природоохранные органы могут предъявить такому предприятию исковые претензии.
Разработка ПДС
Основным фактором обезвреживания сточных вод в водоеме является разбавление. При смешивании сточных вод с чистыми струями снижается концентрация загрязняющих веществ. Разбавление (n) рассчитывается по формуле: n=(q+Q’)/q, где q – расход сточной воды (м3/с), Q’ – расход разбавляющей воды (м3/с), часть полного речного стока Q. Q’=g*Q, где g - коэффициент разбавления. Тогда n=(q+g*Q)/q.
В месте сброса g=0, n=1, то есть разбавления сточных вод здесь нет. Через какое-то расстояние вниз по течению наблюдается полное разбавление, когда Q’=Q и n=(q+Q)/q. До этого момента концентрация вредного вещества разная в разных струях, а после полного разбавления – одинаковая.
Сср=(q*Сст+Q*Сф)/(q+Q), где q – расход сточной воды, Q – речной сток, Сст – концентрация вещества в стоке, Сф – фоновая концентрация вещества.
Предельно допустимый сброс (ПДС) в водные объекты - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте в единицу времени, обеспечивающая разбавление до ПДК этих веществ в расчетном створе или в местах водопользования. Принципиальная разница между ПДВ в воздушную среду и ПДС в водную состоит в том, что помимо рассеивания (в воздухе) и разбавления (в воде), в водоёме действуют также процессы самоочищения.
Концентрация загрязняющего вещества в водоеме со временем снижается под действием процессов химического и физико-химического взаимодействия с другими веществами, а также за счет биохимической деструкции с участием микроорганизмов. В зависимости от способности веществ подвергаться таким превращениям их разделяют на консервативные и неконсервативные. Количественно это свойство выражается коэффициентом консервативности вещества (k), который определяется по формуле: k=b*k1, где k1 – статический коэффициент неконсервативности, а b - коэффициент, учитывающий скорость течения (V). Когда V=0, b=1; а когда V>=0,2 м/с, b=5. Для промежуточных значений V b находится линейной интерполяцией. Значения k1 устанавливаются экспериментально и приводятся в таблицах.
Самоочищение водоема – комплекс процессов, кроме разбавления, приводящих к снижению концентрации загрязняющего вещества вплоть до восстановления исходного качества водоема. Главную роль в самоочищении играют окислительно-восстановительные процессы. Некоторые вещества химически окисляются растворенным в воде кислородом, особенно при действии ультрафиолетовых лучей. Но чаще процесс имеет биохимическую природу, то есть осуществляется микроорганизмами. Биохимическое самоочищение – важный фактор самоочищения, полностью уничтожающий неконсервативное органическое загрязнение воды. В процессе биохимической деструкции загрязняющее вещество исчезает с образованием других продуктов. Иногда это безвредные вещества, например вода или углекислый газ. Но в некоторых случаях продуктами биохимической деструкции могут быть и более токсичные вещества, чем исходные. Учет процессов самоочищения водоема возможен с использованием математических моделей.
Предельно допустимые сбросы устанавливаются на таком уровне, при котором в контрольном створе остаются ненарушенными все нормативы качества воды. Если источник сброса один, ПДС для взвешенных веществ определяется с помощью формулы: Спдс=p*(g*Q/q+1)+Cф, где p – допустимое увеличение содержания взвешанного вещества в соответствии с Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (мг/л), Спдс- предельно допустимая концентрация вещества в водной среде, Cф – фоновая концентрация вещества в воде.
Свои формулы есть для растворенных консервативных и неконсервативных веществ. Например, для растворенных консервативных веществ используется формула: Спдс=Снорм+(n-1)*(Снорм -Cф), где Снорм – норматив качества воды (ПДК), n - степень разбавления.
Если концентрация загрязняющего вещества в сточных водах превышает предельно допустимую, то необходима очистка. Сточные воды промышленных предприятий проходят, как правило, двухстадийную очистку: на локальных очистных сооружения предприятия (ЛОС) и на станциях биологической очистки. Станция биологической очистки – это городское очистное сооружение, куда поступают сточные воды от жилых массивов, смешиваясь с водами промышленных предприятий. Необходимость ЛОС обусловлена тем, что промышленные сточные воды могут содержать загрязняющие вещества в больших концентрациях. Поступление таких вод на станцию биологической очистки может привести к нарушению жизнедеятельности микроорганизмов. Кроме того, концентрированные сточных воды промышленных предприятий очищаются лучше и дешевле, чем разбавленные. Необходимая степень очистки определяется по формуле: h=(С-Спдс)/С*100%, где С – концентрация загрязняющего вещества в стоках до очистки.
Контрольная величина, свидетельствующая о том, что воздействие на водоем соответствует допустимому – лимит на сброс загрязняющего вещества (ПДС). ПДС=q* Спдс – количество загрязняющего вещества, которое допустимо сбрасывать в единицу времени. Нормативы ПДС устанавливаются предприятию на срок до 3 лет. Контроль осуществляется путем определения реального сброса (масса загрязняющих веществ в единицу времени); проверки выполнения плана мероприятий по достижению ПДС и проверки эффективности работы очистных сооружений.
Дата добавления: 2016-01-06; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!