2.3.5 Расчет выбросов пыли при перемещении грунта
Пыль при автотранспортных работах выделяется в результате взаимодействия колес с полотном дороги и сдува ее с поверхности материала, нагруженного в кузов машины.
Общее количество пыли, выделяемое автотранспортом можно охарактеризовать следующим уравнением:
где С1 – коэффициент, учитывающий среднюю грузоподъемность единицы автотранспорта и принимаемый в соответствии с табл. 2.20; С2 – коэффициент, учитывающий среднюю скорость передвижения транспорта в карьере и принимаемый в соответствии с табл. 2.21.
Средняя скорость транспортирования определяется по формуле:
где N – число ходок (туда и обратно) всего транспорта в час; L – средняя протяженность одной ходки, км; С3 – коэффициент, учитывающий состояние дорог (табл. 2.22); kпр – коэффициент, учитывающий профиль поверхности материала на платформе; С4 – коэффициент, учитывающий скорость обдува материала, которая определяется как геометрическая сумма скорости ветра и обратного вектора средней скорости движения транспорта, (табл. 2.23); kв – коэффициент, учитывающий влажность поверхностного слоя материала (табл. 2.10); q1 –пылевыделение в атмосферу на 1 км пробега при С1 = 1, С2 = 1, С3 = 1, принимается равным 1450 г; q2′– пылевыделение с единицы фактической поверхности материала на платформе, г/м2с; q2′ = q′ (табл. 2.20); n – число работающих автомашин; С7 – коэффициент, учитывающий долю пыли, уносимой в атмосферу, 0,01.
Таблица 2.20
Зависимость С1 от средней грузоподъемности транспорта
Средняя грузоподъемность, т |
Коэффициент С1 |
5 |
0,8 |
10 |
1 |
15 |
1,3 |
20 |
1,6 |
Таблица 2.21
Зависимость С2 от средней скорости транспортирования
Средняя скорость , км/ч |
Коэффициент С2 |
5 |
0,6 |
10 |
1 |
20 |
2 |
30 |
3,5 |
Таблица 2.22
Зависимость С3 от состояния дороги
Состояние карьерных дорог |
C3 |
Дорога без покрытия (грунтовая) |
1,0 |
Дорога с щебеночным покрытием |
0,5 |
Дорога с щебеночным покрытием, обработанная раствором хлористого кальция, ССБ, битумной эмульсией |
0,1
|
Таблица 2.23
Зависимость С4 от скорости обдува кузова
Скорость обдува кузова |
С5 |
до 2 |
1,0 |
5 |
1,2 |
10 |
1,5 |
Решение типовой задачи 2.4
Условие. Определить количество пыли, которое выделяется в атмосферный воздух за период строительства при перевозке и хранении грунта. Грунт перевозится в количестве 20795,5 м3 с влажностью 5%, представлен известняком, супесями, суглинками. Площадка хранения грунта находится к юго-западу на расстоянии 10 км от площадки строительства. Хранение грунта открытое. Количество поездок одной единицей транспорта 5, грузоподъемность 10 т. Грунт перевозится по дороге со щебеночным покрытием. По климатическим условиям: средняя скорость ветра 3 м/с, максимальная скорость 8 м/с. Преобладающие ветра северо-восточного направления.
Ход решения
1. Определить количество пыли, выделяемое при перемещении грунта.
Расчет представить в виде табл. 2.18.
Таблица 2.18
Количество пыли, образующееся при перевозке грунта
Наименование показателей |
Обозначение, расчетная формула |
Единицы измерения |
Значение |
Коэффициент, учитывающий среднюю грузоподъемность единицы автотранспорта |
С1 |
|
1 |
Средняя скорость транспортирования |
Vср = N · L/n |
м/с |
25 |
Число ходок |
N |
|
5 |
Средний пробег |
L |
км |
10 |
Количество единиц техники |
n |
|
2 |
Коэффициент, учитывающий среднюю скорость передвижения транспорта |
С2 |
|
2,75 |
Коэффициент, учитывающий состояние дорог |
С3 |
|
1 |
Коэффициент, учитывающий профиль поверхности складируемого материала |
kпр |
|
1,4 |
Скорость обдува |
|
м/с |
10 |
Коэффициент, учитывающий скорость обдува материала |
С5 |
|
1,5 |
Площадь платформы |
|
|
6,5 |
Коэффициент, учитывающий влажность поверхностного слоя материала |
kпр |
|
0,7 |
Пылевыделение в атмосферу на 1 км пробега |
q1 |
г/км |
1450 |
Пылевыделение с единицы фактической поверхности материала на платформе |
|
г/м2с |
0,004 |
Коэффициент, учитывающий долю пыли, уносимой в атмосферу |
С7 |
|
0,01 |
Количество выбросов пыли |
Qмакс |
г/с |
0,63 |
Объем грунта |
Qг |
м3 |
20795,5 |
Коэффициент использования грунта |
С8 |
|
0,8 |
Объем перевозок |
Qобщ = Qг + С8 · Qг |
м3 |
37431,9 |
Грузоподъемность автомобиля |
Gа |
т |
10 |
Плотность грунта |
|
т/м3 |
2,4 |
Вес грунта |
Gг = ρ · Qг |
т |
89836,56 |
Количество ездок |
N = Gг/Ga |
|
4491,8 |
Время на одну ездку |
T = L/Vср |
час |
0,400 |
Общее время перевозки за период строительства |
Т = N · t |
час |
1796,7 |
Количество пыли |
Qобщ |
т |
4,08 |
2. Определить количество пыли при хранении грунта
Расчет представить в виде табл. 2.19.
Таблица 2.19
Количество пыли, образующееся при перевозке грунта
Наименование показателей |
Обозначение, расчетная формула |
Единицы измерения |
Значение |
Весовая доля пылевой фракции в материале |
kп |
– |
0,05 |
Доля пыли (от всей массы пыли), переходящая в аэрозоль |
kа |
– |
0,02 |
Коэффициент, учитывающий местные метеоусловия |
kм
|
– |
1,2 |
Коэффициент, учитывающий степень защищенности площадки от внешних воздействий |
k4
|
– |
1 |
Коэффициент, учитывающий влажность материала |
kв |
– |
0,7 |
Коэффициент, учитывающий профиль поверхности складируемого материала |
kпр |
– |
1,4 |
Коэффициент, учитывающий крупность материала |
kкр
|
– |
0,7 |
Поверхность пыления в плане |
F |
м2 |
6931,83 |
Унос пыли с одного квадратного метра |
q1 |
г/м2с |
0,004 |
Суммарное количество перерабатываемого материала |
G |
т/ч |
50 |
Коэффициент, учитывающий высоту пересыпки |
В |
– |
0,7 |
Количество выбросов за период хранения |
|
г/с |
22,83 |
Вывод. Наибольшее количество выбросов происходит при хранении грунта. Требуется проведение мероприятий по снижению выбросов.
Тема 3. Определение выбросов загрязнений
при эксплуатации ОЧИСТНЫХ сооружений
Расчеты выбросов загрязняющих веществ
от очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод
Расчет выбросов загрязняющих веществ, поступающих при эксплуатации очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод, производят в соответствие [7]. В атмосферных выбросах с поверхности сооружений нормируются следующие загрязняющие вещества: сероводород, аммиак, метан, метилмеркаптан, этилмеркаптан.
Расчеты выбросов выполняют по уравнениям:
г/с (3.1)
т/год (3.2)
где Мi max – максимальный выброс загрязняющего вещества, г/с; Gi max – валовый выброс загрязняющего вещества, т/год;F – площадь поверхности объекта очистного сооружения, м2; KУ – коэффициент, зависящий от степени перекрывания объекта очистного сооружения (табл. 3.1); К1,К2 – коэффициенты, учитывающие скорость ветра, определяются по формулам:
(3.3)
(3.4)
где vmax, vср – максимальные и средние скорости ветра, измеренные на высоте 1,5 м от поверхности воды или крыши перекрытия; Kм– коэффициент, учитывающий тип сооружений (табл. 3.2); Ci max, Ci cp – максимальное и среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества, мг/нм3; mi – молекулярная масса загрязняющего вещества, уг. ед.; tB max, tB cp – максимальная и средняя по году температуры поверхности воды объекта очистного сооружения, оС.
Значение концентраций Ci для растворенных в сточной воде веществ рассчитывается по уравнению:
мг/л (3.5)
где Pi – давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, мм рт. ст.; CBi – массовая концентрация загрязняющего вещества в водах, поступающих на очистку, г/л; Ci max рассчитывают для максимального значения CBi.
Для растворенных в сточной воде газов вместо параметра Pi используют константу Генри – КГ, мм рт. ст. d табл. 4 [7]
Если неизвестны равновесные концентрация, то значения Ci max, Ci cp принимают по таблице (табл. 3.3).
Для объектов совместной биологической очистки промышленных и хозяйственно-бытовых стоков величины Ci max, Ci cp принимаются по таблице П.2.2. [7]
Расчет максимальных выбросов для песковых и иловых площадок выполняют по уравнению:
(3.6)
где F1 – площадь поверхности свежезаполненных площадок, м2; KM1 – значение коэффициента KM для стадии заполнения карт; KM2 – значение коэффициента KM для стадии хранения осадка.
Величина F1 вычисляется по формуле:
,
м2 (3.7)
где V0max. – наибольший из объемов выгрузки осадка из какого-либо отстойника, м3.
Расчет валовых выбросов для песковых и иловых площадок выполняют по уравнению:
где
F2
– суммарная площадь заполнения за
теплый период года, м2;
F3
– то же, за холодный период года, м2.
,
(3.9)
, (3.10)
где ΣVот, ΣVох – объемы поступившего на площадки осадка за теплый и холодный периоды года, м3.
Для тех объектов очистных сооружений, у которых поверхность покрыта льдом в холодное время года, время эксплуатации τ (ч/год) уменьшают на величину, равную продолжительности нахождения льда на их поверхности.
Таблица 3.1.
Значения величин коэффициентов КУ
F0/F |
КУ |
F0/F |
КУ |
F0/F |
КУ |
0,0001 |
0,001 |
0,2 |
0,2 |
0,6 |
0,378 |
0,0005 |
0,005 |
0,3 |
0,207 |
0,65 |
0,426 |
0,001 |
0,01 |
0,35 |
0,223 |
0,7 |
0,479 |
0,005 |
0,05 |
0,4 |
0,243 |
0,75 |
0,537 |
0,01 |
0,1 |
0,45 |
0,267 |
0,8 |
0,6 |
0,05 |
0,144 |
0,5 |
0,3 |
> 0,8 |
1,0 |
0,1 |
0,2 |
0,55 |
0,336 |
|
|
*F0 – площадь открытой поверхности объекта очистного сооружения, м2.
Таблица 3.2
Значения коэффициента КМ
Объекты очистных сооружений |
КМ |
КМ1 |
КМ2 |
Песколовки, распределительные камеры |
1,0 |
– |
– |
Первичные отстойники, преаэраторы |
0,03 |
– |
– |
Аэротенки |
0,07 |
– |
– |
Вторичные отстойники |
0,005 |
– |
– |
Илоуплотнители |
0,06 |
– |
– |
Резервуары осадка и ила |
0,05 |
– |
– |
Песковые площадки |
– |
0,04 |
0,001 |
Иловые площадки |
– |
0,05 |
0,001 |
Биопруды |
0,0003 |
– |
– |
Таблица 3.3.
Значения равновесных концентраций загрязняющих веществ для объектов очистки хозяйственно-бытовых стоков и объектов биологической очистки промышленных стоков
Загрязняющее вещество |
Значения рН сточных вод |
mi , уг. ед. |
|||||
менее 6,8 |
6,8-7,2 |
более 7,2 |
|||||
Ci max, мг/нм3 |
Ci cp, мг/нм3 |
Ci max, мг/нм3 |
Ci cp, мг/нм3 |
Ci max, мг/нм3 |
Ci cp, мг/нм3 |
||
Сероводород |
70 |
41 |
2,1 |
1,2 |
0,4 |
0,3 |
34 |
Аммиак |
3,1 |
2,2 |
9,3 |
6,5 |
310 |
215 |
17 |
Метан |
2000 |
1500 |
2000 |
1500 |
2000 |
1500 |
16 |
Хлор |
220 |
150 |
220 |
150 |
110 |
75,0 |
71 |
Этилмеркаптан |
0,0295 |
0,0205 |
0,0020 |
0,0014 |
0,0007 |
0,0005 |
62 |
Метилмеркаптан |
0,052 |
0,036 |
0,0035 |
0,0024 |
0,0012 |
0,0008 |
48 |
Решение типовой задачи 3.1
Условие. Рассчитать количество выбросов загрязняющих веществ при работе очистных сооружений в составе:
- приемная камера, F = 2 м2;
- песколовки 2 шт., F = 4 м2;
- первичные отстойники -4 шт., диаметром 9 м ;
- аэротенки, площадью 3052 м2;
- вторичные отстойники -4 шт., диаметром 9 м.
Ход решения
1. Рассчитать количество выбросов загрязняющих веществ при работе очистных сооружений
2. Рассчитать максимально разовые выбросы загрязняющих веществ по нормируемым ингредиентам с поверхности городских очистных сооружений.
Расчеты представить в виде табл.3.4.
3. Итоговые данные по максимально разовым выбросам представить в виде табл. 3.5.
4. Расчет суммарных валовых выбросов представить в виде табл. 3.6.
Таблица 3.4.
Расчет количества выбросов нормируемых ингредиентов при работе городских очистных сооружений
Расчетные показатели |
Единицы измерения |
Расчетная формула, обозначение |
Сооружения |
||||
Приемная камера |
Песко- ловки |
Первичные отстойники |
Аэротенки |
Вторичные отстойники |
|||
Максимальная скорость ветра |
|
vmax |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
Средняя скорость ветра |
|
vср |
2,2 |
2,2 |
2,2 |
2,2 |
2,2 |
К1 |
|
К1 = 0,547∙(1,312 + vmax) |
2,905 |
2,905 |
2,905 |
2,905 |
2,9 |
К2 |
|
К2 = 1,969 ∙ (1,312 + vср) |
6,915 |
6,915 |
6,915 |
6,915 |
6,915 |
Площадь поверхности объекта очистного сооружения |
м2 |
F |
2 |
25,12 |
254,34 |
3052 |
254,36 |
Площадь открытой поверхности объекта очистного сооружения |
м2 |
F0 |
2 |
25,12 |
254,34 |
3052 |
254,36 |
Ку |
|
f(Fo/F) |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
N = Fo/F |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Максимальная температуры поверхности воды объекта очистных сооружений |
°С |
tв max |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
Средняя по году температуры поверхности воды объекта очистных сооружений |
°С |
tв cp |
16 |
16 |
16 |
16 |
16 |
Время эксплуатации объекта очистных сооружений |
ч/год |
τ |
8760 |
8760 |
8760 |
8760 |
8760 |
Км |
|
|
1 |
1 |
0,03 |
0,07 |
0,005 |
Аммиак |
|||||||
Массовая концентрация загрязняющего вещества в водах |
г/л |
CBi, |
0,025 |
0,025 |
0,019 |
0,0038 |
0,0034 |
Давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, |
мм. рт. ст |
Pi |
1560 |
1560 |
1560 |
1560 |
1560 |
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества |
г/м3 |
Ciср = 1,0566 ∙ Pi ∙ CBi, |
41,18 |
41,18 |
30,9 |
6,18 |
5,56 |
продолжение табл. 3.4.
Молекулярная масса загрязняющего вещества |
уг. ед.; |
mi |
17 |
17 |
17 |
17 |
17 |
Массовая концентрация загрязняющего вещества в водах |
г/л |
CBi, |
0,035 |
0,035 |
0,026 |
0,005 |
0,0047 |
Давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, |
мм. рт. ст. |
Pi |
1560 |
1560 |
1560 |
1560 |
1560 |
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci мах = 1,0566 ∙ Pi ∙ CBi, |
57,65 |
57,65 |
43,24 |
8,65 |
7,78 |
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества |
г/с |
|
0,0024 |
0,0299 |
0,0068 |
0,0382 |
0,0002 |
Валовые выбросы |
т/год |
|
0,1258 |
1,5795 |
0,3598 |
2,015 |
0,0108 |
Сероводород |
|||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci ср |
41 |
41 |
41 |
41 |
41 |
Молекулярная масса загрязняющего вещества |
уг. ед.; |
mi |
34 |
34 |
34 |
34 |
34 |
Максимальное значение равно весных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci мах |
70 |
70 |
70 |
70 |
70 |
Максимальный выброс загряз- няющего атмосферу вещества |
г/с |
Мi max |
0,002 |
0,0257 |
0,0078 |
0,22 |
0,0013 |
Валовые выбросы |
т/год |
G max |
0,0885 |
1,1119 |
0,338 |
9,457 |
0,0563 |
Метан |
|||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязня-ющего вещества |
|
Ci ср |
1300 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
Молекулярная масса загрязняющего вещества |
уг. ед.; |
mi |
17 |
17 |
17 |
17 |
17 |
продолжение табл. 3.4.
Массовая концентрация загрязняющего вещества в водах |
г/л |
CBi, |
0,035 |
0,035 |
0,026 |
0,005 |
0,0047 |
Давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, |
мм. рт. ст. |
Pi |
1560 |
1560 |
1560 |
1560 |
1560 |
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci мах = 1,0566 ∙ Pi ∙ CBi, |
57,65 |
57,65 |
43,24 |
8,65 |
7,78 |
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества |
г/с |
|
0,0024 |
0,0299 |
0,0068 |
0,0382 |
0,0002 |
Валовые выбросы |
т/год |
|
0,1258 |
1,5795 |
0,3598 |
2,015 |
0,0108 |
Сероводород |
|||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci ср |
41 |
41 |
41 |
41 |
41 |
Молекулярная масса загрязняющего вещества |
уг. ед.; |
mi |
34 |
34 |
34 |
34 |
34 |
Максимальное значение равно весных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci мах |
70 |
70 |
70 |
70 |
70 |
Максимальный выброс загряз- няющего атмосферу вещества |
г/с |
Мi max |
0,002 |
0,0257 |
0,0078 |
0,22 |
0,0013 |
Валовые выбросы |
т/год |
G max |
0,0885 |
1,1119 |
0,338 |
9,457 |
0,0563 |
Метан |
|||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci ср |
1300 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
продолжение табл. 3.4.
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Cмакс |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
Молекулярная масса загрязняющего вещества |
уг. ед. |
mi |
16 |
16 |
16 |
16 |
16 |
Максимальный выброс загрязня-ющего вещества |
г/с |
Мi max |
0,085 |
1,069 |
0,325 |
9,094 |
0,054 |
Валовые выбросы |
т/год |
G max |
4,09 |
59,3 |
18,013 |
504,34 |
3,002 |
Метилмеркаптан |
|||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci ср |
0,036 |
0,0205 |
0,0205 |
0,0205 |
0,0205 |
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Cмакс |
0,052 |
0,0295 |
0,0295 |
0,0295 |
0,0295 |
Молекулярная масса загрязняющего вещества |
уг. ед. |
mi |
48 |
48 |
48 |
48 |
48 |
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества |
г/с |
Мi max |
0,0000013 |
0,000009 |
0,0000028 |
0,000077 |
0,0000005 |
Валовые выбросы |
т/год |
G max |
0,000066 |
0,0005 |
0,0001421 |
0,0039795 |
0,0000237 |
Этилмеркаптан |
|||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Ci ср |
0,0205 |
0,0205 |
0,0205 |
0,0205 |
0,0205 |
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества |
|
Cмакс |
0,0295 |
0,0295 |
0,0295 |
0,0295 |
0,0295 |
Молекулярная масса загрязняющего вещества |
уг. ед.; |
mi |
62 |
62 |
62 |
62 |
62 |
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества |
г/с |
Мi max |
0,0000006 |
0,000008 |
0,0000024 |
0,000068 |
0,0000004 |
Валовые выбросы |
т/год |
G max |
0,000033 |
0,0004 |
0,000125 |
0,0035 |
0,00002 |
Таблица 3.5.
Максимально разовые выбросы по сооружениям
Наименование вещества |
Выбросы по сооружениям, г/с |
||||
Приемная камера |
Песколовки |
Первичные отстойники |
Аэротенки |
Вторичные отстойники |
|
Аммиак |
0,0024 |
0,03 |
0,0068 |
0,038 |
0,0002 |
Сероводород |
0,002 |
0,026 |
0,0078 |
0,218 |
0,0013 |
Метан |
0,085 |
1,07 |
0,325 |
9,094 |
0,054 |
Метилмеркаптан |
1,28·10-6 |
9,107·10-6 |
2,77·10-6 |
7,74·10-5 |
4,6·10-7 |
Этилмеркаптан |
6,38·10-7 |
8,012·10-6 |
2,43·10-6 |
6,81·10-5 |
4,06·10-7 |
Таблица 3.6
Валовые выбросы по сооружениям
Наименование вещества |
Выбросы по сооружениям, т/год |
Итого |
||||
Приемная камера |
Песко-ловки |
Первичные отстойники |
Аэротенки |
Вторичные отстойники |
||
Аммиак |
0,126 |
1,58 |
0,36 |
2,015 |
0,0108 |
4,09 |
Сероводород |
0,089 |
1,112 |
0,338 |
9,457 |
0,056 |
11,05 |
Метан |
4,09 |
59,3 |
18,0 |
504,34 |
3,002 |
588,746 |
Метилмеркаптан |
0,00007 |
0,00047 |
0,00014 |
0,00398 |
0,00002 |
0,0047 |
Этилмеркаптан |
0,00003 |
0,0004 |
0,00013 |
0,0035 |
0,00002 |
0,0041 |
Выводы. Наибольшая масса выбросов при очистке бытовых сточных вод приходится на аммиак, сероводород и метан. Значительное количество выбросов поступает в атмосферный воздух от песколовок и аэротенков.