Технологические процессы, применяемые сегодня на производстве, стали настолько совершенными, что количество загрязняющих веществ в выбросов заметно сократилось. К тому же большинство предприятий используют высокоэффективные системы газовой очистки. Тем не менее, полностью очистить отходящие газы от пыле- и газообразных примесей невозможно. Поэтому необходимо создавать особые условия для их эффективного рассеивания, например, использовать трубы определенной высоты. В этом случае концентрация загрязняющих веществ в приземных слоях атмосферы не будет превышать ПДК.
Что влияет на процесс рассеивания ЗВ
Вещества, содержащиеся в промышленных выбросах, могут улетучиться в космическое пространство, а могут осесть на поверхность земли или вымыться из атмосферы осадками. На процесс переноса и рассеивания загрязняющих веществ оказывают влияние такие факторы:
- Количественный состав отводящего газа, его агрегатное состояние, а также высота трубы и скорость движения в ней выбросов. Эффективность рассеивания можно увеличить, если выбросы выводить с большой скоростью через достаточно высокую трубу. Для этого на предприятиях используют трубы со специальным конфузором и направляющей насадкой, что позволяет увеличить дальнобойность выходящей струи (факельный способ выброса). Эффективную высоту выброса рассчитывают по специальной формуле, учитывающей высоту трубы от поверхности земли и высоту подъема струи отводимого газа над устьем факельной насадки. На процесс отвода ЗВ начальная скорость и количество газовой смеси в трубе, а также диаметр устья трубы.
- Метеорологические условия. Скорость ветра в большей степени оказывает влияние на горизонтальное перемещение ЗВ, а температура воздуха – на вертикальное перемещение. Также значение имеет влажность воздух и атмосферное давление, поскольку именно они оказывают влияние на основной метеорологический фактор – скорость ветра. Движение выбрасываемых частиц в воздухе происходит благодаря турбулентной диффузии (молекулярная диффузия в данном случае имеет незначительное влияние).
- Рельеф местности. Наличие возвышенностей оказывает существенное влияние на формирование микроклимата. В понижениях рельефа могут образовываться плохо проветриваемые зоны (застойные), в которых концентрация загрязняющих веществ будет более высокой.
- Особенности расположения производственных строений. Промышленная застройка оказывает влияние на скорость воздушного потока, поскольку такие здания, как правило, осуществляют производственное тепловыделение. К тому же кровли строений в большей степени воспринимают солнечное тепло из-за своей площади. Большое значение имеет и характер самого строение. Воздушный поток по-разному обтекает узкие и широкие здания, образуя аэродинамические тени разного размера, оказывающие влияние на распределение концентраций ЗВ.
Если принимать все эти факторы во внимание, то можно контролировать концентрации ЗВ в нижнем слое атмосферы.
Особенности рассеивания от высоких и низких источников
Как уже упоминалось выше, высота трубы оказывает влияние на процесс рассеивания. Если источник выброса невысокий, то степень загрязнения воздушной среды будет выше. Наиболее неблагоприятными условиями для таких труб является приземная инверсия (отклонение от естественного температурного режима непосредственно около земли) и слабый ветер (0-1 м/с).
Опасными условиями для высоких источников являются:
- приподнятая инверсия – повышение температуры воздуха на высоте, соответствующей высоте источника;
- слабый ветер (штилевой слой) ниже источника и сильный ветер на уровне выбросов, превышающий скорость самого выброса.
При таких условиях концентрация ЗВ будет минимальной у самого источника (зона переброса факела) и максимальной на некотором расстоянии (зона задымления), а затем опять постепенно снизится (зона постепенного снижения уровня загрязнения). Загрязнения от высоких источников могут распространяться на расстояние от 5 до 10 километров. Наиболее высокие концентрации ЗВ обнаруживаются в зоне задымления. Размеры этой зоны зависят метеорологических условий и высоты трубы (превышают высоту трубы в 10-40 раз).
Расчеты загрязнений воздуха производят при разработке проектов на строительство или реконструкцию промышленных предприятий. При этом учитываются требования ГОСТ 17.2.3.02-78, СНиП 1.02.01-85 и ОНД-86. При проведении данных расчетов важно установить наибольшие концентрации, которые могут образоваться при неблагоприятных метеорологических условиях для доминирующего вещества в выбросах. Эти значения не должны превышать предельно допустимых концентраций, в противном случае потребуется пересмотреть проект, с целью снижения негативного воздействия на окружающую среду.