Научная статья на тему 'О результатах оценки воздействия на качество атмосферного воздуха и об определении необходимой степени очистки пылевых выбросов асфальтобетонных заводов'

О результатах оценки воздействия на качество атмосферного воздуха и об определении необходимой степени очистки пылевых выбросов асфальтобетонных заводов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
474
75
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЫЛЬ / ВЫБРОСЫ ПЫЛИ / ОРГАНИЗОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ВЫБРОСОВ / КОНЦЕНТРАЦИЯ / ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ / МЕЛКОДИСПЕРСНЫЕ ЧАСТИЦЫ / ФРАКЦИОННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ / ПРОСКОК / DUST / DUST EMISSIONS / ORGANIZED SOURCE OF EMISSIONS / CONCENTRATION / FRACTIONAL STRUCTURE / FINE PARTICLES / FRACTIONAL EFFICIENCY

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Николенко М. А., Неумержицкая Н. В., Сергина Н. М., Белоножко М. В.

В статье приводятся результаты экспериментальных исследований по оценке влияния пылевых выбросов в атмосферу от источников асфальтобетонных заводов на концентрацию и фракционный состав пыли в атмосферном воздухе. Полученные данные свидетельствуют о недостаточной эффективности мероприятий по снижению пылевыделений в окружающую среду, применяемых в настоящее время на рассматриваемых предприятиях. Проводится оценка необходимой фракционной эффективности пылеулавливания в условиях действующего производства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Николенко М. А., Неумержицкая Н. В., Сергина Н. М., Белоножко М. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

About results of an assessment of impact on quality of atmospheric air and about definition of necessary extent of cleaning of dust emissions of asphalt concrete plants

In article results of pilot studies according to influence of dust emissions in the atmosphere from sources of asphalt concrete plants on concentration and fractional composition of dust are given in atmospheric air. The obtained data testify to insufficient efficiency of actions for decrease in the pylevydeleniye in environment applied now at the considered enterprises. The assessment of necessary fractional efficiency of a pyleulavlivaniye in the conditions of the operating production is carried out.

Текст научной работы на тему «О результатах оценки воздействия на качество атмосферного воздуха и об определении необходимой степени очистки пылевых выбросов асфальтобетонных заводов»

О результатах оценки воздействия на качество атмосферного воздуха и об определении необходимой степени очистки пылевых

выбросов асфальтобетонных заводов

1 12 2 М.А. Николенко , Н.В. Неумержицкая ,Н.М. Сергина , М.В. Белоножко

Ростовский государственный строительный университет 2Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

Аннотация: В статье приводятся результаты экспериментальных исследований по оценке влияния пылевых выбросов в атмосферу от источников асфальтобетонных заводов на концентрацию и фракционный состав пыли в атмосферном воздухе. Полученные данные свидетельствуют о недостаточной эффективности мероприятий по снижению пылевыделений в окружающую среду, применяемых в настоящее время на рассматриваемых предприятиях. Проводится оценка необходимой фракционной эффективности пылеулавливания в условиях действующего производства. Ключевые слова: пыль, выбросы пыли, организованный источник выбросов, концентрация, фракционный состав, мелкодисперсные частицы, фракционная эффективность, проскок.

В настоящее время, по оценкам экспертов, в разных субъектах Российской Федерации разница по плотности дорог с твердым покрытием достигает 450 раз (в расчете на 1 тыс. кв. км) [1]. С другой стороны, за последние 10 лет уровень автомобилизации вырос на 85%, тогда как рост протяженности сети автомобильных дорог достиг всего лишь 15,7% [1]. В этой связи правительством РФ принята федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы России (2010-2020 годы)», которая, в том числе, предусматривает как увеличение протяженности отвечающих нормативным требованиям автодорог федерального значения, так и формирование круглогодично доступной населению единой дорожной системы (О федеральной целевой программе «Развитие транспортной системы России (2010-2020 годы)». Постановление Правительства РФ от 5 декабря 2001 г. №848 (с изменениями на 18 июня 2015 г.).

Совершенно очевидно, что реализация названной программы обусловит и возрастание числа асфальтобетонных заводов (АБЗ), и увеличение их производительности. Однако в сложившейся в стране

экологической обстановке нельзя не рассматривать вопросы, связанные с негативным воздействием выбросов этих предприятий, в первую очередь -пылевых, на качество атмосферного воздуха [1-3] (рис.1).

Рис.1. - Карта-схема промышленной площадки асфальтобетонного завода.

А - зона расположения организованных источников выбросов; Б - зона расположения неорганизованных источников пыли; 1 - источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. '////, - зона распространения пыли от неорганизованных источников; ^Х^Ц- - зона распространения пыли от организованных источников; - рабочая и обслуживаемая зоны

Результаты проведенных исследований показали, что объемы выбросов пыли от технологического оборудования АБЗ различных видов изменяются в широких пределах в зависимости от режимов работы и производительности завода. В качестве примера в табл. 1 приведены данные об удельных пылевыделениях, рекомендуемые ведомственной методикой проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для асфальтобетонных заводов расчетным методом, и полученные при проведении обследования предприятий отрасли. Следует отметить, что и содержание пыли в выбросах от организованных источников АБЗ также меняется в значительном диапазоне, и в зависимости от схемы компоновки

3 3

системы пылеочистки может составлять от 6 мг/м до 260 г/м и более.

Таблица №1

Удельные пылевыденеия от основного технологического оборудования асфальтобетонных заводов

Удельные пылевы-

№ Наименование Обрабатываемый деления, кг/т

п/п оборудования материал рекомендуемые фактические

1. Элеватор щебень 2,7 - 3,0 0,17 - 0,26

производительностью до 40 т/ч песок крупный песок мелкий 0,7 - 0,9 1,6 - 1,8 0,08 - 0,09 0,09 - 0,13

2. Ленточные песок 1,5 - 1,7 0,52 - 0,56

транспортеры и известняк 2,5 - 3,0 0,63 - 1,05

конвейеры

производительностью

до 5 т/ч

3. Дробилка известняк 8,2 - 10,8 2,26 - 2,44

щебень 1,5 - 1,8 0,1- 0,16

Результаты оценки фракционного состава пыли, проведенной по методике [4], которая в 2014 г. включена в Перечень методик измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий, показывают, что в атмосферу выбрасываются частицы, осредненное значение медианного диаметра которых составляет 16-19 мкм. При этом в зависимости от применяемой системы пылеочистки на долю частиц РМю и РМ2,5 приходится до 16% и до 2,5% соответственно.

Чтобы оценить массовое содержание таких частиц в выбросах пыли от организованных источников АБЗ, воспользуемся подходом, который предложен НИИ «Атмосфера» и ООО «ПТБ Волгоградгражданстрой», и который заключается в том, что на основе результатов измерений общей концентрации и результатов оценки фракционного состава пыли в выбросах от источника СВ концентрация мелкодисперсных частиц рассчитывается по выражениям [5-8]

Срм10 = ^(¿ч = 10 мкм) (1) СрВМ25 =С0В = 2,5 мкм) (2)

где СрМ10, Срм2 5 - концентрация частиц РМ10 и РМ25 соответственно в выбросах от источника.

Таким образом, получаем, что содержание пылевых частиц рассматриваемых фракций в выбросах от организованных источников АБЗ

3 3

составляет: частиц РМ10 - 0,96 мг/м -41,6 г/м и более; частиц РМ25 - 0,15 мг/м3-6,5 г/м3 и более.

С целью проведения мониторинга качества атмосферного воздуха были также проведены замеры концентрации, и оценка фракционного состава пыли на территории промплощадки и на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) асфальтобетонных заводов [9]. Результаты анализа дисперсного состава пыли представлены на рис. 2.

1

-- /

/ / ■ 1 /

/ /

/ /

— -У -

—V t

/

/

У \ ---

И \ V

_

Рис. 2. - Интегральное распределение массы по размерам для частиц пыли, содержащейся в атмосферном воздухе. 1 - на территории промплощпдки предприятия; 2 - на границе санитарно-защитной зоны

Полученные данные показывают, что если на территории промплощпдки АБЗ медианный диаметр пылевых частиц, содержащихся в атмосферном воздухе, составляет в среднем 48 мкм и на долю частиц РМ10 приходится 1,5% массы, то на границе СЗЗ эти величины приобретают значения 25 мкм и 10%, а на долю частиц с размерами менее 2,5 мкм приходится в среднем 0,3% массы. Используя результаты измерений общей концентрации пыли в

и

атмосферном воздухе, данные, приведенные на рис. 2, с использованием выражений (1) и (2) получаем, что содержание частиц РМ2,5 в атмосферном воздухе на границе санитарно-защитной зоны предприятия изменяется в пределах 0,01-0,035 мг/м . В то же время концентрация частиц с размерами менее 10 мкм в атмосферном воздухе на территории промплощадки составляет в среднем 0,12-0,2 мг/3м. На границе СЗЗ эта величина принимает значения 0,3-0,33 мг/3м, т.е. отмечается превышение содержания частиц РМю, над значением предельно допустимой концентрации, которая по таким частицам для воздуха населенных мест установлена 0,3 мг/м .

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о недостаточной эффективности мероприятий по снижению пылевыделений (в первую очередь - от организованных источников выбросов) в окружающую среду, применяемых в настоящее время на рассматриваемых предприятиях.

Общеизвестно, что на качество атмосферного воздуха в реальных производственных условиях существенное влияние оказывают не только параметры выбросов (общая концентрация, дисперсный состав и т.д.), но эффективность выбранной системы пылеочистки. Фракционная эффективность пылеулавливающих аппаратов может быть оценена на основе результатов дисперсионного анализа состава пыли до и после пылеуловителя и с учетом экспериментальных данных об его общей эффективности [10].

Фракционная функция проскока составляет

е(йч) = 1 - (3)

Если отсутствуют подсосы или выбивание воздуха, то выполняется равенство

Г , N /вых(^ч) ч /вых(^ч)

£(^ч) = £о г ( , ) = (1 - Ло) г ( , ) (4) /вх(ач) /вх(ач)

где £0 - общий проскок пыли; - общая эффективность аппарата пылеочистки; /вх , /вых - дифференциальные функции массового

и

распределения частиц по размерам для пыли, поступающей в аппарат, и на выходе из него соответственно.

Можно выбрать такую координатную сетку, в которой дисперсный состав пыли на входе в аппарат пылеочистки будет отображаться в виде прямой линии у = квхх + Ь . Тогда для оценки фракционного проскока необходимо продифференцировать экспериментальную кривую, описывающую функцию прохода для пыли, содержащейся в выбросах после пылеочистной установки. Однако это может привести к значительному увеличению погрешности. Во избежание этого используем такое понятие, как «средний интегральный фракционный проскок», который определяется как [11]

йч

£*(^ч) =

d4 ^ч min

d,

j s(d4)dd4 (5)

После интегрирования имеем

N _ Увых(^) — Увх(^Ш1п) £ (Х) = £° к (Г - X • ) (6)

где увх, увых - уравнения интегральных функций распределения массы частиц по диаметрам в сетке, выбранной из условия, что дисперсный состав пыли на входе в аппарат пылеочистки будет отображаться в виде прямой линии.

При одних и тех же размерах частиц dч значение £* меньше £, однако в первом приближении может использоваться как «нижняя» оценка £*(йч).

Литература

1. Зерщикова М. А. Последствия загрязнений окружающей среды и их влияние на экономические показатели (методы сохранения и улучшения состояния окружающей среды) // Инженерный вестник Дона, 2011, №1. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2011/258/.

2. Pasquill F. Atmospheric Dispersion Parameters in Gaussian Plume Modeling: Part П. Possible Requirements for Change in the Turner Workbook Values. ЕРА-600/4-76-030Ь. U.S. Environmental Protection Agency. 1976. 44 р.

3. Latorre Rovirosa Miquel, Tornos Casanovas Mireia. Estudio de dispersion de contaminantes atmosfericos en la planta de Els Monjos de Uniland Cementera. Cem.-hormigon, 2002, № 807. рр. 115 - 128.

4. Азаров В. H., Юркъян О. В. Сергина H. М., Ковалева А.В. Методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли с применением персонального компьютера (ПК) // Законодательная и прикладная метрология. 2004. №1. С. 46-48.

5. Азаров В. H., Тертишников И. В., Калюжина Е. А., Маринин H. А. Об оценке концентрации мелкодисперсной пыли (PM25 и PM10) в воздушной среде // Вестник ВолгГАСУ ; Сер.: Строительство и архитектура. 2011. Вып. 25(44). С. 402-407.

6. Шульга С. В., ^коленко Д. А., Барикаева H. С. Модель дисперсного состава пыли в выбросах в атмосферу при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог // Интернет-вестник ВолгГАСУ; Сер.: Строит. информатика. 2014. Вып. 12(36). URL: vestnik.vgasu.ru.

7. Азаров В. H., Маринин H. А., Жоголева Д. А. Об оценке концентрации мелкодисперсной пыли (PM2,5 и PM10) в атмосфере городов // Известия Юго-Зап. гос. ун-та. 2011. № 5(38). Ч.2. С. 144-149.

8. Азаров В. H., Тертишников И. В., Маринин H. А. Шрмирование PM10 и PM25 как социальных стандартов качества в районах расположения предприятий стройиндустрии // Жилищное строительство. 2012. № 3. С. 2022.

9. Россинская М. В., Россинская H. П. Элементы экологического мониторинга, их краткая характеристика и влияние на качество окружающей

природной среды и здоровье населения региона // Инженерный вестник Дона, 2012, №1. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/586/.

10. Азаров В. Н. Комплексная оценка пылевой обстановки и разработка мер по снижению запыленности воздушной среды промышленных предприятий: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.26.01, 03.00.16. Ростов-на-Дону, 2004. 40 с.

References

1. Zershhikova M. A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2011, №1 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2011/258/.

2. Pasquill F. Atmospheric Dispersion Parameters in Gaussian Plume Modeling: Part П. Possible Requirements for Change in the Turner Workbook Values. ЕРА-600/4-76-030Ь. U.S. Environmental Protection Agency. 1976. 44 р.

3. Latorre Rovirosa Miquel, Tornos Casanovas Mireia. Estudio de dispersion de contaminantes atmosfericos en la planta de Els Monjos de Uniland Cementera. Cem.-hormigon, 2002, № 807. pp. 115 - 128.

4. Azarov V. N., Jurkjan O. V. Sergina N. M., Kovaleva A.V. Zakonodatel'naja i prikladnaja metrologija. 2004. №1. pp. 46-48.

5. Azarov V. N., Tertishnikov I. V., Kaljuzhina E. A., Marinin N. A. Vestnik VolgGASU ; Ser.: Stroitel'stvo i arhitektura. 2011. Vyp. 25(44). pp. 402-407.

6. Shul'ga S. V., Nikolenko D. A., Barikaeva N. S. Internet-vestnik VolgGASU; Ser.: Stroit. informatika. 2014. Vyp. 12(36). URL: vestnik.vgasu.ru.

7. Azarov V. N., Marinin N. A., Zhogoleva D. A. Izvestija Jugo-Zap. gos. unta. 2011. № 5(38). Ch.2. pp. 144-149.

8. Azarov V. N., Tertishnikov I. V., Marinin N. A. Zhilishhnoe stroitel'stvo. 2012. № 3. pp. 20-22.

9. Rossinskaja M. V., Rossinskaja N. P. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №1 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/586/.

10. Azarov V. N. Kompleksnaja ocenka pylevoj obstanovki i razrabotka mer po snizheniju zapylennosti vozdushnoj sredy promyshlennyh predprijatij [Complex assessment of a dust situation and development of measures for decrease in a dust content of the air environment of the industrial enterprises]: avtoref. dis. ... d-ra tehn. nauk: 05.26.01, 03.00.16. Rostov-na-Donu, 2004. 40 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.