CC BY
78
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.
