Расчет санитарно-защитной зоны предприятия химической технологии и обоснование ее размеров Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 502.45 Г. Р. Патракова

РАСЧЕТ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ ПРЕДПРИЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

И ОБОСНОВАНИЕ ЕЕ РАЗМЕРОВ

Ключевые слова: санитарно-защитная зона, выброс загрязняющих веществ, класс опасности предприятия, роза ветров, максимальное значение приземной концентрации вредного вещества, озеленение, рассеивание веществ.

Научная новизна работы заключается в том, что в данной работе автор определяет значение и размеры са-нитарно-защитных зон согласно санитарным правилам и нормам, дает характеристику предприятия как источника негативного воздействия на окружающую среду, использует методику определения границ сани-тарно-защитных зон, обосновывает размеры границ санитарно-защитной зоны на примере ООО «Экология».

Key words: a sanitary - protective zone, emission ofpolluting substances, class of danger of the enterprise, rose of winds, maximal meaning(importance) landing of concentration of harmful substance, gardening, dispersion of substances.

The scientific novelty of work consists that in the given work the author defines(determines) meaning(importance) and sizes of sanitary - protective zones according to sanitary rules and norms, gives the characteristic of the enterprise as source of negative influence on an environment, technique of delimitation of sanitary - protective zones, "Ecology" proves the sizes of borders of a sanitary - protective zone on an example.

В настоящее время для России болезненно актуальными вопросами остаются установление сани-тарно-защитных зон промышленных предприятий. Под санитарно-защитной зоной понимается территория, отделяющая предприятия от заселенных территорий. Эта зона предприятия предназначена для снижения негативного влияния на экологию, создания черты между жилой и промышленной застройкой; озеленению территории и фильтрации воздуха.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) должна быть у каждого предприятия, которое отрицательно влияет на окружающую среду: выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сбросы ЗВ в водоем или на рельеф местности, шумовое, вибрационное или иное энергетическое воздействие. СЗЗ разрабатывается и утверждается законом Российской Федерации в соответствии с СанПиНом 2.21/2.1.1.1200-03 [2]. Предприятия 1-Ш класса опасности должны иметь санитарно-защитную зону в обязательном порядке.

Для промышленных объектов и производств, входящих в состав промышленных зон, промышленный узлов (комплексов) санитарно-защитная зона может быть установлена индивидуально для каждого предприятия отдельно [3].

В СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» (с изм. от 09.09.2010 г.) указываются цели создания санитар-но-защитных зон (СЗЗ) для каждого предприятия:

- уменьшение уровня загрязнения атмосферного воздуха, уменьшение уровня шума, вибраций, энергетических полей и др. до допустимых значений;

- создание санитарно-защитной зоны между территорией предприятия и территорией жилой застройки;

- организация дополнительной зеленой территории, которая обеспечивает ассимиляцию, фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и является экраном для вредных промышленных воздействий.

В состав СЗЗ входят проекты, связанные с озеленением и благоустройством и реконструкцией предприятия.

Для объектов, которые влияют на здоровье людей, устанавливаются определенные размеры сани-тарно - защитных зон [2]. Предприятия первого класса опасности должны иметь СЗЗ—1000 м (например, производство искусственных и синтетических волокон, сероуглерода, полимерных материалов, сажи и др.). Предприятия 2-го класса опасности - 500 м (производство соляной кислоты, синтетического этилового спирта, кислот, калийных солей, искусственной кожи, пластмасс); предприятия 3-го класса опасности - 300 м (производство лаков, ванилина и сахарина, парфюмерии, переработка нефтепродуктов); предприятия 4-го класса опасности -100 м (производство тукосмесей, бумаги, глицерина, мыла, красок); 5-го класса опасности - 50 м (производство готовых лекарственных форм, бумаги из макулатуры, спичек) [2].

СЗЗ для 4, 5 классов должна быть озеленена -более 60% ее площади; для 2 и 3 класса - более 50%; предприятий имеющие СЗЗ более 1000м - не менее 40% насаждений со стороны жилой застройки ее территории с организацией полосы кустарника [1,2].

Основная функция, которую выполняет санитар-но-защитная зона — уменьшение концентраций загрязняющих веществ, шума, вибраций, электромагнитных излучений до предельно допустимых норм.

По решению Главного государственного санитарного врача Российской Федерации размеры сани-тарно-защитных зон для предприятий I и II классов опасности могут быть изменены, для предприятий III, IV и V классов решение по изменению границ принимает Главный государственный санитарный врач субъекта Российской Федерации.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Хм (м) от источника и определяется по формуле [3]:

AMF,

mnq

(1)

Н23/И А Г

где: М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу; т и п - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из трубы; А - коэффициент температурной стратификации атмосферы; F - коэффициент, показывающий скорость оседания вредных веществ; Н (м) - высота трубы; h - коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (для равнины h = 1; ДТ (°С) -разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв; VI (м3/с) - расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле: ->2

V =

ж D

®0

(2)

где: D (м) - диаметр трубы; ю 0 (м/с) - скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса. Значения коэффициентов т и п определяются в зависимости от параметров f и Ум:

®0 D f = 1000—^

H2 АГ

Ум = 0,65 3

V АГ

H

(3)

(4)

Коэффициент п при f < 100 определяется в зависимости от ум п = 1 при ум = 2; расстояние Хм (м) от источника выбросов, на котором приземная концентрация См (мг/м3) наибольшая, т.е. при неблагоприятных метеорологических условиях достигает максимального значения, определяется по формуле:

5 " Р ...

хм = —— dH

(5)

где безразмерный коэффициент d при f < 100 находится по формуле 7.

Коэффициент т определяется в зависимости от f по формуле 6.

1

m =

0,67 + 0Д>/7 + 0,34 f

W)

d = 7 Ум Д + 0,28

При f >100 значение d находится по формуле:

d = 16 УМ ПРИ vm > 2

(6)

(7)

(8)

Х (м) - расстояние до участка местности в данном направлении, где концентрация загрязняющего вещества равна 1 ПДКсс рассчитывается используя формулу:

Х = 2,77 т (1,13 См /ПДКсс - 1)1/2 (9)

Для определения границ санитарно-защитной зоны предприятий в зависимости от розы ветров используются формулы:

L = Х P/P0 (10)

где: L (м) - расстояние от источника выбросов до границы СЗЗ в рассчитываемом румбе розы ветров (значения L, как правило, различаются для ветров разных направлений); Р (%) - среднегодовая повторяемость направлений ветра рассматриваемого румба; P0 - повторяемость направлений ветров при круговой розе ветров (при восьмирумбовой розе ветров P0 = 100/8 = 12,5%).

Для определения санитарно-защитной зоны было выбрано предприятие химической отрасли —ООО «Экология», созданное в 1996 году на территории промышленной зоны Нижнекамского района. Основная деятельность предприятия заключается в благоустройстве, сборе, переработке и утилизации промышленных отходов, а также получение вторичного сырья и товарной продукции. ООО «Экология» осуществляет свою деятельность в области обращения с отходами производства и потребления на основании лицензии по обращению с отходами производства и потребления [1].

Предприятие в результате своей деятельности производит выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников таких как: железа оксид, марганец, натрия гидроокись, азота диоксид, кислота серная, сажа, сероводород, фтористый водород и углерода оксид.

В настоящее время ООО «Экология» располагает следующим оборудованием для осуществления деятельности:

1) производство по переработке отходов ОАО «Нижнекамскнефтехим» - бентонитов с получением следующей продукции: лапрол, удобрение монофосфат калия, активированный уголь;

2) установка газогенератора по переработке неф-тезалежных продуктов, шламов, отходов резины, пластмасс и других органических отходов с получением мазута;

3) производство гидроизоляционных, кровельных материалов на основе битума из отходов старых демонтированных кровельных отходов;

4) производство по переработке б/у автопокрышек и других резиновых изделий с получением резиновой крошки, металлокорда и капронового пуха. В настоящее время резиновая крошка реализуется, капроновый пух частично используется в качестве добавки в производстве кровельных материалов, а остатки реализуются нефтяникам для буровых скважин, металлокорд сдается в металлолом. Также строится корпус для расширения производства изготовления резино-технических изделий (РТИ) из резиновой крошки и отходов каучука;

5) производство по переработке всех видов отходов пластмасс с получением трубы, декоративных заборов, плит, брусчатки, канализационных люков;

6) производство по переработке макулатуры с получением бугорчатых прокладок для яиц. Чтобы решить проблему загруженности макулатурой была изготовлена и поставлена линия по изготовлению утеплителя, превосходящего пенопласт и пеноплекс;

7) цех переработки оргтехники, где ее разбирают, корпуса дробятся в крошку АБС. Из крошки производятся тротуарные и облицовочные плиты.

4

Из оставшихся плат на индукционной печи выплавляются олово, алюминий и медь;

8) установка «УРЛ-2М» по переработке ртутных ламп, ртутьсодержащих элементов, загрязненной шихты и т.д. с получением чистой ртути, цоколей от ламп и стекла;

9) на карьере Т-1 перерабатываются отходы железобетона в щебень и металл;

10) также имеется пилотная установка получения серобетона из отходов железобетона, стекла, серы;

11) постановка очистки растворителей;

12) с 2011 года отрабатывается собственная технология очистки стоков нефтехимических предприятий, а также очистки озер и рек.

При эксплуатации установок оказывается воздействие на окружающую среду в виде выбросов в атмосферу, образования отходов и сточных вод [5].

Сточные воды, согласно договора, передаются на очистные сооружения ПАО «Нижнекамскнефтехим, а отходы, согласно договору, передаются на полигон ПАО «Нижнекамскнефтехим».

Таблица 1 - Определение границ санитарно-защитной зоны предприятия ООО «Экология» [1]

Характеристики, обозначения, расчет Значение

Высота дымовых труб, H 15

Диаметр трубы, D (м) 1

Скорость выхода газовоздушной смеси, м/с 0,7

Температура газовоздушной смеси, Тг°С 60

Температура окружающего воздуха, Тв°С 4

Выброс азота диоксид, г/с 0,01444

Выброс азота оксид, г/с 0,00104

Выброс углерода оксид, г/с 0,02258

Выброс углеводороды предельные, г/с 0,02337

Выброс пыль неорганическая, г/с 0,1683

Коэффициенты А в формуле 1 200

Предельно допустимые концентрации (ПДКсс):

Азота диоксид, мг/м3 2

Азота оксид, мг/м3 5

Углерода оксид, мг/м3 20

Углеводороды предельные, мг/м3 30

Пыль неорганическая, мг/м3 4

Объем газовоздушной смеси (по формуле 2) м3/с : 0,5495

Перегрев газовоздушной смеси, ДТ: ДТ = Тг - Тв = 60 - 4°С 56

т-т Í- . 0,72 • 100 . Параметр f : f = 1000 —-- м/с 152 • 56 0,58

rr 3 0,5495 • 56 Параметр vM : vM = 0,65 J--- 0,83

м/с

Параметр m (по формуле 5): 1,39

Расчет основных параметров для таких веществ как диоксид азота, азота оксида, оксид углерода, углеводороды предельные, пыль производился согласно методике ОНД - 86 «Методика расчета кон-

центраций в атмосферном воздухе вредных веществ содержащихся в выбросах предприятий». Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты расчетов максимальных концентраций и расстояний от источника загрязнения

ЗВ Ст (мг/ м3) Хт (м)

Диоксид азота 0,1896 75,9

Азота оксида 0,0474 75,9

Углерода оксид 0,189 75,9

Углеводороды 2,84 75,9

предельные

пыль 0,0758 75,9

Таблица 3— Расстояния СЗЗ по румбам направления ветров (м)

ЗВ Le Lcв Lв L ЮВ LK> Lk>3 L3 Lo3

NO 2 64 56 40 30 120 120 78 57

NO 9,9 8,7 6,2 5 19 19 12 9

СО 8,3 7,3 5,2 4 16 16 10 8

Сх Нх 8 7 5 4 15 15 10 7

пы ль 21 19 13 10 40 40 26 19

Таблица 3 показывает результаты расчетов расстояний СЗЗ по румбам направлений ветров. Наибольшее значение СЗЗ для диоксида азота [4].

Результаты данной работы дали понять, что размеры СЗЗ определяются в зависимости от уровня воздействия опасных факторов, сопровождающих работу предприятий.

Размер санитарно-защитной зоны предприятия ООО «Экология» по СанПин 2.2.1.1200-03 должна составлять 500м. По нашим расчетам, веществом, для которого требуется наибольший размер СЗЗ является диоксид азота. Если сложить наши получившиеся данные по румбам получатся результаты: С-Ю=184 м, З-В=118 м, ЮЗ-СВ=176 м, СЗ-ЮВ=87 м.

Таким образом, мы не предлагаем увеличивать размер санитарно-защитной зоны, можем только порекомендовать уменьшить длину по румбам З-В на 382 м (в 4 раза) и СЗ-ЮВ в 5 раз, С-Ю уменьшить в 2,7 раза, ЮЗ-СВ в 2,8 раза.

Размеры санитарно-защитной зоны могут быть уменьшены если существуют доказательства того, что в пределах СЗЗ и за пределами ее уровень техногенного воздействия ниже допустимых значений (при этом должны проводиться систематические наблюдения за состоянием воздушной среды, не менее 1 года), также подтверждаются значения замеров уровня шума, вибраций, электромагнитных полей в пределах СЗЗ и жилой застройки ниже гигиенических нормативов. Главная причина уменьшения размера СЗЗ может быть в уменьшении мощности предприятия (установок), переоснащения предприятия и связанным с этим изменением класса опасности. Не допускается сокращение величины санитарно-защитной зоны для действую-

щих предприятий на основании данных, полученных только расчетным путем.

Таким образом, по результатам расчетов следует, что предприятие ООО «Экология» по расчетным данным произведенным для пяти загрязняющих веществ, не имеет превышения предельно-допустимых концентраций как в пределах СЗЗ, так и за ее пределами. Рассматривая наибольший показатель выброса диоксида азота, расчет СЗЗ для этого вещества показал, что размеры санитарной зоны по румбам не превышают нормы в 500 м: С-Ю=184 м, З-В=118 м, ЮЗ-СВ=176 м, СЗ-ЮВ = 87м. По направлению СЗ-ЮВ можно рекомендовать уменьшение размера СЗЗ почти в пять раз. Полученные нами данные подтверждаются постоянными лабораторными исследованиями, однако данные наблюдения должны подтверждаться в течение целого года, только в этом случае, можно обратиться к Главному врачу субъекта Российской Федерации с предложением об уменьшении санитарно-защитной зоны, хотя бы по одному или нескольким направлениям.

Литература

1. Статистические отчеты за негативное воздействие на среду ООО «Экология» за период с 2011 по 2014гг.

2. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» (от 09.09.2010 г.).

3. ОНД - 86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.

4. Патракова Г.Р. Обоснование необходимости мероприятий по защите окружающей среды от загрязнения при сбросе с территории предприятия поверхностного стока./ Г.Р. Патракова.— Вестник технол. ун-та. №10, Т.18, 2015. —С. 216-219.

5. Патракова Г.Р. Егорова К.А. Проблемы комплесной переработки отходов производства и экологическая стратегия развития предприятия химической промышленности (на примере ОАО «Нижнекамскнефтехим», Вестник КНИТУ №4.Т.17, 2014.—С.214-217.

© Г. Р. Патракова - канд. геогр. наук, доцент кафедры ПАХТ Нижнекамского химико-технологического института ФГБОУ ВПО «КНИТУ», e-mail: ms.gpatrakova@mail.ru.

© G. R. Patrakova - candidate geogr. sciences, associate Professor, Department of BAHT Nizhnekamsk Institute of chemical technology VPO "KAZAN national research technological University»,e-mail: ms.gpatrakova@mail.ru.