Задача 1
Расчет эффективности мероприятий по защите атмосферы от загрязнения
1.Исходные данные
1.1. В районе действует тепловая электростанция (ТЭС), работающая на кузнецком угле.
1.2. В процессе эксплуатации ТЭС в атмосферный воздух попадают примеси в виде аэрозолей и газообразных веществ. Массы годового поступления выбросов (mj) по видам составляют:
а) группа аэрозолей: m1 – зола угля, m2 – пыль угля;
б) группа газообразных веществ: m3 – сернистый ангидрид, m4 – серный ангидрит, m5 – оксиды азота (по NO2), m6 – оксид углерода.
1.3. Характер выбросов по скорости оседания частиц различен:
а) примеси из группы аэрозолей имеют скорость оседания частиц от 1 до 20 см/с;
б) примеси из группы газообразных веществ имеют скорость оседания менее 1 м/с.
1.4. Зона активного загрязнения (ЗАЗ) ТЭС неоднородна и состоит из разных типов территорий (таб. 1).
Таблица 1
Структура ЗАЗ
| № типа территории | Тип территории | Si | di |
| 1 | Территория населенных мест с плотностью населения (b), равной 3 чел/га | S1 | b´0.1 |
| 2 | Территория промышленных предприятий | S2 | 4 |
| 3 | Леса 2- ой группы | S3 | 0.1 |
| 4 | Пашни | S4 | 0.25 |
| 5 | Территории садовых и дачных участков | S5 | 8 |
S1 – 15%, S2 – 20%, S3 – 20%, S4 – 25%, S5 – 20%.
1.5. Среднегодовое значение разности температур в устье источника выбора (трубы) и в окружающей среде составляет величину 1400С (ΔТ). Среднегодовой модуль скорости ветра – у.
1.6. По всем загрязняющим веществам (ЗВ) объем выбросов в рассматриваемом году не превышал установленных лимитов. При этом 80% массы каждого из ЗВ находилось в пределах установленного допустимого норматива выброса (mпдв) и 20% массы – в пределах установленного лимита (mвсв).
1.7. В планируемом году на ТЭС предполагается установка дополнительных газо- и пылеуловителей. Капитальные затраты (К) и годовые эксплуатационные затраты данного мероприятия (С), расчетный период окупаемости капитальных затрат (t) – 4 года.
1.8. В результате проведения природоохранных мероприятий (в планируемом году) ожидается снижение ущерба от загрязнения атмосферного воздуха на 75%; при этом величина поступающих в атмосферный воздух всех видов ЗВ не будет превышать пределов установленных допустимых нормативов (ПДВj).
2.Задание
Определить:
Зону активного загрязнения ТЭС.
Величину ущерба от загрязнения атмосферы ТЭС до проведения природоохранного мероприятия.
Сумму платежей за загрязнения атмосферы в текущем году.
Суммарный эффект запланированных природоохранных мероприятий.
Решение:
1. Определим зону активного загрязнения ТЭС
Известно, что источником загрязнения является труба ТЭС (согласно классификации – организованный источник). Для подобных источников ЗАЗ представляет собой кольцо, заключенное между окружностями с радиусами:
rвнутр=2φh, Rвнеш=20φh,
где h – высота источника;
φ – безразмерная поправка, вычисляемая по формуле φ=1+ΔТ/75,
где ΔТ – разность температур в устье трубы и в ОС, град.
φ=1+150/75=3
rвнутр=2*3*240=1440 (м) Rвнеш=20*3*240=14400 (м)
Вычислив радиусы, находим площадь ЗАЗ по формуле:
S=π*(R2внеш-r2внутр)*(м2)
S=3,14*(144002-14402)=64492,62 га
2. Определим ущерб от загрязнения атмосферы:
Ущерб от загрязнения атмосферы определяется по формуле: U=γdfM,
где γ – удельный ущерб, руб./усл.т;
d - показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над всей зоной активного загрязнения;
f – безразмерная величина, определяемая в зависимости от характера рассеивания примесей в атмосфере;
M – приведенная масса годового выброса примесей данным источником, усл.т/год.
Показатель удельного ущерба атмосферного воздуха (γ), наносимого выбросом единицы массы 3В, для Уральского экономического района принимается равным 67,4 руб./усл.т .
Рассчитаем показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над ЗАЗ (d), т.к. ЗАЗ неоднородна и состоит из 5 типов территорий. Каждому типу территории (Si) соответствует табличное значение константы di. Усредненное значение d для всей ЗАЗ определяют по формуле:
d=ΣS*d/S,
где d - показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над всей зоной активного загрязнения;
i – номер части ЗАЗ, относящийся к одному из типов территорий;
Si – площадь одного из типов территорий;
SЗАЗ – общая площадь ЗАЗ, %.
di – показатель относительной опасности загрязнения атмосферы над i-тым типом территории.
d=(25*0,3+10*4+15*0,1+25*0,25+25*8)/(25+10+15+25+25)=2,55
Приведенная масса годового выброса 3В (М=Мобщ.) рассчитывается как сумма газообразных и аэрозольных примесей:
Мгаз.+Маэр. (усл.т/год)
а) значение приведенной массы годового выброса газообразных примесей определяется по формуле:
Мгаз.=ΣAj*mj;
где j – вид загрязняющего вещества (по условию задачи вещества j1и j2 – аэрозольные, а j3, j4, j5, j6 – газообразные), Aj – показатель относительной агрессивности примеси j-ого вида (табл.2).
Мгаз.=84*3050+48*105=268800+4896=261240 (усл.т/год)
б) годовая масса аэрозольных примесей рассчитывается аналогично:
Маэр.=ΣAj*mj;
Маэр.=22*9800+49*1010+41,1*3050+1*402=390847 (усл.т/год)
Мобщ.=261240+390847=652087 (усл.т/год).
Таблица 2
Значение показателя относительной агрессивности вещества (Aj)
| Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу | Значение Aj (усл.т\т) |
| 1. Зола угля | 84 |
| 2. Пыль угля (недожог) | 48 |
| 3. Сернистый ангидрид (SO2) | 22 |
| 4. Серный ангидрит (SO3) | 49 |
| 5. Оксиды азота (по NO2) | 41.1 |
| 6. Оксид азота (СО) | 1 |
Значение множителя f – поправки, учитывающей характер рассеивания примесей в атмосфере, определяется следующим образом:
а) для газообразных примесей с очень малой скоростью оседания (менее 1 см/с) принимается, что
f1=fгаз.=100(м)/(100(м)+ φh)*4 (м/с)/(1(м/с)+у),
где у – среднегодовое значение модуля скорости ветра, м/с;
φ – безразмерная поправка;
h – высота трубы, м.
fгаз.=100/(100+3*240)*4/(1+1)=0,244
б) для частиц, оседающих со скоростью от 1 до 20 м/с (аэрозольные примеси), принимается, что
f2=fаэр.=√1000(м)/(60(м)+φh)*4(м/с)/(1(м/с)+у),
fаэр.=√1000/(60+720)*4/(1+1)=2,265
Теперь определим ущерб от загрязнения атмосферы. Общий ущерб слагается из суммы ущербов от двух видов примесей – газообразных и аэрозольных, с двумя различными параметрами f, поэтому
Uобщ.=Uгаз.+Uаэр.=(γ*d*fгаз.*Мгаз.)+(γ*d*fаэр.*Маэр.)=γ*d(fгаз.*Мгаз.+fаэр.*Маэр.)
Uобщ.=67,4*2,55*(0,244*261240+2,265*390847)= 163 232 062,01 руб.
3. Общая сумма платежа за загрязнение атмосферы определяется по формуле: Побщ.=П1+П2+П3;
где П1 – плата за допустимый выброс (в пределах ПДВ);
П2 – плата за выброс 3В сверх ПДВ, но в пределах установленного лимита (ВСВ);
П3 – плата за выброс 3В сверх лимита (сверх ВСВ).
По условию задачи объем выбросов по всем загрязняющим веществам не превышает установленных лимитов, значит Побщ.=П1+П2
П1=ΣmПДВj*PПДВj;
П2= ΣmВСВj*PВСВj;
где П1 и П2 – плата за выбросы 3В в пределах установленных допустимых нормативов (ПДВ) и установленных лимитов (ВСВ), руб./год;
mПДВj и mВСВj – массы j-ого вида 3В в пределах ПДВ и ВСВ, т;
PПДВj и PВСВj – нормативы платы за выброс 1 тонны j-того ЗВ в пределах ПДВ и ВСВ, руб./т.
П1=3050*0,80*14+105*0,80*27,4+9800*0,80*80+1010*0,80*42+3050*0,80*70+
+402*0,80*1,2=868783,52 руб./год.
П2=3050*0,20*70+105*0,20*137+9800*0,20*400+1010*0,20*210+3050*0,20*
*350+402*0,20*6=1085979,4 руб./год.
Побщ.= 1954762,92 руб./год.
Таблица 3
Нормативы платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными источниками на территории Уральского экономического района (руб./т)
| № п/п | Наименование ЗВ | Нормативы платы за выброс одной тонны ЗВ в атмосферный воздух (вне городов) | |
| В пределах установленных допустимых нормативов выбросов (ПДВ) | В пределах установленных лимитов выбросов (ВСВ) | ||
| 1 | Зола угля | 14 | 70 |
| 2 | Пыль угля | 27,4 | 137 |
| 3 | Сернистый ангидрид | 80 | 400 |
| 4 | Серный ангидрит | 42 | 210 |
| 5 | Оксиды азота | 70 | 350 |
| 6 | Оксид углерода | 1,2 | 6 |
4. Определим суммарный годовой эколого-экономический эффект запланированного природоохранного мероприятия. Он рассчитывается по формуле: R=Р-З,
где R – годовой эколого-экономический эффект, руб.;
Р – положительный суммарный результат, полученный благодаря проведенным мероприятиям.
Положительными результатами по условию задачи являются:
а) предотвращенный ущерб и б) снижение платежей за загрязнение в результате уменьшения массы выбросов (75%);