Моделирование выбросов в атмосферу на заводе по переработке отходов животного происхождения

Моделирование выбросов в атмосферу на заводе по переработке отходов животного происхождения

Любчев Л. А., Университет им. проф. Асена Златарова, Бургас, Болгария
Панайотова г. С., Специализированное высшее училище библиотечных и информационных технологий, София, Болгария
Иванов И. Ж., ООО «Екоконсулт 2008», Стара Загора, Болгария
Табакова-Ковачева С. Х., Университет им. проф. Асена Златарова, Бургас, Болгария

Введение. В Болгарии будет построен новый завод по переработке отходов предприятий мясной промышленности центральной и юго-восточной частей страны, где сосредоточены 70 % мощностей этой отрасли. Такие ветеринарно-санитарные предприятия — крупные потенциальные источники загрязнения окружающей среды, поэтому современные эффективные технологии должны обеспечить соблюдение европейских норм, требований Закона о качестве и чистоте атмосферного воздуха и Закона об утилизации отходов.

Общая часть. Цель настоящего доклада — исследовать влияние деятельности завода на состояние атмосферного воздуха и оценить опасность для здоровья населения.

На предприятии предусмотрены две перерабатывающие линии с общей установленной мощностью 120 т в сутки.

Одна из них предназначена для утилизации красного и белого мяса, крови, субпродуктов и жира. Отходы поступают в аппарат термической обработки с заданными технологическими параметрами (временем, температурой), где выделяется влага, сопутствующие жиры и газы, имеющие неприятный запах. Конечный твердый остаток подвергают экструзии, сушке и пакуют. Для утилизации технологических газов и водяного пара используют термоокислительный аппарат и рукавные фильтры.

Вторая линия предназначена для рекуперации сырья из птичьих перьев, проводимой путем щелочного гидролиза при определенных технологических параметрах (времени, температуре, давлении) и в присутствии катализатора. Конечный продукт (гидролизат) сушат и пакуют.

Очистку воздуха от соединений серы и азота осуществляют двумя последовательно установленными скрубберами: с использованием гипохлорита натрия и серной кислоты.

Методика исследований и исходные данные. Использованы утвержденные Министерством окружающей среды и вод (МОСВ) методики расчета объемов выбросов загрязняющих веществ по так называемому балансовому методу (CORINAIR-94) и моделирования рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы (PLUME). Исследованы дымоход термоокислительного аппарата, рукавный фильтр отсека упаковки и дымоход скрубберной системы 2-й линии.

Исходные параметры для моделирования рассеивания:

— количество шагов в направлении запад — восток 20;

— количество шагов в направлении север — юг 20;

— шаг в направлении запад — восток 100 м;

— шаг в направлении север — юг 100 м;

— тип поверхности — сельский район;

— 42019'39.25'' северной широты и 25038'55.27'' восточной долготы;

— температура на высоте 2 м — 15 °С;

— метеорологические параметры в соответствии с розой ветров (табл. 1);

— параметры рукавного фильтра и скубберов согласно данным производителя (табл. 2).

Tаблица 1

Рeжим ветра

Направление	северное	северо-восточное	восточное	юго-восточное	южное	юго-западное	западное	северо-западное
Скорость, м/с	4,02	3,22	2,36	2,7	2,97	3,04	2,81	4,11
Частота, %	19,3	29,2	16,7	8,3	6,5	5,5	4,0	10,5

Tаблица 2

Параметры очистных устройств

Параметр	Pукавный фильтр	Скрубберы
Объемный расход, нм³/ч (нм³/с)	749,9 (0,2083)	820,0 (0,2278)
Выброс в атмосферу, г/с	0,0206	0,0030
Температура, °С	20	50
Высота дымохода, м	10	10
Диаметр дымохода, м	0,5	0,5

Результаты. Выбросы вредных веществ из термоокислительного аппарата, определенные методом CORINAIR-94, представлены в табл. 3

Таблица 3

Выбросы вредных веществ из термоокислительного аппарата

Группа

Загрязняющее вещество

Фактор выброса,

Массовый расход компонента выбросов

Концентрация, мг/нм³

г/с

кг/ч

Парниковыe газы

NO_X

50,00 г/ГДж

0,3306

1,19

140,0

Летучие органические соединения

4,00 г/ГДж

0,0264

0,0952

11,18

CH₄

4,00 г/ГДж

0,0264

0,0952

11,18

CO

20,00 г/ГДж

0,1322

0,476

55,99

CO₂

55 800 г/ГДж

368,9

1 328

156 240,0

N₂O

3,00 г/ГДж

0,0198

0,0714

8,39

Тяжелые металлы

Hg

5·10⁻⁶г/т

3,3·10⁻⁸

1,19·10⁻⁷

1,3·10⁻⁵

СОЗ

Диоксин

5·10⁻⁷г/т

3,3·10⁻⁹

1,19·10⁻⁸

1,3·10⁻⁶

Установлены концентрации загрязняющих веществ на расстоянии до 2 000 м от источников загрязнения (табл. 4) и критические параметры рассеивания (табл. 5).

Таблица 4

Концентрации загрязняющих веществ у поверхности земли

Расстояние от источника загрязнения, м

Термоокислительный аппарат

Рукавный фильтр

Скрубберы

Концентрация загрязняющих веществ, мг/нм³

NO_Х

СО

Пыль

Аммиак

50

–

–

5,0231·10⁻³

7,5469·10⁻⁵

100

3,9292·10⁻³

1,5712·10⁻³

4,0663·10⁻³

5,3847·10⁻⁵

200

1,0754·10⁻³

4,3006·10⁻⁴

3,1323·10⁻³

4,4701·10⁻⁵

300

1,3667·10⁻³

5,4654·10⁻⁴

1,8975·10⁻³

2,7503·10⁻⁵

400

1,2077·10⁻³

4,8294·10⁻⁴

1,2511·10⁻³

1,8246·10⁻⁵

500

9,9431·10⁻⁴

3,9760·10⁻⁴

8,9684·10⁻⁴

1,2975·10⁻⁵

1 000

4,2143·10⁻⁴

1,6852·10⁻⁴

3,0231·10⁻⁴

4,4428·10⁻⁶

1 500

2,3971·10⁻⁴

9,5858·10⁻⁵

1,6342·10⁻⁴

2,4042·10⁻⁶

2 000

1,5810·10⁻⁴

6,3222·10⁻⁵

1,0533·10⁻⁴

1,5504·10⁻⁶

Таблица 5

Критические параметры рассеивания

Устройство	Загрязняющее вещество	Расстояние от источника, м	Максимальная концентрация у поверхности земли, мг/нм³	Класс стабильности атмосферы	Критическая скорость ветра, м/с
Термоокислительный аппарат	NO_X	223	4,84	В	1
Термоокислительный аппарат	СО		19,37
Рукавный фильтр	Пыль		59,3
Скрубберы	Аммиак		7,48

Характеристики выбросов и данные о соответствии установленным нормам приведены в табл. 6 и 7.

Таблица 6

Ожидаемые характеристики выбросов в соответствии с паспортными данными рукавного фильтра и скрубберов*

Загрязняющее вещество	Массовый расход		Мощность, т/год	Концентрация, мг/нм³
Загрязняющее вещество	г/с	кг/ч	Мощность, т/год	Концентрация, мг/нм³
Пыль	0,0236	0,084	4,508	113,3
Аммиак	0,003	0,0108	0,067	13,17

* Концентрации соединений азота и серы ниже порога определения.

Таблица 7

Сравнение основного уровня концентрации загрязняющих веществ с установленными нормами

Устройство	Загрязняющее вещество	Сравнение концентрации загрязняющих веществ с нормами Правил
Устройство	Загрязняющее вещество	№ 14/1997	№ 9/1999	№ 1/2004
Термоокислительный аппарат	NO_X	–	Соответствует	–
Термоокислительный аппарат	СО	–	–	Соответствует
Рукавный фильтр	Пыль	–	–	Соответствует
Скрубберы	Аммиак	–	–	Соответствует

Выбросы вредных веществ в атмосферу не создают приземные концентрации, превышающие предельно допустимые (табл. 8).

Таблица 8

Приземные концентрации загрязняющих веществ от очистных устройств и ПДК

Устройство

Загрязняющее вещество

Приземная концентрация загрязняющего вещества, мг/нм³

ПДК в соответствии с Правилами № 1/2005, мг/нм³

Отношение приземной концентраци загрязняющего вещества, к ПДК, %

Термоокислительный аппарат

NO_x

140

250

56

Летучие органические соединения

11,18

–

–

СН₄

11,18

–

–

СО

55,99

100

55,99

CO₂

156 240

−

–

N₂O

8,39

−

–

Hg

1,3·10⁻⁵

0,05

0,026

Диоксин

1,3·10⁻⁶

1,0·10⁻⁰⁵

11,8

Рукавный фильтр

Пыль

113,3

150

75,5

Скрубберы

Аммиак

13,17

30

43,9

Соединения азота

−

−

−

Соединения серы

−

−

−

Выводы

1. На основе моделирования рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы показано, что при нормальной работе очистных сооружений превышение предельно допустимых выбросов исключено.

2. Установлены критические параметры распространения загрязняющих веществ: скорость ветра ниже 1,0 м/с, класс стабильности атмосферы В и расстояние 243 м от точки выброса (то есть в границах санитарно-защитной зоны для этого типа объектов).

3. Показано, что в санитарно-защитной зоне (в радиусе до 2 000 м — до первого жилого дома) ни при каких обстоятельствах установленные нормы загрязненности не нарушаются (даже в случае мгновенного превышения ПДК).

4. Максимальные концентрации загрязняющих веществ по отношению к критическим параметрам значительно ниже ПДК.

Таким образом, в условиях нормальной эксплуатации очистных сооружений не ожидается чрезмерной загрязненности воздуха в районе предприятия и угроза окружающей среде и здоровью населения отсутствует.

Modelling the Air Emissions of Animal Waste Processing Plant

Lyubchev L. A., Prof. Assen Zlatarov University, Burgas, Bulgaria
Panayotova G. S., Specialized Higher School of Library and Information Technologies, Sofia, Bulgaria
Ivanov I. Zh., Ekokonsult 2008 Ltd, Stara Zagora, Bulgaria
Tabakova-Kovacheva S. Kh., Prof. Assen Zlatarov University, Burgas, Bulgaria

Bulgaria plans to construct a waste processing plant that will handle animal husbandry waste generated in the central and south-eastern areas of the country where about 70 % of the country's animal rearing capacity is concentrated.

The study aims to examine the plant's effects on the ambient air quality and human health, and uses techniques approved by the Ministry of Environment and Water Resources of Bulgaria.

The study results clearly demonstrate that the functioning of the enterprise will not lead to excessive pollution of air, nor it is likely to cause any adverse effect on human health.

Главная страница

Сведения об авторах

Любчев Любчо Атанасов, д-р хим. наук, доц., проректор, Университет им. проф. Асена Златарова, ул. Проф. Якимова, 1, Бургас, 8000, Болгария. Тел. (56) 85-82-04, факс (56) 88-02-49. E-mail
Панайотова Галина Стоянова, д-р мед. наук, доц., Специализированное высшее училище библиотечных и информационных технологий (СВУБИТ), б-р Цариградское шоссе, 119, София, 1784, Болгария. E-mail
Иванов Иван Желязков, менеджер, ООО «Екоконсулт 2008», ул. Кольо Райнов, 10, Стара Загора, 6000, Болгария. Моб. (897) 81-03-81. E-mail
Табакова-Ковачева Светлана Харалампиева, преподаватель, Университет им. проф. Асена Златарова, ул. Проф. Якимова, 1, Бургас, 8000, Болгария. Тел. (56) 85-84-06. E-mail

Группа	Загрязняющее вещество	Фактор выброса,	Массовый расход компонента выбросов		Концентрация, мг/нм³
Группа	Загрязняющее вещество	Фактор выброса,	г/с	кг/ч	Концентрация, мг/нм³
Парниковыe газы	NO_X	50,00 г/ГДж	0,3306	1,19	140,0
	Летучие органические соединения	4,00 г/ГДж	0,0264	0,0952	11,18
	CH₄	4,00 г/ГДж	0,0264	0,0952	11,18
	CO	20,00 г/ГДж	0,1322	0,476	55,99
	CO₂	55 800 г/ГДж	368,9	1 328	156 240,0
	N₂O	3,00 г/ГДж	0,0198	0,0714	8,39
Тяжелые металлы	Hg	5·10⁻⁶г/т	3,3·10⁻⁸	1,19·10⁻⁷	1,3·10⁻⁵
СОЗ	Диоксин	5·10⁻⁷г/т	3,3·10⁻⁹	1,19·10⁻⁸	1,3·10⁻⁶

Расстояние от источника загрязнения, м	Термоокислительный аппарат		Рукавный фильтр	Скрубберы
	Концентрация загрязняющих веществ, мг/нм³
	NO_Х	СО	Пыль	Аммиак
50	–	–	5,0231·10⁻³	7,5469·10⁻⁵
100	3,9292·10⁻³	1,5712·10⁻³	4,0663·10⁻³	5,3847·10⁻⁵
200	1,0754·10⁻³	4,3006·10⁻⁴	3,1323·10⁻³	4,4701·10⁻⁵
300	1,3667·10⁻³	5,4654·10⁻⁴	1,8975·10⁻³	2,7503·10⁻⁵
400	1,2077·10⁻³	4,8294·10⁻⁴	1,2511·10⁻³	1,8246·10⁻⁵
500	9,9431·10⁻⁴	3,9760·10⁻⁴	8,9684·10⁻⁴	1,2975·10⁻⁵
1 000	4,2143·10⁻⁴	1,6852·10⁻⁴	3,0231·10⁻⁴	4,4428·10⁻⁶
1 500	2,3971·10⁻⁴	9,5858·10⁻⁵	1,6342·10⁻⁴	2,4042·10⁻⁶
2 000	1,5810·10⁻⁴	6,3222·10⁻⁵	1,0533·10⁻⁴	1,5504·10⁻⁶

Устройство	Загрязняющее вещество	Приземная концентрация загрязняющего вещества, мг/нм³	ПДК в соответствии с Правилами № 1/2005, мг/нм³	Отношение приземной концентраци загрязняющего вещества, к ПДК, %
Термоокислительный аппарат	NO_x	140	250	56
	Летучие органические соединения	11,18	–	–
	СН₄	11,18	–	–
	СО	55,99	100	55,99
	CO₂	156 240	−	–
	N₂O	8,39	−	–
	Hg	1,3·10⁻⁵	0,05	0,026
	Диоксин	1,3·10⁻⁶	1,0·10⁻⁰⁵	11,8
Рукавный фильтр	Пыль	113,3	150	75,5
Скрубберы	Аммиак	13,17	30	43,9
	Соединения азота	−	−	−
	Соединения серы	−	−	−