Metoda określania wartości emisji zanieczyszczeń chemicznych i mikrobiologicznych powietrza z

234 Pages·1610·10.09 MB·Polish

by  Andrzej Kulig

Politechnika Warszawska
Warsaw University of Technology
http://repo.pw.edu.pl
Rodzaj dyplomu / Diploma type Rozprawa doktorska / PhD thesis
Autor / Author Kulig Andrzej
Metoda określania wartości emisji zanieczyszczeń chemicznych i
Tytuł / Title mikrobiologicznych powietrza z wybranych obiektów gospodarki
komunalnej /
Rok powstania / Year of creation
Promotor / Supervisor Chróściel St.
Jednostka dyplomująca / Certifying unit Wydział Inżynierii Środowiska / Faculty of Environmental Engineering
Adres publikacji w Repozytorium URL /
http://repo.pw.edu.pl/info/phd/WUT9c5775144f6c4385bbdc78b120b054f0/
Publication address in Repository
Data opublikowania w Repozytorium / Deposited
23 kwi 2014
in Repository on
POLITECHNIKA
WARSZAWSKA
Wydział
Inżynierii Sanitarnej i Wodnej
6
1
-
2
0
-
3
2
0
2
y
g
o
ol
n
h
c
e
T R O ZP R A W A D O K T O R S K A
f
o
y
sit
r
e
v
ni mgr inż. Andrzeja Kuliga
U
w
a
s
r
Wa pł. „Metoda określania wartości emisji
f
o
y zanieczyszczeń chemicznych
r
o
sit i mikrobiologicznych powietrza
o
p
e
R z wybranych obiektów gospodarki
m
o
fr komunalnej"
d
e
d
a
o
nl
w
o
D
pl /
u.
d
e
w.
p
o.
p
e
r
p://
htt
z
o
n
a
r
b
o
P
POLITECHNIKA WARSZAWSKA
Wydział Inżynierii Sanitarnej i Wodnej
Andrzej Kulig
METODA OKREŚLANIA WARiOŚCI EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ
CHEMICZNYCH I MIKROBIOLOGICZNYCH POWIETRZA
Z WYBRANYCH OBIEaTOW GOSPODARKI KOMUNALNEJ
6
1
2-
0
3-
2
0
2
y
g
o
ol
n
h
c
e
T
of
y
sit
er
v
ni
U
w
a
s
ar Praca doktorska wykonana
W
of
y v\ Instytucie Inżynierii Środowisk
or
sit
o
p
e
R PROMOTOR:
m
o
d fr doc.dr hab.inż. Stanisław Chróści
e
d
a
o
nl
w
o
D
pl /
u.
d
e
w.
p
o.
p
e
p://r Warszawa 1986
htt
z
o
n
a
br
o
P
6
1
2-
0
3-
2
0
2
y
g
o
ol
n
h
c
e
T
of
y
sit
er
v
ni
U
w
a
s
ar
W
of
y
or
sit
o
p Panu doc.di~ hab.inż.Stanisławowi Chróścielowi
e
R
m
o składam podziękowanie za cenne uv\agl
d fr
e
d
a przekazane w trakcie przygotowywani a
o
nl
w
o niniejszej rozprawy.
D
pl /
u.
d
e
w.
p
o.
p
e
p://r
htt
z
o
n
a
br
o
P
SPIS TREŚCI
S trona
WYKAZ OZNACZEŃ
1. WSTĘP............................................................................................ 1
1.1. Uzasadnienie wyboru tematu .................................... 1
1.2. Cel i zakres pracy ................................................ 4
1.3. Układ rozprawy ............................................................. 5
2. PRZEGL4D‘ I OCENA DOTYCHCZASOWYCH BADA i EMISJ I
ZAMIECZYSZCZEN DO ATMOSFERY Z OBIEKTÓW GOSPODARKI
KOMUNALNEJ ............................................................................... 7
2.1. Emisja zanieczyszczeń chemicznych ..................... 7
6
1 2.1.1. Wysypiska odpadów komunalnych . . . . . . . . 7
2-
0
3-
2 2.1.2. Oczyszczalnie ścieków ............................... 12
0
2
y
g
o 2.2. Emisja zanieczyszczeń mikrobiologicznych .... 20
ol
n
h
c
e 3. OPRACOWANIE MODELU ROZPRZESTRZEŃIANIA Się ZANIE­
T
of
sity CZYSZCZEŃ W ATMOSFERZE WYKORZYSTANEGO DO OBLICZA­
er
v
ni NIA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z WYBRANYCH OBIEKTÓW
U
w
a
ars GOSPODARKI KOMUNALNEJ ........................................................ 26
W
of 3.1. Emisja zanieczyszczeń i ich dyfuzja w atmo­
y
or
osit sferze ............................................................................. 23
p
e
R
m 3.2. Przegląd modeli rozprzestrzenia się zanieczysz­
o
d fr
de czeń możliwych do wykorzystania w celu obli­
a
o
nl
w czania wartości emisji ............................................ 30
o
D
pl / 3.2.1. Założenia wstępne ........................................ 30
u.
d
e
w. 3.2.2. Model Pasquilla ........................................... 32
p
o.
p
e
p://r 3.2.3. Model Turnera ................................................ 37
htt
z 3.2.4. Model źródła liniowego ..................... 43
o
n
a
br
o
P
S trona
3.3. Dobór parametrów modelu niezbędnych do
obliczania wartości emisji ............................. 47
3.3.1. Stężenia zanieczyszczeń ............................ 47
3.3.2. Parametry meteorologiczne ............... 53
3.3.3. Charakterystyka źródła emisji ............... 74
3.3.4. Charakterystyka zanieczyszczenia ........ 75
3.4. Opis modela matematycznego wykorzystanego do
obliczania wartości emisji zanieczyszczeń do
atmos fery ...................................................................... 85
METODY POMIARU WARTOŚCI STęŻEN ZANIECZYSZCZEŃ ’,V
ATMOSFERZE WYKORZYSTANE DO OKREŚLANIA WARTOŚCI
6
2-1 EMISJI ........................................................................................ 88
0
3-
02 4.1. Uwagi ogólne ............................................ .................... 88
2
y
g
olo 4.2. Zanieczyszczenia chemiczne .................................... 38
n
h
c
e
T 1.3. Zanieczyszczenia mikrobiologiczne ..................... 89
of
y
sit WYMIKI POMIARÓW STęŻEN ZANIECZYSZCZEŃ I OBLICZONE
er
v
ni
U WARTOŚCI EMISJI ..................................................................... 95
w
a
s
ar 5.1. Stężenia zanieczyszczeń wokół wybranych
W
of
y obiektów komunalnych - dane do obliczeń ........ 95
or
sit
o
p 5.1.1. Wysypisko odpadów stałych - obiekt A..
e
R
m
o 5.1.2. Oczyszczalnia ścieków komunalnych
d fr
e
d
a - obiekt U ...................................................... 97
o
nl
w
Do 5.1.3. Oczyszczalnia ścieków mleczarskich -
pl /
u. obiekt C .......................................................... 102
d
e
w.
p
o. 5.1.4. Oczyszczalnia ścieków drożdżowni czych
p
e
p://r - obiekt D ....................................................... 105
htt
z
o 5.1.5. Laguny osadowe oczyszczalni ścieków
n
a
br
o
P komunalnych - obiekt E .............................. lOó
S tronr
5.2. Emisja zanieczyszczeń z wybranych obiektów
komunalnych - wyniki o b lic ze ń ........................... 107
5.2.1. Wysypisko odpadów stałych - obiekt A .. 112
5.2.2. Oczyszczalnia ścieków komunalnych -
obiekt B ............................................................. 127
5.2.3. Oczyszczalnia ścieków mleczarskich -
obiekt C ...............................................................133
5.2.4. Oczyszczalnia ścieków drożdżowniczy oh
- obiekt D ......................................................... 136
5.2.5. Laguny osadowe oczyszczalni ścieków
komunalnych - obiekt E ................. 140
6. PRÓBA OKREŚLENIA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA WAUIOŚĆ
6
1
2-
3-0 EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ........................................................... 154
2
0
2
y 6.1. Wprowadzenie ....................... ........................................ 154
g
o
ol
n
h 6.2. Wpływ parametrów technologicznych obiektu.... 155
c
e
T
of 6.3. Wpływ warunków meteorologicznych ................... 159
y
sit
er
v 7. WYTYCZNE DO OKRESLANIA WARTOŚCI EMISJI ZANIECZYSZ­
ni
U
w
a CZEŃ POWIETRZA Z WYBRANYCH OBIEKTÓW GOSPODARKI
s
ar
W
of KOMUNALNEJ ............................................................................... 165
y
or
sit S. POI)SUMO ’’A \ I ‘C BADAN I WNIOSKI KOLCOWE........................... 173
o
p
e
R 9. LITERATURA ............................................................................... 177
m
o
d fr SPIS RYSUNKÓW
e
d
a
o
nl SPIS TABLIC
w
o
D
pl / ZAŁĄCZNIK nr 1. Wyniki pomiarów - parametry meteoro­
u.
d logiczne i stężenia zanieczyszczeń
e
w.
p
po. ZALACZNIK nr 2. Wyniki obliczeń - wartości emisji oraz
e
p://r współczynnika zmienności emisji i współ­
htt
z czynnika korelacji.
o
n
a
br
o
P
WYKAZ OZNACZEŃ
A,a - parametry doświadczalne do obliczania współczynnika 5"
B,b - parametry doświadczalne do obliczania współczynnika 6^
c - stała zależna od stanu równowagi atmosfery Cdeg^
CQ - ogólna ilość węgla organicznego w substracie
0^ - ciepło właściwe powietrza pod stałym ciśnieniem
[1007 Jkg- 1K-1]
2 — i
D - współezynnik dyfuzji molekularnej [m s~ ] lub
średnica źródła powierzchniowego [ml
d - stała zależna od stanu równowagi atmosfery [deg] lub
tzw. przesunięcie wysokości /~0,75*x średnia wysokość
6
1 przeszkód terenowych/
2-
0
3- - ' -i-,
2 E - średnia wartość emisji zanieczyszczeń [ilość zan. s J
0
2
y
g
o Ef - emisja z jednostkowej powierzcnni źródła powierzchnio-
ol
n
ch — 2 — i
e viego Cilość zan. m” s- ]
T
of
y
sit E^ - emisja z jednostkowej długości źródła liniowego [ilość
er
Univ zan. m -i s -i-,J
w
a
ars Fq - symbol funkcji Laplace'a
W
y of g - przyspieszenie ziemskie [9,81 ras- '*'] lub stała zależ­
or
sit
o na od stanu równowagi atmosfery [m3
p
e
R
m
- ilość gazu poprocesowego wydzielanego na wysypisku
o
d fr
e
d odpadów [ m^ Mg
a
o
nl
w
o H - efektywna wysokość źródła emisji [ml
D
u.pl / II - wartość pionowej składowej wektora turbulencyjnego
d
e
w.
p strumienia ciepła [Wm“ 2]
o.
p
e
p://r h - wysokość geometryczna źródła emisji Cm] lub stała
htt
o z zależna od stanu równowagi atmosfery
n
a
br
o
P
wysokość anemonietru Cm]
średnia wysokość przeszkód terenowych Cml
indeks
liczba punktów recepcyjnych w serii pomiarowej
współczynniki turbulencyjności atmosfery w kie­
runku x,y i z Cm2s-1J
stała szybkości reakcji Cs-1] lub stała Karmana
C~0,4]
stała Szybkości reakcji Ca-1 3
skala długości Monina-Obuchowa Cm3 lub liczba
serii pomiarowych wykonanych na danym obiekcie
krotność podziału źródła powierzchniowego w kie­
6
2-1 runku X
0
3-
2
0 wykładnik meteorologiczny zależny od stanu ter-
2
y
g
olo miczno-dynamicznej równowagi atmosfery lub indeks
n
h
c
Te krotność podziału źródła powierzchniowego w kie­
of
y
sit runku Y
er
v
ni
U indeks
w
a
s
ar pole powierzchni źródła emisji Cm23
W
of
y wykładnik potęgi we wzorze na profil wiatru
or
sit
po udział objętościowy gazu j
e
R
m
o promień kołowego źródła emisji Cml
d fr
e
ad współczynnik korelacji
o
nl
w o
o stężenie zanieczyszczenia [ragm” lub mikroorg, m
D
pl /
u. wykładnik potęgi we wzorze na wysokość smugi za­
d
e
w.
p nieczyszczenia
o.
p
e
p://r temperatura powietrza Ck3
htt
z
o czas Cs]
n
a
br
o czas [a3
P
pozioma składowa wektora prędkości wiatru w kierun­
ku osi X Cms *]
średnia prędkość wiatru w warstwie od z = 0 do z = H
C ras-1]
prędkość tarciowa /dynamiczna/ Cms
prędkość wiatru na wysokości anemometru Cms-1]
średnia prędkość opadania cząstek bioaerozolu Cms *]
współczynnik zmienności emisji C%]
wariancja stężeń wyjaśniona przez model
pozioma składowa wektora prędkości wiatru w kierunku
osi Y Cras-1]
pionowa składowa wektora prędkości wiatru w kierunku
16 osi Z [ms~*3
2-
0
3-
2 współrzędne przestrzenne w układzie prostokątnym
0
2
y
og w kierunku osi X,Y i Z CraD
ol
n
h
ec wartość standardowa ClOOO m]
T
of
sity pozorna odległość źródła wirtualnego ze względu na 6
er
v
ni Cml
U
w
a
ars pozorna odległość źródła wirtualnego ze względu na
W Z
of Cm ]
y
or
osit wysokość aerodynamicznej szorstkości terenu Cm]
p
e
R
m szybkość przemian fizycznych lub chemicznych zanie­
o
d fr
e
d czyszczenia w atmosferze Cs *] lub kierunek wiatru
a
o
nl
w
o Cdeg]
D
u.pl / szybkość pochłaniania zanieczyszczenia przez podłoże
d
e
w.
p Cms-1]
o.
p
e
p://r symbol funkcji gamma Eulera
htt
z
o
n
a
br
o
P