Прогноз загрязнения приземного слоя атмосферы в районе расположения угледобывающего предприятия (на примере ооо «Шахта Красногорская»)

УДК 622.33

ПРОГНОЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ

В РАЙОНЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Р.В. Сидоров, Т.В. Корчагина, Л.Л. Рыбак

Рассчитаны приземные концентраций загрязняющих веществ при подземной добыче углей, которые позволяют получить прогнозные оценки воздействия на атмосферу подземной угледобычи и рекомендации по природоохранным мероприятиям (на примере угледобывающего предприятия ООО «Шахта Красногорская»).

Ключевые слова: добыча угля, атмосфера, выбросы, приземные концентрации загрязняющих веществ, ПДК, карты рассеивания, природоохранные мероприятия.

ООО «Шахта «Красногорская» расположена в северо-восточной части Прокопьевского месторождения Кузнецкого каменноугольного бассейна, в черте г. Прокопьевска. ООО «Шахта «Красногорская» граничит: на севере с шахтой «Черкасовская»; на юге - ООО «Шахта «Ворошилова»; на западе - ООО «Шахта «Зиминка»; на востоке располагается безугольная зона.

Промплощадка угледобывающего предприятия находится в черте г. Прокопьевска, в окружении поселков шахт. С юго-западной и с западной стороны на расстоянии 900 м расположен посёлок шахты «Зиминка», с восточной стороны на расстоянии 500 м находится посёлок шахты «Красногорская». Ближайшее жильё от шламоотстойников шахты расположено на северо-западе на расстоянии 60 м; от угольного склада расположено на юго-востоке на расстоянии 270 м.

Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и фоновые концентрации загрязняющих веществ для района ООО «Шахта Красногорская» приняты по данным филиала «Гидрометеорологическая обсерватория» г.Новокузнецк ГУ Кемеровский ЦГМС и приводятся в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Фоновые концентрации загрязняющих веществ

Наименование вещества ПДК, мг/м3 Фоновые концентрации

мг/м3 Доли ПДК

Взвешенные вещества (2902) 0,5 0,19 0,38

Диоксид азота (0301) 0,2 0,061 0,305

Диоксид серы (0330) 0,5 0,02 0,04

Оксид углерода (0337) 5,0 2,0 0, 4

ООО «Шахта «Красногорская» является угледобывающим предприятием, осуществляющим добычу угля подземным способом с гидравлической технологией. Проектная мощность шахты составляет 600 тыс. тонн угля в год.

Постоянно действующими источниками загрязнения атмосферы на предприятии являются 18 источников, из которых организованных - 4; и неорганизованных -14: две котельные; механические мастерские; деревообрабатывающий участок; компрессорная; вентиляторная установка; участок дегазации; отстойники шахтных вод; породный отвал; угольный склад; погрузочно-разгрузочные работы; транспортировка породы.

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу источниками ООО «Шахта «Красногорская» и их характеристики приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

Код Наименование вещества Критерий Значение критерия, мг/мЗ Класс опасности Выброс вещества, г/с Выброс вещества, т/год

0123 Железо триоксид (Железа оксид) (пересчете на железо) ПДК 0,04 3 0,06 0,08

0301 Азот (IV) оксид (Азота диоксид) ПДК 0,20 3 1,28 20,72

0304 Азот (II) оксид (Азота оксид) ПДК 0,40 3 0,21 3,37

0328 Углерод черный (Сажа) ПДК 0,15 3 2,64 27, 52

0330 Сера диоксид ПДК 0,50 3 2,61 65,40

0337 Углерод оксид ПДК 5,00 4 6,90 198,56

0410 Метан ОБУВ 50,00 432,63 11456,40

0703 Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен) ПДК с/с*10 0,110-5 1 0, 23-10-4 0,11-10-3

2732 Керосин ОБУВ 1,20 0,19 1,09

2909 Пыль неорганическая ПДК 0,50 3 0,24 0,95

2930 Пыль абразивная (корунд белый) ОБУВ 0,04 0,044 0,0022

2936 Пыль древесная ОБУВ 0,50 0,002 0,74

3714 Зола углей ОБУВ 0,30 2,23 57,79

Всего веществ: 13 443,83 11831,55

в том числе твердых: 7 5,21 87,09

жидких/газообразных: 6 449,04 11744,45

Нормативы ПДК и классы опасности загрязняющих веществ приняты согласно [1, 7].

Расчёт величины выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух выполнен в соответствии с действующими методиками и нормативными документами [3-6].

С целью снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предусмотрены следующие природоохранные мероприятия.

Для очистки дымовых газов, образующихся при сжигании топлива

в котельной установлен батарейный циклон БЦ-2-4х(3+2), состоящий из фильтра комбинированный ФК-6 и скруббера. Система мокрого пылеулавливания позволяет снизить выбросы по саже и золе углей на 83 %.

В результате осуществления воздухоохранных мероприятий с использованием данного очистного оборудования, уменьшение выбросов загрязняющих веществ составляет по:

- саже на 134,348 т/год;

- золе углей на 282,167 т/год.

Суммарные количества выбрасываемых и уловленных веществ представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, их очистка и утилизация т/год

Код вещества Наименование загрязняющего вещества Количество загрязняющих веществ, отходящих от источников выделения В том числе Из поступивших на очистку Всего выброшено в атмосферу

выбрасывается без очистки поступает на очистку выброшено в атмосферу Уловлено и обезврежено

фак-тиче-ски из них утилизировано

ВСЕГО в том числе: 11831,547 11746,238 386,112 342,949 300,803 11831,547

ТВЕРДЫЕ из них: 87,091 1,782 386,112 87,091 300,803 87,091

123 Железо триоксид (Железа оксид) (в пересчете на железо) 0,0802 0,0802 0,0802

328 Углерод черный (сажа) 161,865 - 161,865 27,5171 134,348 27,5171

703 Бенз(а)пирен (3,4 бен-зпирен) 0,0001087 0,0001087 0,0001087

909 Пыль неорганическая: ниже 20 % двуокиси кремния 0,95 0,95 0,95

930 Пыль абразивная (корунд белый 0,0022 0,0022 0,0022

936 Пыль древесная 0,7409 0,7409 0,7409

714 Зола углей Кузнецкого месторождения (с содержанием 8Ю2 свыше 20 до 70 %) 339,96 1 - 339,961 57,7934 282,167 57,7934

ГАЗООБРАЗНЫЕ И ЖИДКИЕ из них: 11744,456 11744,456 11744,456

301 Азо0та диоксид (Азот (IV) оксид) 20,724 20,724 20,724

304 Азот (II) оксид (Азота оксид) 3,3677 3,3677 3,3677

330 Сера диоксид (Ангидрид сернистый) 65,397 65,397 65,397

337 Углерод оксид 198,564 198,564 198,564

410 Метан 11456,4 11456,4 11456,4

732 Керосин 1,09 1,09 1,09

Расчет полей приземных концентраций загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, выполнен для выбранной площадки с использованием унифицированной программы расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА) «Эколог», согласованной Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Войекова. При расчете приземных концентраций загрязняющих веществ учитывались следующие исходные данные:

- значения безразмерного коэффициента F, учитывающего скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, приняты согласно п.2.5. [5]: F = 1,0 для газообразных веществ, F = 3,0 для взвешенных и мелкодисперсных аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу без очистки;

- коэффициент, зависящий от температурной стратификации принят равным 200.

Ось «У» расчетного прямоугольника совпадает с направлением на

север.

Расчет рассеивания выполнен для летнего периода при температуре атмосферного воздуха +24,9оС.

Расчеты рассеивания проведены по каждому вредному веществу и по группе веществ, обладающих суммацией однонаправленного действия.

Анализ результатов расчета рассеивания загрязняющих веществ показывает, что на территории предприятия максимальные концентрации не превышают ПДК данных веществ в воздухе рабочей зоны и составляют: железа оксид - 0,05 ПДК; вклад 0,05 ПДК;

азота диоксид- 1,46 ПДК(0,292 мг/м3), вклад 1, 46 ПДК(0,292

мг/м3);

Л

углерод черный (сажа) - 0,67 ПДК (0,1 мг/м ), вклад 0,47 ПДК (0,0705мг/м3);

сера диоксид - 0,27 ПДК(0,135)мг/м3 вклад 0,23 ПДК(0,115мг/м3);

углерод оксид - 0,49 ПДК(2,45)мг/м3 вклад 0,09 пДк(0,45мг/м3);

метан - 2,10 ПДК , вклад 1,98 ПДК;

бенз(а)пирен - 0,09 ПДК, вклад 0,04 ПДК;

керосин - 0,33 ПДК(0,396 мг/м3) вклад 0,33 ПДК(0,219 мг/м3);

Л

пыль неорганическая: ниже 20% SiO2 - 0,36 ПДК (0,432 мг/м ); вклад 0,32ПДК (0,384 мг/м3);

корунд белый 0,32 ПДК(0,128 мг/м3) вклад 0,32 ПДК(0,128 мг/м3); пыль древесная - 0,0015 ПДК(0,00075 мг/м3) вклад 0,0015 ПДК(0,00075мг/м3);

зола углей - 0,28 ПДК(0,084 мг/м3) вклад 0,24 ПДК(0,072 мг/м3);

группам суммации: азота диоксид + серы диоксид - 1,7 ПДК; углерод оксид + пыль неорганическая - 0,09ПДК. Карты рассеивания в атмосферном воздухе по таким загрязняющим веществам как азот диоксида, пыль неорганическая, метан приведены на рис.1-3 соответственно.

Рис.1. Карта рассеивания загрязняющего вещества 0301 Азот

оксид

Рис. 2. Карта рассеивания загрязняющего вещества 2909 Пыль неорганическая: до 20 % SiO2

1 шп, * ' \ Ж \ У- >'\ч\

\ \\х~ * Ш

Рис. 3. Карта рассеивания загрязняющего вещества: 0410 Метан

Анализ результатов расчета рассеивания загрязняющих веществ на границе жилой зоны показывает, что величина максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ не превышает их ПДК.

В целях реализации природоохранных мероприятий для снижения пылевыделения отпородного отвала, угольного склада и при движении автотранспорта предусмотрены гидрообеспыливание и полив технологических дорогв тёплый период года. Протяженность технологических дорог составляет 1,0 км. Полив дорог предусмотрено проводить 10 раз в сутки.

Перечень мероприятий по пылеподавлению и их характеристики приведены в табл. 1.4

Таблица 1.4

Мероприятия по пылеподавлению

Источники выделения Наименование мероприятия Оборудование и средства пылеподавления Эффективность, %

Котельная Мокрое пылеулавливание ФК-6 83

Угольный склад Гидрообеспыливание Поливочная машина ПМ-130 90

Породный отвал Гидрообеспыливание Поливочная маши-наПМ-130 90

Движение автотранспорта Гидрообеспылева-ние (полив дорог водой) Поливочная машина ПМ-130 90

Расчет количества воды, необходимой для пылеподавления, выполнен согласно [8] и представлен в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Расчёт количества воды для пылеподавления

Мероприятия Нормы расхода воды Объем работ Нормативы влияния климатических факторов воды, Расход тыс. м3/год

Гидрообеспыливание угольного склада 1,5 л/м2 5390 м2 Количество дней поливки склада в году т=100; среднесуточная частота поливки п=1. 800,5

Гидрообеспыливание породного отвала 1,5 л/м2 2352 м2 Количество дней поливки отвала в году т=100; среднесуточная частота поливки п=1. 352,80

Полив дорог 1,5 л/м2 7000 м2 дь дорог) Количество дней поливки дорог в году т=100; среднесуточная частота поливки дорог п=10. 10500,0

ВСЕГО: 11675,9

-5

Общий расход воды составит 11676 тыс. м /год. Воду для полива и орошения предусмотрено использовать от существующих пожарных гидрантов на наружных сетях хозяйственно-питьевого водоснабжения ООО «Шахта Красногорская».

Список литературы

1. Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

2. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 от 25.09.07 г. «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»

3. Методика расчёта выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при механической обработке металлов, С-П, 1997 г.;

4. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью менее 30 тонн пара час вили менее 20 Гкал/час.

5. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов ЗВ в атмосферный воздух. С/Петербург, 2005 г.

6. Отраслевая методика расчёта количества отходящих, уловленных и выбрасываемых в атмосферу вредных веществ предприятиями по добыче и переработке угля. Пермь, 2003 г.

7. Справочник «Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух», издание седьмое, переработанное и дополненное, Санкт-Петербург, 2008 г.

8. Методика по нормированию водопотребления и водоотведения для предприятий по добыче и переработке углей и сланцев. М., 1976г.

Сидоров Роман Владимирович, директор, r.sidorov@pk-ugol.ru, Россия, Кемерово, ООО «Прокопгипроуголь»,

Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, зам. директора, t.korchagina@pk-ugol.ru, Россия, Прокопьевск, ООО «Прокопгипроуголь»,

Рыбак Леонид Львович, аспирант, ecology@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

FORECASTING POLLUTING ABOVE-GROUND ATMOSPHERIC STRATUM BY COAL MINE AND EFFICIENCY OF DECREASING DUST-GAS EMISSIONS

Roman V. Sidorov, Tatiyna V. Korchagina, Leonid L. Ribak

Results of forecasting polluting above-ground atmospheric stratum by Kuznetck Basin coal mine with using "Ecolog" program were submitted. The object of researching was "Krasnogorskay" mine. Practical recommendations by decreasing dust-gas emissions are given and evaluation of efficiency those recommendations are shown.

Key words: forecasting, atmosphere, pollutant, dust-gas emission, mine, dump, methane.

Roman V. Sidorov, Director, r.sidorov@pk-ugol.ru, Russia, Kemerovo City, «Prokopgiproygol» Company,

Tatiyna V. Korchagina, Candidate of Sciences, Vice Director, t.korchagina@pk-ugol.ru, Russia, Prokopievsk City, «Prokopgiproygol» Company,

LeonidL. Ribak, Post Graduate Student, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Tula City, Tula State University