Uciążliwość zapachowa/Metody oceny skuteczności dezodoryzacji

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.
Skocz do: nawigacja, szukaj

Metody oceny skuteczności dezodoryzacji[edytuj]

Miarą skuteczności dezodoryzacji może być np. stopień zmniejszenia[1]:

  • stężenia określonego zanieczyszczenia lub określonych zanieczyszczeń emitowanych gazów (wpływ zmian stężenia na zapach jest trudny do przewidzenia – bywa niekorzystny),
  • intensywności zapachu gazu,
  • odrazy, przy tej samej lub większej intensywności (poprawa hedonicznej jakości zapachu,
  • zapachowego stężenia zanieczyszczeń w punkcie emisji[2][3],
  • stężenia zapachowego w określonym punkcie otoczenia źródła odorantów w różnych sytuacjach meteorologicznych (oznaczanego metodami olfaktometrii terenowej lub obliczanego metodą modelowania dyspersji)[4],
  • największej odległości od źródła odorantów, w której ich zapach jeszcze jest wyczuwalny (w różnych sytuacjach meteorologicznych)
  • intensywności w określonym punkcie otoczenia źródła odorantów (lub zmiana hedonicznej jakości zapachu),
  • liczby skarg ludności otoczenia zakładu lub negatywnych opinii o jakości powietrza, wyrażanych w czasie badań socjologicznych.

Konsekwencje praw psychofizycznych[edytuj]

Skuteczność wyrażana jako stopień zmniejszenia stężenia zanieczyszczeń w strumieniu emitowanych gazów (w punkcie emisji) bardzo różni się od wyrażanej jako względna zmiana intensywności niepożądanego zapachu tych gazów. Wynika to z:

  • logarytmicznego charakteru zależności intensywności zapachu od stężenia zapachowego (prawo Webera–Fechnera),
  • zależności współczynnika Webera-Fechnera (kW) od składu mieszaniny odorantów, który zmienia się pod wpływem zastosowanych czynników (poszczególne składniki mieszanin ulegają adsorpcji, absorpcji lub reakcjom utleniania w różnym stopniu).

Jeżeli można przyjąć, że współczynnik kW zanieczyszczeń strumienia wpływającego i wypływającego z instalacji jest taki sam, obowiązują zależności:

co pozwala zależność między skutecznością dezodoryzacji wyrażoną jako względna zmiana intensywności zapachu (ηS), a wartościami stężenia zapachowego przed i po dezodoryzacji:

Konsekwencją tej zależności są sytuacje, w których mimo usunięcia np. 60–70% odorantów intensywność zapachu oczyszczanego gazu zmienia się w stopniu niezauważalnym.


Przykład

Jaka jest skuteczność dezodoryzacji ηS i ηcod, jeżeli codwlot = 1000 ouE/m³, cod, wylot = 100 ouE/m³, a kwlot = kwylot = 2?

Obliczenia:
> Względna zmiana stężenia zapachowego:
100% · (1000 − 100) / 1000) = 90%
> Względna zmiana intensywności zapachu:
– intensywność przed dezodoryzacją: Swlot = 2 · log 1000 = 6
– intensywność po dezodoryzacji: Swylot = 2 · log 100 = 4
– względna zmiana S: 100% · (6 − 4) / 6 = 33%

Bezpośrednio odczuwalne efekty procesów dezodoryzacji mogą być bardziej zaskakujące wówczas, gdy nie można zaniechać uwzględniania zmian współczynnika Webera-Fechnera. Nieprzewidywalne zmiany parametrów równania Webera-Fechnera mogą mieć korzystny lub niekorzystny wpływ na sensorycznie ocenianą skuteczność procesu – możliwy jest np. wzrost intensywności zapachu strumienia wylotowego z instalacji (ηS < 0) przy równoczesnym zmniejszeniu się stężenia zapachowego (ηcod > 0), a zmniejszenie się intensywności zapachu nie zawsze oznacza obniżenie stężenia zapachowego.

Położenie prostych Webera-Fechnera dla gazu wlotowego (linia czerwona) i wylotowego (linia niebieska) a skuteczność dezodoryzacji ηcod i ηS[1][3]; S – intensywność zapachu, Z – stopień rozcieńczenia próbki czystym powietrzem
Wyznaczanie współczynnika Webera-Fechnera przed i po dezodoryzacji – przykład[1][3]

Wartości współczynnika Webera-Fechnera zanieczyszczeń strumienia wlotowego i wylotowego wyznacza się metodą skalowania intensywności zapachu, np. stosując roztworową skalę wzorców n-butanolowych. Pomiary są wykonywane zespołowo. Ocenia się poziomy intensywności zapachu próbek pobranych z obu strumieni (stężenie cod,0), a następnie rozcieńczanych czystym powietrzem w różnym stopniu (Z). Współczynnik kW jest współczynnikiem kierunkowym prostej:

Równanie prostej wynika z zależności:

.

Konsekwencje rozprzestrzeniania się w otoczeniu emitora[edytuj]

Bezpośrednim wynikiem modelowania dyspersji odorantów są wartości stężenia zapachowego cod,60m (średnie odniesione do 60 minut) we wszystkich węzłach siatki obliczeniowej w różnych sytuacjach meteorologicznych (określona siła i kierunek wiatru oraz stan równowagi atmosfery). Zbiór obliczonych wartości cod,60m może być przekształcony w odpowiedni zbiór przewidywanych intensywności zapachu (S), jeżeli znany jest współczynnik Webera-Fechnera (kW) danej mieszaniny odorantów.

Podstawą dalszych obliczeń jest róża wiatrów, wyznaczona dla obszaru, na którym działa emitor, czyli wieloletnia statystyka sytuacji meteorologicznych. Prawdopodobieństwo występowania każdej z sytuacji w skali roku pozwala określić prawdopodobieństwo występowania określonych stężeń zapachowych, a więc również:

Efekty dezodoryzacji dezodoryzacji (ηcod 58% i ηS = -4%) jako zmiana powierzchni obszaru, na którym zapach może być co najmniej chwilowo wyczuwalny. W punktach leżących na izoliniach stężenie cod,60m = 0,1 ouE/m³ występuje przez 0,2% godzin roku (percentyl 99,8 jest równy 0,1 ouE/m³); kolor czerwony – przed dezodoryzacją, kolor niebieski – po dezodoryzacji[1][3]
  • wartości cod,60m średnie w skali roku (mało istotne z punktu widzenia uciążliwości zapachowej, zawsze << 1 ouE/m³),
  • wartości cod,60m maksymalne w skali roku (stężenia w czasie sporadycznych incydentów, rzadko decydujących o wrażeniu uciążliwości),
  • dowolne wartości percentyla zbioru (np. cod,60m,98 – stężenie, poniżej którego znajduje się 98% wyników obliczeń), stanowiących podstawę wielu |standardów zapachowej jakości powietrza),
  • częstości występowania – w każdym z punktów – określonych "incydentów odorowych", np. % godzin w skali roku, w czasie których zapach jest:
    • wyczuwalny – średnia wartość stężenia zapachowego (odniesiona do 60 min.) cod,60m = 0,1 ouE/m³; prawdopodobne chwilowe osiąganie/przekraczanie wartości dziesięciokrotnie większej, czyli progu wyczuwalności (z def. 1 ouE/m³),
    • rozpoznawalny – średnia wartość stężenia zapachowego cod,60m = ok. 1 ouE/m³; chwilowe osiąganie/przekraczanie wartości 10 ouE/m³),
    • wyraźny lub mocny (konieczne wcześniejsze doświadczalne określenie, przy jakie zapachowe stężenie odorantów odpowiada takim określeniom siły wrażeń, odbieranych przez zespół).

Zmiany odpowiednich wartości percentyla stężeń zapachowych lub częstości występowania określonych zdarzeń, które nastąpią w dowolnym punkcie terenu (np. w otoczeniu najbliższych budynków mieszkalnych) po uruchomieniu instalacji dezodoryzującej, są jedną z miar skuteczności inwestycji. Są bezpośrednio odczuwalne przez mieszkańców, co powoduje zmniejszenie się liczby zgłaszanych skarg.

Z punktu widzenia planów zagospodarowania przestrzennego istotną wymowę ma zmiana powierzchni terenu wokół emitora, na której nie są dotrzymane określone kryteria zapachowej jakości powietrza (np.standardy zapachowej jakości powietrza)[1].

Czy znasz odpowiedzi?[edytuj]

  • Jakie równania pozwalają określać zależność wielkości zmian intensywności zapachu od zmian stężenia zanieczyszczeń wskutek procesu dezodoryzacji? Która ze względnych zmian tych wielkości jest mniejsza?

  • Jakie dane są niezbędne, aby wykorzystać prawo Webera-Fechnera do obliczania zmiany intensywności zapachu spowodowanej określoną zmianą stężenia odorantów c [μg/m³] lub określoną zmianą stężenia zapachowego cod [ouE/m³]?

  • Jaka jest skuteczność dezodoryzacji, wyrażona jako procentowa zmiana stężenia zanieczyszczeń i procentowa zmiana intensywności zapachu, jeżeli:
– wlotowe stężenie VOC: cwlot = 5000 μg/m³,
– wylotowe stężenie VOC: cwylot = 1000 μg/m³,
– próg węchowej wyczuwalności mieszaniny wlotowej i wylotowej jest taki sam i wynosi cth = 5 μg/m³,
– współczynnik Webera-Fechnera mieszaniny wlotowej i wylotowej jest taki sam i wynosi k = 1,6 (ocena intensywności z użyciem skali 6-st.)?

  • Jaka jest skuteczność dezodoryzacji, wyrażona jako procentowa zmiana stężenia zanieczyszczeń i procentowa zmiana intensywności zapachu, jeżeli:
– wlotowe stężenie VOC: cwlot = 5000 μg/m³,
– wylotowe stężenie VOC: cwylot = 500 μg/m³,
– próg węchowej wyczuwalności mieszaniny wlotowej i wylotowej jest taki sam i wynosi cth = 5 μg/m³,
– współczynniki Webera-Fechnera mieszaniny wlotowej i wylotowej wynoszą k = 1,2 i k = 1,9 (ocena S j.w.)?

  • Jaka jest skuteczność dezodoryzacji, wyrażona jako procentowa zmiana stężenia zanieczyszczeń i procentowa zmiana intensywności zapachu, jeżeli:
– wlotowe stężenie VOC: cwlot = 5000 μg/m³,
– wylotowe stężenie VOC: cwylot = 500 μg/m³,
– wartości progu węchowej wyczuwalności mieszaniny wlotowej i wylotowej wynoszą cth,wlot = 5 μg/m³ i cth,wylot = 3 μg/m³,
– współczynniki Webera-Fechnera mieszaniny wlotowej i wylotowej wynoszą k = 1,2 i k = 1,9 (ocena S j.w.)?

  • Jaka musi być skuteczność dezodoryzacji, wyrażona jako procentowa zmiana stężenia zapachowego, jeżeli trzeba obniżyć poziom intensywności zapachu gazu od S = 4,5 do nie więcej niż S = 3 (skala S j.w.), a współczynnik Webera-Fechnera przed i po dezodoryzacji jest taki sam i wynosi k = 1,5?

  • Jaka jest skuteczność instalacji do dezodoryzacji emitowanych gazów, wyrażona jako względna zmiana maksymalnego stężenia zapachowego i maksymalnej intensywności zapachu, który może być sporadycznie wyczuwany w określonej sytuacji meteorologicznej w określonym miejscu otoczenia emitora (np. najbliższy budynek mieszkalny), jeżeli:
– współczynnik Webera-Fechnera, wyznaczony z użyciem skali 6-stopniowej, wynosi k = 1,6 (niezależnie od stopnia dezodoryzacji gazów),
a ponadto (dane do wykorzystania w kalkulatorze smugi Gaussa (Gaussian Plume Calculator[5]:
warunki i wielkość emisji:
– emisja przed i po dezodoryzacji, odpowiednio: 50 g/s i 5 g/s (założenie formalne, związane z poglądowych charakterem obliczeń: po wprowadzeniu do Gaussian Plume Calculator emisji wyrażonej g/s uzyskujemy wartości stężenia przygruntowego, wyrażone w ouE/m³)
– emitor h = 45 m, d = 2 m
– emitowane gazy: t = 200°C, v = 7 m/s
warunki rozprzestrzeniania się:
– prędkość wiatru: 2 m/s
– temperatura powietrza: 15°C
– stan równowagi atmosfery: chwiejna (stan 2, moderately unstable)
– odległość budynku od emitora w linii wiatru: ok. 635 m

  • Jak zmieni się – po uruchomieniu instalacji dezodoryzującej gazy emitowane z hipotetycznego zakładu przemysłowego:
– wielkość obszaru, na którym zapach jest wyczuwalny częściej niż przez 2% czasu roku,
– oraz maksymalna odległość od emitora, w której takie incydenty mogą wystąpić,
jeżeli dezodoryzacja umożliwi dziesięciokrotne zmniejszenie stężenia zapachowego na wylocie z komina?
Dane do obliczeń metodą modelowania dyspersji:
emisja zapachowa przed uruchomieniem instalacji dezodoryzującej wynosiła 3 300 000 ouE/s
– zakład jest położony w zasięgu stacji meteorologicznej IMiGW w Poznaniu,
– można uznać, że aerodynamiczna szorstkość terenu na obszarze o promieniu 1 km wynosi z0 = ok. 1 m,
– gazy są emitowane przez komin o wysokości 15 m i średnicy 1,5 m
– prędkość liniowa gazów wynosi 10 m/s, temperatura ok. 300 K, a ciepło właściwe 1,3 kJ/m³·K.

Przypisy[edytuj]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Metody dezodoryzacji; Przykłady obliczeń; Podsumowanie. W: J. Kośmider, B. Mazur-Chrzanowska, B. Wyszyński: Odory. Wyd. 1. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 204–261, 262–284, 285–287. ISBN 9788301145255. 
  2. R. Junga, M. Sosialuk. Oceny skuteczności dezodoryzacji. Redukcja stężenia zapachowego w biofiltrze. „Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów”. Nr 5, s. 130–142, 2007. 
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 J. Kośmider, B. Wyszyński. Ocena skuteczności dezodoryzacji. „Inżynieria Chemiczna i Procesowa”. 22, s. 363–381, 2001. 
  4. M. Friedrich, J. Kośmider. Weryfikacja prognozy zapachowej uciążliwości. Przykład fermy trzody chlewnej. „Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów”. Nr 4, s. 128–136, 2009. 
  5. Gaussian Plume Calculator (poglądowy kalkulator smugi zanieczyszczeń) (ang.). www.shodor.org. [dostęp 2012-04-06].. W niniejszym podręczniku kalkulator jest stosowany przy formalnym założeniu, że emisja zanieczyszczeń, wyrażona domyślnie w gramach na sekundę, może reprezentować emisję zapachową (qod [ouE/s]). W takim przypadku uzyskuje się wartości stężenia zapachowego w powietrzu otoczenia emitora (cod [ouE/ m³]). Przyjęcie założenia umożliwiło zastosowanie kalkulatora w czasie rozwiązywania zadań rachunkowych, ilustrujących np. wpływ wielkości emisji, stanu równowagi atmosfery lub współczynnika szorstkości aerodynamicznej na zasięg potencjalnej zapachowej uciążliwości emitora
  6. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 26 stycznia 2010 r. w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu Dz. U. z 2010 r. Nr 16, poz. 87"


Linki zewnętrzne[edytuj]


Powrót do spisu treści