Укрупнённая оценка ущербов от загрязнения водоёмов объектами железнодорожного транспорта

ВВЕДЕНИЕ

Экологический ущерб - это понижение качества (полезности) окружающей среды вследствие ее загрязнения. Ущерб выражается суммой дополнительных затрат по воспроизводству и восстановлению качества природных ресурсов в данном регионе до уровня, предшествующего осуществлению загрязнения от рассматриваемого объекта. В настоящее время оценка годового экономического ущерба, нанесенного окружающей среде сбросами загрязняющих веществ в водоемы, выбросами в атмосферу или промышленными отходами предприятий осуществляется с учетом платежей за его компенсацию, установленных предприятием - загрязнителем в соответствии с действующим законодательством.

Основное назначение - стимулировать усилие предпринимателей на внедрение более совершенных малоотходных и экологически щадящих технологий на основном производстве и более эффективных методов и устройств очистки выбросов и сбросов.

В результате произведенной деятельности различные объекты железнодорожного транспорта (депо, ремонтные заводы, промывочно-пропарочные станции и др.) сбрасывают сточные воды, различные по структуре и происхождению и подлежащие очистке от примесей. В зависимости от условий происхождения различают три основных типа основных вида сточных вод:

А. Бытовые (хозяйственно - фекальные). Они образуются при эксплуатации туалетов, душевых, столовых, прачечных, мытье полов и т.д. Эти воды содержат около 60 % органических и 40 % минеральных примесей.

Б. Атмосферные (поверхностные) сточные воды формируются в результате выпадения осадков. Дождевой, талой или поливочной водой вредные вещества смываются с территории предприятий и крыш зданий, а также с подвижного состава.

В. Промышленные (производственные) стоки образуются в депо и на других ремонтных предприятиях в результате обмывки подвижного состава и его деталей, а также при других производственных операциях.

Конструктивные решения устройств очистки весьма разнообразны, однако сложенных в них принципов вывода загрязняющих веществ немного: гравитационное осаждение (отставание), фильтрование, флотация, инерционное разделение, биологическая очистка и ряд других.

В практической работе рассматриваются простые технические устройства. В сложных системах очистки сточных вод эти устройства могут выступать отдельными элементами.

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

Объём годового сброса сточных вод: V = 260 тыс.м³/год.

В таблице 1 представлены данные для расчёта - среднегодовое значение концентрации загрязняющего вещества и предельно-допустимая концентрация для этого вещества.

Таблица 1

2 ПРИНЦИПЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

2.1 Флотатор

Основное назначение флотационной установки - очистка от взвешенной в объеме воды мелкодисперсной фракции масел или нефтепродуктов.

Исходная сточная вода по трубопроводу 1 и отверстиям в нем равномерно поступает в объем флотатора. Навстречу потоку воды по трубопроводу 2 подается сжатый воздух, который через насадку из пористого материала равномерно распределяется в виде мельчайших пузырьков по сечению флотатора. Всплывая, пузырьки воздуха «прилипают» к частицам нефтепродуктов и увлекают их к поверхности. Образующая таким образом пена скапливается между зеркалом воды и крышкой флотатора, откуда она отсасывается центробежным вентилятором 6 и по трубопроводу 3 направляется на утилизацию.

Эффективность образования агрегатов «частица масла - пузырьки воздуха» зависит от размеров фракций, интенсивности их столкновения друг с другом, химических и физических свойств веществ. Помимо масел, с помощью флотационной установки можно концентрировать и выводить из сточных вод взвешенные вещества, ПАВ, металлы и т.д.

Взвешенные вещества и другие твердые примеси оседают в шламосборник, откуда по мере накопления периодически удаляются для утилизации или захоронения. Очищенная сточная вода огибает перегородку и переливается в приемный бак 7, откуда по трубопроводу 4 подается на сброс, повторное использование или дополнительную обработку.

Рисунок 1

Процесс флотации может быть интенсифицирован при помощи реагентов: коагуляторов и флокулянтов. Добавление коагуляторов способствует процессу коагуляции - соединение мелких частиц загрязнения в более крупные. Для положительно заряженных частиц коагулянтами являются анионы, а для отрицательно заряженных - катионы. В качестве коагулянтов используют известковое молоко, соли алюминия, железа, магния, цинка, углекислый газ и др.

2.2 Гидроциклон

В практике эксплуатации флотаторов нередко необходима предварительная очистка сточных вод от взвешенных частиц и масляной фракции нефтепродуктов. Для этой цели перед флотатором дополнительно включается гидроциклон - устройство, в котором использование инерционного принципа разделения основано на разности плотностей несущей среды (воды), твердых частиц и масляных фракций. Гидроциклон также может использоваться в оборотных системах водоснабжения, он может являться частью технологического оборудования.

Загрязненные сточные воды вводятся через патрубок, перпендикулярной внутренней поверхности корпуса. Вследствие возникшего закручивания тяжелой твердой частицы отбрасываются во внешний вращающийся слой, где их скорость снижается при трении о корпус; при этом становится эффективным гравитационный механизм осаждения, и твердые частицы опускаются по стенкам в шламосборник, откуда по мере накопления периодически удаляются. Напорные гидроциклоны применяют для выделения из воды грубодисперсных минеральных примесей с плотностью 2-3 г/см³ (песка, частиц кирпича, шлака) 0,05-0,1 мм и гидравлической крупности 2-5 мм/с.

Масляная фракция, менее плотная, чем вода, напротив, собирается в центральной части вихря, имеющего вращательно - восходящее движение по направлению к выходам. Две концентрически расположенные воронки с разными диаметрами цилиндрических частей вырезают в вихре три слоя. Маслопродукты направляются на утилизацию (напр. сжигание), а очищенная вода 3 поступает на последующую степень очистки. В верхней части вертикального напорного гидроциклона предусмотрен вентиль (воздушник) 2, нормально закрытый, открываемый лишь при спуске устройства или пуске устройства или при наличии в стоке газовых включений.

Рисунок 2

2.3 Биологический фильтр

Биологическая очистка стоков от органических веществ основана на разрушении этих веществ одноклеточными и многоклеточными микроорганизмами. Одной из основных задач является восстановление содержание кислорода в сбрасываемых водах, что способствует процессам самоочищения в природных водоемах, это достигается в биологическом фильтре.

Загрязненная в технологических процессах вода подается по трубопроводу 2, и через насадки 3 равномерно разбрызгивается по всей площади фильтра. Далее вода движется сквозь загрузку из кусков твердого материала 4 ( шлак, щебень, гравий и др. ), на поверхности которого самопроизвольно образуется биологическая пленка. Насыщение воды кислородом достигается подачей сжатого воздуха через трубопровод 1 и опорную решетку 5. Вода, очищенная и аэрированная во встречном взаимодействии с микроорганизмами и воздухом, выводится из фильтра по трубопроводу 6.

Следует подчеркнуть, что биологическая очистка не применима для стоков, концентрация веществ в которых превышает предельно допустимую для биологического процесса. Так, при содержании меди в сточной воде свыше 0,5мг/л биохимические процессы замедляются, а при 10 мг/л почти совсем прекращаются.

Рисунок 3

3 РАСЧЁТ ПЛАТЕЖЕЙ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДОЁМОВ ПРИ СБРОСЕ СТОЧНЫХ ВОД

Физическая масса годового сброса (фактический сброс) i-ой примеси, т/год, определяется из следующего соотношения:

m_i = c_i * V*10^-3, (1)

где с_i - среднегодовое значение концентрации i-го вещества, определяемое регулярным лабораторным анализом, мг/л;

V - объем годового сброса сточных вод, тыс.м³.

Ставка платы за нормативный сброс i-го загрязняющего вещества, руб./т может быть найдена по формуле

П_уд.нi = Н_бл.i *К_э.вод*К_и, (2)

где Н_бл.i - базовый норматив платы за сброс i-го загрязняющего вещества, руб./т;

К_э.вод - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта; для рек бассейна Енисея К_э.вод=1,7;

К_и - коэффициент индексации, К_и =1.

Масса нормативного сброса i-го загрязняющего вещества, т/год рассчитывается следующим образом

m _нi =ПДК_i * V*10^-3, (3)

где ПДК_i - предельно-допустимая концентрация i-го загрязняющего вещества.

Платежи предприятия за нормативный сброс загрязняющих веществ в водоёмы, тыс.руб./год (при условии с_i ? ПДК, а m_i ? m _нi, П_снi = 0)

П_нi = П_уд.нi * m_нi *10^-3. (4)

Плату за сверхнормативный сброс загрязняющих веществ, тыс.руб/год (при условии с_i ? ПДК, а m_i ?m _нi) составляют

П_снi = 5*П_уд.нi*(m_i -m _нi )* 10^-3. (5)

Суммарные платежи предприятия за сброс сточных вод, тыс.руб. равны

П = ?П_нi + ?П_снi. (6)

1) Определим физическую массу годового сброса:

m₁ = 0,79*260=205,4*10^-3 т/год

m₂ = 0,094*260=24,44*10^-3 т/год

m₃ = 24*260=6240*10^-3 т/год

m₄ = 0,102*260=26,52*10^-3 т/год

m₅ = 0,026*260=6,76*10^-3 т/год

m₆= 17,3*260=4498*10^-3 т/год

m₇ = 40,4*260=10504*10^-3 т/год

m₈ = 1,62*260=421,2*10^-3 т/год

m₉ = 0,055*260=14,3*10^-3 т/год

2) Определим ставку платы за нормативный сброс i-го загрязняющего вещества, руб./т:

П_уд.н1= 6875,8*1,7 = 11688,86 руб./т

П_уд.н2 = 2749700*1,7 = 4674490 руб./т

П_уд.н3 = 54994*1,7 = 93489,8 руб./т

П_уд.н4 = 5499,4*1,7 = 9348,98 руб./т

П_уд.н5 = 13751,6*1,7 = 23377,72 руб./т

П_уд.н6 = 3658*1,7 = 6218,6 руб./т

П_уд.н7 = 905,2*1,7 = 1538,84 руб./т

П_уд.н8 = 27497*1,7 = 46744,9 руб./т

П_уд.н9 = 2749700*1,7 = 4674490 руб./т

3) Определим массу нормативного сброса i-го загрязняющего вещества, т/год:

m_н1 = 1*260 = 260*10^-3 т/год

m_н2 = 0,0018*260 = 0,468*10^-3 т/год

m_н3 = 0,05*260 = 13*10^-3 т/год

m_н4 = 0,09*260 = 23,4*10^-3 т/год

m_н5 = 0,29*260 = 75,4*10^-3 т/год

m_н6 = 6,67*260 = 1734,2*10^-3 т/год

m_н7 = 3,33*260 = 865,8*10^-3 т/год

m_н8 =1*260 = 260*10^-3 т/год

m_н9 = 0,0018*260 = 0,468*10^-3 т/год

4) Платежи предприятия за нормативный сброс загрязняющих веществ в водоёмы, тыс.руб./год (при условии с_i ? ПДК, а m_i ? m _нi, П_снi = 0):

П_н1 = 11688,86*205,4*10^-3*10^-3 = 2,401 тыс.руб./год

П_н2 = 4674490*0,468*10^-3*10^-3 =2,188 тыс.руб./год

П_н3 = 93489*13*10^-3*10^-3 = 1,215 тыс.руб./год

П_н4 = 9348,9*23,4*10^-3*10^-3 = 0,219 тыс.руб./год

П_н5 = 23377,72*6,76*10^-3*10^-3 = 0,158 тыс.руб./год

П_н6 = 6218*1734,2*10^-3*10^-3 = 10,783 тыс.руб./год

П_н7 = 1538*865,8*10^-3*10^-3 =1,332 тыс.руб./год

П_н8 = 46744*260*10^-3*10^-3 = 12,153 тыс.руб./год

П_н9 = 4674490*0,468*10^-3*10^-3 =2,188 тыс.руб./год

5) Определим плату за сверхнормативный сброс загрязняющих веществ, тыс.руб/год (при условии с_i ? ПДК, а m_i ?m _нi)

П_сн2 = 5* 4674490*(0,0244-0,000468)* 10^-3 = 559,35 тыс.руб/год

П_сн3 = 5* 93489,8*(6,24-0,013)* 10^-3 = 2910,8 тыс.руб/год

П_сн4 = 5* 9348,98*(0,0265-0,0234)* 10^-3 = 0,14 тыс.руб/год

П_сн6 = 5* 6218,6*(4,498-1,7342)* 10^-3 = 85,93 тыс.руб/год

П_сн7 = 5* 1538,84*(10,504-0,8658)* 10^-3 = 74,16 тыс.руб/год

П_сн8 = 5* 46744,9*(0,4212-0,26)* 10^-3 = 37,68 тыс.руб/год

П_сн9 = 5* 4674490*(0,0143-0,000468)* 10^-3 = 323,29 тыс.руб/год

6) Суммарные платежи предприятия за сброс сточных вод, тыс.руб.:

?П_нi = 2,401 + 2,188 + 1,215 + 0,219 + 0,158 + 10,783 + 1,332 + 12,153 + 2,188= = 32,637 тыс.руб.

?П_снi= 0 + 559,35 + 2910,8 + 0,14 + 0 + 85,93 + 74,16 + 37,68 + 323,29 = = 3991,35 тыс.руб.

?П = 32,637 + 3991,35 = 4023,987 тыс.руб.

Таблица 2 - Результат расчёта платежей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Путём расчёта платежей был оценён экологический ущерб за загрязнение водоемов при сбросе сточных вод и выявлено, что нефтепродукты имеют наибольшее превышение ПДК в сточных водах и плату за сверхнормативный сброс (2910,8 тыс.руб./год). Поэтому в первую очередь необходимо использовать установку биологической очистки (эффективность до 0,999).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вентцель Е.М., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения: Учеб. пособие для втузов. - 2-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2000. - 480 с.

2. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. пособие для вузов. /В.И. Калицун, В.С. Кедров, Ю.М. Ласков. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 2001. - 397 с.

3. Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П. Экономические основы экологии: Учебник. - С.-Пб.: «Специальная Литература», 1997. - 304 с.

4. Дикаревский В.С. Караваев И.И. Водоохранные сооружения на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1986. - 211 с.

5. Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды. - М.: ВНИИЖТ, 1998. - 43 с.

6. Крылов В.К. Основы экологии и охраны окружающей среды: Учебное пособие. - М.: Изд-во ВЗИИТа, 1995. - 66 с.

7. Маслов Н.Н., Коробов Ю.Н. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте: Учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1996. - 238 с.