Техническое, экономическое и экологическое обоснование выбора способа утилизации осадка сточных вод, на примере очистных сооружений г. Минска

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Техническое, экономическое и экологическое обоснование выбора способа утилизации осадка сточных вод, на примере очистных сооружений г. Минска

Реферат

Объектом разработки являются сооружения очистки сточных вод КУП «Минскводоканал» на иловом хозяйстве «Волма».

Цель работы - обосновать технологическую, экологическую и экономическую эффективность вложений инвестиций в технологию утилизации осадков сточных вод (далее ОСВ) с организацией производства.

Студент дипломник подтверждает, что приведенный в дипломном проекте расчетно-аналитический материал объективно отражает состояние разрабатываемого объекта, все заимствованные из литературных источников и других источников теоретические и методологические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

Оглавление

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Понятие отходов. Определения и классификация

1.2 Актуальность проблемы утилизации осадков сточных вод

1.3 Анализ проблемы утилизации осадков сточных вод г. Минска

1.4 Техническая характеристика вариантов утилизации ОСВ и их влияние на состояние окружающей среды

1.4.1 Захоронение ОСВ в иловых прудах-накопителях

1.4.2 Сжигание иловых осадков

1.4.3 Утилизация ОСВ в биогазовых установках

1.4.4 Сушка ОСВ и последующее использование в производстве цементного клинкера

1.5 Технико-экологическое обоснование выбора метода использования ОСВ очистных сооружений г. Минска

2. Экономическая часть

2.1 Инвестиционные затраты

2.2 Расчет себестоимости 1 тонны альтернативного топлива из ОСВ

2.3 Расчет цены 1 тонны цемента при использовании топлива из ОСВ

3. Охрана труда

3.1 Общие положения

3.2 Требования безопасности при эксплуатации и ремонте очистных сооружений систем канализации и объектов по обработке осадков сточных вод

3.3 Пожарная безопасность. Содержание зданий (сооружений) и помещений

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Введение

В данном проекте произведен анализ осадка сточных вод КУП «Минскводоканал» на иловом хозяйстве «Волма» г. Минска.

На иловое хозяйство «Волма» поступает на захоронение ОСВ в объеме более 5,0 млн. м³. Дальность перевозки ОСВ составляет 26,0 км.

В разделе «Технологическая часть» выполнен анализ технологий различных способов обращения с ОСВ и их экологический эффект. Путе сравнения различных параметров выбран наиболее подходящий способ обращения с ОСВ для г. Минска.

В разделе «Экономическая часть» произведен расчет себестоимости производства альтернативного топлива из ОСВ.

В разделе «Охрана труда» разработаны вопросы должностных полномочий, охраны труда и пожарной безопасности при эксплуатации канализационных очистных сооружений.

Проект выполнен в соответствии с заданием на проектирование и действующими на территории Республики Беларусь техническими нормативными правовыми актами (ТНПА).

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Понятие отходов. Определения и классификация

Отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые - считаются отбросами. Отходы могут быть самыми различными (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Классификация отходов

Коммунально-бытовые отходы включают бытовой мусор и осадки сточных вод. По степени концентрации и комплексу химических элементов-загрязнителей они не уступают промышленным отходам. За последние десятилетия количество мусора в нашей стране увеличилось в разы и продолжает расти - счет пошел на миллиарды тонн. Это является следствием повышения уровня благосостояния населения. Обращение с коммунальными отходами, образующихся на территории населенных пунктов, организовывается в соответствии с ТКП 17.11.-02-2009 (02120) «Охрана окружающей среды и природопользование. Отходы. Обращение с коммунальными отходами. Объекты захоронения твердых коммунальных отходов. Правила проектирования и эксплуатации».

В 2013 г. на хозяйственно-бытовые потребности было использовано 377 млн. м³ воды (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Динамика использования воды в Республике Беларусь

По данным Национального статистического комитета Республики Беларусь

Сточная вода - это вода, загрязненная вследствие использования ее в быту и на производстве, а также атмосферная вода, отводимая с территорий населенных пунктов.

Загрязнения, содержащиеся в бытовых сточных водах, состоят из неорганических и органических веществ, находящихся в жидкости в растворенной форме и в виде взвешенных веществ (оседающих, всплывающих и коллоидных). Кроме того, в сточной воде присутствуют микроорганизмы, способствующие разложению органических веществ и вызывающие их анаэробную ферментацию. Образующийся в процессе механической, биологической и химической очистки сточных вод осадок (шлам) - главный вид отходов очистных сооружений.

Статистические данные по использованию воды на хозяйственно-питьевые нужды и отведению сточных вод приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Статистические данные по использованию воды на хозяйственно-питьевые нужды и отведению сточных вод

Наименование	2005	2009	2010	2011	2012	2013
Использование воды на хозяйственно-питьевые нужды, млн. м3	750	501	495	486	492	477
Использование воды на хозяйственно-питьевые нужды на одного человека, м3	78	53	52	51	52	50
Отведение сточных вод, млн. м3	1234	1060	1052	1066	1078	1034
Отведение сточных вод, в % к предыдущему году	98,7	94,8	99,2	101,3	101,1	95,9

По данным Национального статистического комитета Республики Беларусь

Отведение сточных вод - объем сточных и других вод, отводимых непосредственно в водные объекты, недра, подземные воды (при использовании земледельческих полей орошения, полей фильтрации, полей подземной фильтрации, фильтрующих траншей, песчано-гравийных фильтров, земляных накопителей) и другие приемники сточных вод, являющиеся объектами окружающей среды, а также в систему городской канализации. В общий объем отведения сточных вод включаются сточные воды, не требующие очистки, нормативно-очищенные на сооружениях очистки, недостаточно очищенные сточные воды и не включаются объемы транзитной и карьерной (шахтной, рудничной) воды. [1]

Состав сточных вод разнообразен (рисунок 1.3).

По данным Национального статистического комитета Республики Беларусь



Рисунок 1.3 - Динамика поступления загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты

Осадок сточных вод - твердая фракция сточных вод, состоящая из органических и минеральных веществ и комплекса микроорганизмов (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Образование осадка сточных вод

Количество образующегося осадка зависит от состава стоков и технологии, и степени очистки сточных вод. В зависимости от страны, а также размера населенного пункта, годовое значение образующегося осадка может составлять около 20-45 кг сух. вещества / чел. Среди многочисленных особенностей осадка, определяющих стоимость его обработки, решающую роль играет влажность осадка. От влажности зависит объем осадка и, соответственно, возможность его транспортировки и связанные с этим расходы. В зависимости от типа сооружений, применяемых для очистки сточных вод, осадки бывают:

· грубые, задерживаемые решётками;

· тяжёлые (песок), оседающие в песколовках;

· всплывающие (жиры и механические примеси), задерживаемые в отстойниках и жироловках;

· сырой осадок - в основном взвешенные вещества, оседающие в первичных отстойниках;

· активный ил - комплекс микроорганизмов коллоидного типа с адсорбированными и частично окисленными загрязняющими веществами, выпадающими в осадок из первичных отстойников при биологической очистке сточных вод.

В зависимости от вида обработки сточных вод осадки подразделяются на:

· анаэробно-сброженные в осветлителях-перегнивателях, двухъярусных отстойниках или метантенках (анаэробному сбраживанию может подвергаться осадок из первичных отстойников или его смесь с избыточным активным илом);

· анаэробно-стабилизированные - активный ил или его смесь с осадком из первичных отстойников;

· уплотнённый активный ил, осадок или смеси из уплотнителей;

· промытый уплотнённый сброженный осадок;

· сгущённый активный ил из сепараторов;

· сфлотированный активный ил или осадок;

· обезвоженный осадок после аппаратов механического обезвоживания;

· термически высушенный осадок и т.п.

1.2 Актуальность проблемы утилизации осадков сточных вод

Оптимизация взаимодействия человека и природы в настоящее время остро актуальна, и решение этой проблемы имеет большое значение в улучшении окружающей среды. Интенсивное развитие промышленности и сельскохозяйственного производства, бурное развитие городов порождают огромное количество отходов, что приводит к локальному или масштабному загрязнению окружающей среды и ухудшению здоровья человека. Для большинства стран мира очень актуальной является проблема утилизации осадков, полученных в процессе очистки на городских очистных сооружениях, загрязненных различными токсичными компонентами. Рост городов и развитие промышленности приводит к постоянному увеличению количества осадков, и тем острее становится проблема их утилизации, так как складирование осадков во все возрастающих количествах на территории очистных сооружений становится невозможным.

Существующие на сегодняшний день методы обработки осадков требуют значительных материальных затрат, что при постоянном дефиците средств у коммунальных предприятий, не позволяет решить существующую проблему. В итоге на очистных сооружениях во все возрастающих количествах накапливаются сложные смеси органических и неорганических веществ в сочетании с опасными уровнями вредных компонентов.

В мировой практике основными методами утилизации ОСВ являются их захоронение, использование в качестве удобрений в сельском хозяйстве, термические методы переработки (сжигание и пиролиз). Широкое применение странами Европейского союза (ЕС) стратегии и технологических приемов, направленных на наиболее полное использование задолженного в ОСВ ресурсного потенциала (материального и энергетического) в известной степени обусловлено ограниченностью таких ресурсов, как ископаемое сырье для производства минеральных удобрений, свободные площади для депонирования ОСВ, первичные энергетические ресурсы. При этом существенное влияние на выбор метода утилизации осадков оказывает преобладающий профиль предприятий реального сектора экономики государства. В странах с развитым агропромышленным комплексом, таких как Кипр или Испания, ОСВ с приемлемым уровнем содержания тяжелых металлов утилизируются в основном путем использования в сельском хозяйстве в качестве удобрения. В европейских странах с развитой индустриальной экономикой, таких как Германия, Австрия, Нидерланды, широко используются термические способы утилизации ОСВ. Это обусловлено как высоким уровнем развития доступных к использованию технологий, так и действующими законодательными нормами, устанавливающими строгие ограничения на качество отходов, направляемых на захоронение, особенно в части содержания в них органического углерода, других органогенов и тяжелых металлов.

В настоящее время в странах, располагающихся в акватории Балтийского моря, использование ОСВ в качестве удобрений имеет весьма ограниченный характер, и предпочтение отдается термическим методам. Это связано с тем, что последние обладают рядом существенных преимуществ, в частности, позволяют значительно снизить объем и массу утилизируемого отхода и минимизировать негативное воздействие ОСВ на окружающую среду. Вместе с тем утилизация ОСВ термическими методами сопряжена с рядом проблем.

Основная проблема, возникающая при сжигании осадка, заключается в образовании продуктов сгорания, содержащих токсичные соединения. Поэтому при разработке безопасных технологий сжигания отходов в первую очередь внимание уделяется поиску эффективных способов очистки отходящих газов от загрязняющих веществ. Современный уровень развития технологий очистки пылегазовых выбросов достаточно высок и позволяет снизить до приемлемого уровня концентрацию загрязняющих веществ в отходящих газах и довести их содержание до нормативного уровня.

Помимо высоко загрязненных отходящих газов, при сжигании ОСВ образуется зола, также содержащая в себе токсичные соединения, в частности, тяжелые металлы, и ряд токсичных продуктов, входящих в состав недожога.

Зола, образующаяся при сжигании ОСВ, представляет собой легкий, пылящий, тонкодисперсный порошок, состоящий из мелких частиц (размером от 1-2 до 10-50 мкм) и характеризуется однородностью состава и мономерностью структуры. Основными компонентами золы являются: диоксид кремния, фосфаты железа, кальция; гематит, силикаты кальция, магния, железа, калия, алюминия, натрия. Кроме этих основных компонентов в золе содержатся в существенных количествах тяжелые металлы в виде фосфатов и силикатов. Важно отметить, что некоторые соединения тяжелых металлов, находящиеся в золе, при контакте с водой (особенно с кислыми поверхностными или грунтовыми водами) могут переходить в подвижные формы, что способствует их миграции в водные объекты и почву. Тяжелые металлы и их соединения характеризуются высокой токсичностью, многие из них обладают способностью накапливаться в тканях живых организмов, что определяет их высокую негативную роль при формировании экологической нагрузки на объекты окружающей среды и население.

Несмотря на то, что объем золы, образующейся при сжигании ОСВ, существенно меньше их первоначального объема, при значительных масштабах сжигания ОСВ количество золы достаточно велико. Это определяет необходимость оценки существующих и разработки новых методов и технологий дальнейшего обращения с образовавшейся золой с целью максимального использования задолженного в ней материального ресурсного потенциала и минимизации захоронения неутилизируемых отходов.

В условиях, когда масштабы антропогенного воздействия на окружающую среду непрерывно возрастают, охрана окружающей среды и рациональное природопользование являются важнейшими задачами.

1.3 Анализ проблемы утилизации осадков сточных вод г. Минска

Согласно генеральному плану г. Минска, утвержденному Указом Президента Республики Беларусь от 23.04.2003 №165 (с изменениями и дополнениями) Мингорисполкому необходимо обеспечить утилизацию осадков образующихся при очистке сточных вод г. Минска.

Ежедневно на сооружениях очистки сточных вод г. Минска образуется более 4000,0 м³/сутки сырого осадка, а после механического обезвоживания объем осадка (кека) составляет 700-750 т (при влажности 79-80%). Объём осадка после механического обезвоживания различен во всех странах (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Количество ОСВ в разных странах мира

Страна	Количество ОСВ, млн. тонн/год
США	7,000
Швейцария	0,215
Австрия	0,320
Бельгия	0,075
Дания	0,150
Франция	0,900
Германия	2,750
Греция	0,200
Ирландия	0,024
Италия	0,800
Люксембург	0,015
Нидерланды	0,280
Португалия	0,200
Испания	0,300
Великобритания	1,500
Швеция	0,180
Украина	1,802
Япония	2,000
Южная Корея	1,902
Россия	77,678
Румыния	0,134
Беларусь	0,274

Обезвоженный ОСВ г. Минска вывозится на захоронение (временное складирование) на иловое хозяйство «Волма», расположенное в районе д. Синило. Общий объем захороненных осадков уже составил более 5,0 млн. м³ и представляет значительную экологическую опасность для окружающей среды. В Европейском Союзе с 2013 года запрещено захоронение ОСВ. Вопрос дальнейшего захоронения ОСВ г. Минска представляет одну из острых нерешенных проблем т.к. объекты захоронения находятся на территории Минской области и занимают значительные площади.

Рассматриваемые варианты о предоставления земельного участка для строительства новых прудов-накопителей и возможности захоронения ОСВ в бывшем карьере на территории Минской области было отклонено Миноблисполкомом (письмо от 05.03.2014 г. №9/2.3-7) по причине значительной нагрузки на окружающую среду, расположения его в зоне поверхностного водосбора и частично в границах водоохраных зон, а также по причине расположения в санитарно-защитной зоне сибиреязвенного очага.

В ближайшие 2-3 года ОСВ будут вывозиться на вновь построенный иловый пруд №17, вопрос дальнейшего размещения места захоронения осадков остается открытым.

Актуальность реализации одного из проектов по утилизации ОСВ определена согласно статье 4 Закона Республики Беларусь «Об обращении с отходами». Основными принципами в области обращения с отходами являются:

- приоритетность использования отходов по отношению к их обезвреживанию;

- приоритетность обезвреживания отходов по отношению к их захоронению.

Одной из основных проблем использования ОСВ г. Минска является наличие в них тяжелых металлов и других высокотоксичных соединений. Выбор проекта должен заключается в применении технологии, обеспечивающей утилизацию и вовлечении много тоннажного опасного отхода.

1.4 Техническая характеристика вариантов утилизации ОСВ и их влияние на состояние окружающей среды

В настоящее время основным направлением переработки ОСВ является их полная утилизация. На рисунке 1.5 приведены возможные направления использование ОСВ.

Рисунок 1.5 - Основные направления обращения с ОСВ

При выборе метода обращения с ОСВ нужно учитывать все преимущества и недостатки методов, такие как инвестиционные затраты на реализацию технологического решения, воздействие на окружающую среду, количество образуемых отходов после переработки ОСВ, возможность использования шлака в процессе производства и дополнительные расходы. Так же следует учесть, что особую опасность представляет наличие в осадке Минских очистных сооружений солей тяжелых металлов, ядов, химикатов и прочих высокотоксичных соединений.

Рассмотрим возможные направления обращения с ОСВ г. Минска.

1.4.1 Захоронение ОСВ в иловых прудах-накопителях

Иловые пруды - естественные углубления (лагуны), недействующие овраги или площадки, обвалованные земляными дамбами, куда перекачиваются осадки сточных вод для их подсушки и окончательного удаления (ликвидации) или для последующего использования (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Схема фильтрующей иловой площадки: 1 - зона уплотнения; 2 - перегородка с клиновидными прорезями; 3 - камера контроля уровня фильтрата; 4 - выпускной клапан, регулирующий скорость фильтрации

Иловые пруды не должны располагаться там, где профильтровавшаяся через почву иловая вода может загрязнить грунтовую воду, служащую источником водоснабжения. Для иловых прудов используются естественные углубления в виде впадин, отдельных неровностей, старого русла реки. Иловые пруды могут устраиваться лишь при условии размещения их за пределами населенного пункта.

Простота устройства и эксплуатации, а также хороший эффект работы способствовали широкому применению площадок не только на небольших и средних, но и на многих крупных очистных станциях. В настоящее время применяются: иловые площадки с естественным (хорошо фильтрующим) основанием, иловые площадки с искусственным основанием и дренажем; иловые площадки, крытые стеклом (наподобие оранжерей), защищенные от неблагоприятных климатических условий.

Наращивание строительства иловых прудов (полигонов) нецелесообразно по нескольким причинам:

- ограниченные возможности по выделению земельных участков;

- большие затраты на строительство и последующую рекультивацию;

- экологические проблемы, возникающие при эксплуатации полигонов - потенциальных источников загрязнения атмосферы и подземных вод.

В настоящее время захоронение ОСВ с сооружений очистки сточных вод КУП «Минскводоканал» осуществляется на иловом хозяйстве «Волма» находящегося на территории Минской области, наносящих значительный экологический ущерб окружающей среде. Общий объем захороненных осадков составляет более 5,0 млн. м3. Дальность перевозки ОСВ составляет 26,0 км. В настоящее время введен в эксплуатацию иловый пруд № 17 объемом 858 тыс. м3, который будет заполнен осадком в течение 2-3 года (письмо Мингорисполкома №1/2-16/УИ-375 от 28.01.2014 г.).

В настоящее время количество загрязнений, выделяемых в атмосферу с иловых площадок илового хозяйства «Волма» составляет 1512,540734 т/год, в том числе метана 1456,432 т/год, что обусловлено в основном выделениями из свежего обезвоженного осадка, поступающего на хранение в объеме до 402271 т/год. В Европейском Союзе с 2013 года запрещено захоронение ОСВ. Вопрос дальнейшего захоронения ОСВ г. Минска представляет одну из острых нерешенных проблем т.к. объекты захоронения находятся на территории Минской области и занимают значительные площади.

Рассматриваемые варианты о предоставления земельного участка для строительства новых прудов-накопителей и возможности захоронения ОСВ в бывшем карьере на территории Минской области было отклонено Миноблисполкомом (письмо от 05.03.2014 г. №9/2.3-7) по причине значительной нагрузки на окружающую среду, расположения его в зоне поверхностного водосбора и частично в границах водоохраных зон, а также по причине расположения в санитарно-защитной зоне сибиреязвенного очага.

Следовательно, данное техническое решение по утилизации ОСВ г. Минска исключается.

1.4.2 Сжигание иловых осадков

Основной целью сжигания иловых осадков является решение экологической проблемы - разложение органической части осадка в месте его хранения с выделением в атмосферу парниковых газов (метана, углерода и др.)

Сжигание, дополненное самыми современными технологиями обработки газов, обладает следующими преимуществами:

- полное разложение органических веществ;

- выполнение самых строгих норм как по выбросам в атмосферу, так и по образующимся в результате отходам.

Необходимо также отметить, что речь идет о промышленном сооружении с длительным сроком жизни (примерно 30 лет). Сегодня преимущество отдается технологии сжигания в печах с кипящим слоем благодаря невысокой капиталоемкости и гибкости в эксплуатации. Именно эта технология предлагается для обработки предварительно обезвоженных осадков очистных сооружений г. Минска.

Основными причинами такого выбора являются:

- полая неподвижная печь не имеет подвижных механических элементов в зоне повышенной температуры;

- высокоэффективный теплообмен, сопоставимый с процессами, происходящими в кипящих жидкостях;

- высокая однородность температур обеспечивает удобное регулирование и ограничение образования окислов азота;

- гибкость работы в условиях частых остановок и пусков.

Сжигание осадков - широко проверенная технология, позволяющая минимизировать промышленные риски.

Существует два варианта строительства завода по сжиганию илового осадка:

- сжигание сброженного осадка очистных сооружений;

- сжигание сброженного осадка с предварительной сушкой.

На рисунке 1.7 приведены технологические схемы сжигания по вариантам.

Рисунок 1.7 - Схемы сжигания осадка по двум вариантам

Строительство завода по сжиганию ОСВ предполагает обработку дымовых газов. В течение последних лет обработка дымовых газов печей сжигания значительно усовершенствовалась ввиду необходимости соблюдения постоянно ужесточающихся экологических норм. Современные установки для обработки дымовых газов используют химические технологии, строятся по модульному принципу с возможностью ступенчатой обработки загрязняющих веществ. Они весьма надежны и эффективны. Проект завода по сжиганию осадка должен не только гарантировать соблюдение норм выбросов загрязняющих веществ, но и значительно сократить количество отходов, которые должны быть направлены на захоронение. Данные по суммарным выбросам загрязняющих веществ после реализации проектных решений по двум вариантам сжигания ОСВ по расчетам ОДО «Энека» приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Суммарные выбросы загрязняющих веществ после реализации проектных решений по двум вариантам сжигания ОСВ

По данным ОДО «Энека»

Анализ расчетов показывает, что строительство завода по сжиганию илового осадка на Минской очистной станции УП «Минскводоканал» приведет к увеличению валовых и максимально-разовых выбросов по всем веществам, выбрасываемым проектируемым объектом по всем вариантам.

Следует осуществлять контроль за количеством и составом выбросов загрязняющих веществ в уходящих дымовых газах проектируемого оборудования. В качестве основного метода контроля качества выбросов предусмотрен метод измерения концентраций загрязняющих веществ в газоходах дымососов.

Реализация данного проекта имеет положительный социальный эффект в качестве вновь создаваемых рабочих мест. Инвестиционные затраты по строительству завода по сжиганию осадка составляют 27,854 млн. EURO без НДС. Также реализация проектных решений в соответствии с рассматриваемым вариантом предполагает увеличение размера базовой СЗЗ. Следует отметить, что после реализации проекта объем захораниваемого на иловых площадках осадка (3 класс опасности) снижается на 140 тСВ/сутки (максимально), или 51100 тСВ/год. В то же время увеличивается количество отходов от сжигания золы на 21674 т/год, которая подлежит к размещению на объектах захоронения отходов при наличии соответствующего разрешения.

1.4.3 Утилизация ОСВ в биогазовых установках

Биогаз -- газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием бактерий. Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу. Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана -- лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

Принцип работы установки биогазовой установки заключается в том, что ОСВ периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар, оборудованный миксерами. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен. Принципиальная схема работы биогазовой установки отражена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 - Принципиальная схема работы биогазовой установки

Общий потенциал использования биогаза в качестве топлива с использованием стоков КНС в Республике Беларусь составляет порядка 66,4 млн. куб. м³, или 57,8 млн.м³ природного газа, с расчетной установленной электрической мощностью КГУ порядка 27 МВт.

В Республике Беларусь приняты и действуют ряд нормативно-правовых актов, создающих условия для инвестирования в развитие биогазовых комплексов на территории государства. Согласно Программе строительства энергоисточников работающих на биогазе (Постановление Совета Министров РБ от 09.06.2010 №885 «Об утверждении программы строительства энергоисточников, работающих на биогазе на 2010-2012 годы») на 2010-2012 годы предусматривался ввод в эксплуатацию 39 биогазовых комплексов суммарной электрической мощностью 40,4 МВт. Национальной Программой развития местных и возобновляемых энергоисточников на 2011-2015 годы (Постановление Совета Министров РБ от 10.05.2011 №586) предполагается внедрение биогазовых комплексов суммарной мощностью 635,5 тыс. т.у.т. при установленной электрической мощности КГУ 269 МВт. Постановление Министерства Экономики РБ от 30.06.2011 №100 «О тарифах на электрическую энергию, производимую из возобновляемых источников энергии, и признании утратившими силу некоторых постановлений министерства экономики Республики Беларусь», устанавливает повышающие коэффициенты (первые десять лет - 1,3 к установленному тарифу) на электроэнергию, производимую юридическими лицами и приобретаемую концерном «Белэнерго». Гарантирование создания благоприятных условий для реализации инвестиционных проектов обеспечивается путем возможности заключения с государственными органами Республики Беларусь инвестиционного договора. Порядок заключения и реализации инвестиционных договоров регулируется главой 10 Инвестиционного кодекса Республики Беларусь и Декретом Президента Республики Беларусь от 06.08.2009 №10 «О создании дополнительных условий для инвестиционной деятельности в Республике Беларусь».

Внедрение биогазовых установок на очистных сооружениях г. Минска позволит перерабатывать до 2 тыс.куб.м осадков в сутки, а также получать до 11,38 тыс.м³ биогаза в год и до 25,3 тыс. МВтч в год электрической энергии на когенерационных установках. Кроме того, дополнительно будет снижена экологическая нагрузка в зоне илового хозяйства за счет уменьшения органической составляющей осадка при ее сбраживании, а также сократятся эксплуатационные затраты за счет снижения объемов обработки осадков, их транспортировки и уплаты экологического налога за выбросы в зоне илового хозяйства.

Образующийся по данной технологии после анаэробного сбраживания осадок необходимо обезвоживать и использовать далее либо в качестве удобрения, либо направлять на захоронение или на сжигание. Эта технология однозначно не позволяет его применение в сельском хозяйстве и при рекультивации земель в связи с наличием больших концентраций солей тяжелых металлов, а также не контролируемого присутствия антибиотиков, гербицидов, ПАВ, нефтепродуктов. При этом объем ОСВ после процесса брожения уменьшается только на 7-10%. Объемы захоронения ОСВ при этом существенно не уменьшаются, и возникает необходимость строительства завода по их сжиганию, что ведет к еще дополнительным капитальным затратам. Также следует отметить, что объем образующегося осадка во много раз превышает потребность в нем для этих целей.

Особо следует отметить, что сброженный осадок имеет существенно худшие водоотдающие свойства. Это требует проведения дополнительной промывки сброженного осадка очищенной водой для удаления коллоидов с последующим гравитационным уплотнением. Воды после промывки направляются в начало очистных сооружений, при этом до 20% возрастает нагрузка по аммонию и фосфатам на сооружения биологической очистки. Это ухудшает условия биологического удаления фосфатов в сооружениях очистки сточных вод.

Не смотря на это, использование биогазовых установок в других отраслях является эффективным решением проблемы с отходами (сельское хозяйство, нетоксичных ОСВ и т.д.).

1.4.4 Сушка ОСВ и последующее использование в производстве цементного клинкера

Технология по полной утилизации осадков сточных вод в цементных печах является энерго и ресурсо-эффективной и позволяет исключить захоронение осадков.

Технологическая схема утилизации осадков сточных вод состоит из двух основных стадий: сушка осадка до влажности 10% и использовании высушенного осадка в качестве альтернативного топлива в цементных печах (рисунок 1.9).

Рисунок 1.9 - Схема технического решения по переработке осадков сточных вод

Основной частью технологической схемы является сушка осадка. Схема сушильного отделения, разработанного фирмой «VOMM», представлена на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 - Общая технологическая схема термической сушки осадков сточных вод

Основной единицей является турболопастная сушилка, представляющая собой два горизонтальных соосных цилиндра, образующих рубашку. По оси цилиндров расположен вал с лопатками (турбина), распределяющий высушиваемый материал тонким слоем по поверхности нагретой стенки. Сушка осуществляется за счет тепла сушильного агента при непосредственном контакте с материалом, а также при контакте с внутренней стенкой сушильного пространства, разогретой диатермическим маслом. Турбулентный характер движения материала и теплоносителя в сушильном пространстве обеспечивает высокую скорость и экономичность процесса сушки. Главная часть аппарата - это сушильная камера, в которой происходит дезинтеграция сырья и испарение влаги. Характер потоков внутри камеры гарантирует равномерную сушку. Патентованная система сушки замкнутого цикла обеспечивает содержание кислорода в рабочем объеме ниже определенного уровня, что исключает необходимость применения азота в качестве технологического газа.

Типовой ряд сушилок обеспечивает минимальные удельные расходы тепла, короткое время сушки за один проход (1 - 3 минуты), высокую удельную площадь испарения (таблица 1.4).

Сушке могут подвергаться материалы с любой начальной влажностью.

Таблица 1.4 - Типовой ряд сушилок

Модель	Мощность по испарению*
Ecologist	При высушивании	При концентрировании
600	300 кг/ч	1000 кг/ч
900	800 кг/ч	1800 кг/ч
1100	1110 кг/ч	2500 кг/ч
1500	2000 кг/ч	4000 кг/ч
1700	3000 кг/ч	6000 кг/ч
1900	4000 кг/ч	7500 кг/ч

* - Индикативные данные: уточняются в зависимости от характеристик обрабатываемого продукта

Удельные расходы тепла составляют 600-850 ккал/кг H₂O в зависимости от характеристик обрабатываемого материала. Сушке могут подвергаться материалы с любой начальной влажностью. Максимальная производительность одной сушилки составляет до 4 т/ч испаряемой влаги.

Высушенный осадок далее используется в качестве альтернативного топлива в цементных печах (рисунок 1.11).

Вращающиеся цементные печи (рисунок 1.11) являются экологически чистым агрегатом для утилизации горючих вредных отходов за счет:

- высокой температуры материала в печи (1450 °С), газового факела и газового потока (1800-2000 °С);

- щелочной среды материала в печи при наличии кислой атмосферы;

- движения газов и материала в противотоке;

- нейтрализацией за счет образования жидкой фазы клинкера даже вредных веществ и тяжелых металлов;

- высокоэффективной очисткой газовых выбросов в электрофильтрах.

При этом обеспечивается разложение хлорорганических соединений типа диоксинов и фуранов, отсутствие каких-либо после использования альтернативного топлива побочных отходов, поскольку зола после сжигания горючих материалов входит в структуру портландцементного клинкера.

Характеристики	Температура и время
Температура в главной горелке ротационной печи	>1450°C (материал) >1800°C (температура пламени)
Время удержания в главной горелке	>12-15 секунд > 1200°C >5-6 секунд > 1800°C
Температура в прекальцинаторе	> 850°C (материал) >1000°C (температура пламени)
Время удержания в прекальцинаторе	> 2-6 секунд > 800°C

Рисунок 1.11 - Общая схема цементной печи

В зарубежной цементной промышленности потребление альтернативного топлива и топливосодержащих отходов достигает 70% от общего количества потребляемого топлива.

Использование существующей инфраструктуры цементных печей для совместной переработки отходов, позволяет экономить средства и не инвестировать в создание специальных печей или полигонов. В отличие от специальных печей для сжигания отходов, остатки золы опасных отходов, подвергающихся совместной переработке в цементных печах, включаются в состав клинкера, поэтому не остается конечных продуктов, требующих дальнейшей утилизации.

Для термической сушки до влажности не более 10% используется природный газ в следующих объемах (таблица 1.5).

Таблица 1.5 - Потребность в природном газе для сушки ОСВ до влажности 10%

Влажность осадка перед сушкой, %	60	70	80
Потребность в природном газе, млн. м3/год	6,73	10,75	18,8

Опыт работы аналогичных установок в крупнейших городах мира, таких как Пекин, Барселона, Рим, Милан (всего более 200 городов) показал, что в результате реализации данной технологии полностью решен вопрос утилизации осадка с одновременной утилизацией золы.

1.5 Технико-экологическое обоснование выбора метода использования ОСВ очистных сооружений г. Минска

Сравнительный анализ эффективности технических решений по утилизации ОСВ г. Минска был проведен для двух вариантов (таблица 1.5):

Вариант 1 - термофильное сбраживание с получением биогаза и последующим сжиганием сброженного осадка;

Вариант 2 - высокотемпературная сушка с последующим использованием осадка в производстве цемента

Вариант с использование иловых прудов является текущим вариантом и отклонено для дальнейшего рассмотрения в силу отказа о предоставлении земельного участка для строительства новых прудов-накопителей и возможности захоронения ОСВ в бывшем карьере на территории Минской области Миноблисполкомом (письмо от 05.03.2014 г. №9/2.3-7).

Таблица 1.5 - Сравнительный анализ эффективности технических решений по утилизации ОСВ г. Минска

Сравнение вариантов произведено по таким факторам, как эффективность процесса, эксплуатационные затраты (потребность в реагентах, материалах, энергоносителях, воде), воздействие на окружающую среду (выбросы, отходы), безопасность в эксплуатации (возможные аварийные ситуации), капитальные затраты, стадия разработки, наличие возможных проблем в эксплуатации и обеспечении режимных параметров работы. Исходя из вышеизложенного рассмотрения каждого варианта обращения с ОСВ и сравнения по технико-экологически факторам, вариант внедрения биогазовой установки и завода по сжиганию (вместе или по отдельности) является не эффективным и главное - не решает проблему полной утилизации осадка.

осадок сточный вода биогазовый

2. Экономическая часть

2.1 Инвестиционные затраты

Капитальные затраты по данным, представленным итальянской компанией VOMM, с учетом налогов (на закупку оборудования, строительно-монтажные работы, разработку проектно-сметной документации) составят 25 240 тыс. EURO (таблица 2.1).

Проектно-изыскательские работы - комплекс работ по проведению инженерных изысканий, разработке технико-экономических обоснований строительства, подготовке проектов, рабочей документации, составлению сметной документации для осуществления строительства (нового строительства, расширения, реконструкции, технического перевооружения) объектов, зданий, сооружений.

Строительно-монтажные работы - работы, выполняемые при возведении зданий и сооружений, а также при монтаже технологических систем и оборудования. Строительно-монтажные работы делятся на общестроительные (земляные, каменные, бетонные, железобетонные, плотничные, столярные, отделочные (штукатурные, облицовочные, малярные), кровельные работы, монтаж строительных конструкций, погрузочно-разгрузочные работы и др.) и специальные (устройство искусственных оснований, замораживание грунта, понижение уровня грунтовых вод, торкретирование, монтаж технологического оборудования, трубопроводов, средств контроля и автоматики, электромонтажные работы, санитарно-технические работы и др.).

Капитальные затраты - расходы предприятия, которые понесены при приобретении, создании, усовершенствовании, расширении активов предприятия. Основным моментом является то, что от такого рода расходов выгода будет поступать на протяжении не одного учетного периода, а нескольких.

Таблица 2.1 - Инвестиционные затраты по организации производства альтернативного топлива из осадков сточных вод очистных сооружений г. Минска

Наименование статей затрат	Инвестиционные затраты, тыс. евро
1.Проектно-изыскательские и прочие работы	700
2.Строительно-монтажные работы	2 000
3.Приобретение оборудования, включая монтажные и пусконаладочные работы, обучение персонала	2 200
4.Итого капитальных затрат без налогов и платежей	25 100
5.НДС	140
6.ИТОГО	25 240

* - в проекте предусматривается освобождения от уплаты НДС и таможенных пошлин по выполняемым строительно-монтажным работам, а также по приобретаемому за рубежом технологическому оборудованию, предназначенному для реализации данного инвестиционного проекта

ОАО "Белорусский цементный завод" оказалось на пятнадцатом месте по размеру чистого убытка по итогам 1 квартала 2014 года, он составил BYR 34,6 млрд, что на 45,5% больше по сравнению с показателем чистого убытка по итогам I квартала 2013 года. Выручка предприятия выросла на 5,7% до BYR 321,3 млрд. В связи с этим ставится вопрос о невозможности привлечения кредита и как следствие получение финансирования капитальных затрат за счет средств бюджета, поскольку проект несет большую социальную направленность.

2.2 Расчет себестоимости 1 тонны альтернативного топлива из ОСВ

Себестоимость -- это стоимостная оценка используемых в процессе производства продукции (работ, услуг) природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов и других затрат на ее производство и реализацию.

Расчет себестоимости производился при условии, что влажность ОСВ равно 70% и объём составляет 10,75 млн.м³ год.

Транспортные расходы, относимые на себестоимость товара (сырья и материалов) - это все расходы, связанные с доставкой товара (сырья и материалов). Транспортные расходы детализируются на подстатьи (по тем расходам, связанным с доставкой товара, которые есть).

Расчет транспортных расходов производился исходя из 16$ за доставку 1 тонны ОСВ до цементного завода.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) - запасы топлива и энергии в природе, которые при современном уровне техники могут быть практически использованы человеком для производства материальных благ.

К топливно-энергетическим ресурсам относятся:

- различные виды топлива: каменный и бурый уголь, нефть, горючие газы, горючие сланцы, торф, дрова;

- энергия падающей воды рек, морских приливов, ветра;

- солнечная и атомная энергия.

В проекте предусмотрены затраты на природный газ и электроэнергию. Потребности в другом виде топливно-энергетических ресурсов нет.

Стоимость затрат на природный газ и электроэнергию равна произведению цены за единицу ТЭР на расход.

Заработная плата - это вознаграждение за труд, которое наниматель обязан выплатить работнику, в зависимости от ее сложности, количества, качества, условий труда и квалификации работника, с учетом фактически отработанного времени, а также за периоды, включаемые в рабочие в Республике Беларусь (в соответствии со статьёй 57 Трудового Кодекса Республики Беларусь).

Расчет за заработную плату производился исходя из того, что потребность в персонале - 10 человек, количество рабочих дней - 253 дней, продолжительность рабочего дня - 8 часов. Фора оплаты труда -повременная - начисляется по фактически отработанному времени. Основная заработная плата принята на уровне 7 500 000 руб. Ставки по отчислениям на социальное страхование и в фонд занятости населения приняты в соответствии с законодательством Республики Беларусь на уровне 34% и 1% соответственно.

Амортизация - это процесс постепенного переноса стоимости средств, по мере их износа, на стоимость продукции, которая производится. Амортизация распространяется на основные средства, основные фонды, нематериальные активы, капитал и т.д. В расчете амортизация начисляется линейным методом.

Расчет амортизационных отчислений произведен в соответствии с «Инструкцией о порядке начисления амортизации основных средств и нематериальных активов», утвержденной постановлением Минэкономики, Минфина, Минстройархитектуры от 27.02.2009 №37/18/6. Ставки амортизационных отчислений приняты: для зданий и сооружений - 2,0%, для технологического оборудования - 3,3%, для инженерных сетей - 4,0%.

Общехозяйственные расходы - расходы, непосредственно не связанные с производственным процессом. К ним могут относиться: административно-управленческие расходы; содержание общехозяйственного персонала; амортизационные отчисления и расходы на ремонт основных средств управленческого и общехозяйственного назначения; арендная плата за помещения общехозяйственного назначения; расходы по оплате информационных, аудиторских, консультационных и т.п. услуг; другие аналогичные по назначению управленческие расходы.

Общепроизводственные расходы в расчете (услуги связи, платежи по страхованию, услуги банков, услуги консультационные, аудиторские, услуги по образованию и др.) приняты на уровне 90% от затрат на заработную плату.

Налоги и отчисления, относимые на себестоимость - отчисления в бюджет, включаемые в затраты предприятия. К ним относятся:

1. Экологический налог

2. Платежи за землю

3. Отчисления в инновационный фонд.

Налоги относимые на себестоимость включают налог на недвижимость, который равен 1% от стоимости основных средств за исключением машин и оборудования.

Управленческие расходы - расходы, не связанные с производственной или коммерческой деятельностью предприятия: затраты на содержание отдела кадров, юридического отдела, отдела АСУ, ООТиЗ, освещение и отопление сооружений непроизводственного назначения, командировки, услуги связи и т.д.

Управленческие расходы приняты на уровне 30 000 000 млн. руб. в месяц.

Постатейный расчет себестоимости 1 тонны альтернативного топлива из ОСВ приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Постатейный расчет себестоимости 1 тонны альтернативного топлива из ОСВ

Наименование статей затрат	ед. изм.	расход	цена, руб.	Сумма, руб.
Транспортные расходы			238 400,0	238 400,0
Природный газ	м3 на м3 осадка сточных вод	39	3 651,0	142 240,0
Электроэнергия	кВт/час на м3 осадка сточных вод	50,0	1 692,0	84 622,0
Основная заработная плата рабочих	чел/час	0,3301	14679,9	4846,4
Отчисление соцстрах и фонд занятости	%	34	4991,2	4991,2
Отчисления на обязательное страхование	%	1	146,8	146,8
Амортизационные отчисления			220 808,9	220 809,0
Общепроизводственные расходы	%	90%	13 212,0	13 212,0
Налоги относимые на себестоимость			6 336,9	6 336,0
Производственная себестоимость				715 604,0
Управленческие расходы			7927,2	7 927,2
Полная себестоимость				723 532,0

Курсы валют, принятые на дату расчета: EURO = 16 500 руб.

USD = 14 900 руб.

2.3 Расчет цены 1 тонны цемента при использовании топлива из ОСВ

Цена - это важнейшая экономическая категория, отражающая стоимость товара в денежном выражении на данном рынке в данных конкретных условиях. Другими словами, цена определяет сумму денег, за которую продавец хочет продать, а покупатель готов купить товар в рассматриваемый момент времени на данном рынке.

Цена - сложная временная экономическая категория. В ней отражаются практически все основные экономические отношения, сложившиеся в обществе в данный момент. Прежде всего, это относится к производству и реализации товаров, формированию их стоимости, а также к созданию, распределению и использованию денежных накоплений. В этом смысле можно говорить о том, что цена опосредствует все товарно-денежные отношения.

Значение цены определяется следующими функциями:

- Учетная или балансовая функция заключается в том, что только посредством цены можно учесть все затраты. На основании стоимостной оценки, т.е. посредством цены составляются все виды балансов в денежном выражении.

Для нормального поступательного развития экономики характерно соответствие суммы цен совокупности созданных стоимостей. Любые нарушения данного соответствия означают нарушения в процессе производства. В частности, превышение суммы цен над суммой созданных ценностей означает инфляцию.

- Стимулирующая функция означает, что посредством системы цен реализуются экономические интересы всех участников производства и общества в целом.

Особенно существенно это для рыночной экономики, когда на первое место выдвигаются экономические методы управления. Стимулирование осуществляется по всем стадиям, направлениям, отраслям расширенного воспроизводства. Через систему цен стимулируется увеличение объема производства, улучшение качественных параметров товаров, обновление ассортимента, улучшение структуры потребления (производственного и непроизводственного), сокращение нерациональных перевозок, эффективное использование транспортных средств, сокращение времени обращения и т.п. Кроме того, чрезвычайно актуальна стимулирующая роль цены в плане снижения себестоимости и увеличения на этой базе прибыли.

Большую роль стимулирующая функция играет в решении социальных проблем, когда через соответствующую ценовую политику создаются благоприятные условия потребления товаров первой необходимости и услуг.

- Перераспределительная функция означает, что отдельные производители, в том числе, и государство как крупнейший собственник могут регулировать цены на отдельные товары и услуги с целью перераспределения доходов потребителей и решения некоторых социальных, политических и др. задач. Эта функция осуществляется через льготные и дотационные цены.

Цена имеет огромное значение как инструмент экономической политики, с помощью которого можно эффективно и качественно решать многие вопросы хозяйствования и управления производством.

С точки зрения участников товарного производства очень важными являются принципы и методика ценообразования, а также особенности этого процесса на различных типах рынков. Различают два принципиально различных подхода к ценообразованию - затратный и рыночный, которые так или иначе реализуются в различных хозяйственных отношениях и рыночных ситуациях. При расчете применялся затратный метод формирования цены. При затратном подходе к ценообразованию в основу цены товара или услуги закладываются издержки (себестоимость) производства конкретного товара.

Использование вместо каменного угля альтернативного топлива из высушенных осадков позволит снизить себестоимость производимого цемента на цементном заводе почти на 1%. В масштабе предприятия экономия составит порядка 87 тыс. евро ежегодно (альтернативное топливо из ОСВ может быть использовано при производстве 123 тыс. т. цемента).

Таблица 2.3 - Расчет себестоимости 1 т. цемента при использовании альтернативного топлива

Наименование затрат	Ед. изм.	расход	Цена (руб.)	Ст-ть (тыс.руб.)
Сырье и материалы
-мел-мергель (высокий, низкий)	кг/1т.ц	1952,0	35409,0	69119,0
- пыль колошниковая	кг/1т.ц	15,50	637632,0	9883 ,0
- отходы железосодержащие	кг/1т.ц	14,50	597481,0	8663 ,0
- песок природный	кг/1т.ц	83,0	8739,0	725 ,0
- гипсовый камень	кг/1т.ц	48,5	402713,0	19532 ,0
- мелющие тела	кг/1т.ц	1,40	22066603,0	30893 ,0
Итого: сырье и материалы				138816 ,0
Природный газ	кг у.т/1т.ц.	32,10	2997,3	96212 ,0
Топливо ( осушенные иловые осадки)	кг у.т/1т.ц.	248,52	723,5	179812,0
Торфобрикет	кг у.т/1т.ц.	17,40	1730,9	30117,0
Итого: топливо технологическое				306141,0
Электроэнергия	кВт.ч/1т.ц	190,1	1172,7	222877,0
Заработная плата	ч/ч на 1 т.	0,4	33792,0	12706,0
Дополнительная зарплата	%	9,7		1236,0
Отчисл.соц.страхование	%	0,7		96,0
Амортизация основных фондов	руб.			55133,0
Общепроизводственные расходы	руб.			87707,0
Общехозяйственные расходы	руб.			21428,0
Отчисления из зарплаты	%	34,0%		4740,0
Налог на землю	га			684,0
Экологический налог	руб.			15548,0
Непроизводственные расходы	руб.			27851,0
Итого:	руб.			894963,0
Снижение себестоимости по мероприятиям	%	0,1%		-895,0
Себестоимость	руб.			894068 ,0

3. Охрана труда

3.1 Общие положения

Охрана труда - система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационные, технические, психофизиологические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия и средства.

Требования по охране труда - нормативные предписания, направленные на сохранение жизни, здоровья и работоспособности работников в процессе их трудовой деятельности, содержащиеся в нормативных правовых актах, в том числе технических нормативных правовых актах.