Охрана окружающей среды

Анализ по видам загрязнений, вносимых в окружающую среду от производственной деятельности отрасли «Речной транспорт»

Анализ загрязнений, их качественные и количественные характеристики определяют выбор мероприятий, снижающих отрицательное воздействие речного транспорта на окружающую среду.

Качественные характеристики загрязнений и способы их утилизации.

Все загрязнения, вносимые в окружающую среду речным транспортом, условно могут быть разделены на две группы:

Первая группа – специфические загрязнения, связанные с работой флота и портов. Эти загрязнения характерны только для водного транспорта, и для снижения их отрицательного воздействия на окружающую среду должны быть найдены и приняты технические решения, не применяемые в других отраслях народного хозяйства.

Вторая группа – неспецифические загрязнения от береговых объектов: предприятий, мастерских/жилых поселков. Эти загрязнения имеются в других отраслях, и поэтому для их предотвращения применимы типовые технические решения.

В свою очередь специфические загрязнения подразделяются на:

а) загрязнения, образующиеся при эксплуатации флота и плавмеханизации;

б) загрязнения, связанные с перегрузочными работами в портах;

в) загрязнения, образующиеся при добыче нерудностроительных материалов из русел рек и дноуглубительных работах.

1. Основными видами загрязнений при эксплуатации флота являются сточные воды (хозяйственно-фекальные и хозяйственно-бытовые) и бытовой мусор, образующиеся в результате жизнедеятельности экипажа и пассажиров, а также нефтесодержащие воды (подсланевые) и производственный мусор, образующиеся в результате эксплуатации судовых механизмов.

Кроме того, имеются случаи аварийных разливов нефтепродуктов при буксировке судов и в результате различных аварийных ситуаций.

2. При использовании воды для питьевых и хозяйственных нужд на судне скапливается сточные воды. Состав сточных вод, образующихся на судне, непостоянный, соотношение фекальных и хозяйственно-бытовых вод изменяется в течение суток, зависит от режима работы судна (стоянка в порту или рейс) и других обстоятельств. Очевидна зависимость состава сточных вод от класса судна и его комфортности. Для современных пассажирских судов, оборудованных индивидуальными душами в одно- и двухместных каютах, характерно повышенное содержание хозяйственно-бытовых вод по сравнению с грузовыми судами.

Анализ основных показателей загрязнения судовых сточных вод на примере пассажирского флота показывает:

- загрязненность судовых сточных вод существенно изменяется в течение суток;

- наиболее концентрированная сточная вода образуется с 10 до 14 часов, наименее концентрированная – с 20 до 24 час.;

- среднесуточные значения БПК₅ и ВВ могут достигать соответственно 150 и 240 мг/л;

- значения рН колеблются обычно в пределах 6,1…8,4;

- температура сточной воды обычно составляет 20…22⁰ С;

- прозрачность необработанной сточной воды в среднем 1…2 см.

До недавнего времени проблема удаления сточных вод с судов решалась сбросом за борт без какой-либо обработки в расчете на способность водоемов к самоочищению за счет разложения загрязнений естественным путем. Однако, способность к самоочищению зависит от начальной чистоты воды и от количества растворенного в воде кислорода. В настоящее время качество воды в реках и прибрежной зоне морей значительно ухудшилось, что связано с быстрым развитием городов, промышленности и сельского хозяйства. Присутствие в воде большого количества загрязнений нарушает кислородный баланс водоемов, снижает их способность к самоочищению.

Кроме того, сточные воды могут являться причиной бактериального загрязнений. Поэтому, несмотря на то, что общее количество сбрасываемых с судов сточных вод несравненно меньше сбрасываемых городскими канализационными сетями, назрела необходимость в мерах по предотвращению сброса необработанных сточных вод с судов. Выбор способа очистки сточных вод и его эффективность зависит от состава этих вод. В настоящее время приняты следующие контрольные показатели, по которым можно прямо или косвенно судить о степени загрязнения сточных вод: БПК₅ – биохимическая потребность в кислороде в течение 5 суток, ВВ – количество взвешенных веществ, содержащихся в 1 л сточной воды, коли-индекс – количество бактерий группы «коли», содержащихся в 1 л сточной воды, рН – количество ионов водорода, прозрачность.

Органы Госкомприроды и Минздрава руководствуются указанными показателями при осуществлении контроля за глубиной очистки сточных вод. В нормативных документах установлено, что подлежащие очистке и обеззараживанию сточные воды не должны превышать следующих значений контролируемых показателей, при которых возможен сброс с судов:

БПК₅, мг/л – 50 (для несамоходных специализированных судов – не более 40);

ВВ, мг/л – 50;

Коли-индекс – 1000.

Отводить обработанные сточные воды разрешается, как правило, при движении судна со скоростью не менее 4 км/ч.

В настоящее время существует следующие способы удаления сточных вод с судов:

- накопление в сборных цистернах с последующей передачей их с помощью судов-сборщиков и специализированных береговых причалов на береговые очистные сооружения;

- обработка в автономных судовых установках очистки и обеззараживания сточных вод с последующим сбросом за борт;

- накопление в сборных цистернах с последующей передачей их на суда комплексной переработки отходов.

Передачу сточных вод на береговые очистные сооружения осуществляют следующим образом. Скапливающиеся в сборных цистернах сточные воды передают на суда-сборщики, которые оборудованы специальными емкостями и системами вакуумного приема, позволяющими принимать сточные воды с обслуживаемых судов. После заполнения накопительных емкостей судно-сборщик направляются к ближайшему специализированному причалу, где осуществляется передача сточных вод через специальный коллектор на береговые очистные сооружения. Как правило, специализированные причалы снабжены для этой цели перекачивающими насосными станциями.

Эффективность передачи сточных вод на береговые очистные сооружения зависит от пропускной способности системы судно-сборщик – специализированный причал. Количество обслуживаемых судов зависит от объемов сточных вод, необходимых к передаче на берег, удаленностью специализированных причалов от места дислокации судна. В период интенсивной навигации, когда в портах находится большое количество пассажирских судов собрать весь объем скапливающихся на них сточных вод с помощью сборщиков практически невозможно. К тому же объемы сборных цистерн современных пассажирских судов часто в несколько раз превышают аналогичные объемы, имеющиеся на судах-сборщиках. Бывает, что и специализированный прием не в состоянии переработать весь объем собранных сточных вод хотя бы потому, что пришвартоваться у него и передать сточные воды может только одно судно-сборщик, так как длина типового причала для передачи отходов равна 32 м.

Поэтому весьма перспективным представляется способ передачи сточных вод самими судами непосредственно в коллекторы, соединенные с системами городских канализаций. При таком способе передачи сточных вод сокращается потребность в судах-сборщиках (обработка на причале нескольких крупных пассажирских судов за сутки может заменить три-четыре судна-сборщика), снижаются эксплуатационные расходы на содержание служебно-вспомогательного флота, сокращаются случаи простоев транспортных средств в ожидании обслуживания. Кроме того, передача сточных вод самими судами позволяет в несколько раз увеличить объем собранных сточных вод. При этом резко возрастает производительность обслуживания флота, так как весь объем работ, связанных с приемом сточных вод, выполняется без увеличения численности плавсостава вспомогательного флота.

Однако, удалять сточные воды с судов таким способом можно только в районах населенных пунктов, оборудованных береговыми очистными сооружениями, специализированными причалами достаточной длины, судами-сборщиками и т.п. В связи с этим при эксплуатации судов в районах, не имеющих широкой сети береговых канализационных и очистных сооружений, для решения проблемы удаления сточных вод с судов используется способ обработки сточных вод непосредственно на самом судне или на специальных судах комплексной переработки отходов с помощью автономных установок для очистки и обеззараживания сточных вод.

3. В процессе эксплуатации судовых механизмов образуется особый вид отходов – подсланевые нефтесодержащие воды, которые скапливаются под сланями машинных отделений. Основные причины образования нефтесодержащих вод на судне – это протечки воды из трубопроводов, арматуры, насосов, через дейдвудные устройства, обшивку корпуса и донную арматуру, а также протечик нефтепродуктов из трубопроводов и арматуры при ремонте механизмов, топливной и масляной аппаратуры. Нефтесодержащие воды образуются при промывке деталей, механизмов, пропарке топливных и масляных цистерн, а также в результате аварийных протечек.

Концентрация нефтепродуктов в подсланевых водах колеблется от долей процента до 100 % их содержания, но после непродолжительного отстаивания среднее значение чаще всего находится в пределах 200 – 500 мг/л.

Эффективность очистки во многом зависит от состава нефтесодержащих вод и степени нефти в воде. Удалять из воды эмульгированные нефтепродукты гораздо сложнее, чем грубодисперсные, поэтому по возможности следует исключить факторы, способствующие их образованию. С этой целью применяется способ вакуумного приема нефтесодержащих вод на установки для очистки и на суда-сборщики.

Однако, полностью избавиться от присутствия эмульгированных нефтепродуктов в реальных судовых нефтесодержащих водах не удается. Как показали исследования, концентрация их колеблется в довольно широком интервале: в большинстве случаев она составляет 20 – 50 мг/л, но иногда достигает 100 мг/л и более.

Во внутренних водоемах запрещен сброс с судов нефтесодержащих вод, если концентрация нефтепродуктов в них превышает: 10 мг/л для самоходных судов и 5 мг/л для несамоходных специализированных судов. При этом с самоходных судов можно сбрасывать очищенные нефтесодержащие воды при движении судна со скоростью 4 км/ч.

В настоящее время для судов, эксплуатирующихся во внутренних водоемах, принимают как судовую, так и внесудовую очистку подсланевых вод от нефтепродуктов, т.е. нефтесодержащие воды обрабатывают непосредственно на судах с использованием специального очистного оборудования или же передают на плавучие станции или специализированные суда для последующей обработки. Передача нефтесодержащих вод на плавучие очистные станции осуществляется с помощью судна-сборщика или самим сдающим судном. Существующие плавучие очистные станции в основном производительностью до 200 м³/сут и обеспечивает глубину очистки нефтесодержащих вод до 5 мг/л.

4. В процессе производственной и бытовой деятельности на судне образуется ряд твердых и жидких отходов, подлежащих удалению. Бытовые твердые отходы, к которым относятся бумага, тряпки, упаковочные материалы (деревянные ящики, консервные банки, стеклянные бутылки и банки и т.д.), а также пищевые отходы. Бытовые твердые отходы обычно накапливаются в специальных контейнерах (бачках), установленных на корме судна. Причем для пищевых отходов предназначены отдельные бачки, и таким образом они не смешиваются с бытовым мусором. Использованную стеклянную посуду обычно тоже складывают отдельно в специальные ящики.

Эксплуатационные твердые отходы (ветошь, тряпки, тканевые, синтетические и бумажные фильтры, дерево, резина и др.) образуются в процессе обслуживания судовых механизмов. Основную массу этих отходов составляют промасленная ветошь, которую хранят в специальных ящиках, установленных в машинных отделениях судов.

Кроме твердых на судах накапливаются и жидкие отходы, которые можно разделить на две группы:

- шлам от установок для очистки сточных вод, а также прошедшие камбузную дробилку пищевые отходы, накапливаемые в специальной судовой цистерне;

- шлам от сепараторов топлива и масла, представляющий собой обводненные нефтепродукты с содержанием воды до 60 %.

Мусор по степени его взаимодействия с водной средой можно классифицировать следующим образом:

плавающий – приводит к загрязнению поверхности воды и береговой полосы;

тонущий – загрязняет дно водоема, особый вред наносит местам нерестилищ и нагула рыб;

растворяющийся – поглощает для своего окисления кислород из воды водоема, изменяет ее окраску, цвет и т.п.

Во внутренних водоемах запрещен сброс любого вида судового мусора, включая пищевые отходы.

5. Исследованиями, проведенными во многих странах, установлено, что наиболее часто загрязнение водоемов в результате разлива нефтепродуктов происходит при перекачке по вине обслуживающего персонала и при авариях судов, когда пробивается корпус судна.

Речные суда работают не только на реке, они выходят в озера, водохранилища и моря, поэтому к ним предъявляются все требования по охране водной акватории морей и дополнительно по охране акватории озер и рек.

Нефтяные загрязнения на море и внутренних водоемах имеют много общего, однако, как в характере загрязения, так и в условиях их ликвидации имеются различия. Из-за разницы в тоннаже морских и речных нефтеналивных судов нефтяные загрязнения, вызванные авариями, имеют различные масштабы. К чистоте внутренних водоемов предъявляются более высокие требования, чем к морям.

На реке нефть сравнительно быстро достигает берегов, а за счет течения нефтяное пятно быстро распространяется на большее расстояние.

Чтобы устранить утечки нефтепродуктов через пробоины, многие современные танкеры и все речные суда, перевозящие нефтепродукты, оборудуют двойным дном и двойными бортами. Палубы судов наращивают вертикальными стальными листами высотой 100 – 200 мм, что позволяет предотвратить утечку нефтепродуктов в случае попадания их на палубу. Такая мера наиболее эффективна для устранения случаев мелкого разлива.

Другой эффективный метод – приварка к соединительным фланцам специальных стаканов. Подтекающие из фланцев нефтепродукты собираются в эти стаканы и сливаются обратно в емкости. На палубах плавучих нефтепричалов для стока попавшей на палубу нефти и дождевой воды предусмотрены специальные сточные карманы, из которых сток поступает в специальную цистерну. На таких причалах используются специальные металлические шарнирные трубопроводы, которые предотвращают утечку нефтепродуктов. Для своевременного отключения грузового трубопровода в случае аварийного разъединения устанавливают задвижки с дистанционным управлением.

Для очистки грузовых судов и танкеров существуют специальные станции; зачистные станции могут быть плавучими и береговыми стационарными, а зачистку можно осуществлять как механическим, так и химико-механическим способом (с добавками различных веществ к воде для улучшения очистки емкостей).

Назначение зачистных станций – очистка грузовых судов и танкеров от различного мусора и нефтепродуктов. Все станции работают по одному принципу: мойка судов горячей водой под большим давлением и сбор остатков в специальные цистерны с последующей обработкой.

Комплексные мероприятия по предотвращению утечки нефтепродуктов и их своевременный сбор с судов в значительной мере позволяют предотвратить загрязнение водной акватории речных и озерных причалов, а также морских портов.

6. В результате производственной деятельности судов происходит загрязнение атмосферного воздуха углеводородами, окисью углерода, сернистым ангидридом, окислами азота, содержащимися в отработанных газах судовых силовых установок.

Дизель, вырабатывая механическую энергию за счет окисления топлива воздухом, в процессе работы осуществляет непрерывный теплообмен с окружающей атмосферой. Он забирает воздух и потребляет топливо, затем выбрасывает отработанные газы, состоящие из части воздуха и продуктов окисления топлива. Таким образом, воздух, поступающий в цилиндр дизеля, совершает определенный термодинамический цикл, претерпевая при этом химические изменения, в результате чего превращается в отработавшие газы – сложную газовую смесь со множеством компонентов. Четыре компонента N₂, О₂, СО₂ и Н₂О составляют свыше 99 % объема газа.

При анализе состава отработавших газов используются два основных понятия: токсичность и дымность. Токсичные компоненты – это вредные вещества, входящие в состав отработавших газов. Дымность отработавших газов – это свойство, обусловленной наличием в его составе твердых и жидких аэрозольных частиц, подавляющую часть массы которых составляет сажа. Сама по себе сажа безвредна, но она может адсорбировать на своей поверхности токсичные вещества типа бензапирен.

Для одновременного снижения токсичности и дымности в отработавших газах требуются различные, подчас не совместимые между собой мероприятия, что существенно затрудняет решение проблемы снижения вредных продуктов в отработавших газах. Состав и количество токсичных компонентов отработавших газов дизелей определяются химической природой и элементным составом топлива, соотношением количества топлива и воздуха в цилиндре с особенностями организации рабочего процесса двигателя.

Исследования показали, что снижение выбросов сажи в атмосферу можно добиться, обеспечив правильную эксплуатацию дизеля.

Существенно уменьшить количество продуктов неполного окисления топлива позволяет следующее: конструктивное изменение двигателя, повышение полноты сгорания топлива путем изменения его качества, оптимизация подачи топлива в цилиндр и смесеобразования, выбор оптимальных регулировочных параметров дизеля при его работе.

Для снижения вредных выбросов при переходных режимах работы дизелей целесообразно использование специальных устройств – нейтрализаторов, обеспечивающих дополнительную очистку отработанных газов. Существует несколько видов нейтрализации: термическая, каталитическая, жидкостная, комбинированная. При эксплуатации дизелей с каталитическими нейтрализаторами, основанными на аллюмоплатиновом материале достигнута очистка отработавших газов: по окиси углерода – 30 %, по альдегидам – 80 %, по дожиганию сажи – 60 %.

По технологическим процессам, типичным для предприятий отрасли, одними из основных методов для уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу является: гидрообеспыливание; максимально возможная герметизация технологического или транспортного оборудования; устройство специальных укрытий у мест пылеобразования, аэроионизация, т.е. придание частицам электрического заряда; гидравлические способы, связанные с увлажнением тумано – и пенообразованием в зоне пыления; нанесение специальных пленок.

Наиболее распространенное в отрасли направление по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу – внедрение мероприятий по очистке пылегазовоздушной смеси – является малоэффективным, т.к. очистные пылгазовоздушные установки не обеспечивают достижения установленных нормативов ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу. Достигнуть значительного снижения выбросов вредных веществ в атмосферу представляется более целесообразным за счет изменения технологии и совершенствования оборудования, а не за счет внедрения пыле- и газоочистки на источниках. Изменение технологических процессов сопровождается подбором производственного оборудования с учетом количества и состава выделяемых загрязняющих веществ.

В результате производственной деятельности предприятий отрасли в атмосферу выбрасывается без очистки достаточно большое количество загрязняющих веществ.

Вывод: соблюдение указанных мер по предотвращению загрязнения окружающей среды и строгий контроль за выбросом отходов в водоемы Российской Федерации с грузовых судов может уменьшить степень загрязнения окружающей среды при осуществлении перевозок и грузовых операций при проектируемой технологии.