CC BY
136
2. Наумов В. С. Оценка ущерба при разливах нефти на объектах транспортного комплекса / В. С. Наумов, А. Е. Пластинин // Журнал университета водных коммуникаций. — 2010. — № 5 (1). — С. 152-157.
3. Наумов В. С. Информационно-аналитическая поддержка мероприятий по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти (ЛАРН) в Волжском бассейне / В. С. Наумов, А. Е. Пластинин // Международный научно-промышленный форум «Великие реки — 2007»: труды конгресса / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. — Н. Новгород, 2007. — С. 227-228.
4. Наумов В. С. Информационные аспекты создания функциональной подсистемы организации работ по предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на внутренних водных путях / В. С. Наумов, А. Е. Пластинин // Наука и техника транспорта. — 2007. — № 3. —
С. 74-77.
5. Программно-аппаратный комплекс экологического мониторинга и поддержки принятия управленческих решений (ПАК) — Режим доступа: http://trancons.ru/products/programmno-apparatnyi-kompleks-ekologicheskogo-monitoringa-i-podderzhki-prinyatiya-upravlencheskih-reshenii-pak.
6. ТРАНЗАС становится дистрибьютором систем экологического мониторинга датской компании 0818 — Режим доступа: http://www.korabel.ru/news/comments/tranzas_stanovitsya_ distribyutorom_sistem_ekologicheskogo_monitoringa_datskoy_kompanii_osis.
7. Наумов В. С. Методика определения расположения потенциальных источников разлива нефти и нефтепродуктов на внутренних водных путях при эксплуатации судов / А. Н. Бородин,
В. С. Наумов // Речной транспорт (XXI век). — 2009. — № 5. — С. 81-83.
8. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов РД 03-418-01 (утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 10.07.2001 № 30).
УДК 502.1/2:656.6 В. И. Решняк,
д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;
С. Е. Посашкова,
аспирант, ст. преподаватель, СПГУВК;
К. В. Решняк,
аспирант,
СПГУВК
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА СУДАХ
INVESTIGATION OF THE PROSESS OF THE SEWAGE FORMATION ON THE
SHIPS
На основании теоретических и экспериментальных исследований авторами работы предложены новые направления решения проблемы предотвращения загрязнения водоемов сточной и подсланевой водой при эксплуатации судов: мероприятия по снижению количества сточной воды, разделение стока сточной воды, а также технология очистки подсланевой воды внесудовыми техническими средствами.
On the basis of the theoretical and experimental research the authors offer some new ways of solving the problem of preventing the pollution of reservoirs with sewage and bilge water generated during ships maintenance. These ways are: reducing the volume of the sewage, separation of the sewage drainage, bilge water purification with outside ship facilities.
Выпуск 4
|Выпуск4
Ключевые слова: водопотребление, водоотведение, предотвращение загрязнения водоемов, сточная
вода.
Key words: water consumption, drainage system, preventing of reservoirs pollution, sewage.
Актуальность проблемы — предотвращение загрязнения водных объектов при эксплуатации судов и их энергетических установок (СЭУ). Судно как любой техногенный объект является источником загрязнения водных объектов — внутренних водных путей и морей. Основным аспектом загрязнения водоемов при эксплуатации судов и их энергетических установок является образование сточной воды и нефтесодержащей подсланевой воды.
Требованиями современного природоохранного законодательства, регулирующего загрязнение окружающей среды при эксплуатации судов и их энергетических установок, запрещен всякий сброс сточной и подсланевой воды в водоем без их очистки.
Очистка судовой загрязненной воды может быть организована двумя способами. Первый предполагает применение судовых установок для очистки сточной и подслане-вой воды, второй — сбор загрязненной воды с судов и ее последующую очистку на так называемых внесудовых природоохранных технических средствах (ВПТС). К ВПТС относится целый комплекс средств, которые обеспечивают сбор, транспортировку, временное хранение и очистку загрязненной воды. Такая организация очистки загрязненной воды определяется тем, что с точки зрения возможности и необходимости оснащения судов природоохранным оборудованием все суда можно разделить на следующие группы:
— суда, на которых в соответствии с международными требованиями необходимо наличие судовых установок для очистки под-сланевой или сточной воды;
— суда, на которых очистка подслане-вой или сточной воды может осуществляться как с помощью судовых установок, так и с помощью средств внесудовой очистки;
— суда, для которых очистка подслане-вой или сточной воды может быть организована только с помощью средств внесудовой очистки.
Каждое из указанных направлений решения исследуемой проблемы характеризуется как минимум одним общим обстоятельством — необходимостью создания технических средств: судовых установок, береговых или плавучих сооружений или систем для очистки загрязненной воды. Таким образом, основным объектом в указанном комплексе технических средств являются очистные сооружения, которые могут быть размещены как на плавучих (плавучие очистные станции, суда для комплексной переработки отходов), так и на береговых объектах. Плавучие объекты могут быть стационарными и передвижными.
Эффективность работы очистных систем (установок, сооружений) зависит от следующих факторов: технологии очистки воды, которая предусмотрена в рассматриваемой очистной системе, и конструкции отдельных очистных устройств, входящих в состав очистной системы.
В свою очередь технология очистки, то есть набор операций, обеспечивающих требуемое качество очищенной воды, определяется:
— требованиями к качеству очистки
воды;
— свойствами очищаемой воды.
Основными свойствами загрязненной
воды являются дисперсно-фазовый состав очищаемой воды, природа вещества примесей и их количество, а также количество загрязненной воды.
Главные источники образования судовой нефтесодержащей подсланевой воды (НПВ) — протечки в корпусе судна, в дейд-вудном устройстве, судовых системах.
Основными факторами, от которых зависит образование подсланевой воды, являются:
— мощность судовой энергетической установки;
— срок службы судна;
кВт
Рис. 1. Суточное накопление НПВ на судах
— уровень инженерной культуры обслуживающего персонала.
С точки зрения природоохранного законодательства основным признаком, характеризующим свойства подсланевой воды, является присутствие в ней нефтепродуктов. Однако в такой воде могут содержаться не только нефтепродукты, но и, например, взвешенные вещества, СПАВ.
Нефтепродукты, которые находятся в подсланевой воде, могут находиться в виде отдельного слоя, а также в эмульгированном состоянии.
Многолетний опыт эксплуатации судов внутреннего плавания показывает, как количество подсланевой воды зависит от мощности СЭУ (см. рис. 1).
На представленном графике верхняя граница данных о суточном накоплении НПВ (кривая а) соответствует низкому уровню инженерной культуры при обслуживании и эксплуатации СЭУ. Как видно из приведенных данных, повышение уровня инженерной культуры обслуживающего персонала (кривая б) позволяет существенно — до 30-50 % — снизить суточное образование подсланевой воды. В целом количество подсланевой воды, которое образуется на судах внутреннего плавания, колеблется в диапазоне 0,1-0,5 м3 в сутки.
Источниками образования судовой сточной воды являются гальюны, умывальники, душевые, камбуз, прачечные.
Количество сточной воды зависит от количества людей (команда и пассажиры) на судне, а также от характера водопотребле-ния воды.
Нашими исследованиями было установлено, что в целом имеется существенный резерв возможностей снижения водопотреб-ления, а следовательно, и уменьшения количества образующейся на судах сточной воды.
Например, наблюдая за осуществлением любой операции бытового водопотребления, авторами было замечено, что часть воды используется полезно по прямому назначению, а часть чистой воды сразу попадает в сток. Количественную оценку этому обстоятельству можно дать с помощью коэффициента полезного водопотребления Кпеп. Этот коэффициент представляет собой отношение полезно использованной воды к ее общему количеству, которое было потреблено на осуществление какой-либо операции. Наши экспериментальные исследования позволили определить значения коэффициента Кпеп для основных операций водопотребления в бытовых целях.
Выпуск4
|Выпуск4
Кроме того, значения коэффициента полезного водопотребления определялись не только для разных операций водопотребления, но и для двух режимов водопотребления — фактически наблюдаемого и экономичного.
Фактически наблюдаемый режим представляет собой такое водопотребление, которое мы чаще всего можем наблюдать в нашей жизни. Экономичный режим водопотребле-ния обеспечивается применением различных средств и способов экономии воды. К таким
средствам и способам относятся, например, краны, которые открываются и закрываются при поднесении и удалении рук от крана; души, где вода открывается нажатием на кнопку и закрывается автоматически через 10-15 с, аэраторы, унитазы с двухрежимным сливом, посудомоечные машины, стиральные машины и другое оборудование.
Результаты этих исследований приведе -ны в табл. 1.
Таблица 1
Значения коэффициента полезного водопотребления К
№ п/п Вид операции водопотребления Значение коэффициента К при отсутствии пвп средств и способов экономии воды Значение коэффициента К при применении пвп средств и способов экономии воды
1 2 3 4
1 Мытье рук 0,45 0,95-1,0
2 Умывание 0,40 0,95
3 Чистка зубов 0,015-0,020 1,0
4 Бритье 0,04 0,95
5 Душ 0,25 0,9-1,0
6 Мытье посуды (ручная мойка) 0,25 0,8
7 Мытье посуды (моечная машина) 1,0 1,0
7 Мытье продуктов питания 0,8-1,0 0,9-1,0
8 Приготовление пищи 1,0 1,0
9 Стирка ручная 0,6-0,9 0,9-1,0
10 Стирка машинная 1,0 1,0
Понятно, что водопотребление должно быть организовано таким образом, чтобы вся потребляемая вода расходовалась только полезно (К = 1,0).
4 пвп ’ '
Низкие значения коэффициента К яв-
пвп
ляются объективным свидетельством неэкономного расходования воды, а также указывают на те операции водопотребления, которые прежде всего требуют применения средств и способов экономии расхода воды.
Общее потребление воды, например, в
течение суток можно определить по счетчику воды или расчетом по формуле:
& = ЦУг • х),
где: V. — скорость истечения воды из крана, л/мин; (. — время 7-й операции потребления воды, мин.
Скорость истечения воды определяется экспериментально. В некоторых случаях, например при предварительном анализе, в качестве расчетных значений скорости истечения воды могут быть приняты данные табл. 2.
Таблица 2 Расчетное значение скорости истечения воды
№ п/п Наименование источника воды Скорость истечения воды, л/мин
1 Кран умывальника 6-8
2 Кран мойки на кухне 5-6
3 Душ 4-5
Расчетные значения времени одной операции потребления воды можно принять по данным табл. 3.
Таблица 3 Расчетное время одной операции потребления воды, мин
№ п/п Вид операции водопотребления Время одной операции потребления воды, мин.
1 Мытье рук 0,3-0,75
2 Умывание 0,5-1,0
3 Чистка зубов 2,5-3,0
4 Бритье 3-4
5 Душ 5-7
Для анализа водопотребления необходимо собрать некоторые данные о характере водопотребления в течение суток.
Полезное водопотребление определяется для каждой операции потребления воды по формуле
(0 ). = (К ). ■ V. ■ 1. .
4 ^-пвп 4 пвп 1 1
Значения коэффициента Кппп принимаются в зависимости от степени использования средств и экономии воды по табл. 1.
Общее водопотребление QE определяется по формуле
=ад ). .
ч^-пвп /1
Степень экономичности потребления воды можно оценить, сравнивая значения общего водопотребления QI, и общего полезного водопотребления )7, а также сравнивая
затраты на оплату водопотребления.
Плата за потребление воды на бытовые нужды может быть рассчитана следующим образом.
Месячная плата за потребление воды, когда не применяются средства и способы экономии воды, определяется по зависимости
П. = 30 ■ 10-3( а ■ С п+ в ■ С ■ QX
общ. 4 хол.в. гор.в.
Плата за потребление воды, когда применяются средства и способы экономии воды, определяется по зависимости П = 30 ■ 10-3(а • С ^ + в ■ С ■ Q ).
пвп хол.в. пвп гор.в. пвп
В указанных зависимостях а и в представляют собой долю холодной и горячей воды в воде, вытекающей из смесителя. С достаточной точностью можно принять, что а = 0,7-0,8 и в = 0,2-0,3. При выборе значений а и в для расчета платы должно соблюдаться условие: а + в = 1. Указанные значения параметров а и в являются средними для всех операций водопотребления, в том числе и тех, когда расходуется только холодная вода.
Наши экспериментальные исследования и расчеты показывают, что суточное бытовое водопотребление на одного человека может достигать 170-190 л. При этом полезное водо-потреблении составляет 60-70 л.
Анализ процессов образования загрязненной воды на судах показывает, что одним из направлений решения проблемы предотвращения загрязнения водоемов судовой сточной и подсланевой водой является снижение количества загрязненной воды.
Снижение водопотребления, а следовательно, и снижение образования сточной воды обеспечивается применением средств и способов экономии воды прежде всего к операциям, которые характеризуются самым низким значением коэффициента водопотреб-ления. Теоретически возможным пределом снижения водопотребления является значение полезного водопотребления Е^пвп).
С точки зрения экономических затрат на осуществление мероприятий по экономии водопотребления все мероприятия можно разделить на две группы. Первая группа мероприятий не требует финансовых затрат. К таким прежде всего относится повышение уровня экологической дисциплины водопот-ребления.
Вторая группа мероприятий предполо-гает финансовые затраты, например установ-
Выпуск 4
|Выпуск4
102]
ку устройств, включающих воду при поднесении рук к крану воды в умывальнике.
Все причины образования НПВ можно разделить на объективные и субъективные. К первым относятся мощность СЭУ и срок службы судна. Ко вторым — в частности уровень инженерной культуры эксплуатации СЭУ.
Объективные причины образования НПВ зависят от уровня технологии судостроения, материалов, применяемых в судостроении, конструкции отдельных узлов, судовых устройств и агрегатов в целом. Указанные факторы меняются медленно, но все равно приводят к постепенному уменьшению количества протечек в корпусе судна и СЭУ. Однако полностью исключить образование подсланевой воды ни сейчас, ни в некотором будущем не представляется возможным.
Уменьшение количества подсланевой воды на судах можно и нужно обеспечить за счет субъективной составляющей причин образования, то есть путем повышения уровня инженерной культуры эксплуатации СЭУ.
Еще одной группой мероприятий, обеспечивающих предотвращение загрязнения окружающей среды сточной и подсланевой водой при эксплуатации судов, является уменьшение количества загрязняющих веществ в этой воде. Традиционно такая группа мероприятий предусматривала очистку сточной и подсланевой воды, что как раз и обеспечивало удаление из воды загрязняющих веществ. Авторы статьи обращают внимание на то, что снижение загрязняющих веществ в сточной и подсланевой воде может быть обеспечено и на этапе образования загрязненной воды.
Уменьшение общего количества нефтепродуктов в подсланевой воде обеспечивает герметичность судовых систем топлива и масла. Снижение доли эмульгированных нефтепродуктов может быть обеспечено запретом на использование синтетических поверхностно -активных веществ в машинном отделении судов.
Еще одним из направлений решения указанной проблемы является разделение стока сточной воды на сток из гальюнов и камбуза и сток от умывальников и душевых. В результате образующиеся два потока сточной воды характеризуются более однородным
составом стока, что существенно упрощает последующую очистку.
Как было сказано выше, в целом очистка загрязненной воды, образующейся при эксплуатации судов, может быть организована по двум следующим направлениям: с помощью судовых и внесудовых природоохранных технических средств. Выбор направления решения проблемы осуществляется по результатам анализа возможности и целесообразности с учетом таких конкретных обстоятельств, как тип и проект судна, район плавания, требования законодательства, и некоторых других.
Оба направления характеризуются одним общим обстоятельством — необходимостью применения очистных комплексов: судовых установок, плавучих очистных станций или береговых очистных сооружений.
Одной из трудностей создания судовых установок для очистки сточной и подслане-вой воды является ограниченность объемов размещения таких установок на судах, что в итоге сказывается на качестве очистки загрязненной воды. К числу новых предложений в области создания очистных систем относится разнесение операций по очистке загрязненной воды во времени, а также по месту размещения очистных устройств для осуществления этих операций. Например, в настоящее время авторами разрабатывается предложение о создании комплекса для внесудовой очистки подсланевой воды, который предусматривает начальную ее очистку на баржах-накопителях и последующую — на специальных судах, оснащенных блоком очистных устройств для глубокой очистки НПВ.
Комплекс средств внесудовой очистки включает средства для сбора, хранения, транспортировки и очистки загрязненной воды. Эффективность применения такого комплекса характеризуется расстановкой указанных средств на определенном участке водных путей. По своему характеру такая задача является оптимизационной, и авторами уже предложены некоторые ее решения: например, разработана методика определения оптимального размещения плавучих станций для сбора и очистки подсланевой воды на участке водных путей, которая обеспечивает мини-
мальные затраты на сбор и транспортировку подсланевой воды.
Таким образом, анализ процессов образования загрязненной воды на судах показывает, что, несмотря на определенные достижения специалистов по защите окружающей среды при эксплуатации судов, существует перспек-
тива достижения положительного эффекта в исследуемой области при уменьшении образования загрязненной воды на судах, а также при разделении стока сточной воды и разнесения технологических операций по очистке воды и оптимального применения судовых и внесудо-вых природоохранных технических средств.
Список литературы
1. Туровский И. С. Обработка осадков сточных вод. — М.: Стройиздат , 1984.
2. Жуков А. И., Монгайт И. Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод. — М.: Стройиздат, 1984.
3. Евилович А. З. Утилизация осадков сточных вод. — М.: Стройиздат, 1989.
4. Владимиров А. М. Охрана окружающей среды. — М.: Москва, 1991.
5. Яковлев С. В. Очистка производственных сточных вод. — М.: Стройиздат, 1979.
6. НовиковЮ. В. Экология, окружающая среда и человек. — М.: Москва, 1998.
7. Наставление по предотвращению загрязнения внутренних водных путей при эксплуатации судов РД 152-011-00. — М.: Москва, 2000.
УДК 628.511.001.57:656.62.073.28:689.46 Д. Н. Костюничев,
канд. техн. наук, ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»;
Н. С. Отделкин,
д-р техн. наук, ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»
ОЦЕНКА ПОТЕРЬ И ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ОТКРЫТЫХ СКЛАДОВ С СЫПУЧИМИ ГРУЗАМИ
EVALUATION OF LOSSES AND NEGATIVE ENVIRONMENTAL IMPACTS OF
OPEN STORAGE OF BULK CARGOES
В статье представлен метод исследования на моделях процесса пылеуноса сыпучих грузов с открытых складов и результаты применения данного метода для оценки потерь и загрязнения окружающей t 103 среды.
The article presents a method of research on models of dusling of bulk materials with open storage and the results of applying this method to evaluate losses and environmental contamination.
Ключевые слова: сыпучие грузы, открытый склад, потери. Key words: bulk cargo, outdoor storage, loss.
Выпуск 4
