Экологическая оценка деятельности промышленного предприятия
Задание
На предприятии расположенном в центральной части Краснодарского края
образуются отходы:
· Газообразные - 960 м3/ч, содержащие:
§ 4 мг/м3 асбеста,
§ 7 мг/м3 NH3 (аммиак),
§ 5 мг/м3 Cl2 (хлор),
§ 8 мг/м3 неорг. соединения свинца,
§ 0,6 мг/м3 бенз(а)пирена;
· Сточные воды - 790 м3/сутки, содержащие:
§ 1,5 мг/л Cr (хром),
§ 6 мг/л Ni
(никель),
§ 2,5 мг/л Cd (кадмия),
§ 11 мг/л нефтепродуктов;
· Твердые - в количестве 14000 т/год.
Предприятие работает 345 дней в году, режим работы - непрерывный.
Территория вокруг предприятия включает:
· 19 % лесов I
группы,
· 30 % территория зоны отдыха,
· 30 % территория предприятия,
· 21 % - населенный пункт с населением свыше 300 тыс. чел.
Рассчитать возможный ущерб от деятельности предприятия в течение года.
1.
Укрупненная оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы
Воздействие
на окружающую среду веществ, опасных для населения и других реципиентов зависит
от приведенной массы годового выброса вредных компонентов (в условных
тоннах), поправки на характер рассеивания примесей в атмосфере и
показателя относительной опасности загрязнения для различных реципиентов в так называемой зоне активного загрязнения. С учетом
удельного ущерба от выброса в атмосферу одной условной тонны загрязняющих
веществ руб./усл.т величина ущерба от загрязнения атмосферы
определяется по формуле, в руб./год:
, где
-
приведенная масса годового выброса, в усл.т/год:
, где
-
количество поступающего в атмосферу вещества i-го типа, в
т/год:
, где
- общее
количество газообразных отходов, м3/ч;
-
количество газообразного вещества i-го типа, т/м3;
-
количество рабочих дней в году;
-
график работы в сутки (непрерывный).
-
показатель относительной агрессивности, характеризующий количество оксида
углерода, эквивалентное по воздействию на окружающую среду одной тонне вещества
i-го типа, в усл.т/т:
, где
-
характеризует относительную опасность присутствия примеси в воздухе, вдыхаемом
человеком,
-
поправка, учитывающая вероятность накопления исходной примеси или вторичных
загрязняющих веществ в компонентах окружающей среды и цепях питания, а также
поступления примеси в организм человека неингаляционным путем,
-
поправка, характеризующая вредное воздействие примеси на остальных реципиентов
(кроме человека),
-
поправка на вероятность вторичного заброса примесей в атмосферу после их
оседания на поверхностях (для пылей),
-
поправка на вероятность образования из исходных примесей, выброшенных в
атмосферу, других (вторичных) загрязняющих веществ, более опасных, чем исходные
(для легких углеводородов).
Показатель
задает уровень опасности для человека вещества i-го
типа по отношению к уровню опасности оксида углерода:
, где
загрязнение атмосфера
отход
-
среднесуточная предельно допустимая концентрация примесей в воздухе, в мг/м3;
-
предельно допустимое значение средней за рабочую смену концентрации примеси в
воздухе рабочей зоны, в мг/м3;
мг/м3, мг/м3.
Примесь ,
мг/м3,
мг/м3,
усл.т/т,
усл.т/т
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Асбест
|
0,15
|
2
|
14,1
|
2
|
1,2
|
1
|
1
|
33,8
|
NH3
|
0,2
|
20
|
3,87
|
1
|
1,2
|
1
|
1
|
4,6
|
Cl2
|
0,03
|
44,7
|
1
|
2
|
1
|
1
|
89,4
|
Неорг. соединения свинца
|
0,0003
|
0,01
|
4472
|
5
|
1
|
1
|
1
|
22400
|
бенз(а)пирен
|
1∙10-6
|
1,5∙10-4
|
6,3∙105
|
2
|
1
|
1
|
1
|
1260000
|
Рассчитаем показатели относительной агрессивности для примесей:
· Для асбеста: Авозд = 14,1·2·1,2·1·1= 33,8 усл.т/т;
· Для NH3: Авозд = 3,87·1·1,2·1·1= 4,6 усл.т/т;
· Для Cl2: Авозд = 44,7·1·2·1·1= 89,4 усл.т/т;
· Для Неорг. соединения свинца: Авозд = 4472·5·1·1·1= 22400
усл.т/т;
· Для бенз(а)пирена: Авозд = 630000·1·2·1·1= 1260000 усл.т/т;
Рассчитаем количество поступающих в атмосферу веществ за год:
· Для асбеста: mасбест
= Vобщ·Cасб. ·345·24=960·(4·10-9) ·345·24=0,03180 т/год;
· Для NH3: mNH3 = Vобщ·C NH3 ·345·24=960·(7·10-9)
·345·24=0,05564 т/год;
· Для Cl2: mCl2 = Vобщ·C Cl2 ·345·24=960·(5·10-9) ·345·24=0,03974
т/год;
· Для свинца: mсвинец
=Vобщ·Cсвинец ·345·24=960·(8·10-9) ·345·24=0,06359 т/год;
· Для бенз(а)пирена: mасбест =Vобщ·Cасб. ·345·24=960·(0,6·10-9) ·345·24=0,004769 т/год;
Рассчитаем приведенные массы годового выброса газов и пыли:
-
показатель относительной опасности загрязнения (с учетом состава территорий и
их площадей):
, где
-
площадь участка одного из типов территорий, в %;
- общая
площадь зоны активных загрязнений, %;
Значения
показателей относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха берем из таблицы:
Тип загрязненной территории
|
, %
|
|
Леса I-ой
группы
|
0,2
|
19
|
Территория зоны отдыха
|
8,0
|
30
|
Территория пром.предприятия
|
4,0
|
30
|
Населенный пункт с
населением свыше 300 тыс. чел.
|
8,0
|
21
|
Рассчитаем показатель относительной опасности загрязнения:
=·0,2+=5,314
-
величина поправки на характер рассеивания примесей:
· Для газов (при рассеивании газообразных частиц)
, где
-
геометрическая высота устья источника, м;
-
поправка для учета теплового подъема уровня факела выброса в атмосферу: , где -
разность температур в устье источника и в окружающей среде, ºС;
-
среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с.
.
· Для пыли (при значении коэффициента очистки h < 70% и скорости оседания V > 20 м/с)
.
2. Оценка экономического ущерба от загрязнения водных объектов
Уровень воздействия загрязнения водного бассейна на реципиентов
рассчитывается по формуле:
, где
-
удельный ущерб, причиняемый народному хозяйству сбросом в водоемы одной
условной тонны загрязняющих веществ, руб/усл.
т;
-
показатель относительной опасности загрязнения водоемов;
-
приведенная масса сбрасываемых в водоемы веществ, в усл.т/год:
, где
-
относительная агрессивность вод, в усл.т/т:
, где
-
предельно допустимая концентрация i-го вещества в воде рыбохозяйственных
объектов, в мг/дм3;
- масса
примесей i-го вида, поступающих в водные объекты, в т/год:
, где
- общее
количество сточных вод, м3/сутки;
-
количество примесей i-го типа, т/м3;
-
количество рабочих дней в году;
Вид примеси
|
, мг/дм3
|
Хром Cr
|
0,005
|
Никель Ni
|
0,010
|
Кадмий Cd
|
0,005
|
Нефтепродукты
|
0,05
|
Рассчитаем относительную агрессивность вод:
· Для хрома: усл.т/т;
· Для никеля: усл.т/т;
· Для кадмия: усл.т/т;
· Для
нефтепродуктов: усл.т/т;
Рассчитаем количество поступающих загрязняющих веществ в водные объекты:
· Для хрома: т/год;
· Для никеля: т/год;
· Для кадмия: т/год;
· Для нефт.: т/год;
Рассчитаем приведенную массу сбрасываемых в водоемы веществ:
Учет
экологической специфики водохозяйственного участка осуществляется с помощью
показателя относительной опасности загрязнения водоемов:
Величина возможного ущерба от загрязнения водных объектов:
руб./год.
3. Расчёт платы за размещение твердых отходов
Образование и дальнейшее размещение твёрдых отходов производства и
потребления всегда связано с целым рядом финансовых затрат Зотх в процессе
транспортировки, обезвреживания, уничтожения, хранения и захоронения отходов.
Этот ущерб можно оценить как
Уотх=Зотх
Затраты в процессе обращения отходов Зотх складываются из:
· капитальных
затрат на технические и транспортные средства, необходимые
для поставки отходов в места их размещения;
· текущих
затрат на проведение погрузочно- разгрузочных работ;
· текущих
расходов на транспортировку отходов от мест их образования
(рассматриваемого предприятия) до мест их обезвреживания, хранения или
захоронения (полигона);
· капитальных
затрат на строительство и обустройство полигонов, отвалов,
свалок для хранения, захоронения и обезвреживания отходов;
· издержек , возникающих при отторжении сельскохозяйственных или
лесных земель в связи с созданием полигона и относимых к капитальным затратам;
· эксплуатационных
расходов , связанных с содержанием (хранением) отходов на
полигонах, свалках или в отвалах, а также с обезвреживанием (уничтожением)
отходов в специальных установках;
· затрат на санитарно-гигиеническую рекультивацию.
Общая сумма приведённых затрат, связанных с образованием и размещением
твёрдых отходов, может быть записана как
где,
Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (в дипломных
работах и проектах принимается Ен=0,15).
Расчёт
тукущих затрат, необходимых для осуществления погрузочно-разгрузочных работ:
где,
- удельные текущие затраты на погрузку-разгрузку 1 т
отходов i-го вида, равные =341
руб./т;
- индекс
изменения нормативов платы, примем его равным =1;
-
годовой объём размещающихся отходов, т/г.
Расчёт
затрат на транспортировку отходов:
где,
-расстояние до места размещения отходов, км;
-текущие
затраты на перевозку 1 т отходов на 1 км, руб./(ткм).
Удельные
затраты на перевозку твёрдых бытовых отходов приведены в таблице:
Расстояние
перевозки , кмТекущие
транспортные расходы ,
руб./(ткм)
|
|
20
|
67
|
30
|
94
|
114
|
50
|
132
|
60
|
150
|
70
|
168
|
80
|
186
|
90
|
204
|
100
|
222
|
Я
выбираю из таблицы: =20 км и =67
руб./(ткм),
тогда
Расчёт
капитальных затрат на приобретение технических и транспортных средств:
где,
-количество транспортных средств, требуемых для
перевозки отходов, шт.;
-
стоимость транспортных средств.
Для
перевозки отходов будет задействовано 5 самосвалов «Камаз», купленных по цене
1500000 руб.,
Расчёт
эксплуатационных расходов, связанных с содержанием отходов:
,
где,
-удельные текущие затраты на содержание твёрдых
отходов в местах их размещения, руб./т.
Эксплуатационные
расходы на содержание бытовых отходов IV и V классов опасности
на полигонах, свалках или в отвалах для Краснодарского края . И эксплуатационные расходы на складирование отходов
с учётом полного уплотнения за весь период эксплуатации полигона, на высоту 25
м , тогда
Расчёт
капитальных затрат на сооружение систем обезвреживания, складирования и
уничтожения твёрдых отходов:
зависит
от типа полигона, высоты складируемых отходов с учётом полного уплотнения за
время его эксплуатации. Удельные капитальные вложения приводятся в табл:
Высота складируемых отходов
с учётом полного уплотнения за весь период эксплуатации полигона, м
|
Основные показатели
|
|
Средняя нагрузка на
используемую площадь , т/м2Капитальные затраты на единицу площади , тыс.руб./гаКапитальные затраты на единицу массы
складируемых отходов за весь период эксплуатации , руб./тКапитальные затраты на единицу объема
складируемых отходов за весь период эксплуатации , руб./м3
|
|
|
|
4
|
2,0-2,5
|
1200-2400
|
30-60
|
15-30
|
10
|
4,0-6,0
|
1200-2400
|
18-30
|
9-15
|
25
|
10,0-12,0
|
1200-2400
|
9-15
|
4,8-7,2
|
Площадь
используемых земель полигона для размещения на них тонн отходов в год, которая оценивается по формуле:
га.
Расчёт
капитальных затрат можно осуществить по одной из следующих формул:
Расчёт
затрат для высоты отходов 25 м:
Из
полученных значений выбираем наименьшие затраты, тогда они составят
Расчёт
ущерба от отторжения земель и их рекультивации:
При
отторжении сельскохозяйственных или лесных земель для создания на этих
территориях полигона, т.е. за перевод земель в другой вид пользования,
возникают компенсационные платежи . Расчёт
производится в соответствии с выражениями:
;
,
где
- норматив стоимости освоения новых земель взамен
изымаемых сельскохозяйственных угодий; - базовые
размеры платы за перевод лесных земель лесного фонда в земли других фондов.
Для
Краснодарского края = 1501,2 тыс.руб./га, = 208,3
тыс.руб./га,
тогда
Из
полученных значений выбираю .
Расчёт
затрат на санитарно-гигиеническую рекультивацию земель:
,
Где
- удельный показатель затрат на рекультивацию 1 га
земли, который в ценах 2003 г. Приблизительно равен =95000 руб./га.
Эколого-экономический
ущерб от образования и размещения отходов:
Рассчитаем
долю вклада в общий ущерб каждого вещества:
Среда
|
Вещество
|
, руб,%Приоритет
|
|
|
атмосфера
|
Асбест
|
8239,536
|
0,019486
|
7
|
|
Аммиак
|
164,8343
|
0,00039
|
9
|
|
Хлор
|
2266,548
|
0,00536
|
8
|
|
Неорг. соед свинца
|
10888654
|
25,75111
|
1
|
|
Бенз(а)пирен
|
3833356
|
9,065691
|
5
|
водные объекты
|
Хром
|
5102136
|
12,06629
|
4
|
|
Никель
|
10204272
|
24,13258
|
2
|
|
Кадмий
|
8503560
|
20,11048
|
3
|
|
Нефтепродукты
|
3741566
|
8,848613
|
6
|
4. Методы
очистки газообразных выбросов и сточных вод от приоритетных загрязнителей
Предложим методы для очистки газообразных выбросов и сточных вод от
приоритетных загрязнителей, которыми в нашем конкретном случае являются
вещества, приносящие наибольший ущерб предприятию: для газов - неорганические
соединения свинца, для водных объектов - никель и кадмий.
Известны способы химической и электрохимической очистки воды от
растворенного никеля. Такие из них, как ионный обмен, электрокоагуляция,
известкование, не позволяют очистить стоки до уровня санитарных норм. Другие
способы, такие как осмос, ультрафильтрация, хотя и обеспечивают большую степень
очистки, дороги, малопроизводительны, требуют сложного оборудования и больших
производственных площадей.
В результате чаще всего никель выделяется в таком виде, что он или может
использоваться в качестве добавок в строительные материалы, или подлежит
захоронению как шлам. В основном же производстве никель, получаемый в такой
форме, можно использовать только в качестве вторичного сырья.
Задачу получения в результате очистки чистых и практически нерастворимых
соединений никеля, пригодных для использования в основном производстве, решают
способы с применением органических реагентов комплексообразователей, образующих
с никелем нерастворимые комплексы.
Известен также способ извлечения никеля из водных растворов, по которому
никель сорбируется сополимером О-винилового эфира диметилглиоксима (ДМГ) мс
О-акриловым эфиром ДМГ, нанесенным на песок, кварц, стеклобой и т. п. В этом
варианте гораздо дешевле обходится сорбент, т. е. носители прочны, химически
стойки и недефицитны. Повышается и степень очистки стоков от никеля за счет
минимальной растворимости образующегося комплекса. Однако проблема
обезвреживания разбавленных элюатов и промывных вод остается. Кроме того, в
очищаемую воду попадают при этом новые загрязнители - частично смываемый с
поверхности носителя хемосорбент и продукты этерификации сложных эфиров.
Наиболее близким к заявляемому является способ, предназначенный для
очистки сточных вод от никеля с начальной концентрацией до 1 г/л. Способ
включает введение в сточные воды перекиси водорода, формальдегида или
растворимого полисульфида натрия. При этом создается такая кислая среда, при
которой образуется пригодный для выделения из стоков оксид никеля.
Затем вводят ДМГ от 2 до 10 моль на 1 моль никеля для получения
диметилглиоксимата никеля (ДМГН) - вещества, которое можно вывести из стоков.
Процесс образования ДНГН происходит в щелочной среде, а так как среда, в
которую добавляют ДМГ кислая, то следующей операцией является введение в нее
щелочи (гидроксидов кальция или натрия). Водородный показатель рН корректируют
щелочами до 7-11.
На этом этапе происходит образование ДМГН и гидрооксида никеля, выводимых
из сточных вод. Отделением ДМГН, гидроксида никеля и оксида никеля производят
отстаиванием, центрифугированием, фильтрацией и т. п.
Для очистки от кадмия преимущественно применяется реагентный метод -
перевод ионов в малорастворимые соединения, с последующей фильтрацией
нерастворимого или малорастворимого кристаллогидрата. Основное его достоинство
- крайне низкая чувствительность к исходному содержанию загрязнений, а основной
недостаток - высокое остаточное солесодержание очищенной воды. Это вызывает
необходимость в доочистке. Также, наряду с вышеуказанным методом, применяют гетерогенный
ионный обмен или ионообменная сорбция - это процесс обмена между ионами,
находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы
- ионита. Очистка сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и
утилизировать ценные примеси (для нашего случая никель), очищать воду до ПДК с
последующим ее использованием в технологических процессах или в системах
оборотного водоснабжения. Главный недостаток технологии ионного обмена состоит
в том, что для выделения из воды элементов или солей необходимы регенерирующие
кислоты или щелочи, которые впоследствии в виде солей поступают в окружающую
среду, вызывая вторичное загрязнение последней.
В настоящее время методы очистки приточного воздуха классифицируют на
следующие группы:
· Пылевые фильтры
· Адсорбционные фильтры
· Фотокаталитические фильтры
· Ионизирующие очистители (электрофильтры)
Пылевые фильтры - специальная ткань из различных волокон, способных
задерживать частицы пыли размером от 0,3 микрон и выше. Принцип их работы
следующий: воздух вентилятором продувается через ткань, где происходит
улавливание частиц пыли. Максимальная степень очистки воздуха в них при
соблюдении правил технической эксплуатации достигает 99,9 %. В качестве
фильтровальных материалов применяют ткани из природных волокон
(хлопчатобумажные и шерстяные), ткани из синтетических волокон (нитроновые,
лавсановые, полипропиленовые и др.), а также стеклоткани. К достоинствам
данного типа фильтров можно отнести: простоту использования и невысокую
стоимость, а к недостаткам: очистка только от пыли и высокие эксплуатационные
расходы (замена фильтрующих материалов).
В адсорбционных фильтрах происходит фильтрация воздуха через неподвижный
слой твердого поглотителя - адсорбента. В качестве адсорбента наиболее часто
применяют гранулы активированного угля. Активированный уголь поглощает
практически все токсичные примеси воздуха с молекулярной массой более 40
атомных единиц - табачный дым, дым лесных пожаров, пыльцу растений. Однако
уголь практически не адсорбирует легкие соединения - окись углерода, окислы
азота, формальдегид, которые являются основными загрязнителями городского
воздуха. Недостатками адсорбционных фильтров являются: высокие эксплуатационные
расходы, ограниченная полезная емкость, и при несвоевременной замене адсорбента
фильтры становятся источником токсичных органических веществ и болезнетворных
бактерий.
В фотокаталитических фильтрах на поверхности катализатора под действием
ультрафиолетового излучения происходит окисление всех вредных органических
веществ (запахи, токсины, вирусы и бактерии) до безвредных компонентов. Данные
типы фильтров обычно предусматриваются в качестве финишной ступени очистки
воздуха: после пылевых и угольных фильтров. К недостаткам данного типа фильтров
можно отнести: высокую стоимость, необходимость подвода электроэнергии.
В электрофильтрах используется метод улавливания пыли в электрическом
поле. Частицы пыли сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в
электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному
улавливающему электроду. Электрофильтры хорошо очищают воздух от пыли и копоти,
но не улавливают окись углерода, окислы азота, формальдегид и другие вредные
органические соединения.
Список используемой литературы
1.
«Охрана
окружающей среды» в дипломных проектах и работах: учебное пособие / Н.П.
Тарасова, Б.В. Ермоленко, В.А. Зайцев, С.В. Макаров - М.:РХТУ им. Д.И.
Менделеева. 2006. - 218 с.