Хозяйственно-бытовые сточные воды

 

Известно, что при чрезмерном или постоянном загрязнении воды СВ количество растворенного в воде кислорода уменьшается, что приводит к нарушению процесса естественного самоочищения, и, как следствие, к изменению всего экологического характера акватории. Низкая концентрация растворенного кислорода и высокая концентрация органического вещества создают неблагоприятные условия для существования рыбы, которая или гибнет, или уходит из загрязненного района.

СВ образуются на судах в процессе водоотведения от санитарного оборудования кают, камбуза, прачечных, санузлов общего пользования, медицинских учреждений и помещений, в которых содержатся животные.

В соответствии с действующими в настоящее время Санитарными правилами [4] судовые СВ подразделяются на две группы:

· хозяйственно-фекальные СВ (ХФСВ) – сточные воды, образующиеся в туалетах, медицинских учреждениях и помещениях, где содержатся животные;

· хозяйственно-бытовые сточные воды (ХБСВ) – вода после использования в камбузах, прачечных, умывальниках и душах.

Состав и режим поступления судовых СВ существенно отличается от состава и режима поступления городских стоков. Это вызвано небольшой протяженностью судовых трубопроводов (что не позволяет загрязнениям претерпевать в них значительные физико-химические изменения), более высокой концентрацией загрязнений в случае применения раздельных (ХФСВ и ХБСВ) систем водоотведения, более жестким режимом водопользования, а также более высокой неравномерностью поступления на очистку.

Некоторые представления об этом можно получить из рассмотрения табл. 4.

 

Таблица 4. Масса загрязнений в сточных водах на одного человека в сутки

Показатели загрязнения СВ	Масса загрязнений, г/(чел.∙сут)
Городские СВ	Судовые СВ
1. Взвешенные вещества (ВВ) 2. БПК5 3. Азот аммонийных солей (N) 4. Поверхностно-активные вещества	3,5	7,5 1,9

 

При сбросе ХБСВ наибольший вред ОС наносят стоки из прачечной, поскольку для стирки используются моющие средства, в состав которых входят поверхностно-активные вещества (ПАВ) или синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Это связано с тем, что акилбензолсульфат как один из основных компонентов СПАВ угнетающе действует на развитие живых клеток и личинок рыб. Опасная для живых организмов концентрация этого вещества составляет 10 мг/дм³. Стоки из судовых прачечных находятся на уровне 15…22% от общего объема ХБСВ.

Состав кухонных вод определяется рационом питания. Основными компонентами загрязняющих веществ являются растительные и животные жиры. Их количество колеблется от 1,8 до 6 г/(чел.∙сут). Образование камбузного стока периодическое и совпадает по времени с режимом приема пищи.

Мытьевая СВ образуется в результате выполнения человеком гигиенических процедур и поступает от умывальников, душевых комнат и бань. По данным Лукиных Н.Л., в состав загрязняющих веществ входят жиры, частицы эпителия и мыло. Количество загрязнений от одного моющегося в среднем является величиной постоянной. Характер поступления мытьевой СВ периодический и связан с особенностями жизнедеятельности человека на судне.

Судовые ХФСВ представляют собой высококонцентрированную водную композицию, отличающуюся высокой степенью бактериальной загрязненности и постоянством химического состава загрязнений.

Для гигиенической оценки исходных и очищенных судовых СВ используются общепринятые показатели:

БПК (ВОD)₅ – биохимическое потребление кислорода в течение суток, мг О₂/дм³;

ХПК (СОD) – химическое потребление кислорода, мг О₂/дм³.

ВВ (Sd ⁴) – концентрация взвешенных веществ, мг О₂/дм³;

рН – водородный показатель;

ЛКП – количество лактоположительных кишечных палочек, шт/дм³.

Существуют и другие показатели, которые дополнительно характеризуют степень загрязненности СВ. К ним относятся: нефтепродукты, ПАВ (СПАВ), азот, фосфор.

Как и городские, судовые СВ по агрессивности делятся на

неагрессивные (рН = 6,0…8,5),

слабоагрессивные (рН = 5,5…6,0 и рН = 8,5…9,0),

сильноагрессивные (рН < 5,5 и рН > 9,0).

Кроме этого, в зависимости от концентрации растворенных веществ СВ подразделяются на 3 вида:

слабоконцентрированные – 1…500 мг /дм³;

среднеконцентрированные – 500…3000 мг /дм³;

высококонцентрированные – более 3000 мг /дм³.

Воздействие судна на ОС по этому виду загрязнений естественно связано с количеством образующихся на судне СВ. Чем больше СВ на судне, тем оно более экологически опасно.

Количество СВ должно соответствовать величине водопотребления на судне и зависит от количества, конструкции и исправности установленных санитарно-технических приборов, а также технического состояния труб и арматуры системы водообеспечения судна. Поэтому наиболее точно можно определить суточное накопление СВ (Q _СВ) с помощью графиков почасового расхода хозяйственно-бытовой воды [5]. В случае, если такая документация отсутствует, то можно воспользоваться нормами суточного расхода воды на одного человека для судов различных типов, приведенных в табл. П.8.

 

Практическая часть

 

1. Рассчитать объем накапливающихся НВ на судне за одни сутки, м³/сут:

,	(26)
где	–	удельное значение накопления НВ на судах, м^3/сут, определяемое в зависимости от мощности главных двигателей по табл. П.7 согласно [6].

При определении возможны следующие варианты:

а) значение мощности главных двигателей по варианту задания совпадает с одним из табличных значений, .

В этом случае

м^3/сут,	(27)
где	–	табличное значение соответствующее , м^3/сут;

б) , тогда

м^3/сут;

(28)

в) , тогда

м^3/сут;

(29)

г) , тогда

м^3/сут,	(30)
где	–	значение мощности главных двигателей по варианту, кВт;
	–	минимальное табличное значение мощности ближайшее к ,кВт;
	–	максимальное табличное значение мощности ближайшее к ,кВт;
	–	табличное значение соответствующее , м^3/сут.
	–	табличное значение соответствующее , м^3/сут;

 

2. Вычислить объем сборной цистерны для накопления НВ, м³:

 

,	(31)
где	–	коэффициент запаса на осадок, = 1,2;
	–	время накопления НВ в сборной цистерне, сут.

Рекомендуется принимать = 6сут. При этом должно выполняться условие:

,	(32)
где	–	время хода судна между пунктами сдачи подсланевых сточных вод, сут. Принимается равным экологической характеристике водного пути (ЭХВП) в зависимости от заданного района плавания, приведенной в табл. П.9.

ЭХВП – минимально допустимая автономность плавания судна, определяемая количеством и дислокацией приемных устройств в районе предполагаемой эксплуатации судна. ЭХВП рассматривается по следующим видам загрязнений: СВ; НВ; мусор и твердые бытовые отходы.

В данной работе ЭХВП принимается одинаковой для всех видов загрязнений.

3. Выбрать станцию очистки НВ (ОНВ), образующихся на судне.

Для предотвращения загрязнения ОС НВ и СВ суда должны быть оборудованы:

1) сборной цистерной для НВ и сборной цистерной для СВ (расчет объема цистерн и производиться по формулам (31) и (34) соответственно),

либо:

2) сборной цистерной для НВ и станцией очистки НВ (ОНВ); сборной цистерной для СВ и станцией очистки и обеззараживания СВ (ООСВ). Производительность станций определяется с помощью формул (33) и (36).

Для внутригородских пассажирских судов, толкачей, буксиров рекомендуется использовать 1-й вариант оборудования, для остальных судов – 2-й.

Установка станций очистки (ОНВ и ООСВ) увеличивает автономность плавания судна по условиям экологической безопасности, которая представляет собой длительность эксплуатации судна без необходимости подхода к приемным устройствам для СВ, НВ, мусора и других отходов.

Производительность станции ОНВ, м³/ч, определяется по формуле [7]:

м^3/сут,	(33)
где	–	время обработки (очистки), = 4 ч.

Выбор станции ОНВ для установки на судно производится по табл. П.10 в зависимости от , м³/ч.

Указанные в табл. П.10 станции ОНВ обеспечивают очистку НВ по нефтепродуктам до 15 мг/л. Если станция ОНВ эксплуатируется при движении судна на внутренних водных путях, необходимо установить дополнительное очистное устройство для достижения глубины очистки по нефтепродуктам 8 мг/л [4]. (В данной работе такие устройства не рассматриваются).

4. Рассчитать объем накапливающихся СВ на судне за одни сутки, м³/сут:

м^3/сут,	(34)
где	–	количество людей на борту судна, чел.;
	–	расчетная величина накопления СВ, л/(чел.∙сут), определяемая по табл. П.8 в зависимости от типа судна.

 

5. Вычислить объем сборной цистерны для накопления СВ, , м³, по формуле

м^3,	(35)
где	–	коэффициент запаса на осадок, = 1,2;
	–	время накопления СВ в сборной неаэрируемой цистерне, сут.

Для крупных пассажирских судов:

, если ,

, если ;

для остальных судов: ,

где

–

время хода судна между пунктами сдачи СВ, сут. Принимается равным ЭХВП в зависимости от заданного района плавания, приведенной в табл. П.9.

Для сборных цистерн, рассчитанных на хранение СВ более трех суток, должна быть предусмотрена аэрация СВ воздухом с давлением не менее 0,3 МПа, а также возможность пропаривания и дезинфекции [8].

6. Выбрать станцию ООСВ, образующихся на судне.

Станция выбирается из условия накопления СВ на судне в течение не более 3 сут [8].

Определить производительность станции ООСВ, м³/ч, по формуле [7]:

м^3/сут,	(36)
где	–	время обработки (очистки), = 1 сут.

Выбор станции ООСВ для установки на судно осуществляется по табл. П.11 в зависимости от , м³/ч.

7. Определить размер вреда, нанесенного водному объекту при несанкционированном сбросе неочищенных НВ, в соответствии с методикой исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства (утв. приказом МПР РФ от 13 апреля 2009 года № 87) [9], , тыс. р., по формуле

	(37)
где	–	коэффициент, учитывающий природно-климатические условия в зависимости от времени года, определяется в соответствии с табл. П.12;
	–	коэффициент, учитывающий экологические факторы (состояние водных объектов);
	–	коэффициент индексации, учитывающий инфляционную составляющую экономического развития, принимается на уровне интегрального индекса-дефлятора по отношению к 2007 г., который на соответствующий год определяется как произведение индексов-дефляторов по годам, устанавливаемых решением органа исполнительной власти субъекта Российской Федерации по строке «инвестиции (капитальные вложения) за счет всех источников финансирования»;
	–	такса для исчисления размера вреда от сброса нефтепродуктов в составе НВ в водные объекты, = 670 тыс. р./т;
	–	масса сброшенного в водный объект нефтепродукта в составе НВ, т;
	–	коэффициент, учитывающий интенсивность воздействия нефтепродуктов на водный объект; = 5, поскольку фактическая концентрация нефтепродуктов в составе НВ превышает предельно допустимую концентрацию нефтепродуктов для рыбохозяйственных водоемов более чем в 50 раз.

Расчет производится по следующей формуле:

,	(38)
где	–	значение коэффициента, учитывающего экологические факторы (состояние водных объектов) (основное, без учета особо охраняемых водных объектов), определяется в соответствии с табл. П.13;
	–	значение коэффициента, учитывающего экологические факторы (состояние водных объектов) (дополнительное, учет особо охраняемых водных объектов в зоне воздействия), для нечетных вариантов = 1,5 (наличие в зоне воздействия особо охраняемых водных объектов), для четных вариантов = 1,0 (отсутствие в зоне воздействия особо охраняемых водных объектов).

определяется по коэффициентам индексации платы к базовым нормативам платы за загрязнение окружающей среды, установленным в 2005 г. (утверждаются федеральными законами о федеральном бюджете ежегодно).

По определению коэффициента индексации [10,11]:

,	(39)
где	–	коэффициент индексации платы текущего года к базовым нормативам платы за загрязнение окружающей среды, установленным в 2005 г. (утверждаются федеральными законами о федеральном бюджете ежегодно;
	–	коэффициент индексации 2007 г. к базовым нормативам платы за загрязнение окружающей среды, установленным в 2005 году, = 1,15 (Федеральный закон от 19.12.06 г. № 238-ФЗ «О федеральном бюджете на 2007 г.).

 

= 1,32 (Федеральный закон от 24.11.08 г. № 204-ФЗ «О федеральном бюджете на 2009 г. и плановый период на 2010 и 2011 гг.), поэтому при расчетах в 2009 г. = 1,15.

Масса сброшенного в водный объект нефтепродукта в составе НВ, , т, определяется по формуле

,	(40)
где	–	объем сборной цистерны для накопления НВ, м^3;
	–	средняя фактическая концентрация нефтепродуктов в НВ, мг/л, = 45 000 мг/л;
	–	нормативное значение очистки НВ, которое должно быть обеспечено на судах внутреннего и смешанного плавания, работающих на внутренних водных путях, 8 мг/л, [8];
	–	коэффициент пересчета концентрации нефтепродукта из мг/л в т/м^3.

8. Определить размер вреда, нанесенного водному объекту при несанкционированном сбросе неочищенных СВ, в соответствии с [9] – , тыс. р., по формуле

,	(41)
где	–	такса для исчисления размера вреда от сброса СВ в водные объекты, определяется в зависимости от в соответствии с табл. П.14.

 

Вопросы для самоконтроля

1. От чего зависит количество НВ, накапливающихся в корпусе судна?

2. Сколько процентов нефтепродукта содержится в НВ? Состав НВ.

3. Как определяют суточное накопление НВ в практике морского судоходства?

4. Как рассчитывают суточное накопление НВ для речных судов?

5. Как проявляется вредное воздействие НВ и СВ на ОС?

6. Каков состав СВ?

7. Что такое ЭХВП?

8. Оборудование для защиты ОС. Как осуществляется его выбор?

9. Какой нормативный документ регламентирует определение размера вреда при несанкционированном сбросе СВ и НВ? Особенности расчета.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3