Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

Тульский Государственный Университет

Кафедра аэрологии, охраны труда и окружающей среды

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ ПО ЭКОЛОГИИ

«Оценка влияния загрязненных сточных вод на водные объекты и эффективность водоохранных мероприятий»

для заочной формы обучения

Тула 2009

Цель работы: ознакомиться с методикой расчета оценки влияния загрязненных сточных вод на водные объекты и эффективности водоохранных мероприятий.

Задачи работы: определить ущерб, наносимый народному хозяйству (водному объекту) вследствие поступления загрязняющих веществ, и рассчитать размер платы, эффективности капвложений в мероприятия по предотвращению (или же снижению) ущерба. Расчет ущерба произвести для случая залпового сброса загрязнений.

Введение

В настоящее время перед человечеством остро стоит проблема загрязнения гидросферы. Основными источниками загрязнения водной среды выступают наземные источники, включая большие и малые города, промышленность, строительство, сельское и лесное хозяйство, туризм и т. д. Главную угрозу для биоты создают сточные воды, химические вещества, мусор, пластмассы, металлы, радиоактивные отходы и нефть. Значительную угрозу для водоемов несет сельскохозяйственное загрязнение, в результате которого водоемы насыщаются минеральными веществами (фосфор, азот и т. д.), ведущими к эвтрофикации (загрязнение рек и озер биогенными элементами - продуктами жизнедеятельности животных организмов и растений). Проникая в подземные воды, азотные удобрения и другие подобные соединения могут попасть в колодцы (скважины) и отравить в них воду до такой степени, что она будет представлять опасность для человека и животных. Качество водной среды на планете ухудшается с каждым годом, что отрицательно сказывается на здоровье людей.

Исходные данные

Выше створа R в реку сбрасываются:

1. Недостаточно очищенные хозяйственно-бытовые стоки в объёме V₁=(м³/ч), содержащие взвешенные вещества с концентрацией их К₁ (мг/л) г/м³; органические вещества (в пересчете на БПК полн.) с концентрацией их К₂ (мг/л) г/м³; СПАВ с концентрацией К₃ (мг/л).

2. Производственные сточные воды в объеме V₂ (м³/ч), содержащие:

• тяжелые металлы:

Cr⁺⁶ c концентрацией К₄ г/м³;

Сu⁺² c концентрацией К₅ г/м³;

• нефтепродукты с концентрацией К₆ г/м³.

3. Загрязняющие вещества с с/х угодий в объеме V₃=1000 м³/ч, содержащие:

• пестициды с концентрацией К₇ г/м³;

• минеральные удобрения (МУ) с концентрацией К₈ г/м³;

• взвешенные вещества с концентрацией К₉ г/м³.

4. Предельно допустимые концентрации вещества, сбрасываемого в водоёмы, хозпитьевого и рыбохозяйственного назначения:

• взвешенные вещества К доп._1,9 30 г/м³;

• органические вещества (в пересчете на БПК полн.) К доп.₂ 3 г/м³ при t=30 ⁰C;

• СПАВ, К доп.₃ 0,5 г/м³;

• тяжелые металлы в К доп.₄ (Сr⁺⁶) 0,1 мг/л (г/м³);

К доп.₅ (Сu⁺²) 1,0 мг/л (г/м³);

• нефтепродукты К доп.₆ 0,8 г/м³;

• пестициды и МУ К доп._3,8 0,1 мг/л;

В хозяйственно-бытовых и производственных стоках К доп. взвеси – 30,0 мг/л (г/м³).

5. Время, в течение которого поступают загрязнения в водный объект:

• залповое поступление загрязнений при смыве с с/х угодий t = 5ч.

• хозяйственно-бытовые и производственные стоки t = 1 год = =365 дней.

6. Расчет производится для условий Тульского региона, в реки которого систематически сбрасываются загрязняющие вещества с содержанием их, в ряде случаев многократно превышающим величины, указанные в задаче.

Методика расчета

2.1. Масса сброшенных загрязняющих веществ при подсчете величины ущерба (убытков) определяется формулой

,

где m_i – масса сброшенного вещества;

i – вид загрязняющего вещества;

V_i – расход сточных вод с повышенным содержанием i-го загрязняющего вещества, м³/ч;

- средняя за период сброса концентрации i-го загрязняющего вещества, г/м³;

- ПДК i-го загрязняющего вещества, г/м³;

tⁱ - продолжительность сброса с повышенным содержанием i-го загрязняющего вещества, 8760 ч в год для хозяйственно-бытовых и производственных стоков, t¹=5 ч для смыва с с/х угодий (залповый).

После определения массы каждого загрязняющего вещества выписать их в виде матрицы:

где m₁; m₂; m₃ - массы загрязняющих веществ соответственно:

m₁ – взвешенных веществ;

m₂ – органических веществ;

m₃ – синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ);

m₄, m₅, m₆ – массы загрязняющих веществ соответственно:

m₄ – соли тяжелых металлов (содержащие Cr⁺⁶);

m₅ – медь;

m₆ – нефтепродукты;

m₇, m₈, m₉ – массы загрязняющих веществ соответственно:

m₇ – пестициды;

m₈ – минеральные удобрения;

m₉ – известь.

Полученную матрицу m перемножить на коэффициент 1,1 (для водоёмов хозяйственно-питьевого назначения) и получить матрицу m`:

2.2. Расчет величины эколого-экономического ущерба от загрязнения водного объекта осуществить по зависимости:

U_i=j ^. б ^. М ,

где j – удельный ущерб (171,71 руб./усл.т);

б – безразмерная величина, коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния водных объектов.(1,1)

2.3. По матрице m` определить ущербы по массе каждого вида загрязняющих веществ и написать новую матрицу u:

Получить горизонтальные векторы матрицы U соответственно:

Z₁ – ущерб (ориентировочно) от сброса хозяйственно-бытовых стоков;

Z₁ = U₁ + U₂ + U₃;

Z₂ - ущерб (ориентировочно) от сброса промышленных стоков;

Z₂ = U₄ + U₅ + U₆;

Z₃- ущерб (ориентировочно) от смыва с полей;

Z₃ = U₇ + U₈ + U₉.

Сложить Z₁, Z₂ , Z₃ и получить общий ущерб Z, нанесенный народному хозяйству в расчетном створе R (руб./год).

3. Рассчитать эффективность (результативность) водоохранных мероприятий в условиях платного водопользования, платежи за сброс недостаточно очищенных сточных вод ориентировочно оцениваются как компенсирующие наносимый ущерб водным объектам, народному хозяйству, населению).

Расчет эффективности произвести по формуле

,

где - суммарный годовой эффект от проведения водоохранных мероприятий;

Э_i= Э₁+ Э₂+ У+П

Э₁ - дополнительный эффект, получаемый при очистке хозяйственно-бытовых сто­ков, в виде стоимости реализованных удобрений, выработанных на основе использования осадка;

Э₂ – эффект от реализации ценных веществ, извлекаемых при очистке промстоков;

У - предотвращенный ущерб численно равен Z. Поскольку методика определения предотвращенного ущерба является несовершенной и не представляется реальным определить суммарно эколого-социально-экономический ущерб, значение Z может быть заменено на величину снижения платежей предприятий за загрязнение природной среды;

П - предотвращенные потери минеральных удобрений и ядохимикатов с сельско-хозяйственных угодий;

Пр - приведенные затраты на осуществление водоохранных ме­роприятий, руб/год:

Пр =С + Е_н К ,

С - текущие (годовые) эксплуатационные затраты, необходимые для функционирования водоохранных сооружений и обеспечения их нормативной работы;

К - капитальные затраты на создание сооружений, объектов водоохраны;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений в природоохранные объекты (Е_н=0,16):

,

где Т – срок окупаемости капитальных затрат (Т_н=6,25 года).

4. Для расчета эффективности мероприятий принять уровень цен 1995 г. Мероприятия, необходимые для предотвращения загрязнения водного объекта, включают:

4.1. Реконструкцию хозяйственно-бытовых очистных сооружений с достижением нормативных показателей для стоков, сбрасываемых в водоем, в размере 225127 млн руб.;

4.2. Реконструкцию системы промводоснабжения с повторным циклом, предотвращающим поступление загрязненных промстоков в водоем в размере 337826 млн руб.;

4.3. Проведение агротехнических мероприятий, создание водоохранной полосы вдоль реки с общей стоимостью 17281 млн руб.

Таким образом, капитальные вложения на осуществление комплекса мероприятий оцениваются в сумме

33786+225127+17281=580234 млн руб.

4.4. Текущие (годовые) затраты С =14200 млн руб. в год;

4.5. Э₁ - 2400 млн руб/год;

4.6. Э₂ - 4700 млн руб/год;

4.7. П - 1600 млн руб/год.

5. По величине рассчитанного значения эффективности мероприятий (Е) определить срок окупаемости водоохранных затрат по формуле

и сделать выводы.