5. Экология

При проектировании, строительстве и эксплуатации любого объекта, необходимо соблюдать установленные государством нормы и правила.

Экологическая экспертиза направлена на определение планируемой деятельности и ее соответствие экологическим требованиям для предупреждения возможных неблагоприятных воздействий.

Объектом проектирования является промышленно-отопительная котельная мощностью 8 МВт. Она предназначена для обеспечения технологических нужд и теплоснабжения производственных и административных помещений.

На рисунке n.1 приведена схема источников загрязнения окружающей среды промышленно-отопительной котельной мощностью 8 МВт г. Саратов.

1, 2 – котельные агрегаты КВ-ГМ-4,0-115 – 2 шт.; 3 – котельный агрегат КВ-ГМ-4,0-115; 4 – дымовая труба (Н = 10 м.); 5, 6, 7 – фильтры; 8 – устройство химической обработки воды; 9 – блок обслуживания; 10-склад NaCl

Рисунок n.1 – Схема источников загрязнения окружающей среды

Анализ схемы и исходные данные расчетов

Атмосфера загрязняется следующими вредными выбросами:

• оксиды азота (NО₂);

• окислы углерода (СО).

Гидросфера загрязняется следующими вредными сбросами:

• щелочные стоки периодической продувки (из расчетов 0,3 % от D_в), содержащие Na⁺;

• стоки от кислотной промывки котлов (принимаем равным 3-х кратному водяному объему), (Cl^-);

• стоки от регенерации Na-катионитовых фильтров (25 % от D_в), (Cl^-);

• щелочные стоки от уборки помещений (0,5 т/сут. при S < 1000 м²), (Na⁺);

• щелочные стоки от душевых для мытья персонала (0,16 т/сут. на человека),

Литосфера загрязняется следующими отходами:

1 класс опасности – люминесцентные лампы (60 шт./год);

2 класс опасности – отсутствуют;

3 класс опасности – замасленная ветошь (в количестве 0,003 т/год на человека) и ремонтные отходы (в количестве 2,15 т/год);

4 класс опасности – ремонтные отходы (по данным предприятия

4,2 т/год) и производственные отходы (из расчета 0,01 т/год на 1м² помещений и территорий;

5 класс опасности – бытовые отходы (из расчета 0,08 т/год на человека).

Плата за ущерб окружающей среды определяется по следующей формуле, руб./год; []

, (n.1)

где σ = σ^пов·σ^пон·σ^инф – коэффициент, повышающий или понижающий плату;

σ^пов = 1,2 – для населенных пунктов;

σ^пон = 0,3 – при наличии природоохранных мероприятий;

σ^инф = 2,0– коэффициент индексации, учитывающий инфляцию, при использовании данных 20112 г.;

η_эк,i – коэффициент, учитывающий экологическую ситуацию в регионе

(Поволжье η^А -1,9; η^Г-1,32; η^Л-1,9);

М_эв,i – количество загрязняющих веществ, т/год, определяется по[];

М – учитывается коэффициент рассеивания f=10 по [];

П_н – плата нормативная, руб./год, определяется по [].

2.2 Защита атмосферы от загрязнения вредными выбросами

Количество выбросов оксида азота (NО₂), г/с:

,

где β – коэффициент, учитывающий снижение выбросов оксидов азота в результате применения технических решений;

К = 0,08 – коэффициент, характеризующий выход оксидов азота на 1 кДж теплоты.

Количество выбросов оксида углерода (СО), г/c:

, где К_со = 0,25 – коэффициент, характеризующий выход оксидов углерода на 1 кДж теплоты:

.

Рассчитываем максимальное значение приземной концентрации

вредного вещества при выбросе газовоздушной смеси из точечного источника с круглым устьем, г/м³:

, (2.2)

где А = 180 – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

F = l – коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

h = 20 м – высота источника выброса;

V=7,62 м³/с – расход газовоздушной смеси через одну дымовую трубу;

ΔТ – разность между температурой выбрасываемых газов и температурой атмосферного воздуха, °С:

ΔТ = Т₁ – Т₂, (2.3)

где T₁ = 150 °C – температура отходящих газов;

Т₂ = 5,4 °С – средняя температура атмосферного воздуха;

ΔТ = 150 – 5,4 = 144,6°С;

М – массовый выброс вредного вещества, г/с.

Определяем коэффициенты f и m по формулам:

, (2.6)

где D = 0,6 м – диаметр устья дымовой трубы;

W – скорость выхода газов из устья трубы;

(2.7)

;

.

При f < 100

(2.8)

.

Для определения значения коэффициента n, определим коэффициент V_m:

(2.9)

.

При V_m > 2, n = 1.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества для окисла углерода (СО), г/м³:

.

Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества для оксида азота (NO₂), г/м³;

.

Минимально допустимая высота трубы, при которой обеспечиваются санитарные нормы, м:

, (2.10)

где ПДК – предельно допустимая концентрация мг/м³, принимаем по []:

;

;

С_ф – фоновая концентрация мг/м³, принимаем по []:

;

;

N – количество дымовых труб, шт.

Минимально допустимая высота трубы, при которой обеспечиваются санитарные нормы для NO₂, м:

.

Таким образом, на предприятии соблюдаются необходимые условия по эффективному рассеиванию газообразных примесей (например, высота трубы на предприятии составляет 10 м, что превышает расчетную величину).

Плата за выбросы оксидов азота (NO₂), руб./год:

, (n.11)

где σ = σ^пов·σ^пон·σ^инф – коэффициент, повышающий или понижающий плату;

σ^пов = 1,2 – для населенных пунктов;

σ^инф = 2.0 – коэффициент инфляции;

η_эк – коэффициент, учитывающий экологическую ситуацию в регионе

П_н – плата нормативная, определяется по [ ].

.

Плата за выбросы оксидов углерода (СО), тыс. руб./год:

(n.12)

.

Плата за вредные выбросы в атмосферу, тыс. руб./год:

(n.13)

У_атм = 2,170+ 1,121 = 3,292тыс. руб./год.

В качестве природоохранных мероприятий по снижению выбросов оксидов азота необходимо осуществлять сжигание топлива с минимально-допустимым избытком воздуха. Применение данного мероприятия приводит к ощутимому снижению выбросов оксида азота при незначительных капитальных затратах на природоохранные мероприятия.

Количество вредных выбросов оксида азота после проведения природоохранного мероприятия:

, (n.14)

где β = 0.33 коэффициент, учитывающий снижение выбросов оксидов азота в результате применения технических решений; .

Плата за выбросы оксидов Азота с природоохранными мероприятиями, руб./год:

, (n.15)

где σ^пон – коэффициент, понижающий плату за выбросы, при наличии природоохранных мероприятий, σ^пон = 0,3;

.

В результате проведения природоохранных мероприятий по защите атмосферы от вредных выбросов окислов углерода плата за выбросы составляет:

(n.16)

.

n.3 Защита гидросферы от загрязняющих сбросов

Загрязнение водоемов представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы, поскольку процессы регенерации протекают в водной среде существенно медленнее, источники загрязнения более разнообразны, и естественные процессы, проходящие в водной среде, более чувствительны к загрязнению.

Оценка экономического ущерба, причиняемого выбросами загрязнений водной среды, определяется отдельно для каждого компонента.

Вода после периодической кислотной промывки циркуляционного контура и барабана котла (Cl^-) (при данном качестве водокислотная промывка проводится один раз в год), т/год:

, (n.17)

где n_k – количество котлов, шт.

М_кис = 14·2 = 28 т/год.

Вода после периодической продувки котла

Сточная вода с высоким содержанием щелочей после душевых для персонала, т/год:

(n.18)

где М_{сут.душ} = 0,16 т/сут. чел. – суточный расход воды на человека;

n_чел – персонал котельной;

М_душ = 0,16·8·365 = 467 т/год.

Вода, предназначенная для мытья полов, т/год:

(n.19)

где М_{сут.пол} = 0,5 т/сут. на 1000 м² – суточный расход воды на мытье полов;

S – площадь помещений, подвергающихся обработке, S = 260 м:

М_пол = 0,5·0,26·365 = 47,45 т/год.

Нормативы платы за различные стоки составляют по [ ]:

Ц_кис = 2,5 руб./т;

Ц_душ = Ц_пол = 7,5 руб./т;

Ц_прод = 7,5 руб./т.

Определим плату после периодической кислотной промывки циркулярного контура и барабана котла.

_{Определим плату после душевых для персонала:}

_{Определим плату после мытья полов;}

_{Определим плату после периодической продувки котла;}

Определим общую годовую плату за загрязнение гидросферы, тыс. руб./год:

, (n.20)

У_гидр = 0,356+11,09+1,127+0,826 = 13,4 тыс. руб./год.

В данном проекте в качестве природоохранного мероприятия по защите гидросферы рассматривается проведение нейтрализации сточных вод, содержащих ионы Cl^- и Na⁺ в баке-нейтрализаторе.

Плата за сброс сточных вод после применения ПОМ.

, (n.21)

где σ^пон – коэффициент, понижающий плату за сбросы, при наличии природоохранных мероприятий σ^пон = 0,3:

/

, (n.22)

где М_бн – масса бака-нейтрализатора, т, М_бн = 2,0 т;

Ц_ст – цена стали, руб./т. принимаем, Ц_ст = 20 тыс. руб./т;

Т – срок эксплуатации бака-нейтрализатора, год:

.

n.4 Защита литосферы от загрязняющих отходов

Годовой расход отходов I-го класса – люминесцентные лампы:

, (n.23)

где m_л = 0,15 кг – масса одной лампы;

N = 60 шт. – среднегодовой расход ламп:

М_л = 0,15·60 = 9 кг/год = 0,009 т /год.

Годовой расход отходов III-го класса – ветоши замасленные;

, (n.24)

где М_в.чел = 0,003 т/чел. год – количество ветоши на человека в год;

= 8 – количество рабочих:

М_в = 0,003·8 = 0,024 т/год.

Годовой расход отходов IV-го класса – строительные, бытовые и производственные отходы:

, (n.25)

где М_{быт.чел.} – количество бытового мусора на одного человека в год, т/чел. год;

р_быт – плотность бытового мусора, кг/м³:

.

, (n.26)

где М_пр.f – количество производственного мусора на 1 м² помещения в год, т/м²·год

М_пр = 0,01·260 = 2,6 т/год.

Старые поверхности нагрева, обмуровка и прочие строительные отходы в количестве

М_стр =4,2 т/год.

Нормативы платы за отходы оставляют по:

Ц_л =1,740 тыс. руб./т (по I классу);

Ц_в = 0,497 тыс. руб./т (по III классу);

Ц_про = 0,2484 тыс. руб./т (по IV классу);

Ц_рем = 0,2484 тыс. руб./т (по IV классу);

Ц_быт = 0,015 тыс. руб./т (по V классу);

Определим плату за отходы по I классу;

Определим плату за отходы по III классу;

Определим плату за отходы по IV классу;

Определим плату за отходы по IV классу;

Определим плату за отходы по V классу;

Общая годовая плата за загрязнение литосферы, тыс. руб./год:

, (n.27)

У_лит = 0,725+0,054+2,9+4,7+0,437= 8,816 тыс. руб./год.

Для уменьшения ущерба, нанесенного литосфере загрязнением, необходимо организовывать специальные площадки для хранения отходов на предприятии или вне его. Необходимо разделение отходов на отдельные компоненты. Из промышленных и ремонтных отходов необходимо отделять черные металлы, которые впоследствии идут на вторсырье, в качестве лома черных металлов, и предприятие в результате этого получает прибыль.

Доход в результате сдачи лома черных металлов, тыс. руб./год:

Д_{чер.мет} = М_{чер.мет}·Ц_{чер.мет},

где M_{чер.мет} – масса черного металла из промышленных и строительных отходов, т/год;

Ц_{чер.мет} – цена приема лома черных металлов, тыс. руб./т.

Принимаем, Ц_{чер.мет} = 8,0 тыс. руб./т

Д_{чер.мет} = 1,1·8,0 = 8,8 тыс. руб./год.

2.5 Эффективность природоохранных мероприятий по защите окружающей среды

Общая плата за ущерб окружающей среды, тыс. руб./год:

У_общ = У_атм + У_гидр + У_лит

У_общ = 3,29+ 13,4 + 8,82= 25,51 тыс. руб./год.

Общая плата за ущерб окружающей среды c ПОМ, руб./год:

.

Экономический эффект от ПОМ, руб./год:

,

где ΔЗ – затраты на проведение ПОМ, руб./год;

ΔД – доход от проведения ПОМ, руб./год, ΔЗ_ПОМ = ΔД.

Э_ПОМ = (25,51 – 15,69) -8+8,8= 10,62 тыс. руб./год.

Рекомендуется применить следующие природоохранные мероприятия:

- по атмосфере: подавление окислов азота путем сжигания топлива с малыми избытками воздуха;

- по гидросфере: нейтрализация сточных вод для доведения уровня рН = 6 - 8 с использованием щелочных реагентов (мраморная крошка, щелочи, известь); по возможности, использование в меньших количествах поверхностно активных веществ, для мытья полов;

- по литосфере: переработка отработанного металла; по возможности, отказ от использования ртутьсодержащих ламп дневного света.

Таким образом, минимизируется воздействие на окружающую среду и снижаются затраты предприятия связанные с платой за воздействие на природную среду.