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,

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:

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;

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 ,

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:

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:

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.