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 (QСВ) 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, м3/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
 м3/сут,
| (27) | ||
где
| – |
табличное значение соответствующее  , м3/сут;
| |
б) 
, тогда
 м3/сут;
| (28) |
в) 
, тогда
 м3/сут;
| (29) |
г) 
, тогда
 м3/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 , м3/сут.
| |
| – | табличное значение соответствующее, м3/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 = 6 сут. 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]:
 м3/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:
 м3/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
 м3,
| (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]:
 м3/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, м3; | |
| – | 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/м3. | |
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.
| |