Оценка нагрузки целлюлозно-бумажных предприятий на водные объекты с применением геоинформационных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.03, кандидат наук Антонов Иван Владимирович

• Антонов Иван Владимирович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Антонов Иван Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗА И НОРМИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ ОТ СТОКОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ (ЦБП) И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭТАПОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Подходы к нормированию сброса загрязняющих веществ в водные объекты

1.2 Принципы и алгоритм регулирования антропогенного воздействия на водные объекты в мире

1.3 Основы законодательного регулирования сбросов в странах Европейского союза

1.4 Нормирование антропогенной нагрузки на водные объекты в Российской Федерации

1.4.1 Существующая система нормирования сбросов в Российской Федерации

1.4.2 Анализ и классификация методов расчёта превращения веществ и прогноза качества воды водных объектов

1.4.3 Влияние стоков ЦБП на водные объекты

1.4.4 Развитие системы технологического нормирования

1.5 Особенности нормирования нагрузки на водные объекты от предприятий ЦБП

1.6 Выводы по главе

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ И АЛГОРИТМА НОРМИРОВАНИЯ СБРОСОВ ОТ ПРЕДПРИЯТИЙ ЦБП ПО КОМПЛЕКСНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

2.1 Формирование природно-технического комплекса

для уменьшения техногенного воздействия на бассейновом

уровне

2.1.1 Основные факторы, определяющие взаимодействие субъектов хозяйствования с водным объектом

2.1.2 Пространственное районирование по водохозяйственным участкам и формирование природно-технического комплекса

2.2 Алгоритм нормирования сбросов от предприятий ЦБП в рамках ПТК

2.2.1 Информационно-аналитическая база для нормирования нагрузки от субъектов ПТК

2.2.2 Ранжирование предприятий ПТК по целевым показателям и технико-экономическим возможностям с учётом перспектив развития

2.2.3 Алгоритм нормирования сбросов от предприятий ЦБП с учётом пространственных границ ПТК

2.3 Применение геоинформационных систем для нормирования нагрузки на водный объект

2.3.1 Построение тематических карт ПТК

2.3.2 Расчёт фоновых характеристик и обоснование целевых показателей по водохозяйственным участкам

2.3.3 Обоснование мероприятий по достижению установленных нормативов допустимого сброса

2.4 Выводы по главе

3 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО

МОДЕЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА «ГИМС-РЕКА» ДЛЯ БАССЕЙНОВОГО НОРМИРОВАНИЯ СБРОСОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВ В РАМКАХ ПТК

3.1 Структура геоинформационного комплекса «ГИМС-река»

3.2 Информационный блок геоинформационного комплекса «ГИМС-река»

3.3 Геоинформационный блок комплекса «ГИМС-река»

3.4 Блок моделирования комплекса «ГИМС-река»

3.5 Применение и основные возможности развития геоинформационного комплекса «ГИМС-река»

4 МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ И ГИС-ПРОЕКТА В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ «ГИМС-РЕКА» ДЛЯ РАСЧЁТА НОРМАТИВОВ В РАМКАХ ПТК

4.1 Установление нормативов НДС для предприятий в ПТК «р. Ижора - АО «КНАУФ ПЕТРОБОРД» с учётом уровня экологичности (УЭ)

4.1.1 Описание ПТК «р. Ижора - АО «КНАУФ ПЕТРОБОРД»

4.1.2 Эколого-технологическая оценка предприятий -водопользователей

4.1.3 Расчёт НДС для водопользователей ПТК «р. Ижора -АО «КНАУФ ПЕТРОБОРД» в зависимости от уровня экологичности (УЭ)

4.1.4 Мероприятия по снижению антропогенной нагрузки от

АО «КНАУФ ПЕТРОБОРД»

4.2 ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда»

4.2.1 Описание ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда»

4.2.2 Расчёт уровня экологичности предприятий ПТК «ЦБК в

г. Коряжма - р. Вычегда»

4.2.3 Построение электронной карты и ГИС-проекта ПТК «ЦБК в

г. Коряжма - р. Вычегда»

4.3 ПТК реки Великой

4.3.1 Описание ПТК реки Великой

4.3.2 Моделирование распределения нагрузки между водопользователями в рамках ПТК реки Великой

4.4 Установление НДС для ПТК «Сясьский ЦБК - р. Валгома

Ладожское озеро»

4.4.1 Описание основных элементов ПТК

4.4.2 Расчёт НДС для ОАО «Сясьский ЦБК»

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка нагрузки целлюлозно-бумажных предприятий на водные объекты с применением геоинформационных систем»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. За последние годы произошли существенные изменения природоохранного законодательства Российской Федерации в области нормирования антропогенной нагрузки, в частности на водные объекты. Были заложены принципы технологического нормирования, подразумевающего деление предприятий на четыре категории объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду (НВОС). Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности относятся к объектам I категории (оказывающие значительное негативное воздействие на окружающую среду). Данные предприятия должны осуществлять свою деятельность с учётом наилучших доступных технологий (НДТ) и устанавливать технологические нормативы, которые учитываются при разработке комплексного экологического разрешения (КЭР). Данный принцип должен быть реализован на предприятиях 1 категории до 1 января 2025 г. При этом, Министерством природных ресурсов и экологии РФ, выделен перечень из 300 предприятий с суммарным вкладом в выбросы и сбросы не менее 60 %, для которых установление технологических нормативов на основе НДТ и получение КЭР необходимо осуществить до 31 декабря 2022 г. В этот перечень из 300 предприятий входит ряд предприятий ЦБП.

В тоже время, при нормировании допустимой антропогенной нагрузки на водные объекты в рамках природно-технических комплексов (ПТК), в законодательстве закреплён бассейновый принцип, подразумевающий разработку нормативов допустимого воздействия (НДВ) и схем комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО). В соответствии с бассейновым принципом, распределение общей нагрузки НДВ между предприятиями - водопользователями различных отраслей промышленности, в том числе и ЦБП, реализуется в виде нормативов допустимого сброса (НДС) с учётом внедрения НДТ.

Действующая методика не позволяет перераспределять нормы нагрузки для всех водопользователей при их совокупном воздействии в пределах одного бассейна или водохозяйственного участка. Отсутствует чёткое определение критериев технологического нормирования и оценки уровня экологичности предприятий - водопользователей в рамках рассматриваемых ПТК, а так же взаимосвязь экологического и технологического нормирования.

Регионально-бассейновый подход при эколого-технологическом нормировании (ЭТН) техногенной нагрузки для целлюлозно-бумажных производств с учётом всех водопользователей бассейна может быть реализован на основе единой геоинформационной системы природно-технических комплексов (ПТК).

Осуществление более сложного и трудозатратного механизма расчёта нормативов на сброс, позволяющего учесть основные определяющие факторы по критериям действующего природоохранного законодательства, может быть реализовано на основе разработки автоматизированных геоинформационных систем.

В целом, актуальность работы обусловлена необходимостью разработки алгоритма и методики нормирования антропогенной нагрузки на водные объекты в рамках ПТК с применением геоинформационных систем, необходимостью объединения в единую систему нормативов допустимого воздействия на водный объект, технологических нормативов, характеризующих уровень используемых технологий по сравнению с НДТ, принципа оптимального перераспределения массы сбрасываемых веществ между предприятиями ЦБП и водопользователями водохозяйственного участка, а так же плана и программы реализации снижения сбросов загрязняющих веществ.

Всё отмеченное выше предопределило необходимость разработки

методов и средств, которые на новой теоретической и программно-

технической основе обеспечат взаимосвязь в системе «мониторинг -

7

нормирование - экономическое стимулирование», упорядочат механизмы реализации водоохранного законодательства РФ и создадут предпосылки для технологического перевооружения отечественной промышленности.

Цель работы. Разработка методических основ и алгоритмического обеспечения нормирования допустимого воздействия на водохозяйственный бассейн в рамках ПТК для предприятий ЦБП и других водопользователей с применением геоинформационных систем.

Задачи исследования. Для достижения цели работы поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ существующих методов прогноза и нормирования нагрузки на водные объекты от предприятий ЦБП на основе бассейновых норм допустимого воздействия (НДВ) и технологических нормативов.

2. Разработка методических основ и алгоритма установления НДС, с применением новой информационно-аналитической базы ПТК по определяющим индивидуальным и комплексным показателям.

3. Разработка методики построения ГИС-проекта для прогноза качества воды и нормирования антропогенной нагрузки по интегральным и специфическим для ЦБП показателям.

4. Разработка критерия оценки уровня экологичности (УЭ) отдельных производств для их ранжирования и распределения допустимой нагрузки между субъектами ПТК на основе создания ГИС-проекта функционирования объектов ЦБП.

5. Создание и апробация геоинформационного программно-аналитического комплекса нормирования сброса сточных вод ЦБП, позволяющего учитывать и перераспределять нагрузку между всеми водовыпусками рассматриваемых водопользователей ПТК.

Методы исследования: системный анализ источников и факторов

техногенного воздействия на природную среду, экспериментально-

статистические методы, геоинформационное, имитационное моделирование

со специализированными программными продуктами, статистические

8

методы обработки данных Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, отчётности по форме 2-ТП (водхоз) и схем производственного контроля.

Научная новизна определяется тем, что впервые разработан алгоритм обеспечения и методика формирования проектов НДС на геоинформационной основе с возможностью анализа и визуализации всех субъектов ПТК для учёта уровня экологичности предприятий на единой основе бассейновых НДВ и СКИОВО, обеспечивающих поддержку принятия управленческих решений.

Положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритм нормирования сбросов от предприятий ЦБП в рамках ПТК на основе бассейнового межотраслевого подхода, позволяющего учесть потенциальную опасность каждого из предприятий - водопользователей.

2. Методика экологического нормирования в ГИС-проекте ПТК, отличающаяся алгоритмом и программно-техническими средствами расчёта и моделирования по индивидуальным и комплексным показателям.

3. Критерий уровня экологичности (УЭ) основных производственных и природоохранных технологий предприятий, позволяющий взаимоувязать экологическое и технологическое нормирование через индивидуальные для водопользователей НДС с бассейновыми НДВ.

4. Разработанный на базе ArcGIS Desktop 10.0 геоинформационный программно-аналитический комплекс «ГИМС-река», реализующий широкий класс отраслевых задач эколого-технологического нормирования ЦБП на уровне норм НДС, так и на межотраслевом бассейновом уровне проектов НДВ и СКИОВО.

Практическая значимость работы. Полученные результаты исследований использованы при разработке:

1. Принципа эколого-технологического нормирования в рамках единой стратегии СКИОВО, НДВ и НДС, позволившего обосновать подчинённые

связи между региональными нормами для бассейна, индивидуальными

9

нормами допустимых масс сброса загрязняющих веществ специфичных для ЦБП и ЛПК и технологическими возможностями поэтапного достижения разрабатываемых норм в рамках СКИОВО.

2. Критериев, алгоритма и программных средств для квотирования нагрузки от отдельных субъектов, включая предприятия ЦБП и ЛПК, в рамках природно-технических комплексов с помощью геоинформационной моделирующей системы «ГИМС-река».

3. Геоинформационной модели, реализующей различные виды и конфигурации ПТК, в качестве типовой для установления НДС предприятий ЦБП, с возможностью их достижения на основе бассейновых НДВ.

4. Методики ранжирования субъектов ПТК по экологическим и технологическим показателям для обеспечения индивидуальных НДС и бассейновых НДВ во временном разрезе в соответствии со СКИОВО.

Обоснованность и достоверность. Обоснованность и достоверность полученных данных и выводов основана на использовании значительного объёма фактического материала современных методов математического анализа и методов компьютерного имитационного моделирования, а также положительным опытом практического использования разработок.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы

докладывались и обсуждались на следующих Международных,

Всероссийских и отраслевых симпозиумах, конференциях и семинарах:

Всероссийской научно-практической конференции «Наукоёмкие и

инновационные технологии в решении проблем прогнозирования и

предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий», Санкт-

Петербург, 2008, 2011, 2013; Межотраслевой международной конференции

«Допустимое воздействие на окружающую среду и совершенствование

системы экологической безопасности», Санкт-Петербург, 2008;

Международном экологическом форуме «День Балтийского моря», Санкт-

Петербург, 2009, 2010, 2011, 2012, 2014, 2015, 2016, 2017; Всероссийской

межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов

10

«Недели науки СПбГПУ», Санкт-Петербург, 2009, 2011, 2012, 2013, V Международном конгрессе «Цели развития тысячелетия и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов», Санкт-Петербург, 2012; IX-й Международном молодёжном научном экологическом форуме стран Балтийского региона «ЭК0БАЛТИКА'2012», Санкт-Петербург, 2012; XVI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Экология. Человек. Общество», Киев, 2013; III Международном научном конгрессе «ГЛ0БАЛИСТИКА-2013», Москва, 2013; XVII International Eco-conference, Novi Sad, Serbia, 2013; II Всероссийской отраслевой научно-практической конференции «Перспективы развития техники и технологий в целлюлозно-бумажной промышленности», Пермь, 2014; XIX Международном и Межрегиональном Биос-форуме, Санкт-Петербург, 2014; 8th Eastem European Young Water Professionals Conference Gdansk, Poland, 2016; 2nd International Integrated Conference & Concert on Convergence, Saint Petersburg, 2016; PAP-FOR 2016, Saint-Petersburg, 2016; Молодёжном экологическом Конгрессе «Северная Пальмира», Санкт-Петербург, 2016, 2018; X Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных по проблемам водных экосистем «PontusEuxinus 2017», Севастополь, 2017; Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции «Экологический мониторинг и биоразнообразие», Ишим, 2018.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в т.ч. 5 в журналах, рекомендованных ВАК России, имеется 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора. Все результаты, представленные в работе, получены соискателем лично, либо в соавторстве при его участии.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы, включающего 209 наименований, а также 6 приложений. Работа изложена на

173 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 39 таблиц.

11

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗА И НОРМИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ ОТ СТОКОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ (ЦБП) И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭТАПОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Общеизвестно, что вода является самым «массовым» по объёмам потребления природным ресурсом.

В настоящее время часто используется концепция водного экологического следа (water footprint) для оценки рационального вовлечения воды в хозяйственную деятельность человека [1, 2]. Истощение запасов воды стоит в одном ряду с проблемой воздействия хозяйственной деятельности человека на атмосферный воздух, называемой «карбоновым следом» [3, 4].

Понятие водного экологического следа показывает количество воды, которое используется прямо или косвенно при производстве товаров и услуг [1] и в зависимости от этого складывается из трех составляющих [5]: голубой водный след — объём воды, изымаемый из поверхностных и подземных источников; зеленый водных след - объём воды, поступающий на земную поверхность в виде осадков; серый водный след — объём воды, требуемый для разбавления поступающих сточных вод от предприятий и другой хозяйственной деятельности человека.

Одной из основных отраслей, вносящей вклад в водных экологический след (как в голубой, так и серый) является целлюлозно-бумажная промышленность [6]. В связи с этим нормирование антропогенного воздействия на водные объекты от данных предприятий является первостепенной задачей в рамках снижения водного экологического следа производства и выпускаемой продукции [4 - 6].

1.1 Подходы к нормированию сброса загрязняющих веществ в водные

объекты

Обобщая имеющиеся в разных странах модели управления водными ресурсами [8 - 11] выделяются два направления развития систем нормирования антропогенной нагрузки на водные объекты: экологический и технологический (таблица 1.1).

В основе первого подхода лежит принцип обеспечения экологических нормативов качества воды. Второй основан на удельном нормировании образующихся загрязняющих веществ на единицу выпускаемой продукции. Основным критерием второго подхода является соответствие производства наилучшим существующим технологиям (НСТ) или наилучшим доступным технологиям (НДТ).

Подробное определение термина наилучшие существующие технологии даётся в директиве ЕС «О комплексном предотвращении и контроле загрязнения» (96/61/ЕС от 24.09.1996 года) [11].

Понятие НСТ учитывает экономические и экологические аспекты, внедрение технологии, наличие конкретной схемы в эксплуатации.

НСТ являются только те, при использовании которых обеспечивается охрана окружающей среды в целом.

При назначении какой-либо технологии как наилучшей существующей, берётся во внимание промышленная эксплуатация данной технологии, экспертное заключение о соответствующей природоохранной эффективности и поэтапный переход к НСТ при улучшении экологических параметров предприятия.

Использование данного подхода к нормированию допустимого воздействия на окружающую среду за время применения показало высокую эффективность, даже в условиях роста промышленности, сельского хозяйства и иной деятельности, что и имело место в странах Евросоюза [12].

Таблица 1.1 - Подходы к нормированию сброса загрязняющих веществ

Экологический Технологический

Предмет но] эмирования

Оценка качества воды по гидрохимическим и гидробиологическим показателям, а также определение токсичности воды Удельное количество веществ, которое поступает в водный объект от технологического процесса при использовании технических и технологических решений

Основаны

На обеспечении соответствия качества вод водных объектов экологическим нормативам На учёте количества образующихся веществ на единицу выпускаемой продукции

Достоинства

Обеспечивают экологическое благополучие водоёмов Модернизация технологических процессов на производстве до достижения НСТ и ндт

Недостатки

Дает возможность осуществлять загрязнение водной среды, что может приводить к недоучёту вероятного воздействия на человека. Не учитывает состояние производства Не учитывает географические особенности и фактическую экологическую обстановку в водном объекте

Относятся

Норматив допустимого воздействия (НДВ), норматив допустимых сбросов (НДС) Нормативы Евросоюза, Кластерные нормы США, Требования Хельсинской Комиссии (ХЕЛКОМ), технологические нормативы

К недостаткам экологического нормирования можно отнести невозможность учёта технического состояния производства и отсутствие обобщенных показателей нормативов допустимого воздействия на водные экосистемы [13].

Технологический подход не учитывает морфофизиологическое, гидрохимическое и экологическое состояние водных экосистем и не в состоянии оценить общую нагрузку на водный бассейн.

При установлении нормативов антропогенной нагрузки следует привязываться к нормативам качества природной воды - предельно допустимой концентрации (ПДК), которые характеризуют тот уровень, ниже которого действие веществ безопасно для здоровья человека и водной экосистемы. А достижение указанных норм возможно по средствам

последовательного внедрения новых передовых технологий основного производства и природоохранных технологий [14].

1.2 Принципы и алгоритм регулирования антропогенного воздействия

на водные объекты в мире

При управлении водными ресурсами в развитых странах водные ресурсы признаются национальным достоянием и важным ресурсом для осуществления хозяйственной деятельности человека [15].

Природоохранное законодательство в развитых странах, касающееся целлюлозно-бумажной промышленности базируется на технологическом нормировании удельного сброса определенного количества загрязняющих веществ для каждого производственного этапа, с учётом, национальной природоохранной стратегии [16].

В Швеции, Финляндии и Великобритании нормативы на сброс загрязняющих веществ разрабатываются отдельно по каждому предприятию - водопользователю, а в Германии, Франции и Испании устанавливаются общие нормативы на сброс, с возможностью уточнения по индивидуальным предприятиям [16].

Управление водными ресурсами во Франции осуществляет Комитет бассейна [17], приоритетным направлением деятельности которого является: разработка программ управления водными ресурсами, решение проблем очистки сточных вод, реализация предложений по защите и восстановлению водных объектов, ведение банка данных о состоянии водной среды. Деятельность по управлению качеством воды реализуется на основе Закона о воде [17].

В Великобритании деятельность местных органов координируется с бассейновыми инспекциями. Местные органы осуществляют контроль расхода воды и сброса сточных вод, проводят экологическую оценку

качества водных ресурсов и разрабатывают программы мониторинга качества водных объектов [18].

Для США характерна модель экологического регулирования, базирующаяся на основном законодательном акте - National Environmental Policy Act (NEPA) (Законе о национальной политике в области окружающей среды). Помимо этого есть законы: Clean Water Act (CWA) (Закон о чистой воде), Safe Drinking Water Act (SDWA) (Закон о чистой питьевой воде) и другие [19]. Данный подход характеризуется движением от общего к частному, общей идеи апробации всех промышленных и хозяйственных объектов с точки зрения их воздействия на экологическое равновесие до частных вопросов сохранения качества отдельных природных объектов.

Государство стимулирует активность водоохранных действий предприятий за счёт дифференцированной налоговой политики, ориентацией предприятий на достижение равновесия между расходами и прибылями на природоохранные мероприятия.

Для нормирования сброса стоков и газовых выбросов предприятий Американское агентство по охране окружающей среды (EPA - Environmental Protection Agency) разработало «Сводные правила» (Cluster rules -Кластерные правила) [20, 21]. Также особое внимание уделено мерам по предупреждению образования регламентируемых загрязняющих веществ в технологическом процессе [21]. Данная цель достигается путём применения лучших имеющихся технологий (Best Available Technologies - BAT).

Каждое предприятие должно утвердить план «наилучшей практики эксплуатации предприятия» (Best Management Practices - BMP) на два года.

Водное законодательство Германии основывается на общих федеральных законах и законодательных актах, принимаемых землями. Федеральные законы представлены Законом о водных ресурсах, Законом об организации водного хозяйства, Законом о плате за сточные воды и др.

Приоритетное значение в законах уделяется принципу «загрязнитель платит за ущерб» и правилу «наилучших доступных технологий» [15, 16].

В соответствии с водным кодексом Германии, разрешение на сброс сточных вод может выдаваться только в том случае, если содержание загрязняющих веществ в сточных водах выдерживается в таком низком уровне, который возможен при строгом соблюдении режима эксплуатации очистных сооружений и отвечает современному развитию техники и технологии очистки воды.

1.3 Основы законодательного регулирования сбросов в странах

Европейского союза

В общем, по странам ЕС действует набор директив, которые регламентируют механизм нормирования с помощью выдачи разрешений на право хозяйственной деятельности. Данная процедура закреплена Директивой Европейского парламента и Совета ЕС 96/61/ЕС от 24 сентября 1996 г. «О комплексном предупреждении и контроле загрязнений» (Directive 96/61/ЕС of the European Parliament and of the Council of 24 September 1996 concerning integrated pollution prevention and control) [22], которая в настоящее время заменена кодифицированной версией - Директивой Европейского парламента и Совета ЕС 2008/1/ЕС от 15 января 2008 г. «О комплексном предупреждении и контроле загрязнений» (Directive 2008/1/ЕС of the European Parliament and of the Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control) [23].

На общеевропейском уровне было создано Европейское бюро по комплексному предупреждению и контролю загрязнений (European integrated pollution prevention and control Bureau), а также Форум по обмену информацией в области наилучших доступных технологий. Для подготовки и актуализации справочников НДТ (BREFs, Best available techniques REFerence

document - справочный документ о наилучших доступных технологиях) в ЕС были сформированы специализированные отраслевые технические рабочие группы. И начиная с 1996 г. в Европейское бюро поступают сведения о НДТ от государств - членов ЕС, а также европейских промышленных объединений и ассоциаций. Данные справочники по НДТ не имеют статуса предписаний.

Для принятия решений по НДТ разработан ступенчатый логический подход, который представлен на рисунке 1.1 [24].

Технически возможно? у Да

Есть выгоды для окружающей среды?

Да

Выгоды для окружающей среды больше экономических затрат?

Да

Затраты целесообразны для отрасли промышленности?

| Да НДТ 1

Рисунок 1.1 - Последовательность при принятии решений по выбору НДТ

Заключения о НДТ в пределах справочника ЕС служат основой для оформления комплексного природоохранного разрешения (КПР) на право хозяйственной деятельности в соответствии со Статьей 9 (8) Директивы Европейского парламента и Совета ЕС 2008/1/ЕС [23].

Выдача КПР подразумевает комплексный учёт воздействия на окружающую среду: выбросы в атмосферный воздух, сбросы в водные объекты, обращение с отходами, физическое воздействие [25].

Выдача КПР, согласно Статье 9 (4) Директивы Европейского парламента и Совета ЕС 2008/1/ЕС [23], основывается на НДТ с учётом технических особенностей производства, его географического расположения и экологической ситуации, а также дополнительных условий, если стандарты качества не могут быть выполнены при использовании НДТ. Дополнительные условия определяются самостоятельно государствами -членами ЕС.

Для получения КПР предприятия должны: использовать НДТ; предотвращать крупномасштабное и трансграничное загрязнения; рационально использовать воду, энергию, сырьё; снизить риски возникновения аварий и минимизировать их последствия; осуществлять мониторинг за объектами окружающей среды; предусмотреть порядок компенсационных выплат и финансовых гарантий в случае аварий или банкротстве и т.п.; рекультивировать площадку после прекращения деятельности.

1.4 Нормирование антропогенной нагрузки на водные объекты в

Российской Федерации

1.4.1 Существующая система нормирования сбросов в Российской

Федерации

После вступления в 2007 году новой редакции Водного Кодекса Российской Федерации от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ [26] нормирование качества воды водных объектов выполняется при помощи расчёта нормативов допустимого воздействия.

В этом же году были утверждены «Методические указания по разработке нормативов допустимого воздействия на водные объекты» [27], устанавливающие нормативы в соответствии с допустимым воздействием всех источников, которые обеспечивают устойчивое функционирование

естественных водных экосистем и сохранение биологического разнообразия. Нормативы допустимого воздействия учитывают как сосредоточенные, так и диффузные источники антропогенного воздействия в пределах водохозяйственного участка.

К настоящему времени разработано множество методов нормирования вредных воздействий на водные объекты [28, 29]. Предлагаемые подходы отличаются широким разнообразием [30 - 36].

Нормативы НДВ используются при разработке схем комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО) и при установлении нормативов допустимого сброса (НДС) для отдельных водопользователей.

Взаимосвязь основных нормативных документов, касающихся нормирования допустимого сброса представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Блок-схема взаимосвязи основных нормативных документов при нормировании антропогенной нагрузки

СКИОВО, в соответствии с Водным Кодексом РФ, являются основными элементами при осуществлении водохозяйственных и

водоохранных мероприятий, а также они «...являются обязательными для органов государственной власти, органов местного самоуправления» [26].

Схемы разрабатываются для речных бассейнов, идентификация которых и установление границ осуществляется при гидрографическом районировании территории Российской Федерации. Схемы разрабатываются на срок до 10 лет. При разработке СКИОВО выделяются несколько этапов выполнения работ, которые представлены на рисунке 1.3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Антонов Иван Владимирович, 2020 год

точечных источников

о4

о -

о я а

а

о н о ч о

са у

2 я т о н и

(в о

о

-10 эо

Зй

ю й

^тт

17

18

22

19 20 21

Номер расчётного участка

Рисунок 4.8 - Объёмы сточных вод по расчётным участкам

При оценке качества воды в бассейне учитывались гидрологические параметры: расход воды, скорость течения, модуль и слой стока. Расход воды в р. Вычегда влияет на степень антропогенной нагрузки [156, 201]. Расходы на основных реках бассейна р. Вычегда в пунктах контроля приведены в таблице 4.11.

Таблица 4.11 - Расходы воды на основных реках бассейна р. Вычегда

Река - пункт Параметры кривой обеспеченности Годовой сток различной обеспеченности

Средний за многолет-ний период расход воды, Q0, м3/с cs/cv 50% 95%

р. Вычегда - г. Сыктывкар 609 0,21 0 596 423

р. Вычегда - д. Федяково 1040 0,18 0 1020 763

р. Вымь - д. Половники 257 0,16 1 257 189

р. Вага - д. Филяевская 112 0,22 2 110 74.8

р. Вага - с. Усть-Сюма 384 0,22 1 381 251

В верхнем и среднем течении р. Вычегда (с. Малая Кужба, г. Сыктывкар, д. Гавриловка, с. Межог) загрязнённость воды по комплексным оценкам характеризуется следующим образом: в черте г. Сыктывкар и ниже д. Гавриловка - 4-ый класс, разряд «а» (грязная), у с. Малая Кужба - 3-ий класс, разряд «а» (весьма загрязнённая), в остальных створах - 3-ий класс, разряд «б» (очень загрязнённая). Характерными загрязняющими показателями являются соединения железа, меди, трудноокисляемые органические вещества по ХПК и фенолы.

Качество воды реки Вычегда в нижнем течении (г. Коряжма) характеризуется по УКИЗВ как очень загрязнённая (класс 3-ий, разряд «б») и грязная (класс 4-ый, разряд «а»). Характерными загрязняющими показателями являются соединения железа, меди, ХПК, БПКполн., лигносульфонаты.

При оценке качества воды предлагается определять фоновые концентрации загрязняющих веществ в водном объекте. Под гидрохимическим фоном понимается совокупность характеристик качества воды, определяемая условиями формирования качества воды в бассейне р. Вычегда [159].

Расчёт фоновых значений показателей производился для участка р. Вычегда в районе г. Коряжма, в связи с тем, что по результатам

районирования бассейна данный участок является наиболее подвержен антропогенному воздействию. В дальнейшем данные концентрации использовались при моделировании распространения загрязняющих веществ в водном объекте для установления нормативов НДС.

В соответствии с методикой определены предприятия -водопользователи, являющиеся основными загрязнителями бассейна, с помощью ранжирования по массам сброса основных загрязняющих веществ.

Интегральный массовый сброс рассчитывался в соответствии с формулой (2.4) из главы 2.

Результаты ранжирования предприятий - водопользователей в бассейне реки Вычегда приведены на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 - Ранжирование предприятий по интегральному массовому

сбросу

Более 80% нагрузки на бассейн оказывают три предприятия -водопользователя: филиал ОАО «Группа «Илим» в г. Коряжме, ОАО «Монди Пейпа Сыктывкарский ЛПК», МП «Горводоканал», г. Котлас.

4.2.2 Расчёт уровня экологичности предприятий ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда»

Используя выработанные в главе 2 принципы распределения нагрузки на водные объекты в зависимости от УЭ предприятий - водопользователей был произведён расчёт критериев балльной оценки и далее самого УЭ.

Расчёт уровня экологичности был произведен для предприятий, относящихся к действию справочника ИТС 1-2015 [73]. В качестве показателей оценки УЭ рассматривались технологические нормативы по специфическим показателям для отрасли (ХПК, БПКполн., взвешенные вещества) и удельные нормы водоотведения сточных вод. При этом учитывался коэффициент значимости показателей.

По результатам расчётов УЭ предприятия были разделены по уровню экологичности (таблица 4.12).

Таблица 4.12 - Оценка уровня экологичности основных предприятий -водопользователей в бассейне р. Вычегда [130]

Предприятие - водопользователь УЭ Эффективность внедрения экологических технологий

ОАО «Группа «ИЛИМ» Филиал в г. Коряжма (ОАО «Котласский ЦБК», г. Коряжма) 3,11 Эффективные

ОАО «Монди Сыктывкарский ЛПК» г. Сыктывкар (ОАО «Монди Бизнес Пейпа Сыктывкарский ЛПК») 2,90 Эффективные

ООО «Завод ДВП» г. Емва (ОАО «Княжпогостский завод ДВП» г. Емва) 2,00 Малоэффективные

ЗАО «Жешартский фанерный комбинат», п. Жешарт 1,00 Неэффективные

После определения УЭ были распределены нормативы допустимого сброса между водопользователями из общей нагрузки на водный бассейн по

показателям: взвешенные вещества, ХПК, БПКполн., аммоний-ион, нитраты, фосфор общий, фенолы, нефтепродукты, СПАВ, метанол, лигносульфонаты.

С учётом этого расчёта и уровня экологичности предприятий в дальнейшем были установлены нормативы НДС (таблица 4.13).

Таблица 4.13 - Установление нормативов допустимого сброса (НДС,

тонн/год) между водопользователями с учётом УЭ

ОАО «ГРУППА ОАО «Монди ЗАО «Жешартский

Показатель ИЛИМ» Филиал в Сыктывкарский фанерный комбинат»,

г. Коряжма ЛПК», г. Сыктывкар п. Жешарт

УЭ 3,11 2,90 1,00

Взвешенные вещества 2789 1680 50

ХПК 14363 6740 130

БПКполн. 1351 1161 30

Аммоний-ион 51 338 2,94

Нитраты 40,3

Фосфор общий 29 40 1,09

Фенолы 0,7 0,6 0,01

Нефтепродукты 6 30

СПАВ 0,3

Метанол 78 18 0,29

Лигносульф онаты 2280 1520

Далее будет рассмотрена более подробно последовательность построения ГИС-проекта для ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда» и расчёт уровня экологичности для ОАО Группа «Илим» в г. Коряжма при осуществлении водоохранных мероприятий.

4.2.3 Построение электронной карты и ГИС-проекта ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда»

Подготовительным этапом создания ГИС-проекта служит сбор и

обобщение данных об элементах и объектах исследуемого ПТК.

При создании ГИС-проекта использовались топографические карты

Архангельской области масштабом 1:50000. Согласно алгоритму (раздел 2)

113

были созданы следующие классы пространственных объектов: гидрография (включает водотоки и водоёмы), предприятия (ОАО Группа «Илим» в г. Коряжма), водовыпуски, модель водного объекта (р. Вычегда, р. Копытовка, р. Борщёвка).

Модель водного объекта строится согласно линейной (расчётной) схеме (рисунок 4.10.).

Рисунок 4.10 - Расчётная схема ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда»

Общий вид географического модуля «ГИМС-река» ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда» в среде АгсОЛБ представлен на рисунке 4.11.

Созданная база данных для ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда» содержит информацию о:

- исследуемом участке бассейна р. Вычегда;

- фоновых и контрольных створах;

- выпусках сточных вод, качественных и количественных характеристиках стоков;

- технологиях, используемых в производстве.

Рисунок 4.11 - Общий вид ГИС-проекта ПТК «ЦБК в г. Коряжма -

р. Вычегда»

При установлении нормативов НДС учитывались результаты моделирования распространения загрязняющих веществ в водном объекте, осуществлённого в программном комплексе «ГИМС-река».

Моделирование производилось для двух контрольных створов для учёта особенностей ПТК - расположение водозабора г. Сольвычегодск ниже по течению [201]. При усреднении скоростей течения, время добегания загрязняющих веществ от рассеивающего выпуска (КС1) до водозабора г. Сольвычегодск (КС2) составляет около 6 часов. В рамках численного эксперимента произведено сопоставление НДС сточных вод для двух контрольных створов рассматриваемого ПТК. Основные результаты представлены на рисунке 4.12 и в таблице 4.14.

Рисунок 4.12 - Отображение результатов расчёта распространения загрязняющих веществ в р. Вычегда

Таблица 4.14 - Результаты моделирования по двум контрольным створам

Показатель Ед. измер. ПДК Сф Летний период Q95%=390 м/с

г. Сольвычегодск 500 м от рассеивающего

р к.с Смакс. р к.с Смакс. /ПДК р к.с Смакс. р к.с Смакс. /ПДК

БПКполн. г/м3 3 3,86 4,01 1,34 4,05 1,35

Взвешенные вещества г/м 11,25 11 11,42 1,02 11,51 1,02

ХПК г/м 30,0 34,4 36,5 1,22 36,9 1,23

Нитрит-ион г/м 0,08 0,02 0,022 0,275 0,022 0,28

СПАВ г/м 0,10 0,02 0,02 0,2 0,02 0,2

Аммония-ион г/м 0,50 0,05 0,06 0,12 0,068 0,14

Формальдегид г/м 0,10 0,06 0,063 0,63 0,064 0,64

Лигносульфонаты г/м 3,00 0,72 0,95 0,32 1,01 0,34

Фосфаты г/м3 0,20 0,11 0,12 0,6 0,12 0,60

Скипидар г/м 0,20 0,09 0,09 0,45 0,09 0,45

Метанол г/м 0,10 0,12 0,13 1,3 0,14 1,40

Нитрат-ион г/м 40,0 0,1 0,1 0,0025 0,1 0,0025

Фенолы г/м 0,001 0,0008 0,0009 0,96 0,0009 0,99

Анализ результатов моделирования в таблице 4.14 и на рисунке 4.12 показывает, что основное разбавление сточных вод происходит до КС1. Затем происходит дальнейшее перемешивание сточных вод с природной водой и трансформация загрязняющих веществ. Отображение результатов

расчёта по программному комплексу на топографической основе показывает зону распространения загрязняющих веществ при заданных фоновых характеристиках (в зависимости от гидрологического режима).

В данном варианте также произведён расчёт уровней экологичности для ОАО «Группа ИЛИМ» в г. Коряжма по расширенному перечню показателей: Кобщ, Робщ, ХПК, БПКполн., взвешенные вещества, АОХ, удельный расход сточных вод. Определение УЭ осуществлено для предприятия после проведения крупномасштабных и долгосрочных природоохранных мероприятий, направленных на снижение объёмов сточных вод, повышение эффективности очистки стоков, увеличение оборотного водоснабжения и снижение образования загрязняющих веществ.

В соответствии с разработанными экологическими программами на предприятии были осуществлены мероприятия:

- модернизация сооружений биологической очистки промышленных стоков (СБОП). Была проведена замена систем аэрации в аэротенках, осуществлён ремонт и замена оборудования биологической стадии очистки, внедрены системы автоматизации и учёта электроэнергии, расхода химикатов и лабораторного контроля. Данные мероприятия позволили увеличить коэффициент использования воздуха, повысить стабильность активного ила, что привело к значительному снижению сброса взвешенных и органических веществ со сточными водами в водный объект;

- реконструкция вторичных отстойников. Проведен капитальный ремонт чаш отстойников, переливных лотков, движущихся ферм, насосов и труб удаления активного ила. Это позволило добиться увеличение отбора активного ила и обеспечение заданной эффективности очистки стоков в любые сезоны года;

- установка пресс-фильтров для обезвоживания осадка и избыточного активного ила, что увеличило степень обезвоживания осадка и существенно снизило объём фильтратов;

- строительство станции оборотного водоснабжения для снижения

потребления свежей воды и уменьшения нагрузки на сооружения биологической очистки промышленных стоков;

- модернизация промывного участка в потоке варочного аппарата Камюр №2, что снизило потери реагентов из системы и снизило их поступление со сточными водами на очистные сооружения;

- установка локальных очистных сооружений для очистки сточных вод картонно-бумажного производства (КБП). Снижение стоков порядка 30 % и уменьшение поступления на сооружения биологической очистки промышленных стоков органических и взвешенных веществ с данного участка производства;

- закрытие производства вискозной целлюлозы (ПВЦ). Это снизило на 10 % объём сточных вод и массы загрязняющих веществ;

- строительство новой выпарной станции производительностью 600 т/час по упаренной влаге. Повышение возврата химикатов;

- установка ЛОС для очистки ливневых сточных вод, поступающих на выпуск № 3 в р. Копытовка, что снизило поступление в водный объект взвешенных веществ, органики и нефтепродуктов.

Результаты расчёта уровня экологичности после проведения данных мероприятий приведены в таблице 4.15.

Таблица 4.15 - Результаты расчёта УЭ по расширенному перечню показателей

показатель Удельное образование на тонну продукции, д кг/т (м /т) Значение критерия, Х, Значение балльной оценки, к, Коэффициент значимости суммируемого показателя, а УЭ

^общ 0,1 0,3 4 2 3,84

Робщ 0,01 0,3 4 2

ХПК 11 0,4 4 2

БПКполн. 0,9 0,8 4 2

Взвешенные вещества 2,1 1,1 3,9 2

АОХ 0,1 0,3 4 2

Расход сточных вод 160 1,1 3,9 2

Коэффициент оборотного использования воды, коб 2 1

Как видно из таблицы 4.15 предприятие ОАО «Группа ИЛИМ» в г. Коряжма в результате проведения мероприятий в технологии производства и на очистных сооружениях достигло уровня экологичности 3,84, что соответствует эффективным предприятиям по классификации предприятий по эффективности внедрения экологичности технологий (таблица 2.2).

После установления УЭ были пересчитаны нормативы НДС, которые приведены в таблице 4.16.

Таблица 4.16 - Установление НДС в зависимости от УЭ

Показатель НДС, тонн/год

УЭ 3,11 3,84

Взвешенные вещества 2789 3412

ХПК 14363 17578

БПКполн. 1351 1653

Аммоний-ион 51 63

Фосфор общий 29 34

Фенолы 0,7 0,8

Нефтепродукты 5,9 7,6

Метанол 78 95

Лигносульфонаты 2280 2784

По результатам апробации методики и алгоритма установления нормативов НДС с применением программного комплекса «ГИМС-река» на примере ПТК «ЦБК в г. Коряжма - р. Вычегда» была показана последовательность данной методики, проведено районирование бассейна водного объекта, ранжирование предприятий - водопользователей с учётом эколого-технологической оценки производств, осуществлён расчёт нормативов допустимого сброса с учётом класса качества воды и уровня экологичности предприятий, а также изменение нормативов НДС при повышении уровня экологичности за счёт водоохранных мероприятий.

4.3 ПТК реки Великой

Предлагаемая методика эколого-технологического нормирования антропогенной нагрузки на водные объекты использовалась для установления нормативов НДС для предприятий в бассейне реки Великая. Для этого был разработан ГИС-проект ПТК реки Великая [133, 134].

Распределение нагрузки проводилось по этапам, изложенным в главе 2:

- районирование территории бассейна;

- ранжирование предприятий с учётом эколого-технологической оценки технологий;

- определение уровня экологичности предприятий;

- установление нормативов НДС с учётом качества воды в бассейне.

4.3.1 Описание ПТК реки Великой

В качестве исходных данных для построения ГИС-проекта ПТК использовались: государственный водный реестр; отчётность по формам 2-ТП (водхоз); картографический материал по бассейну р. Великая; сведения по постам гидрологического и гидрохимического контроля.

Река Великая - река в Псковской области. Относится к бассейну реки Нарва (через Псковско-Чудское озеро) и в целом к бассейну Балтийского моря.

Всего в бассейне р. Великая по данным отчётности 84 предприятия -водопользователя.

После ранжирования по индивидуальным и интегральным массам сброса загрязняющих веществ было выделено 16 основных предприятий (таблица 4.17) [27, 39].

Таблица 4.17 - Результаты ранжирования по интегральной массе сброса

предприятий, оказывающих наибольшее воздействие на водный объект

№ Водопользователи Отрасль Водный объект Минт, %

1 Островское муниципальное унитарное предприятие «Водоканал» коммунальное хозяйство р. Великая 38,440

2 ОАО «Птицефабрика «Островская» животноводство р. Великая 7,835

3 МИНЮСТ РФ Ф/П учреждение ЯЛ 61/2 (п. Крюки) судебные и юридически учреждения р. Синяя 8,416

4 ЗАО «Пушкиногорский маслодельно-сыродельный завод» (п. Красногородск) молочная промышленность р. Синяя 10,283

5 Красногородское районное МП ЖКХ коммунальное хозяйство руч. без названия 12,783

6 Красногородская специальная школа-интернат для детей сирот общее образование р. Синяя 3,642

7 ФГУК Государственный музей-заповедник А.С. Пушкина «Михайловское» культура и искусство р. Сороть 0,056

8 ЗАО «Пушкиногорский маслодельно-сыродельный завод» (д. Селихново) маточная промышленность р. Великая 3,520

9 ФГУК Государственный музей заповедник А.С. Пушкина «Михайловское» культура и искусство р. Луговка 0,015

10 МП ЖКХ Пушкиногорского района коммунальное хозяйство руч. без названия 5,397

11 МП ЖКХ Пушкиногорского района коммунальное хозяйство руч. Холодник 0,418

12 МП ЖКХ Пушкиногорского района коммунальное хозяйство р. Шомка 0,571

13 СПК «Исса» Пушкиногорский район животноводство р. Исса 0,064

14 Себежская таможня таможня р. Исса 0,714

15 МУП «Райводоканал» (г. Опочка) коммунальное хозяйство р. Великая 7,070

16 ЗАО «Псковский мол. комбинат» Филиал «Опочецкий завод пищевых продуктов» молочная промышленность р. Великая 0,775

Для дальнейшего расчёта, по результатам ранжирования, была построена линейная схема (рисунок 4.13) с нанесением основных источников антропогенного воздействия.

ю ю

о

о\

В а

Sc И

s

to

4

5 о

â о

О)

я р

а

О) to о H

ё и

О)

К

К Р

s

о

К «

О)

И

о to о и Е а

о «

о и

а ^з

О) to а ^з а

¡а H

а ас

и о to о а о и tг со О

и

О)

и

О)

ас

hd а

о

а

о «

U)

а а

О)

ас а

о

X

О) 2 Р

Л

н «

р

о\ р

о о

О)

ас

а р

Т3

öd О)

U

а «

«

а

О)

Рисунок 4.14 - Общий вид ГИС-проекта ПТК реки Великая

ГИС-проект содержит следующие слои данных:

- гидрохимические посты (точечный слой, содержащий сведения о расположении постов гидрохимического контроля на водных объектах и результаты этого контроля);

- гидрологические посты (точечный слой, содержащий сведения о расположении постов гидрологического наблюдения и параметров, контролируемых на них);

- гидрология (линейные и полигональные слои, включающие водотоки и водоёмы с основными параметрами объектов);

- водовыпуски предприятий (точечный слой расположения мест выпусков с привязкой к предприятиям - водопользователям и данными по объёмам сброса, качественному и количественному составу сточных вод);

- границы водохозяйственных участков (полигональный слой с границами водохозяйственных участков и их характеристиками).

4.3.2 Моделирование распределения нагрузки между водопользователями в рамках ПТК реки Великой

На примере ПТК реки Великой показан механизм распределения нагрузки между водопользователями с учётом качества воды в реке и уровней экологичности предприятий - водопользователей.

Согласно линейной (расчётной) схеме и методологии, приведённой в главе 2, произведён расчёт балльной оценки и далее уровня экологичности.

В таблице 4.18 рассчитаны значения балльной оценки (к1) в зависимости от критериев использования водных ресурсов на предприятии.

Таблица 4.18 - Значения балльной оценки (к1) в зависимости от критериев

использования водных ресурсов на предприятии

№ на линейной схеме (рисунок 4.13) Водопользователи Коэф. оборотного испол. (Коб) Коэф. безвозвратного потребления (кпот.) Коэф. исп. воды, забираемой из источника (кисп.) Значение балльной оценки (к!)

Островское муниципальное

1 унитарное предприятие «Водоканал» 0,70 0,69 0,01 1

2 ОАО «Птицефабрика «Островская» 18,05 13,81 0,22 1

ЗАО «Пушкиногорский

4 маслодельно- сыродельный завод» (п. Красногородск) 0,32 0,21 0,00 1

5 Красногородское районное МП ЖКХ 1837 12,70 0,23 1

ЗАО «Пушкиногорский

9 маслодельно-сыродельный завод» (д. Селихново) 0,00 0,00 0,00 1

10 МП ЖКХ Пушкиногорского района №1 24,85 27,06 0,33 1

11 МП ЖКХ Пушкиногорского района №2 152,1 5,16 0,34 1

12 МП ЖКХ Пушкиногорского района №3 25,05 - 0,33 1

13 СПК «Исса» Пушкиногорский район 25,90 8,48 0,35 1

15 МУП «Райводоканал» (г. Опочка) 5,48 5,43 0,06 1

ЗАО «Псковский мол.комбинат»

17 Филиал «Опочецкий завод пищевых продуктов» 25,78 13,27 0,35 1

Для предприятий ПТК оценка производств по критериям отнесения технологий к наилучшим доступным по значениям показателя Х! (см. таблицу 2.3) производилась для производств, по которым разработаны справочники ИТС.

Результаты оценки приведены в таблице 4.19.

Таблица 4.19 - Расчёт значений критерия Xi

№ на линейной схеме (рисунок 4.13) Водопользователи Значение критерия Xi

БПКполн. Н/п Азот аммонийный ^общ Нитраты СПАВ Взв. в-ва

1 Островское муниципальное унитарное предприятие «Водоканал» 1,63 0,12 0,68 0,58 2,78 0,01 1,07

2 ОАО «Птицефабрика «Островская» 0,25 - 0,55 0,12 269,50 0,02 0,10

4 ЗАО «Пушкиногорский маслодельно- сыродельный завод» (п. Красногородск) 0,06 - 0,05 - 0,01 0,01 12,39

5 Красногородское районное МП ЖКХ 6,03 1,00 13,82 14,05 3,55 0,20 17,43

9 ЗАО «Пушкиногорский маслодельно- сыродельный завод» (д. Селихново) 0,35 - 0,07 - 0,03 - 6,18

12 МП ЖКХ Пушкиногорского района №1 - - - - - 0,07

13 МП ЖКХ Пушкиногорского района №2 12,90 1,10 9,60 0,96 - 0,00 7,12

14 МП ЖКХ Пушкиногорского района №3 - - - - - 0,42 -

15 СПК «Исса» Пушкиногорский район 0,01 - 0,02 - 48,50 0,01 0,01

17 МУП «Райводоканал» (г. Опочка) 2,66 0,10 2,13 0,30 0,48 0,01 2,98

18 ЗАО «Псковский мол.комбинат» Филиал «Опочецкий завод пищевых продуктов» 0,01 - 0,01 - 0,01 0,01 0,59

Далее, обобщая результаты проведённых оценок, и учитывая значительность оценок, определялся уровень экологичности для всех предприятий ПТК и назначается класс предприятия, согласно формуле 2.6 и таблице 2.2 главы 2.

Значения уровня экологичности приведены в таблице 4.20.

Таблица 4.20 - Оценка уровня экологичности основных предприятий -

водопользователей в бассейне р. Великая

№ на линейной схеме (рисунок 4.13) Водопользователи УЭ Классификация предприятий по УЭ

1 Островское муниципальное унитарное предприятие «Водоканал» 1,41 Малоэффективные

2 ОАО «Птицефабрика «Островская» 2,71 Среднеэффективные

4 ЗАО «Пушкиногорский маслодельно-сыродельный завод» (п. Красногородск) 1,75 Малоэффективные

5 Красногородское районное МП ЖКХ 8,24 Высокоэффективные

9 ЗАО «Пушкиногорский маслодельно-сыродельный завод» (д. Селихново) 0,96 Неэффективные

10 МП ЖКХ Пушкиногорского района №1 0,01 Неэффективные

11 МП ЖКХ Пушкиногорского района №2 4,44 Высокоэффективные

12 МП ЖКХ Пушкиногорского района №3 0,06 Неэффективные

13 СПК «Исса» Пушкиногорский район 4,86 Высокоэффективные

15 МУП «Райводоканал» (г. Опочка) 1,38 Малоэффективные

17 ЗАО «Псковский мол. комбинат» Филиал «Опочецкий завод пищевых продуктов» 0,1 Неэффективные

Так же существенным этапом методики (глава 2) является оценка качества воды в водных объектах бассейна и учёт этой оценки при расчёте НДВ с последующим распределением нормативов НДС между водопользователями. В данном ПТК качество воды оценивалось по интегральному индексу загрязненности воды (ИЗВ). Результаты расчётов по пунктам контроля приведены в таблице 4.21.

Таблица 4.21 - Классы качества воды в контрольных створах по ИЗВ

№ Наименование пункта наблюдения Значение ИЗВ Класс качества воды Характеристика воды

1 р. Утроя - г. Пыталово 1,29 3 Умеренно загрязнённая

2 р. Череха - г. Псков 2,08 4 Загрязнённая

3 р. Пскова - г. Псков 1,93 3 Умеренно загрязненная

4 р. Желча - пос. Ямм 2,06 4 Загрязнённая

5 р. Сороть - дер. Осинкино 6,57 6 Очень грязная

6 р. Синяя - дер. Рябово 1,78 3 Умеренно загрязнённая

7 р. Великая - г. Опочка 1,20 3 Умеренно загрязнённая

8 р. Гдовка - г. Гдов 2,11 4 Загрязнённая

9 р. Пиуза - г. Печоры 1,24 3 Умеренно загрязнённая

10 р. Великая - г. Псков 1,14 3 Умеренно загрязнённая

11 р. Великая - г. Остров 1,04 3 Умеренно загрязнённая

Таким образом, исходя из расчёта ИЗВ (таблица 4.21) для рассмотренных водохозяйственных участков исследуемого водного объекта (река Великая), значения индекса ИЗВ попадает в интервал от 1 до 4 и, следовательно, разность между Снр и Снвх (таблица 2.7) должна быть уменьшена до 90% от исходной (0,9ДС), что напрямую будет влиять на распределение НДВ между предприятиями - водопользователями индивидуальных норм НДС.

Затем согласно приведенной структуре распределения нормативов в зависимости от УЭ был выбран расчёт для установления норматива НДС для данных предприятий по показателям: БПКполн., нефтепродукты, азот аммонийный, Кобщ, нитраты, СПАВ, взвешенные вещества (таблица 4.22).

Таблица 4.22 - Зависимость НДС от УЭ

Водопользователи Уровень экологич ности (УЭ) Коэфф. А НДС, т/год

БПКполн. Н/п Азот аммонийн ый ^общ Нитраты СПАВ Взв. вещества

Островское МУП «Водоканал» 1,41 0,028 39,93 - 6,33 16,07 380,43 0,75 4170,01

ОАО «Птицефабрика «Островская» 2,71 0,538 767,24 0,08 121,68 308,83 7309,53 14,32 80122,61

ЗАО «Пушкиногорский маслодельно-сыродельный завод» (п. Красногородск) 1,75 0,035 49,67 - 7,88 20,00 473,25 0,93 5187,47

Красногородское районное МП ЖКХ 8,24 0,164 233,57 0,02 37,04 94,02 2225,26 4,36 24391,94

ЗАО «Пушкиногорский маслодельно-сыродельный завод» (д. Селихново) 0,96 0,019 27,31 - 4,33 10,99 260,21 0,51 2852,25

МП ЖКХ Пушкиногорского р-на 1 0,01 - 0,28 - 0,04 0,11 2,65 0,01 29,08

МП ЖКХ Пушкиногорского р-на 2 4,4 0,088 125,68 0,01 19,93 50,59 1197,31 2,35 13124,2

МП ЖКХ Пушкиногорского р-на 3 0,06 0,001 1,67 - 0,26 0,67 15,87 0,03 173,98

СПК «Исса» Пушкиногорский район 4,86 0,097 137,64 0,01 21,83 55,4 1311,27 2,57 14373,35

МУП «Райводоканал» (г. Опочка)" 1,38 0,027 39,11 - 6,2 15,74 372,6 0,73 4084,24

ЗАО «Псковский мол.комбинат» Филиал «Опочецкий завод пищевых продуктов» 0,1 0,002 2,9 - 0,46 1,17 27,63 0,05 302,87

В данном примере рассчитаны уровни экологичности предприятий -водопользователей и рассчитаны нормативы допустимого сброса в соответствии с нормативами допустимого воздействия на водный объект реки Великой. В основном предприятия оказались малоэффективными и неэффективными по уровню экологичности, что говорит о том, что технологии не удовлетворяют одному или нескольким показателям и воздействие на водную экосистему в перспективе может привести к ухудшению её качества.

Данные расчёты помогут в дальнейшем предложить мероприятия по поэтапному снижению негативного воздействия на водный объект и повышению уровня экологичности.

4.4 Установление НДС для ПТК «Сясьский ЦБК - р. Валгома -

Ладожское озеро»

4.4.1 Описание основных элементов ПТК

ПТК «Сясьский ЦБК - р. Валгома - Ладожское озеро» состоит из следующих элементов: целлюлозно-бумажный комбинат, имеющий выпуски в Ладожское озеро и р. Валгома, р. Валгома и Волховская губа Ладожского озера [111].

ОАО «Сясьский ЦБК» расположено в г. Сясьстрой Ленинградской области, отводит свои сточные воды в Ладожское озеро и р. Валгома.

ОАО «Сясьский ЦБК» является целлюлозно-бумажным предприятием, осуществляющим производство сульфитной небелёной и полубелёной целлюлозы из хвойных пород древесины. Варка целлюлозы из древесины производится по сульфитному способу.

При производстве товарной продукции выделены следующие цеха-источники загрязнения сточных вод:

- в древесно-подготовительном цехе используется мокрая окорка.

Очищенные сточные воды после вторичных отстойников ЦБОП используется в закрытых секциях корообдирочных барабанов. Сточные воды, образующиеся при мокрой окорке древесины в корообдирочных барабанах, поступают на локальную механическую очистку, представленную водоотделительным барабаном, гидролотком и механическими решётками;

- в кислотно-варочном цехе сточные воды состоят из щёлока и подсцежных вод, содержащих волокно, соли лигносульфоновых кислот и другие органические вещества. Сточные воды перед подачей в цех биологической очистки промстоков (ЦБОП) нейтрализуют содовым раствором и известковым молочком;

- в очистном-промывном цехе, образуются сточные воды, содержащие целлюлозное волокно. Сточные воды направляются в цех биологической очистки промстоков (ЦБОП);

- в отбельном цехе образуются сточные воды, содержащие целлюлозное волокно, соли лигносульфоновых кислот и другие органические вещества;

- в сушильном цехе при обезвоживании и сушке целлюлозы на пресспатах образуются волокносодержащие сточные воды. Сточные воды сушильного цеха поступают в цех биологической очистки промстоков (ЦБОП);

- сточные воды на участке изготовления дрожжей образуются из промывочных вод башен нейтрализации, из промывочных вод отстойников, дрожжерастильных аппаратов, сепараторов, смыва с полов и направляются на сооружения цеха биологической очистки промстоков (ЦБОП);

- сточные воды выпарного цеха образуются от использования воды для промывки выпарных аппаратов, отстойников, от охлаждения оборудования и смыва с полов и направляются на сооружения биологической очистки промстоков (ЦБОП);

- в цехе по производству химико-механической массы образуются сточные воды волокносодержащие и органосодержащие, которые направляются в цех биологической очистки промстоков (ЦБОП);

- в цехе санитарно-бытовых бумаг сточные воды содержат волокно. Подаются в цех биологической очистки промстоков (ЦБОП).

Действующая система водопотребления и водоотведения

Источником водоснабжения ОАО «Сясьский ЦБК» является р. Сясь. Свежая вода из р. Сясь используется для производственных и хозяйственно-бытовых нужд, а также часть воды направляется в сети г. Сясьстрой.

-5

Потребление свежей воды из р. Сясь составляет - 56703,60 м /сут. или

Л -5

20470 тыс. м /год, из которых 3044,21 тыс. м /год передаются МУП «Сясьстройские коммунальные системы». В технологическом процессе основные объёмы воды расходуются при производстве: целлюлозы, бумаги санитарно-гигиенического назначения, лигносульфонатов технических.

Схема расположения водовыпусков сточных вод ОАО «Сясьский ЦБК» приведена на рисунке 4.15.

р. Валгома

Волховская губа

Выпуск №1

1900 м.

4000 м.

р. Сясь

Выпуск №4 750 м.

Рисунок 4.15 - Схема расположения водовыпусков ОАО «Сясьский ЦБК»

Водовыпуск сточных вод в Ладожское озеро представляет собой распределённый выпуск из 7 оголовков, расположенных вдоль береговой линии.

В рамках данного ПТК осуществлён расчёт нормативов НДС для предприятия, а так же установлен уровень экологичности.

Расчёт нормативов допустимого сброса производится по методике, указанной в главе 2. Для этого использовались возможности программно-аналитического комплекса «ГИМС-река». Общий вид ГИС-проекта приведён на рисунке 4.16 [111].

Рисунок 4.16 - Общий вид ГИС-проекта ПТК «Сясьский ЦБК - р. Валгома -

Ладожское озеро»

Созданная база данных для ПТК ОАО «Сясьский ЦБК - р. Валгома -Ладожское озеро» содержит информацию о:

- технологических процессах на производстве;

- водных объектах: реки Сясь и Валгома, Волховская губа;

- фоновых и контрольных створах;

4.4.2 Расчёт НДС для ОАО «Сясьский ЦБК»

- выпусках сточных вод, через которые осуществляется сброс

промышленных и ливневых сточных вод. В качестве топографической основы района расположения ПТК «Сясьский ЦБК - р. Валгома - Ладожское озеро» были использованы карты масштаба 1:50000, позволяющие отображать крупные подразделения предприятия, водовыпуски и другие элементы.

Расчёт распространения загрязняющих веществ от распределённого берегового выпуска № 1 в Волховскую губу Ладожского озера производился вдоль восточного берега в направлении с юго-запада на северо-восток. Такие течения являются преобладающими в данном районе озера [111].

Результаты расчёта для выпуска сточных вод в Ладожское озеро ОАО «Сясьский ЦБК» приведены в таблице 4.23. Представление результатов расчёта в «ГИМС-река» на топографической основе через геоинформационный модуль приведено на рисунке 4.17.

Таблица 4.23 - Сводная таблица по расчёту НДС для водовыпуска № 1 в

Волховскую губу Ладожского озера

Вещество ПДК Сф Сст Сст доп. Сст. доп./ПДК Сст. доп./Сф Факт. сброс НДС

г/м3 г/м3 г/м3 г/м3 тонн/год тонн/год

Кратность разбавления 391,6; Расход сточных вод 18,29 млн. м3/год

Азот аммонийный 0,4 0,3 0,4 0,4 1 1,33 7,613 106,39

Азот общий 0,4 2,88 6,1 0,9 2,25 0,31 116,11 18,0112

БПКполн. 3 4,03 21,3 6,3 2,1 1,56 405,45 119,49

Взвешенные вещества 5,99 5,74 20,3 19,7 3,28 3,43 386,42 373,96

Лигносульфонаты 2 55 265 4,2 2,1 0,07 5044,45 79,66

Натрий 120 24,1 32 32 0,26 1,32 609,14 80821,24

Нефтепродукты 0,05 0,02 0,025 0,025 0,5 1,25 0,476 32,143

Сульфаты 100 16,3 100 100 1 6,13 1903,56 88931,35