УДК 629.5.06:[628.3:502.3]

Горин Н.Л.

Учет особенностей образования и состава судовых сточных вод для обеспечения ихдлительного хранения в судовых цистернах

Волжская государственная академия водного транспорта

Данная работа посвящена проблеме увеличения сроков хранения сточных вод на судах речного флота. Для решения проблемы предлагается использование аэрации стоков в судовых цистернах. Приводится анализ особенностей водопотребления на судах и состава судовых сточных вод.

Ключевые слова: суда внутреннего плавания, обращение с судовыми отходами, системы сточных вод, аэрация.

This work is devoted a problem of increase in periods of storage of sewage on courts of river fleet. For a solution of a problem use of aeration of drains in ship tanks is offered. The analysis of features of water consumption on courts and structure of ship sewage is resulted.

Keywords: river crafts, the handling with a ship waste, systems of sewage, aeration.

Современное судно представляет собой сложное инженерное сооружение, насыщенное большим количеством разнообразных механизмов, устройств и систем. Во время эксплуатации судна на его борту образуются различные отходы. Основными видами отходов, образующихся на судах, являются сточные (СВ) и нефтесодержащие воды (НВ), пищевые отходы и сухой бытовой мусор. Анализ действующих в стране законодательно-нормативных документов показал, что на судах внутреннего и смешанного плавания в настоящее время используются следующие способы предотвращения загрязнения водной среды судовыми отходами:

С целью предотвращения загрязнения водных объектов при эксплуатации судов внутреннего и смешанного плавания в Правила Российского Речного Регистра введено понятие «автономности плавания по условиям экологической безопасности» (АП), под которым понимается «длительность  эксплуатации  судна без необходимости  подхода  к  приемным устройствам  для сдачи сточных вод, нефтесодержащих вод, мусора и других отходов» [1]. Расчетная АП определяется как отношение объема емкостей для хранения соответствующих судовых отходов к величине их суточного накопления.

При оценке экологической безопасности судна рассчитанная автономность плавания сравнивается с экологической характеристикой водного пути (ЭХВП) – «минимально  допустимой автономностью плавания судна, определяемой количеством  и  дислокацией  приемных  устройств в районе предполагаемой эксплуатации судна» [1]. ЭХВП соответствует наибольшему времени плавания судна между пунктами приема загрязнений. Если расчетная автономность оказывается больше или равной ЭХВП, то экологическая безопасность судна обеспечивается. В противном случае необходимо принятие мер по увеличению автономности плавания судна.

При рассмотрении проблем обеспечения необходимой автономности плавания судов, можно сделать вывод о том, что наиболее трудно решаемым является вопрос избавления от сточных вод, срок хранения которых ограничен 6 сутками.

В настоящее время сброс с судов неочищенных стоков на внутренних водных путях запрещен [2, 3], поэтому допустимы лишь два пути избавления от них: сбор и накопление этих вод в судовых цистернах с последующей сдачей на приемные сооружения или очистка при помощи специальных систем – станций для очистки и обеззараживания сточных вод (ООСВ).

Сбор и хранение стоков на борту судна с последующей сдачей их на специализированные суда или береговые приемные сооружения отличается конструктивной простотой и высокой надежностью при обеспечении экологической безопасности, поскольку полностью исключает попадание сточных вод в водоем. Недостатки способа – необходимость хранения дополнительных объемов воды на судне и проведения технологических операций по ее  сдаче не реже одного раза в 6 суток, что ограничивает автономность плавания судна по условиям экологической безопасности.

Достоинствами применения судовых станций ООСВ является отсутствие необходимости в сдаче сточных вод; т.е. теоретически можно говорить о неограниченной автономности плавания судна по данному виду отходов. Однако это преимущество в значительной степени нивелируется целым рядом серьезных недостатков. Во-первых, эти станции достаточно дороги в изготовлении и при  эксплуатации;  во-вторых, они  имеют  значительные  массу  и  габариты; в-третьих, они не всегда обеспечивают нормативные показатели качества очищенных стоков.

Опыт эксплуатации систем ООСВ показывает, что применение их экономически целесообразно лишь на крупных пассажирских судах [4], на которых образуется большое количество сточных вод и имеется возможность квалифицированной эксплуатации таких систем.

Кроме того, следует особо отметить, что на участках внутренних водных путей, относящихся к охраняемым территориям, сброс даже очищенных при помощи  систем ООСВ сточных вод  в пределах I и II поясов зон санитарной охраны запрещен [3]. При этом верхняя граница зоны санитарной охраны, определенные в соответствии с Правилами [5], будет располагаться в сотнях километров выше по течению от мест водозабора. Поэтому количество и протяженность акваторий, в которых разрешен сброс очищенных стоков, оказываются  крайне незначительными. Существуют и дополнительные ограничения, касающиеся сброса сточных вод, накладываемые Водным кодексом РФ.

В результате существующих законодательных и нормативных ограничений суда,  оснащенные системами ООСВ, на внутренних водных путях практически не могут воспользоваться формально «разрешенной» возможностью сброса очищенных сточных вод. При этом такие суда будут вынуждены накапливать СВ в цистернах, а имеющиеся системы очистки превращаются в бесполезный груз.

Таким образом можно сделать вывод о том, что при движении судов по внутренним водным путям единственным с практической точки зрения способом обеспечения их экологической безопасности, будет являться хранение СВ в соответствующих судовых цистернах и сдача их на приемные сооружения. При этом необходимая автономность плавания по данному виду отходов может быть обеспечена либо путем размещения дополнительных береговых пунктов для приема сточных вод, либо путем увеличения времени хранения сточных вод на судне.

Первый путь может быть экономически целесообразным только при значительном увеличении интенсивности судоходства на внутренних водных путях, что в ближайшей перспективе представляется маловероятным. Кроме того, этот путь не отменяет необходимости выполнения технологической операции по сдаче СВ через каждые 6 суток.

На наш взгляд, более предпочтительным с экономической точки зрения является второй путь, позволяющий увеличить автономность плавания судов по условиям экологической безопасности. Увеличение автономности плавания дает положительный эффект как в экономическом, так и в экологическом аспекте их эксплуатации. С одной стороны уменьшается время простоев судна, связанных со сдачей сточных вод, поскольку эти операции будут проводиться реже, с другой – увеличиваются возможности сдачи этих вод судном на береговые приемные сооружения.

Ограничение сроков хранения СВ обусловлено снижением их стойкости возникновением, что приводит к развитию в них анаэробных процессов, сопровождающихся загниванием. Повышения стойкости СВ можно добиться следующими путями:

Анализ существующих способов повышения стойкости сточных вод показал, что технически и практически приемлемым является только их биохимическое окисление, предусматривающее аэрацию этих отходов непосредственно в накопительных цистернах. Аэрация стоков будет способствовать протеканию в них следующих процессов, препятствующих загниванию:

–             биохимическому окислению примесей аэробными микроорганизмами;

–             химическому окислению примесей кислородом воздуха;

–             насыщению воды кислородом воздуха и поддержанию его концентрации на необходимом уровне.

Процессы аэробной биохимической обработки сточных вод на береговых очистных сооружения достаточно глубоко изучены и опубликованы в многочисленной научной, учебной и справочной литературе. В то же время процессы окисления органических веществ при аэрации стоков в судовых накопительных цистернах будут отличаться от процессов биохимического окисления сточных вод на береговых сооружениях в силу следующих причин:

Проведенный авторами сравнительный анализ источников, посвященных вопросам водопотребления на судах речного флота [1, 6–10], позволяет сделать следующие выводы:

Как показано в работах [8, 11, 12] состав судовых СВ, поступающих в сборную цистерну и накапливающихся в ней, не является постоянным. Это объясняется изменением соотношения фекальных и хозяйственно-бытовых вод в общем стоке в течение суток, во время движения судна или стоянки его в порту, в зависимости от температуры наружного воздуха и других обстоятельств. В то же время, для исследования преобразования химического состава сточных вод в процессе их аэрации необходимо определиться с возможным интервалом варьирования показателей, характеризующих их первоначальное загрязнение.

Анализ результатов исследований состава судовых СВ показал , что величина БПК₅ судовых сточных вод изменяется в интервале от 210 до 330 мг О₂/л и составляет в среднем около 260 мг О₂/л. Кроме того, отмечаются залповые сбросы стоков из камбузов, значения БПК₅ в которых составляет от 500 до 1000 мг О₂/л. Учитывая тот факт, что судовые СВ по своему составу мало отличаются от городских, можно оценить и интервалы изменения других показателей этих вод – полного БПК и ХПК, составляющих соответственно 300…470 и 350…550 мг О₂/л.

При исследовании процессов окисления органических соединений, протекающих при аэрации стоков в судовых цистернах, следует учитывать тот факт, что судовые стоки достаточно быстро достигают накопительной цистерны, не претерпевая по пути значительных физико-химических изменений. Время же движения городских сточных вод от места образования до очистных сооружений может измеряться часами, что приводит изменению их состава, в частности, к снижению величины БПК. Кроме того, на береговые очистные сооружения коммунальные стоки поступают после предварительной механической очистки. В результате осаждения органических веществ, находящихся во взвешенном состоянии, БПК сточных вод дополнительно снижается на 15…40% [13]. Это позволяет говорить о том, что при одинаковых концентрациях органических соединений в месте образования СВ, содержание органики в судовых цистернах будет значительно выше, чем в береговых сооружениях для  аэробной биохимической очистки.

Таким образом, при работе судовой системы сточных вод с аэрацией в сборную цистерну будут поступать стоки с переменными расходами и концентрациями содержащихся в них органических соединений. Наличие в воде кислорода и формирования активного ила будет способствовать химическому и, главным образом, биохимическому окислению содержащихся в воде загрязнений. Концентрация загрязнений в сточной цистерне будет непрерывно изменяться, что вызывается следующими причинами:

–      поступлением в цистерну свежих стоков со случайной концентрацией примесей;

–      непрерывным окислением части примесей в результате химических и биохимических реакций;

–      непрерывным увеличением объема воды, поступившей в цистерну и накапливающейся в ней.

Наличие указанных особенностей делает невозможным использование  готовых методик расчета аэрационных сооружений и вызывает необходимость проведения научных исследований процесса преобразования поступающих в судовые сточные цистерны примесей.

 

Литература:

1. Российский Речной Регистр. Правила. Т 4. 2008 г.

2. Водный кодекс Российской Федерации от 3 июня 2006 г. N 74–ФЗ.

3. СанПиН 2.1.5.980–00. «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Введ. 01.01.2001 г.

4. Курников А.С. Концепция повышения экологической безопасности судна: Монография. – Н.Новгород: ВГАВТ, 2002. – 80 с.

5. СанПиН 2.1.4.1110–02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения». Введ. с 01.06.2002 г.

6. СанПиН 2.5.2–703–98 «Водный транспорт. Суда внутреннего и смешанного (река-море) плавания». Введ. с 01.06.1998 г.

7. Барац В.А. Водоснабжение судов речного флота/В.А. Барац, М.В. Николаев, Л.И. Эльпинер. – М.: Транспорт, 1974. – 144 с.

8. Косовский В.И. Предотвращение загрязнения водоемов хозяйственно-бытовыми и фекальными сточными водами. // Произв.-техн. сб./ Минречфлот. – М.:ЦБНТИ, 1982, вып. 7. – 24 с.

9. РТМ 212.0140–85 «Системы бытового водоснабжения судов внутреннего и смешанного плавания. Правила и нормы проектирования». – Горький: ГИИВТ, 1985. – 48 с.

10. ПР 152–002–95. Правила предотвращения загрязнения внутренних водных путей сточными и нефтесодержащими водами с судов / Минтранс РФ. – М., 1995. – 23 с.

11. Косовский В.И., Страшкевич Н.М., Иванова И.Г. Оптимальный способ обработки судовых сточных вод// Охрана окружающей среды на речном транспорте: Сб. тр./ Ленингр. ин-т водн. трансп.: Вып. 178. Л.: Транспорт, 1984. с. 36–38.

12. Зубрилов С.П., Ищук Ю.Г., Косовский В.И. Охрана окружающей среды при эксплуатации судов. – Л.: Судостроение, 1989. – 256 с.

13. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод/ Учебник для вузов: – М.: Издательство АСВ, 2006. – 704 с.