Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ изученности и состояния проблемы 10
1.1. Анализ природно-климатических условий Воркутинского промышленного района 10
1.2. Исследование воздействия горных предприятий на окружающую природную среду 15
1.2.1. Исследование влияния золоотвалов на природную среду Воркутинской тундры 28
1.2.2. Антропогенное загрязнение водных объектов и методы очистки шахтных вод 45
1.3. Выводы 68
Глава 2. Исследование способов очистки шахтных вод от загрязняющих веществ 69
2.1. Анализ способа очистки и выбор сорбента 69
2.2. Методика экспериментальных исследований очистки воды в статических и динамических условиях от нефтепродуктов, железа, ПАВ глиноземистой опокой 77
2.3. Результаты исследований очистки воды от загрязняющих веществ 79
2.4. Исследование очистки шахтных вод в динамическом режиме от нефтепродуктов, взвешенных веществ, железа, кальция и магния 89
2.5. Результаты исследования 93
2.6. Выводы 97
Глава 3. Исследование процесса брикетирования твердых отходов очистки шахтных вод 99
3.1. Анализ литературных данных и выбор связующего для брикетирования 99
3.2. Методика экспериментальных исследований процесса брикетирования 107
3.3. Результаты исследований 109
3.4. Выводы 127
Глава 4. Оценка эффективности мероприятий по снижению техногенного воздействия на природную среду 129
4.1. Методика расчета платежей, ущербов, причиняемых горными предприятиями атмосфере, земельным ресурсам, водным объектам 130
4.2. Рекомендации по снижению техногенного воздействия на природную среду 149
4.3. Экономическая оценка средозащитных мероприятий 159
4.4. Выводы 160
Заключение 161
Список использованной литературы 164
Приложение 1 180
Приложение 2 210
- Анализ природно-климатических условий Воркутинского промышленного района
- Анализ способа очистки и выбор сорбента
- Анализ литературных данных и выбор связующего для брикетирования
- Методика расчета платежей, ущербов, причиняемых горными предприятиями атмосфере, земельным ресурсам, водным объектам
Введение к работе
Актуальность работы, Угольная отрасль России является одним из мощных источников техногенного загрязнения природной среды. В 2001 г. выброс загрязненных веществ в атмосферу составил 833,3 тыс. т, сброс сточных вод — 513,5 млн. м , причем, сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы составил 423,4 млн. м (82,5 % от общего сброса). Одной из причин такого большого сброса загрязняющих сточных вод является несоответствие технологических схем очистки физико-химическому составу сточных вод.
Активизация работ по обеспечению экологической безопасности в Воркутинском промышленном районе имеет важное значение, так как экологическая обстановка полярных районов оказывает существенное влияние на состояние окружающей среды в мировом масштабе. Выбросы в атмосферу более 400 млн. м /год метана в Воркуте вносят свой губительный вклад в формирование "парникового эффекта" и разрушение "озонового слоя", а сбросы загрязняющих стоков в поверхностные водоемы стекают в бассейн реки Печоры, питающей Мировой океан.
Горные предприятия занимают первое место в районе по загрязнению природной среды. В 2002 г. горными предприятиями и Печорской ЦОФ выброшено в атмосферу (с учетом метана) 214 тыс. т (64 % от общих выбросов по району) загрязняющих веществ; выпущено в водоемы 15,86 млн. м шахтных вод, с ними сброшено 24 тыс. т загрязняющих веществ (55 % от общего сброса по району). По сравнению с 1997 г. в 2002 году сброс шахтных вод уменьшился на 1,54 млн. м , а сброс загрязняющих веществ с шахтными водами, наоборот, увеличился на 4,6 тыс. т, что свидетельствует о значительном содержании загрязняющих веществ в шахтных водах.
Годовой экономический ущерб природной среде в 2001 г. составил 31,74 млн. руб., в том числе атмосфере 26,42 млн. руб.; водным объектам 3,744 млн. руб.; земельным ресурсам 1,534 млн. руб. Наибольший ущерб атмосфере наносят выбросы золы от котельных шахт 23 млн. руб., что составляет 88 % от всего ущерба атмосфере. Значительной техногенной нагрузке подвергается природная среда в местах складирования золошлаков, тяжелые металлы, содержащиеся в золе, разносятся на большие расстояния и они влияют не только на качество воды, но и на все звенья экосистемы.
Основные положения диссертации базируются на результатах исследований, проведенных автором в 1996-2001 тт. Исследования проводились в соответствии с научно-исследовательской работой, выполняемой в рамках госбюджетной НИР "Воркутинского горного института", филиала Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) по теме: "Разработка гибкой технологии комплексного освоения угольных месторождений Печорского бассейна в условиях экономической реформы с учетом охраны окружающей среды".
Актуальность и важность работы подтверждается тем, что решаемые в ней вопросы связаны с региональной комплексной программой Республики Коми "Экология - 2005", государственной научно-технической программой "Недра России" и с Декларацией ООН (ноябрь 1975 г.) о малоотходных и безотходных технологиях и использовании отходов.
Идея работы заключается в комплексной оценке воздействия горных предприятий на природную среду, установлении основных неблагоприятных факторов, влияющих на ее качество, и снижении их воздействия на окружающую среду.
Цель работы: повышение экологической безопасности региона за счет снижения техногенной нагрузки угледобывающих предприятий на природную среду.
Задачи исследований:
- анализ экологической обстановки, сложившейся под техногенным воздействием горных предприятий и оценка ущербов, причиняемых ими природной среде; - исследование влияния золоотвалов шахт на экосистему района;
-изучение технологических схем очистки шахтных вод региона и разработка новой технологии очистки их от нефтепродуктов, взвешенных веществ, железа, кальция, магния и ПАВ методом сорбции их минеральными сорбентами;
- исследование фильтрации через неподвижный слой сорбента, как способа комплексной очистки шахтных вод от загрязняющих веществ;
- разработка технологии утилизации твердых отходов процесса очистки шахтных вод (кека) в товарную продукцию методом брикетирования с использованием в качестве связующих жидких полиэлектролитов.
Основные защищаемые положения:
1. Закономерности накопления химических элементов в растениях, характеризующих уровень загрязнения среды, зависят от вида растения, вегетативных органов (корни, стебли, листья, цветки), расстояния от источника выброса угольной золы и характеризуются рядами накопления для тяжелых металлов вида Ag Zn Си Ni As Pb Co Sn Cd (стебли ромашки);
2. Очистка шахтных вод от нефтепродуктов до уровня ПДК (0,05 мг/л) целесообразна методом сорбции их минеральными сорбентами с одновременной очисткой от взвешенных веществ, железа, кальция, магния, ПАВ и др. поллютантов, что обеспечивает создание технологии комплексной очистки шахтных вод;
3. Применение ИК-спектроскопии позволяет объяснить механизм образования связей между связующими веществами и тончайшими частичками угля и породы, являющихся основными твердыми отходами процесса очистки шахтных вод, а их утилизация в товарную продукцию возможна методом брикетирования при использовании в качестве связующих жидких полиэлектролитов, что позволяет разработать безотходную технологию очистки шахтных вод и решить одну из важнейших задач в области охраны водных ресурсов.
Методы исследований. Методологической основой диссертационной работы послужили фундаментальные исследования отечественных и зарубежных авторов в области очистки шахтных вод минеральными сорбентами; утилизации твердых отходов очистки в товарную продукцию; определения структуры и состава угля с привлечением ИК-спектроскопии; изучения содержания металлов в золошлаках.
В качестве основных методов исследований использовались: аналитический и физико-химический методы; метод полного полуколичественного спектрального анализа; метод инфракрасной спектроскопии; экспериментальные исследования; применение математических методов с использованием ЭВМ.
Научная новизна:
1. Установлены закономерности:
- накопления химических элементов в растениях в зависимости от их вида, расстояния до источника выброса золы;
- извлечения нефтепродуктов до уровня ПДК (0,05 мг/л) из шахтных вод сорбцией их обожженной опокой;
2. Доказаны преимущества использования в качестве связующего при брикетировании жидкого полиэлектролита ВПК-402;
3. Объяснен, с привлечением ИК-спектроскопии, механизм взаимодействия связующих с тончайшими частичками угля.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов анализа, привлечением обширных статистических данных по угольной отрасли, близкой сходимостью результатов с исследованиями других авторов и данными натурных наблюдений. Практическое значимость работы заключается в том, что результаты проведенных исследований позволили предложить безотходную технологию очистки шахтных вод с замкнутым циклом водоснабжения.
Разработанный способ очистки стоков от нефтепродуктов можно использовать в локальных очистных сооружениях нефтебаз, автобаз, машиностроительных заводов и др.
Личный вклад автора работы заключается в постановке цели, задач и разработке методологии исследования, в личном участии в проведении основной части комплекса исследований, в разработке стратегии повышения экологической безопасности за счет применения безотходной технологии очистки шахтных вод.
Реализация результатов работы:
- результаты работы использованы в "Предложениях по корректировке программы реструктуризации угольной промышленности Воркутинского промышленного района на 1998-2002 гг.";
- научные и практические результаты используются в учебном процессе при подготовке специалистов в Воркутинском горном институте филиале ClU 1 И (ТУ) при чтении лекций и проведении практических и лабораторных занятий по дисциплине "Экология";
- рекомендовано в схемах физико-химической очистки шахтных вод в регионе для повышения эффективности очистки в скорых зернистых фильтрах вместо песка использовать глиноземистую опоку.
Апробация работы. Основные и отдельные положения работы, разработанные в процессе ее выполнения докладывались и обсуждались на Межвузовской научно-практической конференции "Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения (27-29 апреля, Воркута 1998 г.)"; на Республиканской научно-практической конференции "Человек на Севере в XXI веке: горное дело, ТЭК, экология", 2001 г.; на международной конференции "Город в Заполярье и окружающая среда", Воркута, сентябрь 2003 г. (А Публикации: по теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе методические указания к практическим занятиям по экологии для студентов горных специальностей.
Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложена на 179 стр. машинописного текста, содержит 27 рисунков, 26 таблиц, список литературы из 181 наименования и 2 приложения. Автор выражает глубокую благодарность проф., д.т.н. Шувалову Ю.В. за методическую и организационную помощь и научные консультации при подготовке данной работы.
Анализ природно-климатических условий Воркутинского промышленного района
Печорский угольный бассейн расположен на Северо-Востоке европейской части России и является крупной сырьевой базой для энергетической, металлургической и коксохимической промышленности. Расположен бассейн в пределах Республики Коми и Ненецкого автономного округа Архангельской области, в значительной своей части он находится за Северным Полярным кругом, Максимальная протяженность бассейна около 590 км, а наибольшая его ширина 350 км, общая площадь бассейна 110 тыс. км [1, 2, 3]. ( Промышленные запасы углей Печорского бассейна составляют около 360 млрд. т. Ресурсы коксующихся углей оцениваются в 41 млрд. т. Доля Печорского бассейна в балансе добычи подземным способом в целом по России составляет 18%, по коксующимся углям - 21%. В Европейской части России бассейн обладает самым высоким промышленным потенциалом.
Ресурсные возможности Печорского бассейна позволяют увеличить добычу энергетических углей до 100-120 млн. т в год, а коксующихся до 50 60 млн. т в год с полным обеспечением оптимальных соотношений марок углей для комплектации коксовых шихт [4]. Воркутинские коксующиеся угли пользовались широким спросом. Они поставлялись на Череповецкий, Новолипецкий, Нижнетагильский, Челябинский, Магнитогорский металлургические комбинаты, Московский и Калининградский коксохимические заводы, на Украину и в страны дальнего зарубежья - Данию, Швецию, Финляндию, Италию и др. Поставка воркутинских коксующихся углей внутри страны составляет 7-8 млн. т в год [6]. Однако в начале 2002 года в связи с поднятием тарифов на железнодорожные перевозки угля, упал спрос на воркутинские угли [6]. Уровень добычи значительно сократился. Если в 1992 г. было добыто 11,95 млн. т угля, то в 2002 г. - 6,2 млн. т. Резкое падение спроса на угольную продукцию крайне осложнило финансово-экономическое положение угольной промышленности Воркуты. В июне 2003 г. шахты были приватизированы и перешли под управление ОАО "Северсталь".
Угле-металлургическая компания поставила задачу восстановления и дальнейшего развития экономического потенциала ВПР за счет реконструкции шахт "Воркутинской", "Комсомольской", "Заполярной" и Печорской ЦОФ [13].
Одно из самых выигрышных направлений повышения конкурентоспособности воркутинских углей - экологизация горного производства. Поэтому своевременное выявление специфических для Печорского бассейна острых экологических проблем и поиск путей их разрешения становятся актуальными [8].
Гидрогеологические условия бассейна определяются в основном двумя факторами: геоструктурными, литологическими особенностями и широким распространением мерзлых пород, ухудшающих условия водообмена и усложняющих эксплуатацию угольных месторождений [7, 9].
В угленосной толще Печорского бассейна развито два водоносных комплекса: - водоносный комплекс в коренных угленосных отложениях пермского возраста; - водоносный комплекс в четвертичных отложениях. В формировании шахтных водопритоков участвуют подземные воды пермского водоносного комплекса. Водообильность действующих шахт различна и зависит от геологического строения шахтных полей, мощности многолетнемерзлых пород и гидравлической связи водоносных комплексов с поверхностными водоемами и водотоками [10]. Водопритоки табл. 1.1 составляют от 120 м3/час (2002 г.) до 457 м3/час, в среднем по району 264 м3/час. Наибольшие водопритоки в шахты "Воркутинская" и "Комсомольская" соответственно 457 и 431 м /час. Таблица 1.1 Водопритоки в горные выработки шахт Воркутинского района, м /час п/п Наименование шахт 1998 г. 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г. 1 "Северная" 127 230 147,8 145 135 2 "Воркутинская" 443,5 443 463,1 456 457 3 "Комсомольская" 413,6 430 413,6 407 431 4 "Октябрьская" 207,7 217 207,7 200 219 5 "Заполярная" 120 116 120,6 118 120 6 "Аяч-Яга" 206 205 203,02 200 200 7 "Воргашорская" 233,8 216 233,8 230 280
Сезонные водопритоки наблюдаются только на шахте "Воркутинская", которая находится в зоне влияния р. Воркуты, где в весенне-осенний период пополнение водопритоков происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков. На остальных шахтах водопритоки в выработки относительно стабильны. Средний коэффициент водообильности шахт в 2002 году (табл. 1.2) около 2,41, изменяясь по отдельным шахтам от 0,79 до 4,80м/т (шахта "Воркутинская").
Анализ способа очистки и выбор сорбента
Сорбционная очистка основана на процессах адсорбции из сточных вод растворенных и взвешенных в них примесей твердыми адсорбентами.
Сорбция является одним из наиболее рациональных методов глубокой очистки сточных вод. она особенно эффективна в замкнутых циклах природопользования. Сорбция результативна при извлечении неэлектролитов и многих органических веществ, в том числе биохимически устойчивых и не удаляемых другими методами. В частности, от неэлектролитов воду можно очистить практически до нулевых концентраций при любых их исходных содержаниях, в том числе весьма малых, когда другие методы становятся малопригодными.
В настоящее время сорбция является практически единственным методом, позволяющим очищать сточные воды до любого требуемого уровня, вплоть до уровня ПДК без внесения в воду каких-либо вторичных загрязнителей [160].
Двигающей силой сорбции является разность потенциалов взаимодействия сорбируемого вещества загрязнения (сорбата) с сорбентом и с окружающей средой (водой); при переходе части сорбата из среды на сорбент разность потенциалов уменьшается. При выравнивании потенциалов наступает динамическое равновесие, характеризующееся концентрацией сорбата в растворе равновесной соответственно концентрацией сорбата на сорбенте.
Адсорбция из водных растворов - процесс чрезвычайно сложный и поэтому, несмотря на многовековое практическое использование, пока отсутствуют расчетные зависимости, пригодные для всех случаев.
Основную информацию о сорбционных свойствах материала и характера адсорбции на нем определенных веществ содержат изотермы адсорбции - зависимости концентрации сорбата на сорбенте, или адсорбционной емкости.
В качестве сорбентов могут быть использованы практически все твердые мелкодисперсные вещества, обладающие развитой поверхностью.
При организации процесса очистки различают сорбцию в статических и динамических условиях.
При сорбции в статических условиях производится интенсивное перемешивание обрабатываемой воды с сорбентом и последующее их разделение при отстаивании, фильтрации и т.п. В этом варианте сорбция является периодическим процессом и получила наибольшее распространение. Последовательным введением чистых порций сорбента в очищаемую воду, т.е. прямоточной многоступенчатой экстракцией, можно очистить ее от примесей до любой заданной концентрации.
В связи с отсутствием точных моделей сорбционного процесса, а также недостатком информации о полном и точном составе загрязнений, без которой невозможно использовать какие-либо модели, в практике обычно основываются на экспериментальных данных. В каждом конкретном случае по специальной экспресс-методике исследований на реальных сточных водах или их аналогах получают данные для расчета сооружений.
Сорбция в динамических условиях - непрерывный процесс. Она имеет большие технологические, эксплуатационные и экономические преимущества по сравнению со статическими условиями. Ее реализуют в аппаратах различных конструкций с неподвижным и подвижными слоями адсорбента.
Наиболее прост насыпной фильтр, представляющий колонку с неподвижным слоем сорбента, через который фильтруется сточная вода. Скорость фильтрования зависит от концентрации примесей и составляет 1 -6 м/ч при крупности сорбента 1,5-5 мм [122]. Нефтепродукты представляют собой особо опасную группу химических загрязнителей [121]. Среди перспективных способов очистки нефтесодержащих сточных вод, обеспечивающих конечное содержание нефтепродуктов в стоках практически на уровне предельно допустимых концентраций ПДК, важная роль отводится адсорбции [122, 123, 130]. Аппаратурное оформление процесса осуществляется по схемам общепринятым в химической технологии - напорные фильтры с плотным слоем гранулированных активных углей, перед которыми расположены механические фильтры. Двухступенчатая фильтрация может быть применена при глубокой очистке до 0,1-0,2 мг/л сточных вод, содержащих растворенные и эмульгированные нефтепродукты. Напорные фильтры, металлические диаметром 3,6 м, приспособленные для сорбционной очистки воды, серийно выпускаются промышленностью. Напорные фильтры можно смонтировать на базе напорных фильтров, выпускаемых Таганрогским заводом "Красный котельщик 1. В качестве сорбента можно использовать гранулированные материалы крупностью 0,3-10 мм, загружаемые и удаляемые из фильтра гидротранспортом. Высота загрузки этих фильтров достигает 2 м, в случае необходимости их можно последовательно соединить для получения необходимого суммарного рабочего слоя до 8 м. Обычно используют комбинацию из трех фильтров (два рабочих, соединенных последовательно и один резервный). Исходную воду подают сверху в первый адсорбер с более грязным сорбентом, а доочистку проводят в более чистом втором. При полной отработке первого его отключают на регенерацию, а воду подают во второй, а затем в третий (резервный) и цикл повторяют.
При эксплуатации адсорберов необходимо особое внимание уделять соответственно условиям обработки (время контакта, степень обработки сорбента и др.).
Использование высококачественных сорбентов целесообразно лишь при их эффективной регенерации. Отработанные активные угли подвергают термической регенерации в барабанных вращающихся печах (серии ПВ-07), серийно выпускаемых отечественной промышленностью [130].
Для обеспечения содержания нефтепродуктов в очищенных сточных водах на уровне не превышающем ПДК (0,3-0,05 мг/л) в производственной практике широко используются активированные угли [122]. Однако из-за их высокой стоимости и дефицитности, в настоящее время ведется поиск более дешевых сорбентов. Все большее внимание уделяется природным сорбентам, практически неограниченные запасы которых, их дешевизна, повсеместное нахождение, довольно высокие адсорбционные свойства и сравнительно легкая регенерация делают экономически целесообразным использование их в процессах очистки воды.
Адсорбенты, выпускаемые промышленностью, оцениваются рядом стандартных показателей: прочностью на истирание и раздавливание, суммарной пористостью (особо значимой при удалении нефтепродуктов до конечной концентрации 0,05 мг/л), сорбционной емкостью и др.
Анализ литературных данных и выбор связующего для брикетирования
В процессе горного и обогатительного производства образуется значительное количество отходов (порода, шлак, шлам, кек, метан), загрязняющие окружающую природную среду. Проблема утилизации отходов горного производства актуальна, важна и имеет народнохозяйственное значение. Потребность народного хозяйства в бытовом топливе в значительной степени может быть удовлетворена за счет брикетирования отходов угольного производства. Использование и вовлечение в общественное производство вторичных материальных ресурсов имеет важное значение, так как позволяет сократить затраты на добычу угля [163]. Вопросы использования отходов при производстве и обогащении углей имеют важное экономическое и экологическое значение, так как их хранение в отвалах неизбежно сопровождается негативными экологическими последствиями - загрязнение воздушного бассейна и грунтовых вод распространяется на значительные расстояния от мест складирования [173]. Комплексное использование сырья и отходов важно еще и потому, что оно связано с решением проблемы создания безотходных и экологически чистых промышленных технологий.
В процессе физико-химической очистки шахтных вод шахт "Воркутинская", "Северная", "Октябрьская" образуются твердые отходы - кек, представляющий собой смесь мелких частиц угольной и породной пыли. До 2000 года кек вывозили в отвал, тончайшие частицы угольной и дородной пыли разносятся ветром на большие расстояния, смываются паводковыми и дождевыми потоками с отвалов в реку Воркуту, ухудшая экологическую обстановку Воркутинского района. Прямое сжигание кека затруднено, поэтому впервые предлагается кек окусковывать методом брикетирования.
В настоящее время проблемами утилизации угольной мелочи занимаются многие ученые, однако проблемой утилизации кека никто не занимается и в литературе нет данных по этому вопросу.
Шихта шлама согласно [181] состоит из более крупных частиц d = 0-4(6) мм. Из данных таблицы 3.2 видно, что кек состоит из более тонких частиц угольной и породной пыли чем шлам и поэтому технология брикетирования будет осуществляться при других параметрах процесса.
Поскольку кек представляет собой, по сравнению с шламом, более мелкие частицы и по данным силикатного анализа в кеке несколько больше содержание А1203, образующего в воде коллоидные частицы, это придает кеку пластичность, его можно брикетировать и без связующего. Из шлама без добавок связующего и отсева получить устойчивые брикеты не удается. Поэтому наши исследования были направлены на разработку технических и технологических параметров процесса брикетирования кека и выбора наиболее подходящего связующего.
Назначение связующих веществ является соединение однородных или разнородных материалов. При брикетировании со связующими решающее значение имеет физическая и химическая структура связующего. Основное требование при брикетировании со связующим - идеальное распределение связующего вещества [171].
Для брикетирования топлива применяются органические связующие, сходные по химическому составу с ним, обладающие следующими свойствами: они должны быть термостойки; иметь низкую температуру загорания; невысокое содержание летучих веществ; не иметь запаха и быть дешевыми; связующее вещество должно легко распределяться в брикетируемом материале; быстро затвердевать; быть нерастворимым в воде. Указанным требованиям лучше всего отвечают следующие вещества: смолы, асфальты, пек, тяжелые масла, антрацен, нафталин, воск, фенолы, лаки, водоросли, древесные отходы, мука, крахмал, декстрин, казеин, остатки полукоксования и гидрирования, отходы целлюлознобумажной и гидролизной промышленности и др. [161, 162, 164-166, 168, 169].
Из перечисленных связующих широкое применение при брикетировании угля нашли только асфальт, природные смолы, пек, нефтяные битумы [161]. Парафины, воск, лаки, смолы, вискоза не используются, так как очень дороги [161, 162, 165]. При брикетировании угольной мелочи нашли применение каменноугольный пек и нефтебитумы. Однако применение каменноугольного пека ограничивается вследствие его канцерогенное и дефицитности. Нефтебитумы увеличивают образование копоти при горении брикетов. Поэтому поиск связующих для брикетирования угольной мелочи имеет важное значение.
Угольные брикеты должны иметь необходимую прочность и выдерживать механические нагрузки различного типа. Брикеты, кроме механической прочности, должны обладать еще и определенной влагостойкостью и не изменять свою прочность под влиянием атмосферных условий.
Методика расчета платежей, ущербов, причиняемых горными предприятиями атмосфере, земельным ресурсам, водным объектам
В соответствии с требованиями природоохранного законодательства все предприятия обязаны платить за загрязнение природной среды. Основным элементом экономического механизма природопользования горных предприятий являются платежи за загрязнение природной среды, порядок которых установлен Постановлением правительства Российской Федерации от 28.08.1992 г., № 632 [52] и № 05-14/29-3621 от 20.11.1997 г. [75]. Установлены два вида базовых нормативов платы - за выбросы (сбросы) загрязняющих веществ и размещение твердых отходов в пределах допустимых нормативов; и за сверхлимитные выбросы (сбросы) и размещение отходов.
Плата за загрязнение представляет собой форму возмещения экономического ущерба от выбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду РФ, которая возмещает затраты на компенсацию воздействия выбросов и сбросов загрязняющих веществ и стимулирование снижения или поддержания выбросов и сбросов в пределах нормативов, а также затраты на проектирование и строительство природоохранных объектов.
Коэффициенты экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха, почвы и водных объектов на территории РФ вводятся для учета суммарного воздействия, оказываемого выбросами (сбросами, размещением отходов) загрязняющих веществ на данной территории [52].
На территории Республики Коми коэффициенты экологической ситуации и экологической значимости увеличены по сравнению с другими регионами в два раза в связи со слабой способностью самоочищения природы и составляют 2,8 - для атмосферного воздуха и почвы и 2 - для водных объектов, коэффициент индексации в 2001 году принят равным 94. Расчет платежей произведен согласно инструктивно-методических указаний от 09.03.1993 г. и 20.11.1997 г., утвержденных Министром охраны природной среды и природных ресурсов РФ [52, 75].
Величины годовых экономических ущербов, причиняемых горными предприятиями атмосфере района, земельным ресурсам и водным объектам, рассчитаны согласно временным методическим указаниям ЦНИЭИуголь, М, 1990 г., расчеты произведены в соответствии с изменением цен и курса доллара. Для пересчета цен 1989 года в цены 2001 года коэффициент индексации составил 28, что согласуется с [59, 60].
Платежи горных предприятий за загрязнение природной среды представлены на рис. 4.1 и в табл. 4.1, из которых видно, что наибольшие платежи приходятся на шахту "Комсомольскую" 522 тыс. руб., за загрязнение атмосферы наибольшие платежи у шахты "Воргашорская" 224 тыс. руб. и "Комсомольская" 186 тыс. руб., за загрязнение водных объектов - у шахты "Воркутинской" 103 тыс. руб., за размещение отходов - у шахты "Комсомольской". Всего шахтами за загрязнение природной среды в 2001 году заплачено 1,886 млн. руб., однако ущерб, по нашим расчетам, природной среде нанесен ими 31,74 млн. руб., таким образом, платежи предприятий не восполняют наносимого природе ущерба.
Несмотря на то, что предприятия, вкладывающие средства на природоохранные мероприятия, освобождаются от платежей за загрязнение природной среды, горные предприятия природоохранной деятельностью в настоящее время не занимаются в связи с их тяжелым экономическим положением.
Экономический ущерб от загрязнения атмосферы является комплексной величиной и представляет собой затраты, которые несут предприятия и организации различных отраслей народного хозяйства вследствие снижения продуктивности сельскохозяйственных земель, сроков службы основных фондов, увеличение затрат на капитальные ремонты, роста заболеваемости населения и т.д.
Ущерб природной среде от деятельности горных предприятий в 2001 году составил 31,738 млн. руб., в том числе ущерб атмосфере составил 26,42 млн. руб. (83 % от суммарного ущерба); водным объектам -3,744 млн. руб. (11 %); земельным ресурсам - 1,574 млн. руб. (4,95 %).
В 2005 году по прогнозу ущерб природной среде составит 36,49 млн. руб., в том числе ущерб атмосфере - 31,2 млн. руб. (85,50%); водным объектам -3,7 млн. руб. (10,20 %); земельным ресурсам - 1,59 млн. руб. (4,35 %).
Данные ущербов за 2001 год и прогноз на 2005 год величины сопоставимые, значит прогноз верный, добыча угля в 2005 году составит 15 млн. т, в 2001 году - 12 млн, т.
Анализ ущербов от сбросов загрязняющих веществ в водные объекты горными предприятиями показал, что наибольшие ущербы от сброса нефтепродуктов, взвешенных веществ, сульфатов, меди, цинка и др., причем наибольший ущерб от сброса нефтепродуктов с шахтными водами БОШВ ш. "Северной". Поэтому очистка шахтных вод от нефтепродуктов является первоочередной и актуальной задачей и для снижения ущерба от сброса нефтепродуктов в водоемы с шахтными водами рекомендуется в схемах физико-химической очистки шахтных вод перед обеззараживанием для доочистки стоков в качестве загрузки в скорых зернистых фильтрах вместо песка использовать глиноземистую опоку.
Учитывая, что зола котельных, содержащая значительные количества металлов, наносит непоправимый ущерб природной среде, рекомендуется котельные шахт перевести на газ метан, каптируемый из горных выработок. Перевод котельных на газ метан является актуальной задачей [71]. Нами в 2001 году произведены расчеты вредных веществ от котельных шахт до и после перевода их на газ метан, каптируемый из горных выработок. Расчеты выбросов загрязняющих веществ в атмосферу котельными шахт при сжигании угля и газа метана произведены согласно методик [14, 16-18]. Выбросы вредных веществ от котельных до перевода на газ метан составили всего 8534 т, после перевода - 1207 т, то есть выбросы уменьшились в 7 раз (табл. 4.8).Резкое снижение выбросов от котельных при переводе их на газ метан происходит за счет исключения выбросов угольной золы и сернистого ангидрида, а также уменьшения выбросов оксидов углерода и азота.
