Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение устойчивого развития населенных мест включает комплексную оценку и регулирование защищенности природной среды от воздействия проектируемых и действующих строительных объектов, в т. ч. и водохозяйственных, к которым относятся и блочно - модульные очистные сооружения сточных вод (БМОС).
Российская академия архитектуры и строительных наук (РААСН) выдвинула парадигму взаимодействия человека и градосферы на перспективу до 2100 г., в которой глобальные проблемы людей предусматривается решать путем составления гуманитарных балансов биотехносферы регионов, стран и планеты Земля с установлением минимальных критериев состояния землепользования, водоснабжения и водоотведения, энергетики, воздушного бассейна с обозначением вектора перевода их на уровень, обеспечивающий устойчивое развитие.
В рамках указанной парадигмы БМОС влияют на жизнедеятельность поселений и городов по всем критериям состояния: землепользования (отчуждение и загрязнение территорий), водоснабжения и водоотведения (степень очистки вод, сбрасываемых в водоемы), энергетики (энергопотребления в процессах обработки вод и твердой фазы), воздушного бассейна (выделения парниковых газов, СО2 и СН4). Однако нет оценки баланса их взаимодействия, обобщенного критерия оценки влияния БМОС в частных случаях, на конкретных территориях (муниципальное образование, поселок, город), где они расположены. Кроме того не учитываются изменения влияния БМОС на качество окружающей среды на различных этапах жизненного цикла (монтаж, пуско-наладка, сервис, техобслуживание, утилизация). Хотя стандарты ИСО 14000 и стандарты серии ГОСТ Р ИСО 14000 предъявляют требования оценки влияния промышленных объектов на качество окружающей среды именно на протяжении всего жизненного цикла.
Стандарты серии ГОСТ Р ИСО 14000 не предлагают методологий оценки такого влияния для индивидуальных объектов, а также не предназначены для регулятивных целей на объекте. Это означает, что в настоящее время не существует строгой научной основы для сведения результатов оценки влияния жизненного цикла на качество окружающей среды к единому критерию, и в каждом конкретном случае требуется индивидуальный подход.
Учет требований перечисленных выше стандартов особенно актуален в связи со вступлением России в ВТО.
Обобщенной характеристикой при оценки воздействия на природную среду может быть критерий экологической безопасности БМОС, а на этапе обоснования и выбора типа БМОС - ресурсно-экологический потенциал (РЭП).
Работа выполнялась в соответствии с тематическими планами кафедры «Водоснабжение и водоотведение» РГСУ в рамках государственной программы «Архитектура и строительство» по госбюджетной теме № 01.9.40001739 «Совершенствование процессов очистки природных и сточных вод южного региона страны с учетом экологических требований"
Целью работы является повышение уровня защищенности природной среды как основного фактора обеспечения экологической безопасности, экономичности и надежности в течение жизненного цикла БМОС и их отдельных элементов.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
– оценить вклад БМОС в реализацию методов обеспечения экологической безопасности городского водного комплекса на базе ресурсно-экологического потенциала;
– сформулировать критерий экологической безопасности БМОС на основе уточненной методики модифицированного коэффициента готовности с учетом внедрения инноваций;
– разработать модели расчета числа отказов БМОС на блочных станциях в процессе эксплуатации, как составного элемента экологической безопасности с учетом LCC (life cycle costs – затраты жизненного цикла) и модифицированного коэффициента готовности;
– разработать мероприятия по снижению экологического и экономического ущерба при отказах в работе элементов БМОС сточных вод;
– разработать рекомендаций для составления регламента по безубыточной и экологически безопасной эксплуатации БМОС.
Основная идея работы состоит в обосновании и разработке рекомендаций по повышению экологической безопасности БМОС и их составных элементов с применением критерия экологической безопасности, учитывающего внедрение инновационных решений по очистке сточных вод в течение жизненного цикла очистных сооружений, включая пусконаладочные и ремонтные работы.
Предмет исследований – взаимодействие БМОС хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод с объектами городского хозяйства и с экологическими факторами.
Методы исследований – аналитическое обобщение известных научных и практических результатов, методы технологического анализа, статистическая обработка результатов исследований на ПЭВМ по стандартным программам.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована моделированием изучаемых процессов и подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных результатов, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях.
На защиту выносятся следующие основные положения:
– оценка вклада БМОС в реализацию методов обеспечения экологической безопасности городского водного комплекса на базе ресурсно-экологического потенциала;
– критерий экологической безопасности БМОС на базе уточненной методики расчета модифицированного коэффициента готовности с учетом внедрения инновационных разработок по сокращению выбросов в окружающую среду;
– рекомендации по регулированию качественных и количественных характеристик БМОС при минимальных затратах, позволяющих достичь стабильных качественных показателей окружающей среды;
– расчет числа отказов и безубыточности эксплуатации на блочных сооружениях с учетом модифицированного коэффициента готовности и внедрения инноваций в течение жизненного цикла очистных сооружений, как составного элемента экологической безопасности объекта;
– расчет эффективности капитальных вложений для БМОС сточных вод с учетом мероприятий по снижению экологического и экономического ущерба от загрязнений окружающей среды при возможных отказах и показателя LCC.
Научная новизна:
– получена оценка вклада БМОС в реализацию методов обеспечения экологической безопасности городского водного комплекса на базе ресурсно-экологического потенциала;
– предложен критерий экологической безопасности БМОС с учетом внедрения инновационных разработок по сокращению выбросов в окружающую среду;
– обоснована методология определения срока службы блочных станций с учетом всего жизненного цикла их работы и влияния на качество окружающей среды;
– предложена модель и методика расчета безубыточности работы БМОС сточных вод, исходя из минимума затрат и требований экологической безопасности.
Практическое значение работы:
– составлены рекомендации по снижению эколого-экономического ущерба при сбоях в работе элементов блочных насосных станций;
– предложены мероприятия и технические решения по повышению экологической надежности эксплуатации БМОС сточных вод и снижению эксплуатационных расходов.
Реализация результатов работы. Рекомендации диссертационной работы использованы:
– в проектах институтов ОАО «Институт «Ростовский Водоканалпроект», ООО «Северо-Кавказский Гипрокоммунводоканал», г. Ростов-на-Дону;
– при создании и внедрении БМОС в практику очистки сточных вод, ООО "Акватрат", г. Ростов-на-Дону;
– в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» (каф. «Водоснабжение и водоотведение») при подготовке бакалавров, магистров и инженеров по специальностям 270112 «Водоснабжение и водоотведение», 280202 «Инженерная защита окружающей среды» и направлениям 270800 «Строительство», 280700 «Техносферная безопасность».
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на: Международных научно-практических конференциях института инженерно-экологических систем РГСУ (Ростов-на-Дону, 2009 - 2012 гг.); VII Межд. науч.-практ. конф., "Технологии очистки воды", «ТЕХНОВОД-2012»: г. Санкт-Петербург, 18 - 21 апр. 2012 г.; Конференции международной водной ассоциации, г. Санкт-Петербург, 6 - 9 октября 2012 г.
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 14 работах, в т. ч. 4 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 учебных пособия, в 2 патента РФ.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, общий объем 165 страниц, содержит 31 рисунок, 24 таблицы, 46 формул, список литературы из 145 наименований.
