Современное состояние проблемы обращения с судовыми отходами

Полный текст

Введение Водные ресурсы как компонент окружающей среды наиболее подвержены негативному антропогенному влиянию. В настоящее время воды уже 2/3 поверхностных источников не отвечают требованиям качества. Особенно остро данная проблема стоит в европейской части Российской Федерации [1]. Наиболее загрязнены реки Центральной России (3-4 классы качества воды), реки и озера Кольского полуострова (3-4 классы), водоемы Свердловской области (4-5 классы). В частности, растет загрязнение Дона формальдегидом, нитритным азотом, солями меди, в Иртыше обнаружено значительное превышение ПДК по нефтепродуктам и солям железа, в Волге обнаружены соли меди (рис. 1), в водах Амура - соли цинка, никеля, хрома, в Кубани - соединения меди до (7…13) ПДК. Рис. 1. Качество воды поверхностных источников Приволжского федерального округа Republic of Mordovia Figure 1. Water quality of surface sources of the Volga Federal District Сильно чувствительны к загрязнению малые реки (длиной менее 100 км), собирающие до 1/3 многолетнего суммарного поверхностного стока. Вода некоторых из них загрязнена до 5 класса, что полностью исключает возможность использования их в качестве источников водоснабжения [1; 2]. Классификация опасных воздействий на окружающую среду, возникающих в результате судоходства и промышленной деятельности Каждый водоем связан с окружающей его внешней средой. Качество воды в нем определяется естественным стоком поверхностных или подземных источников, природными явлениями, индустрией, хозяйственной и бытовой деятельностью человека. Результатом указанных воздействий является внесение в водную среду загрязняющих веществ [3]. В результате антропогенного влияния постоянно растет содержание в атмосфере вредных соединений. Судовые газовые выбросы, по оценкам [4], составляют до 14 % всей газовой эмиссии от ископаемых видов горючего и 16 % выделения серы от общего количества сжигаемых нефтяных топлив на транспорте. Общую эмиссию дополняют пары топлив и сточных вод, образующиеся в системах вентиляции соответствующих танков и при утечках, масляные туманы картеров двигателей и редукторов, утечки хладагентов холодильных установок и систем пожаротушения, испарения растворителей лакокрасочных материалов и т. п. Данные выбросы образуются при нормальной эксплуатации флота, а также при его техническом обслуживании и ремонтах. Рис. 2. Опасные воздействия судов на окружающую среду Figure 2. The impact of the courts on the environment Косвенное влияние судоходства заключается в загрязнении почв свалками промышленных и бытовых отходов, различными сбросами предприятий судостроения и судоремонта и т. п. При этом образуется целый ряд загрязнителей: неорганических (минеральные соли, асбест, тяжелые металлы, неорганические кислоты, щелочи и др.), органических (фенолы, хлорорганические углеводороды, нефтепродукты, кислоты и др.), радиоактивных и биологических (патогенные микроорганизмы, бактерии и т. п.) [5]. Воздействия, оказываемые судоходством на окружающую среду, классифицируются по ГОСТ Р 14.03-2005 «Экологический менеджмент воздействующие факторы. Классификация» [6] по фасетной структуре. Авторами предложено графическое решение подобной классификации и выделены основные группы факторов, с которыми целесообразно бороться инженерными средствами защиты окружающей среды непосредственно на судах (рис. 2). Классификация судовых отходов Антропогенное воздействие на окружающую среду от использования конкретной единицы флота складывается из факторов каждой группы. Оно переменно во времени и обусловлено функциональным назначением, особенностями эксплуатации и техническим состоянием данного судна. При эксплуатации флота на борту судов непрерывно образуются отходы различного состава и агрегатного состояния (твердые, жидкие и газообразные). Все они должны своевременно удаляться и не мешать осуществлению целевых производственных и общесудовых операций. Международные нормативные документы [7] выделяют следующие группы судовых отходов: а) жидкие, состоящие из: · сточных вод (СВ); · нефтесодержащих вод (НВ); · балластных вод (БВ); · загрязненных вод, требующих специальной очистки (радиационнои химически загрязненных). б) твердые (мусор); в) газообразные (дымовые и отработавшие газы ДВС и котлоагрегатов различного назначения). Образование перечисленных отходов вызвано особенностями эксплуатации, назначением судна, определяется грузом, пассажирами либо эксплуатацией технического средства. Методы обращения с судовыми отходами Применяются следующие основные способы обращения с судовыми отходами [8-10]: 1. раздельное накопление отходов по видам и последующая сдача на береговые предприятия для переработки; 2. переработка отходов непосредственно на борту судна при помощи специальных технических средств - систем очистки СВ (СОСВ) и НВ (СОНВ), инсинераторов. Существующая в настоящее время инженерная защита окружающей среды от загрязнения судами классифицирована и представлена на рис. 3. Все средства обработки судовых отходов можно разделить на две большие группы: 3. Судовые средства: § локальные, включающие в себя СОСВ, СОНВ, системы сбора, хранения и переработки мусора; § интегрированные системы комплексной переработки отходов. 4. Внесудовые средства составляют специальные причалы, баржи-амбары, суда-сборщики, станции очистки НВ, суда комплексной переработки отходов (СКПО). Рис. 3. Схема инженерной защиты окружающей среды от загрязнений судами Figure 3. Scheme of engineering protection of the environment from pollution by ships Анализ современной ситуации показывает, что выбор метода обращения с отходами зависит от ряда независимых факторов [11; 12]. Требования основной нормативной документации по защите окружающей среды от антропогенного воздействия водного транспорта Защита окружающей среды от антропогенного воздействия водного транспорта нормируется иерархически построенной системой документации [12]. В обозначенной базе строго нормируются вопросы обращения, хранения и утилизации судовых отходов при нормальной эксплуатации судов и в аварийных ситуациях. Следует отметить, что общее определение судовых отходов в действующей российской и международной нормативной документации отсутствует. ГОСТ 30772-2001 устанавливает определение: «Отходы - остатки продуктов или дополнительные продукты, образующиеся в процессе или по завершении определенной деятельности и не используемые в непосредственной связи с этой деятельностью» [13]. Также, «отходы - это вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий или после бытового использования продукции» [14]. МАРПОЛ [7] классифицирует отходы по группам. Выделены «Эксплуатационные отходы - это все отходы, связанные с грузом и с обслуживанием, а также грузовые остатки, если они не являются веществами, определяемыми или перечисленными в других приложениях конвенции. В состав эксплуатационных отходов входят зола и шлак, образуемые от судовых мусоросжигателей». В отраслевых Правилах Российского речного регистра (ПРРР) [8] указано: «Эксплуатационные отходы - отходы, образующиеся в результате выполнения на судне различных производственных и ремонтных работ, а также все отходы, образующиеся в результате эксплуатации энергетической установки и прочего оборудования судна». В свою очередь РД 31.06.01-79 [12] содержит определение: «Эксплуатационные отходы - вид мусора, образующийся в результате выполнения на судне или в порту различных производственных и ремонтных работ, а также все отходы, не содержащие нефть и нефтепродукты, образующиеся в результате обслуживания энергетических установок и прочего оборудования». С учетом различной направленности и специфики приведенных выше определений предлагается объединить их в следующей формулировке: эксплуатационные судовые отходы - это специфические сложные отходы, содержащие твердые (мусор), жидкие (СВ, НВ, требующие специальной очистки воды) и газообразные фракции (ОГ ДВС, газотурбинных установок, ДГ котлоагрегатов и печей-инсинераторов), признанные непригодными для дальнейшего использования на борту судна в рамках имеющихся технологий и определяемые особенностями функционального назначения, конструкцией, местом и условиями эксплуатации конкретного плавсредства или иного объекта водного транспорта. Таким образом, устанавливается связь между назначением, особенностями, местом и режимом эксплуатации судна и видами образующихся отходов. Это вызвано необходимостью учета международных норм экологической безопасности по морским районам плавания и значительным ужесточением требований при переходе в речные акватории. Следует отметить, что отходы портов, причалов, эксплуатирующих предприятий водного транспорта также сходны с судовыми. Исключение составляют отходы судоремонтных и судостроительных заводов, а также плавмастерских [13]. Международная конвенция МАРПОЛ распространяет свои требования к сбросу НВ и СВ на суда, имеющие валовую вместимость более 400 рег. т, а также на все единицы флота с количеством людей на борту более 15 (по СВ). Приложения I и IV МАРПОЛ разрешают сброс СВ и НВ при соблюдении ряда строго определенных условий [7]. 1 января 2013 г. вступил в силу MEPC.201(62) [15]. В соответствии с данным документом отходы на судне должны раздельно собираться по следующим категориям: · бытовые (бумага и ее продукты, текстиль (ветошь), стеклянные изделия, металл, бутылки, глиняная посуда и т. п.); · пищевые; · эксплуатационные; · кулинарный жир (растительного и животного происхождения); · кости и туши животных; · пластмассы и изделия из них; · зола инсинераторов; · грузовые остатки; · рыболовные снасти и их остатки. Разделение мусора вызвано разными требованиями по обращению с каждым из видов. Полностью запрещен сброс в море всех пластмасс, синтетических тросов, рыболовных сетей и пластиковых мешков для мусора. При смешении отходов различных групп при единовременном сбросе установлены наиболее жесткие требования [15-17]. Приложение VI МАРПОЛ с учетом требований энергоэффективности судов [18] ограничивает выброс оксидов азота (NOх) и содержание серы в судовом топливе до 4,5 %. В установленных районах контроля выбросов оксидов серы (SOx) регламентировано содержание серы в судовом жидком топливе, оно не должно превышать 0,1 %. Для снижения указанного показателя до величины 6,0 г SOx/кВт·ч и менее рекомендовано применение систем очистки ОГ ДВС вспомогательных и главных энергетических установок. Стоки от использования такого оборудования также контролируются [7]. Предусмотрено применение систем сбора и контроля выброса паров во время грузовых и бункеровочных операций на судах и терминалах, ограничивающих эмиссию летучих органических соединений. Преднамеренный выброс в атмосферу озоноразрушающих веществ запрещен. До 1 января 2020 г. разрешена эксплуатация установок, содержащих фреоны, однако предельные фторхлоруглероды (CFC) и галогены запрещены на всех судах. Загрязненные упаковочные материалы и вещества, содержащие полихлорбифенилы запрещены к сжиганию в судовых инсинераторах. В Единой европейской экономической зоне происходит постоянное ужесточение требований к газовым эмиссиям [19]. С целью контроля над переносом вредных и патогенных водных организмов БВ судов вступила в силу и ратифицирована Россией 8 сентября 2017 г. Международная конвенция «О контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими» [20]. Четко предписывается использование Плана контроля судовых БВ. Вновь разработанные «Правила предотвращения загрязнения нежелательными морскими организмами, содержащимися в водном балласте» включены в качестве Приложения VII в МАРПОЛ. Для соблюдения требований конвенции предусмотрена полная замена БВ на глубине не менее 200 м в море и на расстоянии не менее 50 морских миль от ближайшего берега (правило D-1). Альтернативой станет обработка БВ до заданных уровней содержания нежелательных организмов (правило D-2). Однако требования конвенции не распространяются на суда, сдающие БВ на специализированные приемные сооружения. В настоящее время этому препятствует следующее: большинство портов не имеет дорогостоящего специализированного оборудования обработки БВ, ограничены территории и акватории портов, что вызывает трудности с размещением, отсутствуют необходимые коммуникации, проявляются логистические сложности. ПРРР [8] в редакции 2019 г. учитывают требования МАРПОЛ: нормируются сбросы СВ, НВ, а также газовые эмиссии. Полностью запрещен сброс мусора и пищевых отходов. Условия хранения, прессования, измельчения отходов регламентированы. Для уничтожения твердых отходов разрешено использование инсинераторов. Для главных и вспомогательных ДВС судов внутреннего и смешанного плавания действуют требования по ограничению газовых эмиссий [8]. В таблице приведены сравнительные требования МАРПОЛ и ПРРР. Анализируя представленную информацию, можно сделать вывод о сравнительной жесткости требований к выбросам и сбросам загрязняющих веществ для внутреннего водного транспорта. Таблица Сравнительные требования МАРПОЛ и ПРРР в отношении основных групп судовых отходов Вид отходов Регламентируемый параметр Требования регламентирующей документации МАРПОЛ ПРРР СВ Область распространения СОСВ на всех судах морского флота с валовой вместимостью более 400 рег. т. и более 15 чел. на борту СОСВ на специализированных очистных судах после 1997 г. Нормируемые показатели БПК5, мг О /дм3 2 50 30 Взвешенные вещества (ВВ), мг/дм3 100 + х х - содержание ВВ в промывной воде, мг/дм3 30 Коли*индекс, шт/дм3 2500 1000 Остаточный хлор (в слу* чае обеззараживания хлором), мг/дм3 Не регламентируется 1,5…3,0 Условия сброса: · до 4 морских миль от берега сброс запрещен, кроме СВ, обра* ботанных на одобренных СОСВ; · между 4 и 12 милями сброс раз* решен после одобренных СОСВ; · более 12 морских миль - после обработки на одобренных СОСВ. Если СВ не измельчены и дезинфициро* ваны сброс допустим при движении со скоростью не менее 4 узлов и с разрешенной интенсивностью; · вне «особых районов»; · не допускается появление види* мых плавающих твердых частиц и изменение цвета окружающей воды - должна быть исключена воз* можность сброса очищенных и обеззараженных СВ, а также необработанных СВ в райо* нах, запрещенных для сброса НВ Область распространения СОНВ на всех судах морского фло* та с валовой вместимостью бо* лее 400 рег.т. СОНВ на специализированных очистных судах после 1997 г. Нормируемый показатель Концентрация нефтпро* дуктов, мг/ дм3 100 8,0 (5,0 на специализирован* ных очистных судах) Условия сброса: с одновременным соблюдением всех следующих условий: · вне «особого района»; · более 12 морских миль от бли* жайшего берега; · судно находится в пути; · содержание нефти в стоке не превышено (для танкеров и дру* гих судов с валовой вместимостью 400 рег. т. и более - не более 30 л на морскую милю, если НВ не сме* шаны с грузом нефти); · действует система САЗРИУС, одоб* ренное оборудование для нефтеводя* ной сепарацииисистемафильтрации. Условия можно не соблюдать, если концентрация нефти в НВ менее 15 мг/дм3 · системы фильтрации НВ долж* ны исключать возможность сбро* са вод с содержанием нефти, превышающим нормативное; · должен осуществляться после фильтрующего оборудования через систему сброса очищен* ных НВ под контролем САЗРИУС с устройством для автомати* ческого прекращения сброса Мусор Область распространения На всех судах морского флота На всех судах речного и смешан* ного (река - море) плавания Условия сброса: · вне «особых районов»; · материалы, не содержащие вред* ные для морской среды вещества, вместе с пищевыми отходами до* пустимы к сбросу в море не ближе 12 миль от ближайшего берега; · при измельчении (фрагменты диа* метром не более 25 мм) - не ме* нее 3 миль от берега. Запрещен сброс групп A и I. Сброс отходов Н на максимальном уда* лении от берега - должна быть исключена воз* можность сброса мусора и пи* щевых отходов Окончание табл. Вид отходов Регламентируемый параметр Требования регламентирующей документации МАРПОЛ ПРРР Газовые выбросы Область распространения Для судов и ДВС, изготовленных или прошедших капитальный ремонт: Главные и вспомогательные ДВС судов внутреннего и смешанно* го (река - море) плавания, изго* товленные или прошедшие капи* тальный ремонт 01.01.2000 г. или позднее Нормируемые показатели (n - частота вращения ко* ленчатого вала, мин-1 до 01.01.2000г. после 01.01.2000г. после 01.01.2016г. Полный взвешен* ный выброс NO2, г/(кВт·ч) при n Менее 130 17,0 14,4 3,4 Не нормируется 130… 2000 45·n-0,2 44·n-0,23 9·n-0,2 Равно и более 2000 9,8 7,7 2,0 Удельный средне* взвешенный вы* брос NOХ в при* ведении к NO2, г/(кВт∕ч) при n Менее 130 Не регламентируется 17,0 130… 2000 45·n-0,2 Равно и более 2000 9,8 Удельный средневзвешен* ный выброс СО, г/(кВт∕ч) Не регламентируется 3,0 Удельный средневзвешен* ный выброс суммарных СН в пересчете на условный состав топлива, г/(кВт∕ч) Не регламентируется 1,0 The comparative requirements of MARPOL and PRRR in relation to the main groups of ship5generated waste Table Type of waste Regulated parameter Requirements of regulatory documentation MARPOL The Rules of the Russian River Register Waste* water Range Wastewater treatment plants (WTP) on all ships of the marine fleet with a gross capacity of more than 400 reg.T. and more than 15 peo* ple on board WTP on specialized cleaning vessels after 1997 Normalized indicators Biochemical oxygen index 5, mg O /dm3 2 50 30 Suspended solids (SS), mg/dm3 100 + х x - the content of SS in the wash water, mg/dm3 30 Coli*index, PCs/dm3 2500 1000 Residual chlorine (in the case of chlorine dis* infection), mg/dm3 Not regulated 1,5…3,0 Reset conditions: · up to 4 nautical miles from shore discharge is prohibited, except for waste* water processed on approved WTP; · between 4 and 12 miles dumping is permitted after approved WTP; · more than 12 nautical miles after treatment on approved WTP. If waste* water is not crushed and disinfected, it is permissible when driving at a speed of at least 4 knots and with the per* mitted intensity; · outside “special areas”; · visible floating solid particles and changes in the color of the surroun* ding water are not allowed. - the possibility of discharge of cleaned and decontaminated wastewater, as well as untreated wastewaters in areas prohibited for dumping should be excluded Table, ending Type of waste Regulated parameter Requirements of regulatory documentation MARPOL The Rules of the Russian River Register Oily water Range Oil*containing water treatment plants (OWTP) on all vessels of the marine fleet with a gross capacity of more than 400 reg.T. OWTP on specialized treatment vessels after 1997 Normalized indicators Concentration of petrole* um products, mg / dm3 100 8,0 (5,0 on specialized cleaning vessels) Reset conditions: with simultaneous observance of all the following conditions: · outside the “special area”; · more than 12 nautical miles from the nearest shore; · the ship is on its way; · the oil content in the runoff is not exceeded (for tankers and other ves* sels with a gross capacity of 400 reg.T. not more than 30 l per nautical mile if the oil*containing waters are not mixed with the cargo of oil); * the system of SATRIUS approved equipment for oily*water separation and filtration system. The conditions may not be met if the concentration of oil in the HB is less than 15 mg/dm3 · oil*containing water filtration systems should exclude the pos* sibility of discharge of water with an oil content exceeding the stan* dard; · should be carried out after the filtering equipment through the system of discharge of puri* fied oil*containing water, under the control of SATRIUS with a de* vice for automatic termination of discharge Garbage Range On all ships of the navy On all vessels of river and mixed (river - sea) navigation Reset conditions: · outside “special areas”; · materials that do not contain harmful substances to the marine environ* ment, together with food waste, are allowed to be dumped into the sea no closer than 12 miles from the nea* rest shore; * when grinding (fragments with a diameter of no more than 25 mm) - at least 3 miles from the shore. Dumping of groups A and I. Dump* ing of waste H at the maximum dis* tance from the shore is prohibited * the possibility of dumping gar* bage and food waste should be excluded Gas emission Range For ships and engines manufactu* red or overhauled: Main and auxiliary internal com* bustion engines of vessels of in* ternal and mixed (river - sea) navigation, manufactured or over* hauled 01.01.2000 or later Normalized indicators (n - speed of rotation of the crankshaft, rpm) Up to 01.01.2000 After 01.01.2000 After 01.01.2016 Total weighted NO2 emission, g/(kWh) at n less than 130 17,0 14,4 3,4 Not normalized 130… 2000 45·n-0,2 44·n-0,23 9·n-0,2 Equal and more than 2000 9,8 7,7 2,0 Specific weigh* ted average NOx emission in re* duction to NO2, g/(kW∕h) at n Less than 130 Not regulated 17,0 130… 2000 45·n-0,2 Equal and more than 2000 9,8 Specific weighted average CO emission, g/(kWh) Not regulated 3,0 Specific weighted average emission of total CH in terms of conventional fuel com* position, g/(kWh) Not regulated 1,0 Технический регламент, вступивший в силу 12.08.2010 г. [10] дополняет приведенные выше требования следующими: · все СВ следует сдавать на внесудовые водоохранные средства, береговые очистные сооружения или обрабатывать на борту судна с помощью автономных СОСВ; · НВ следует накапливать в сборной цистерне и по мере ее заполнения сдавать на ближайшие внесудовые средства в районе эксплуатации судна; · суда с динамическим принципом поддержания, скоростные водоизмещающие суда и суда длиной по конструктивной ватерлинии до 25 м и суммарной мощностью всех двигателей менее 220 кВт могут накапливать НВ под настилом машинных помещений; · должны быть предусмотрены контейнеры для раздельного сбора и хранения твердых пищевых отходов и сухого бытового мусора. В дополнение к вышесказанному СанПин 2.5.2-703-98 [9] запрещает попадание в водоемы при эксплуатации судов и их оборудования неочищенных и необеззараженных СВ, неочищенных НВ, пищевых отходов и мусора. Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека при изменении санитарной обстановки на судоходном участке или ином локальном месте эксплуатации технических средств флота имеет право ограничивать и запрещать сброс обработанных СВ и НВ, эксплуатацию инсинераторов, стоянку при работающих на холостом ходу и под нагрузкой ДВС и т. п. В 2012 г. Россия вступила во Всемирную торговую организацию (ВТО). Это привело к продолжающейся по настоящее время работе по пересмотру законодательства РФ в сторону соответствия общемировым требованиям. Наглядно проявляется общая политика по ужесточению и контролю всех эмиссий [10]. В частности, можно отметить: · ограничение сбросов в водные объекты очищенных и обеззараженных с помощью СОСВ СВ. Сброс разрешен в исключительных случаях: при невозможности сдачи на внесудовые средства, за границами населенных пунктов, вне зон охраны источников водоснабжения, лечебно-оздоровительных местностей и курортов, рыбоохранных, рыбохозяйственных и заповедных зон; · мусор и пищевые отходы также должны передаваться на внесудовые средства. Допустимо уничтожение на судах при условии, что не оказывается вредного воздействия на человека и окружающую среду; · ограничены эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу от главных и вспомогательных энергетических установок; · должны контролироваться сбросы веществ и микроорганизмов в водные объекты. Заключение В настоящее время участились случаи, когда российские суда не допускают или сильно ограничивают при работе в зарубежных портах по экологическим параметрам. В частности, установлены санкции в городах Бордо, Гавр (Франция), Антверпен, Намюр (Бельгия), Амстердам, Роттердам (Нидерланды), Рейкьявик (Исландия), Лос-Анджелес, Лонг-Бич (США). Эта проблема приобретает наибольшую актуальность при дальних морских перевозках. В этом случае «неэкологичное» судно вынуждают пользоваться услугами буксира с момента пересечения границы территориальных вод страны, что делает подобные перевозки не только бесприбыльными, но и даже убыточными. Анализируя современную ситуацию, можно сделать вывод о том, что для сохранения конкурентных преимуществ судовладельцам необходимо использовать оборудование по предотвращению загрязнения окружающей среды качественно нового уровня.

Об авторах

Дмитрий Сергеевич Мизгирев

Волжский государственный университет водного транспорта

Email: mizgirevds@yandex.ru
доктор технических наук, профессор кафедры подъемнотранспортных машин и машиноремонта Российская Федерация, 603951, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

Василий Николаевич Захаров

Волжский государственный университет водного транспорта

Email: nauka@vgavt-nn.ru
доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Российская Федерация, 603951, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

Николай Станиславович Отделкин

Волжский государственный университет водного транспорта

Email: pmptmvgavt@yandex.ru; nik-otdelkin@vgavt-nn.ru
доктор технических наук, профессор кафедры подъемно-транспортных машин и машиноремонта Российская Федерация, 603951, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

Виктор Степанович Наумов

Волжский государственный университет водного транспорта

Email: naumov1@vgavt-nn.ru
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой охраны окружающей среды и производственной безопасности Российская Федерация, 603951, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

Список литературы