Экология судоходства
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Федеральное государственное
высшего профессионального образования
Волжская государственная
Кафедра теории корабля и экологии судоходства
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине:
«Экология судоходства»
Оценка экологической безопасности судна
15.404-050-01
Выполнила:
студентка гр. ЭК-412
Проверила:
Нижний Новгород
2012 г.
Содержание
Задание
Введение
- Оценка воздействия судна на окружающую среду
1.1 Определение источников и количества загрязнений на судне
1.1.1 Обоснование источников загрязнения гидросферы и атмосферы на судне
1.1.2 Определение количества
нефтесодержащих вод в
1.1.3 Определение количества хозяйственно-бытовых сточных вод на судне
1.1.4 Определение количества
мусора, пищевых отходов, особых
отходов и шлама после
1.1.5 Определение количества
вредных веществ,
1.1.6 Определение количества
летучих органических
1.2 Определение необходимой степени очистки от всех видов загрязнений на объекте
1.2.1 Обоснование условий сброса и выброса в окружающую среду для всех видов загрязнения
1.2.2 Определение экологической
опасности судна по всем видам
загрязнения путем составления
удельных характеристик
2. Расчет и проектирование инженерной защиты природной среды на судне
2.1 Обоснование и расчет
конструктивной защиты
2.1.1 Расчет размеров междубортового и междудонного пространств
2.1.2 Расчет длины грузовых танков
2.1.3 Определение объема отстойного танка
2.1.4 Оценка статистическим методом
уровня защиты моря против
загрязнения при аварии
2.1.5 Конструктивная инженерная
защита гидросферы при аварии
судов внутреннего и
2.2 Обоснование и выбор очистного оборудования для защиты гидросферы
2.2.1 Определение трех
вариантов технологии очистки
нефтесодержащих вод на судне,
обеспечивающей требуемую
2.2.2 Определение трех вариантов
технологии очистки
2.2.3 Определение объема
всех необходимых цистерн: для
накопления нефтесодержащих
2.2.4 Определение
2.2.5 Подбор необходимого
оборудования технологии
2.2.6 Выбор схемы контроля
за сбросом нефтесодержащих
2.3 Предотвращение загрязнения атмосферы с судов
Заключение
Литература
Введение
Целью данного курсового проекта является проектирование инженерной защиты природной среды от негативного воздействия судна. Необходимо провести инвентаризацию всех выбросов, сбросов и образования твердых отходов, предложить несколько вариантов технологий защиты окружающей среды от всех видов воздействия, подобрать аппаратное обеспечение выбранных технологий, разработать технологические чертежи судна: «Конструктивная защита окружающей среды с указанием размещения всех танков на судне» и «Расположение оборудования для предотвращения загрязнения окружающей среды. Схема очистки загрязнений».
1 Оценка воздействия судна на окружающую среду
1.1 Определение
источников и количества
1.1.1 Обоснование
источников загрязнения
К основным видам загрязняющих веществ, попадающих в гидросферу с транспортных судов, следует относить:
- нефть и нефтепродукты;
- вредные, не являющиеся нефтью жидкие вещества, перевозимые на судах наливом (ВЖВ);
- вредные вещества, перевозимые на судах в упаковке, грузовых контейнерах, съемных танках, в авто- или железнодорожных цистернах (ВВ): сточные воды;
- мусор, микроорганизмы, перемещаемые с балластными водами из одного бассейна в другой.
Использование нефтепродуктов в качестве топлива и смазочных материалов сопровождается потерями в виде утечек из топливных и масляных систем, мелких разливов при ремонтных работах, случайных разливах при замене смазки, очистке фильтров. Нефтяные отходы обычно скапливаются под сланями, в льялах машинно-котельного отделения (МКО), где перемешиваются с водой, которая также попадает под слани, в льяла в связи с утечками из водяных систем и отпотеванием. Подсланевые (льяльные) воды периодически удаляют с судов. Эти воды являются одним из источников загрязнения моря и внутренних водных путей.
Воду используют на судах для мойки грузовых и производственных помещений, механизмов и устройств. В этом случае также возможно загрязнение гидросферы, так как вода или водные растворы препаратов, используемые для мойки, при сбросе в водоемы могут содержать самые разнообразные загрязняющие вещества в разных концентрациях и сочетаниях. Воды, использованные и загрязненные в процессе мойки, называются промывочными.
Забортная вода необходима судну и для использования в качестве переменного балласта с целью обеспечения необходимых условий мореходности. Использование забортной воды для целей балластировки вызывает значительное биологическое загрязнение гидросферы при существующих методах эксплуатации транспортных судов.
Воду используют на судах, также для бытовых и санитарногигиенических нужд экипажа и пассажиров. В этом случае загрязнение водоемов происходит вследствие сброса с судов бытовых отходов, излишнее присутствие которых нарушает кислородный баланс в гидросфере. Эти отходы могут содержать различные болезнетворные микроорганизмы, химические моющие вещества и другие загрязнители, опасные как для человека, так и для обитателей среды. Загрязнения происходят также в результате чрезвычайных обстоятельств - при авариях.
Помимо воды самоходное судно потребляет также атмосферный воздух для обеспечения горения топлива в судовых энергетических установках. В этом случае происходит тепловое загрязнение атмосферы, обусловленное выбросом горячих отработавших и дымовых газов из судовых двигателей и котлов, а также загрязнение в виде выброса несгоревших частиц топлива и продуктов его сгорания несущих с собой различные вредные химические соединения (окиси серы, азота, углерода, тяжелых металлов).Указанные выбросы рассеиваются в атмосфере, осаждаются на поверхности воды или растворяются в ней.
Кроме химического загрязнения морской и речной транспорт вносит в атмосферу физические загрязнения, главным из которых является внешний шум.
1.1.2 Определение количества
нефтесодержащих вод в
Суточный объем накопления подсланевых (льяльных) НВ на судне определяется по формуле, м3/сут:
где qНВ – расчетное суточное накопление НВ. Принимаем qНВ=0,26 м3/сут.
Суточный объем накопления нефтяного шлама, образующегося при сепарации топлива и масла, может достигать 0,5 % от объема используемого топлива и масла, м3/сут:
,где - расчетное значение суточного расхода топлива, м3/сут;
- расчетный показатель
- коэффициент учитывающий суточный расход масла, равный 0,05
, - суммарная мощность главных и вспомогательных двигателей соответственно, кВт;
, - удельный расход топлива главных и вспомогательных двигателей соответственно, г/(кВт ч);
, - коэффициент, учитывающий использование мощности главных и вспомогательных двигателей, равный 0,9 и 0,6 соответственно;
- плотность летнего дизельного топлива, равная 0, 86 т/м3;
t = 1 сут.
Суточный объем нефтяного шлама, образующегося после очистки подсланевых вод на судне, м3/сут:
где - концентрация нефтепродуктов в подсланевых водах до очистки,принимается по исходным данным, =2300 мг/л;
- концентрация нефтепродуктов
в очищенных подсланевых водах,
W – процент содержания воды в нефтешламе, W=50 % при флотации.
Общее количество нефтяного шлама, образующегося на судне в сутки:
Объём промывочных вод образующихся после мойки грузовых помещений танкеров:
где Vтан=2131.2 м3 – суммарный объем грузовых танков без учета отстойных танков.
1.1.3 Определение
количества хозяйственно-
Количество СВ соответствует величине водопотребления на судне.
Часовой расход воды в i-й час суток определяется по формуле, м3/ч:
где qj – полный секундный расход через потребитель j-го типа, м3/с.
nj – общее число потребителей j-го типа. Принимается по исходным данным.
kj – коэффициент одновременности действия потребителя j-го типа.
Расчет часовых расходов воды в сутки выполняется в табличной форме с учетом типовой схемы включения потребителей.
Суточный объем накопления СВ на судне соответствует суточному потреблению воды на судне, определенному по таблице 1-«Расчет расхода воды в сутки»:
Наименование потребителя |
Секундный расход потребителя, qj, м3/с |
Количество потребителей, nj, ед |
Коэффициент одновременности действия, kj |
Суммарный секундный расход, qj∙nj∙kj, м3/с |
Часы суток | ||||||||||||||||||
6-7 |
7-8 |
8-9 |
9-10 |
10-11 |
11-12 |
12-13 |
13-14 |
14-15 |
15-16 |
16-17 |
17-18 |
18-19 |
19-20 |
20-21 |
21-22 |
22-23 |
23-24 | ||||||
Часовой расход, qi, м3/ч | |||||||||||||||||||||||
Смесители для умывальников индивидуального пользования |
0,1∙10-3 |
7 |
0,012 |
0,0084∙10-3 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
|||||||||||||||
Смесители для умывальников общего пользования |
0,1∙10-3 |
4 |
0,012 |
0,048∙10-3 |
0,017 |
0,017 |
|||||||||||||||||
Смесители для раковин и моек |
0,2∙10-3 |
3 |
0,061 |
0,037∙10-3 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
0,13 |
||||||||||||
Краны банные |
0,3∙10-3 |
2 |
0,031 |
0,019∙10-3 |
0,07 |
0,07 |
0,07 |
||||||||||||||||
Смесители для душевых установок общего пользования |
0,14∙10-3 |
3 |
0,11 |
0,046∙10-3 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
|||||||||||||
Клапаны промывочные |
1∙10-3 |
2 |
0,011 |
0,022∙10-3 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 | ||||||||||||
Стиральная машина |
0,24∙10-3 |
1 |
0,42 |
0,1008∙10-3 |
0,36 |
||||||||||||||||||
Промывка фильтра |
- |
- |
0,17∙10-3 |
0,6 |
0,6 |
||||||||||||||||||
Часовой расход при среднем водопотреблении |
- |
- |
- |
||||||||||||||||||||
Часовой расход при максимальном водопотреблении |
- |
- |
- |
0,28 |
0,3 |
0,98 |
0,17 |
0,13 |
0,16 |
0,15 |
0,17 |
- |
0,08 |
0,24 |
0,17 |
0,13 |
0,16 |
0,32 |
1,96 |
0,24 |
0,08 | ||
1.1.4 Определение количества мусора, пищевых отходов, особых отходов и шлама после обезвреживания СВ.
Суточное накопление сухого мусора:
Суточное накопление пищевых отходов:
где qм = 0,002 м3/(чел сут) – расчетное значение накопления сухого бытового мусора;
qо = 0,0004 м3/(чел сут) – расчетное значение накопления твердых пищевых отходов;
n – количество людей на борту, n =28чел.
Суточный объем шлама, образующегося после очистки СВ на судне:
где - концентрация взвешенных веществ в сточных водах до очистки, принимается по исходным данным, =320 мг/л;
- концентрация взвешенных
- плотность осадка, равная 2 т/м3 – для мелкодисперсных минеральных примесей
W – влажность осадка, W=60 % после фильтрования в песчаных фильтрах.
Суточный объем накопления дренажа и утечек нефти рассчитывается по формуле:
Учет количества отработанных моторных масел производится по показателю – объем отработанных моторных масел за сутки, определяемому по формуле:
где - коэффициент, учитывающий потери масла на угар, =0,20.
Количество промасленной ветоши, образующейся при эксплуатации оборудования машинного отделения в сутки:
Где - средняя норма расхода обтирочного материала на единицу оборудования, расположенного в машинном отделении, в 4-х часовую смену, =50 г/смену;
- количество единиц
- коэффициент, учитывающий «
с = 6 – количество 4-х часовых смен в сутки.
Объем промасленной ветоши, накапливающейся на судне за сутки, рассчитывается по формуле:
где = 165 кг/м3 – плотность промасленной ветоши.
Расчет количества отработанных люминисцентных ртутьсодержащих ламп:
где = 4,57 ч/сут – среднее время работы одной лампы в сутки;
- нормативный срок службы одной лампы, равный 12000 час;
t = 1 сут;
- количество установленных на судне люминесцентных ламп, определяется по формуле, шт.:
где S – освещаемая площадь, определяемая по чертежу общего расположения судна, м2;
a – норматив количества установленных источников света, шт/м2; a1 = 0,3 шт/м2 – для кают; a2 = 0,1 шт/м2 – для коридора;
- суммарная площадь кают;
- суммарная площадь коридоров.
Отработанные люминесцентные ртутьсодержащие лампы временно хранятся на судне в специальных запирающихся контейнерах, суммарный объем которых определяется с учетом длительности хранения исходя из расчетного объема, необходимого для размещения отработанных люминесцентных ламп, образовавшихся на судне за сутки:
где - объем, необходимый для размещения и хранения одной отработанной люминесцентной лампы в специальных контейнерах, равный 0,004 м3/шт.
1.1.5 Определение
количества вредных веществ,
Количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ за период навигации рассчитывается, кг:
где - масса определенного вида топлива, сжигаемого в единицу времени, т;
- удельный выброс одного
SOx = 3,9 кг/1т.топлива;
CO = 25,6 кг/1т.топлива;
NOx = 68,1 кг/1т.топлива;
СH = 18,1 кг/1т.топлива;
альдегиды = 0,9 кг/1т.топлива;
сажа = 6,1 кг/1т.топлива;
бенз-а-пирен = 0,0061 кг/1т.топлива.
Масса сжигаемого дизельного топлива за год:
Где N – суммарная мощность двигателей, кВт;
q – удельный расход топлива, г/(кВт ч);
t = 240;
k – доля времени, учитывающая непрерывность работы двигателя, равная 0,44.
Оценка и контроль
экологической опасности
Для дымности отработавших газов устанавливается один из двух технических нормативов выбросов в зависимости от выбранного заводом изготовителем метода ее измерения: оптического или фильтрационного. По результатам измерений отработавших газов оптическим методом определяется коэффициент ослабления светового потока или его расчетный эквивалент – натуральный показатель ослабления светового потока. При измерении дымности отработавших газов фильтрационным методом определяется значение дымового числа фильтра.
Расход выпускных газов рассчитывается по формуле:
где i – число цилиндров (6);
Vh – рабочий объем цилиндра, м3;
- тактность двигателя (4).
Для главного двигателя:
Для вспомогательного двигателя:
1.1.6 Определение
количества летучих
Количество летучих органических соединений:
Оценка экологической опасности судна производится в таблице 2.
Таблица 2 – Определение экологической опасности судна по видам загрязнения
Объект загрязнения
|
Наименование источника
|
Наименование загрязнителя
|
Характеристики сброса (выброса) |
Условия сброса (выброса)
|
Оценка экологической опасности (опасно, неопасно)
| |
Ед. измерения |
Величина | |||||
А Т М О С Ф Е Р А
|
СЭУ
|
- Оксиды азота (NOx) |
г/кВт-ч |
14,78 |
13,94 |
Опасно |
- Оксид углерода (СО) |
г/кВт-ч |
5,56 |
3,0 |
Опасно | ||
- Углеводороды (CH) |
г/кВт-ч |
3,93 |
1,0 |
Опасно | ||
|
Г И Д Р О С Ф Е Р А
|
МО |
НВ (подсланевые) |
м3 /сут |
0,352 |
Запрещен сброс неочищенных подсланевых НВ во всех районах |
Опасно. Необходимо установить на судне оборудование для сбора или очистке НВ до требуемых параметров |
Грузовые танки |
НВ (промывочные) |
м3/сут |
348,48 |
Разрешен сброс за пределами особых районов и 50 мильной прибрежной зоны. При выполнении ряда условий МАРПОЛ |
Опасно. Требуется предусмотреть на судне отстойные танки и установить систему САЗРиУС | |
Сепарация топлива и масла; станция ОНВ |
Нефтяной шлам |
м3/сут |
0,031 |
Сброс запрещен во всех районах |
Опасно. Требуется установить на судне оборудование для сбора шлама | |
Санитарно-технические приборы кают, камбуза, прачечных, санузлов, мед. уче-реждений.
|
Хозяйственно-бытовые сточные воды
|
м3/сут
|
5,72
|
Запрещен сброс СВ во внутренние водоемы и в пределах 12 мильной прибрежной зоны |
Опасно. Требуется установить на судне оборудование для сбора или сбора и очистке СВ | |
Разрешен сброс СВ накопленных в сборных танках за пределами 12 мильной прибрежной зоны постепенно при скорости судна не менее 4-х узлов |
Опасно. Требуется установить на судне оборудование для сбора СВ | |||||
Жизнедеятельность экипажа
|
Сухой мусор и пищевые отходы
|
м3/сут
|
0,045 |
Запрещен сброс мусора и пищевых отходов во внутренние водоемы и в пределах 12 мильной прибрежной зоны, а также мусора в особых районах |
Опасно. Необходимо предусмотреть устройство для сбора и уничтожения мусора и пищевых отходов. | |
Разрешен сброс за пределами 12 мильной прибрежной зоны, в обычных районах – мусора и пищевых отходов, в особых – только пищевых отходов |
Опасно. Необходимо предусмотреть устройство для сбора мусора. | |||||
|
|
Техническое обслуживание судна
|
Люминесцентные лампы Отработанные моторные масла Промасленная ветошь
|
шт/год
м3/год
кг/год
|
11,8
20,44
525,6
|
Сброс запрещен во всех районах плавания |
Опасно. Требуется предусмотреть на судне места складирования, а также емкости для накопления |
Станция ООСВ |
Шлам после очистки и Обезвреж-ния СВ |
м3/сут |
0,00089 |
Сброс разрешен во всех районах |
Опасно. Требуется установить на судне оборудование для сбора шлама | |
1.2 Определение необходимой степени очистки от всех видов загрязнения на объекте.
1.2.1 Обоснование условий сброса и выброса в окружающую среду для всех видов загрязнений.
Основой большинства нормативов по предотвращению загрязнения морской среды служат нормативы, содержащиеся в МАРПОЛ, который используют для обеспечения экологической безопасности судов морского и смешенного плавания.
Нормативы МАРПОЛ построены по принципу полного запрещения сброса с судов СВ, НВ и ВВ с концентрацией вредных веществ, превышающей установленную конвенцией в прибрежной зоне заданной ширины, в зависимости от типа сбрасываемых веществ. При этом нормируется также скорость движения судна.
Сброс нефтесодержащих вод из отстойных или грузовых танков нефтяных танкеров разрешается при соблюдении следующих условий:
- танкер находится за пределами особого района;
- танкер находится на расстоянии 50 морских миль от ближайшего берега;
- танкер находится в пути;
- мгновенная интенсивность сброса нефти не превышает 30л на морскую милю;
- общее количество сброшенной в море нефти не превышает 1/15000 - 1/30000 общего количества данного вида груза, из которого образовался остаток;
- на танкере действует
автоматическая система замера,
регистрации и управления
Для судов валовой вместимостью 400 рег. т и более, не являющихся нефтяными танкерами, и для машинных отделений нефтяных танкеров, если только стоки машинных льял не смешаны с остатками нефтяного груза, разрешается сброс нефтесодержащих вод, если выполняются одновременно следующие условия:
- судно находится за пределами особого района;
- судно находится в пути;
- содержание нефти в стоке без его разбавления не превышает 15 мг/л;
- на судне действует
система автоматического
На судах валовой вместимостью менее 400 рег. т, не являющихся нефтяными танкерами и плавающих за пределами особого района, рекомендуется устанавливать оборудование, обеспечивающее накопление и сохранение всех нефтеостатков на борту в течение рейса и их последующий сброс в береговые очистные сооружения. Сброс нефтесодержащих вод с этих судов в море с соблюдением требований, установленных для судов валовой вместимостью 400 рег. т и более, является рекомендуемым.
В особых районах (Средиземное, Черное, Красное, Балтийское моря и некоторые заливы) запрещается любой сброс в море НВ с любого нефтяного танкера и любого судна валовой вместимостью 400 рег. т и более, не являющегося нефтяным танкером.
Такие суда, находясь в особом районе, сохраняют на борту все нефтяные остатки и осадки, грязный балласт и промывочные воды, а затем сбрасывают их только в приемные сооружения. Исключение составляют обработанные льяльные воды из машинных отделений при условии, когда одновременно соблюдаются все следующие условия:
- источником льяльных
вод не являются льяла
- льяльные воды не смешаны с остатками нефтяного груза;
- судно находится в движении;
- содержание нефти в стоке без разбавления не превышает 15 мг/л;
- на судне находится
в действии оборудование
- система фильтрации нефти оборудована устройством, обеспечивающим автоматическое прекращение сброса, когда содержание нефти в стоке превышает 15 мг/л.
Для судов, не являющихся танкерами, с валовой вместимостью менее 400 рег. т допускается сброс НВ в особых районах, когда содержание нефти в стоке без его разбавления не превышает 15 мг/л.
Требования МАРПОЛ к сбросу сточных вод (СВ) распространяются на суда с валовой вместимостью более 200 рег. т., а также на все суда с количеством людей на борту более 10 человек. Сброс в море сточных вод запрещается, кроме случаев, когда:
1. Судно сбрасывает очищенные и обеззараженные СВ на расстоянии более 4 морских миль от ближайшего берега. При этом СВ должны быть очищены и обеззаражены до следующих параметров:
биохимическое потребление кислорода (БПК5) = 50 мг/л;
взвешенные вещества (ВВ) = 100мг/л;
коли-индекс = 2500 л-1;
Для судов внутреннего и смешанного плавания устанавливаются более жесткие требования к очистке сточных и нефтесодержащих вод.
БПК5 < 40 мг/л
Взвешенные вещества < 40 мг/л
Коли-индекс < 1000мг/л
Остаточный хлор – 1,5…3,0 мг/л
2. Судно сбрасывает
неочищенные и
Выбрасывание в море перечисленных ниже видов мусора производится настолько далеко от ближайшего берега, насколько это выполнимо, но в любом случае такой сброс запрещается, если расстояние до ближайшего берега составляет менее:
- 25 морских миль для
обладающих плавучестью
- 12 морских миль для пищевых отходов и другого мусора, включая изделия из бумаги, ветошь, стекло, металл, бутылки, черепки и аналогичные сбросы.
Выбрасывание в море указанных видов мусора может быть разрешено на расстоянии не ближе 3 морских миль от ближайшего берега, если такой мусор измельчен кусками не более 25 мм.