Современное транспортное судно представляет собой сложное инженерное сооружение, состоящего из целого комплекса различных механизмов и устройств. Основными требованиями, предъявляемыми к проектированию судовых механизмов были следующие: надежность, долговечность, малые масса и габариты, достаточная экономичность, способность изменения режима работы в зависимости от потребности системы или устройства, возможность ремонта силами судового экипажа и др.
Но любое энергетическое оборудование наносит экологический урон окружающей среде. Например, в настоящее время около 90% всей энергии, используемой человечеством, получается за счет двигателей внутреннего сгорания (ДВС), КПД которых в самых современных образцах составляет около 40%. Остальные 60% возвращаются в окружающую среду в виде выбросов вредных веществ, нарушающих её экологическое состояние [1].
Если взять одно судно, то кажется, что его влияние на окружающую среду мало. Однако, река – это ограниченное по площади водное пространство, в котором находится много судов. В этом случае их влияние на экологию возрастает многократно.
Необходимо отметить, что экологический вред, наносимый окружающей среде, зависит от возраста судов и от качества их технического обслуживания.
Средний возраст судов в Обь-Иртышском бассейне составляет более 25 лет. Естественно, что такие суда имеют большие непроизводственные потери, которые определяют уровень экологической опасности судов.
Необходимо отметить, что много судов в бассейне принадлежит небольшим частным компаниям, уровень технического обслуживания в которых очевидно ниже. Да и проблемы со сдачей вредных отходов на специальные станции у них значительно выше, в частности, с оплатой за услугу.
Загрязнение атмосферы – не единственные вредные влияние судов на окружающую среду. Повышенные нагрузки на окружающую природу оказывает:
- сбросы нефтесодержащих вод (НСВ) из машинно-котельных помещений и грузовых танков танкеров;
- сбросы сточных вод (СВ) и мусора;
- выбросы выхлопных газов из судовых силовых установок, содержащие окислы серы и азота;
- эмиссия летучих органических соединений (ЛОС) при погрузке, разгрузке и транспортировке нефти и нефтепродуктов;
- аварийные разливы нефти в результате столкновения, посадки на мель или разрушения танкеров вследствие штормового воздействия.
Постоянное скопление транспортных, служебно-вспомогательных судов, множество мелких катеров и моторных лодок, обычно находящихся в местах базирования флота, создают в сумме значительные загрязнения больших акваторий и целых районов.
Ориентация судостроения только на технико-экономические показатели, привело к появлению экологических проблем и заставило задуматься о их решении.
В наибольшей мере это коснулось судов морского флота. В 1968 г. была образована международная ассоциация классификационных обществ (МАКО). Её цель – обеспечение единообразного подхода к выполнению требований международных конвенций, объединение усилий для обеспечения безопасности на море и предупреждение загрязнения водной среды. МАКО объединяет 10 классификационных обществ. В неё входят и Российский Морской Регистр Судоходства (РМРС).
РМРС осуществляет технический надзор за постройкой, эксплуатацией морских судов и судов внутреннего плавания с суммарной мощностью первичных двигателей более 100кВт и валовой вместимостью более 80 т.
В функцию РМСР входит также функции надзорной деятельности по предотвращению загрязнения водной среды, включая надзор за проектированием, изготовлением, испытаниями и эксплуатацией судового оборудования по предотвращению загрязнения моря.
В своей деятельности РМРС руководствуется требованиями международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов 1973г, измененного протоколом 1978 г.(МК МАРПОЛ – 73/78) .
В соответствии с этими требованиями разработаны требования к судовому оборудования с точки зрения охраны окружающего среды, выработаны нормы допускаемых загрязнений, определены особые районы мирового океана, разработано оборудование для очистки НСВ, СВ, обработки мусора и др.
Основные меры по предотвращению или сведение к минимуму загрязнений водной среды при эксплуатации судов и морских сооружений сводится к установке на них [3]:
- оборудования, предназначенного для очистки льяльных, балластных и сточных вод;
- систем контроля и оборудования, исключающих внештатное сбрасывание в море вышеуказанных вод;
- установок, предназначенных для сжигания нефтяных остатков отсепарированного шлама и мусора;
- упаковщиков и измельчителей мусора, предназначенных для подготовки и сдаче его в портовые приёмные сооружения;
- оборудования для отчистки дизельного топлива.
Установка всего комплекса этого оборудования на судах внутреннего плавания практически не возможна в силу целого ряда причин: недостаток места, мощности судовой электростанции, малым временем работы оборудования, высокая стоимость работ и др.
Проведем короткий анализ, во что может вылиться установка такого оборудования на судах внутреннего плавания. При этом выбираем оборудование с малыми параметрами.
1 Очистки НСВ.
Производится с помощью фильтрующего и сепарирующего оборудования. Если такого оборудования на судне нет, то НСВ должны сохраняться на судне и сдаваться на береговые или плавучие приёмные сооружения.
Кроме этого в состав оборудования входят отстойные танки, сборные шламовые танки, стандартный сливной трубопровод, система автоматического замера, регистрации и управления сбросом с судна НСВ и др.
Характеристика относительно небольшого сепаратора типа SKJT/S-1,0 (Германия):
производительность, м3/ч 1,0;
мощность потребляемая, кВт 2,5;
масса, кг 165;
габариты, мм: длина – 820; ширина – 700; высота – 1310.
2 Очистка СВ.
В общем случае процесс очистки СВ включает в себя измельчение отходов, аэрирование жидкости, ее отстаивание от активного ила, химическое обеззараживание воды, после чего обработанные воды сбрасываются за борт, а отстой (шлам) собирается и направляется в аэрационную установку. Кроме непосредственно установки судно не обходимо оборудовать сборными танками, компрессором, подводом воды, сжатого воздуха, трубопроводом, выведенному к месту для сброса СВ и др [2].
Для примера приведем характеристики небольшой биологической установки типа PR-0,69 (Испания), рассчитанную на десять человек:
производительность, м3/ч 0,69;
мощность потребляемая, кВт 2.37;
сухая масса, кг 1175;
полная масса, кг 2375;
габаритные размеры, мм: длина – 2039; ширина – 1319; высота – 1510.
При этом необходимо отметить, что требования для предотвращения загрязнения СВ распространяются на суда, у которых валовая вместимость более 200 тонн или менее 200 тонн, но имеющих на борту более 10 человек, или валовая вместимость не замеряется, но разрешается иметь на борту более 10 человек.
3 Судовое оборудование для предупреждения загрязнения мусором.
Среднесуточное количество судового мусора на одного человека определяется типом судна, его размерами и общей численностью людей на судне.
Мусор может сдаваться в портовые сооружения, обрабатываться на судне или сбрасывается в воду с соблюдением определенных правил. При этом в любом случае необходимо разделение мусора на борту судна на:
- пищевые отходы;
- изделия из пластика, как чистые, так и смешанные с непластиковым мусором;
- отходы, связанные с перевозкой груза, и бытовые, образующиеся в процессе эксплуатации судна.
В зависимости от категории мусора предъявляются определенные требования к его уничтожению. Правилами приложения V конвенции МК МАРПОЛ 73/78 определены требования, касающиеся сброса мусора в открытом море и особых районах моря. Обработку и утилизацию мусора, шлама НСВ и СВ целесообразно производить там, где он образуется, т.е. на судне. Для этого необходимы установки для его сжигания, измельчения, установки для измельчения и упаковки стеклянных изделий, прессование и упаковки сухого мусора, дополнительные танки. Установка такого оборудования на судах внутреннего плавания в техническом плане в основном невозможна.
Так инсенераторы типа МВW 25 (Нидерланды), для переработки малых количествах мусора и имеют следующие характеристики:
производительность, кг/ч 10;
мощность потребляемая, кВт 3;
масса, кг 4500;
габаритные размеры, мм: длина – 2000; ширина – 1250; высота – 2100.
Из сказанного ясно, что установка всего комплекса оборудования не всегда возможна даже на морских судах. Кроме этого необходима установка дополнительного оборудования: более мощных вспомогательных дизель-генераторов, компрессоров, вентиляторов, дополнительных танков, систем трубопроводов и т.д. Ясно, что никакого экономического эффекта от внедрения этого оборудования не получится.
Очевидно, для судов внутреннего плавания основным путем борьбы с выбросами остаётся их сдача на специальные станции. Но таких станций явно недостаточно, а в северных районах бассейна их вообще нет. Кроме того сдача судовых отходов требует затрат времени и дорого стоит. Поэтому судовые команды предпочитают сбрасывать мусор с судов в воду.
Особенно это касается частных компаний, у которых и техническое состояние судов, как правило, хуже.
Внушает опасение и состояние защиты атмосферы от загрязнений с судов. Выбросы отработанных газов несут с собой вредные химические соединения – оксиды серы, азота, углерода, тяжелых металлов, которые рассеиваются в атмосфере, осаждаются на поверхности воды и рассеиваются в ней.
В связи с постоянным ужесточением норм по выбросам, возникла необходимость в разработке специальных методов снижения вредных выбросов с отработавшими газами (ОГ) дизелей. Эти методы можно разбить на две группы [1].
Первичные методы основаны на воздействие на процессе с целью уменьшения количества вредных выбросов. К ним относится целый ряд направлений: как изменение угла опережения, управление подачей топлива, изменение степеней сжатия, применения электронного управления процессом впрыска топлива, и т.д.
Из этого перечисления видно, что борьба с этим видом выбросов возможна только на стадии проектирования или при модернизации ДВС. Значительный экологический эффект может дать применение водотопливных эмульсий, непосредственный впрыск жидкости в рабочую полость цилиндра, повышение экологических свойств самих горюче – смазочных материалов. Однако и эти вопросы требуют тщательной конструкторской проработки [6,7].
К вторичным методам относят методы удаления вредных выбросов из выхлопных газов вне рабочего объема цилиндров в специальных устройствах. В основе их лежит нейтрализация ОГ с помощью селективной каталитической очистки. Метод характеризуется большими расходами на установку и эксплуатацию, оборудование имеет большие массо-габаритные характеристики.
Одни первичные методы допускают снижение образования NOx на 40-50 %, т. е они оказываются бессильны для окончательного решения проблемы.
Поэтому для решения проблемы используется метод вторичного снижения NOx. Он основан на селективной каталитической очистке отработавших газов. При этом выпускные газы смешиваются с аммиаком перед пропуском через специальный катализатор. В катализаторе окислы азота преобразуются в азот и воздушный пар, что позволяет снизить содержание NOx на 95 % [4,5].
Однако, и в этом случае высокая стоимость оборудования, размеры, сопоставимые с размерами самого двигателя, большие затраты в эксплуатации не позволяют широкое применение этого метода.
По данным фирмы Vartsila при увеличении степени очистки с 50 до 90% расходы на эксплуатацию возрастают в 2,5 раза.
Отсюда видно, что борьба с выбросами вредных веществ в основном связана с проектированием нового высокоэффективного оборудования: ДВС, установок для очистки НСВ, СВ и т.д. Особенно это касается судов внутреннего плавания.
В силу их особенностей в принципе невозможна установка на них всего комплекса оборудования в связи с недостатком места, мощности судовой станции и др. Кроме того выше было отмечено, что маломерные суда не попадают под требования МК МАРПОЛ. Но если таких судов базируется или эксплуатируется много в отдельных районах, то они могут нанести серьезный урон окружающей среде. Необходимо отметить, что в настоящее время нет отечественного оборудования (ДВС, установки очистки и т.д.), удовлетворяющего требованиям экологической безопасности. А так же остается открытым вопрос защиты водной среды от загрязнения нефтепродуктами, связанное с погрузкой, разгрузкой, перевозкой нефтепродуктов, от работы холодильной техники, системы кондиционирования и др.
Очевидно, для судов внутреннего плавания основной мерой борьбы является грамотная эксплуатация имеющегося оборудования, вплоть до обслуживания его специальными организациями с последующей пломбировкой, обязательная сдача вредных веществ на специальные станции и контроль за этим, в отдельных случаях возможна частичная установка специального оборудования.
Подводя итоги можно сказать:
1. Борьба за экологическую безопасность окружающей среды является затратной, но необходимой работой.
2. На судах морского флота эта деятельность проводится в рамках решения МК МАРПОЛ и соблюдается неукоснительно. И даже на такого типа судах не всегда возможна установка всего необходимого оборудования.
3. На судах Обь – Иртышского бассейна установка такого комплекса оборудования за редким исключением возможна.
4. В настоящее время основной мерой борьбы с вредными загрязнениями является грамотная эксплуатация судового оборудования и его замена на новое перспективное, малогабаритное оборудование, а также контроль за содержанием вредных веществ согласно нормативно-технической документации.
5. Работу по соблюдению норм экологической безопасности, очевидно, должен возглавить орган (одного Регистра явно недостаточно), решения которого обязательны для Обь-Иртышского бассейна. В первую очередь это касается: обобщения и оценки экологической обстановки в бассейне, в том числе наличия и места расположения сдаточных станций ; разработки требований безопасности для бассейна, базируясь на требованиях МК МАРПОЛ; проведения анализа экологического ущерба от каждого судна из имеющихся в бассейне и их совместный ущерб в местах стоянки и эксплуатации.
На наш взгляд настало время всерьез заняться экологическими проблемами в Обь-Иртышском бассейне.
Библиографический список
- Возницкий И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. [текст]: учебник / И.В. Возницкий, А.С., Пунда. – М. Моркнига. – 2008. – 470с.
- Костылев И.И. Судовые системы. [текст]: учебник / И.И. Костылев, В.А. Петухов. – СПб.: изд – во ГМА им адм. С.О. Макарва. 2010. – 420с.
- Михрин Л.М. Судовое оборудование [текст]: А.М. Михрин. – СПб ; ООО «Морсар», 2010. – 368с.
- Пахомов Ю.А. Топливо и топливные системы судовых дизелей [текст]: Ю.А. Пахомов, Ю.П. Коробков, Е.Б. Дмитриевский, Г.Л. Васильев. – М: РКонсульт, 2004. – 496с.
- Безопасность в техносфере: учебно-методическое пособие / Алешков Д.С., Бедрина Е.А., Гордеева С.А., Степанова Е.А., Столяров В.В., Суковин М.В.: Министерство образования и науки Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)». Кафедра «Техносферная безопасность». Омск, 2015.
- Техносфера и безопасность жизнедеятельности: учебно-методическое пособие / Алешков Д.С., Бедрина Е.А., Гордеева С.А., Степанова Е.А., Столяров В.В., Суковин М.В.: Министерство образования и науки Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)». Кафедра «Техносферная безопасность». Омск, 2015.