5674

На правах рукописи

ЧЕРНИКОВ Николай Андреевич

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ

В ОБЛАСТИ ВОДООТВЕДЕНИЯ

Специальность 05.23.04— Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург 2003

Работа выполнена на кафедре «Водоснабжение и водоотведение» государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Министерствапутейсообщения

Российской Федерации»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор ДИКАРЕВСКИЙ Виталий Сергеевич,

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КУРГАНОВ Анатолий Матвеевич

доктор технических наук, профессор ГУБАНОВ Леонид Никандрович

доктор технических наук, профессор ИГНАТЧИК Виктор Сергеевич

Ведущая организация - ГУП Ленгипроинжпроект.

Защита диссертации состоится " 1 7 " апреля 2003 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 218.008.04 в Петербургском государственном университете путей сообщения МПС РФ по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. 8-108.

С диссертацией можно ознакомиться в НТБ ПГУПС МПС РФ.

Водопотпебление Тариф

Рис. 1. Удельное водопотребление (1998 г.) и средний тариф на питьевую воду (1992-1996 гг.)

Рис. 2. Инвестиции, направленные на охрану окружающей среды в 1999 г.:

1 — в % от валового внутреннего продукта; 2 - в тыс. S/км2 ; 3 - относительные инвестиции на единицу площади (Россия - 1)

чем у других государств. Однако предельные нормы концентраций загрязняющих веществ в сточных водах при сбросе их в водные объекты и в системы водоотведения в России в некоторых случаях устанавливаются более жесткие, чем в других странах. Это обстоятельство во многих случаях препятствует притоку иностранных инвестиций, так как выполнение Российского водоохранного законодательства является экономически невыгодным для фирм.

Врезультате этого практически все водопользователи становятся заложниками сложившейся ситуации, так как для выполнения требуемых нормативов нет достаточных финансовых средств.

Впериод с 1992 по 2000 гг. ситуация с проведением водоохранных мероприятий в Российской Федерации ухудшалась (рис. 3): уменьшались относительные инвестиции в основной капитал, направленные на охрану водных ресурсов, ввод в действие станций для очистки сточных вод, а также ввод в действие систем оборотного водоснабжения.

1 2 3

Рис. 3. Водоохранные мероприятия в Российской федерации

в 1992 -2000гг.:

1 - инвестиции в основной капитал, направленные на охрану водных ресурсов, % от ВВП; 2 - ввод в действие станций для очистки сточных вод, (м3/сут)/(млн. $ ВВП); 3 - ввод в действие систем оборотного водоснабжения, (м3/сут)/(млн. S ВВП)

Реализация рыночных отношений в области водопользования в нашей стране наталкивается на ряд трудностей, основные из которых заключаются в следующем:

• отсутствует юридическая база для регулирования таких отношений;

• возможности финансирования водоохранных мероприятий, как правило, не позволяют достигать значений предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в требуемое время; это обязывает либо значительно увеличить финансирование природоохранных мероприятий в ущерб другим направлениям хозяйственной деятельности, либо снизить требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в водные объекты в соответствии с нашими возможностями. Известно, что в США и странах ЕС в последнее десятилетие с учетом реальных возможностей финансирования установлены новые, как правило, менее жесткие требования к допустимым выбросам загрязняющих веществ по сравнению с ранее существовавшими. Эти действия направлены в первую очередь на реализацию рыночных механизмов в природоохранной деятельности в полном объеме;

• отсутствие обоснованной методики определения допустимых сбросов загрязняющих веществ в городские сети водоотведения в зависимости от предельно допустимых концентраций, (ПДК) загрязняющих веществ, сбрасываемых в водные объекты, часто приводит к парадоксальной ситуации: во многих случаях требования к сточной воде, сбрасываемой водопользователями в городские сети водоотведения, в десятки раз более жесткие, чем к питьевой воде (СанПиН 2.1.4.559-96 и рекомендации Всемирной организацией здравоохранения), или предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воде водных объектов (рис. 4). Введение региональных нормативов как правило позволяет частично уменьшить остроту ситуации, но не снимает всех противоречий нормативных требований и технико-экономических возможностей водопользователей.

Существующая структура проектирования объектов строительства, в том числе объектов водоотведения, обладает рядом существенных недостатков, а именно;

•не учитывается надежность элементов и системы объектов водоотведения в целом,

•степень экологического воздействия объекта определяется по отношению к готовому техническому проекту, а не наоборот;

•не предусматривается перспектива последующей реконструкции и ликвидации объекта.

Все это приводит к нерациональному расходованию финансовых средств и низкой надежности работы объектов водохозяйственного строительства.

Принятая в настоящее время методика определения предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты по бассейновому принципу может обеспечить значительную экономию финансовых ресурсов в условиях рыночной экономики при создании необходимой юридической базы и достаточного финансирования водоохранных мероприятий

при условии рационального распределения финансовых ресурсов между водопользователями.

Алюминий Медь Никель Фтор Хром (СгЗ+) Цинк Сульфаты

Рис 4 Допустимая концентрация загрязняющих веществ:

1 — в сточных водах водопользователейС.-Петербурга, всобственностиилиоперативном управлении которых находится жилой фонд; 2 - в питьевой воде (СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода); 3 - в водных объектах хозяйственнопитьевого назначения: 4 - в питьевой воде по рекомендациям Всемирной организацией здравоохранения

При выборе рационального варианта проектирования или реконструкции системы водоотведения населенного пункта необходимо рассматривать в совокупности экономические и экологические характеристики системы водоотведения и водного объекта-

Особый интерес при этом представляет полураздельная система водоотведения, которую можно рассматривать как общий случай всех систем водоотведения.

Полураздельная система водоотведения обоснованно считается самой лучшей с санитарно-гигиенической точки зрения. Внедрение этой системы водоотведения до последнего времени сдерживалось недостаточно правильной экономической оценкой: ее необоснованно считали слишком дорогостоящей.

Эта система дороже полной раздельной только в тех случаях, когда при наличии мощного водного объекта нет необходимости подвергать очистке дождевые и талые воды. Если же эти воды по санитарногигиеническим условиям перед сбросом в водный источник следует очищать, то полураздельная система в большинстве случаев становится наиболее целесообразной и с экономической точки зрения.

Главный коллектор при полураздельной системе, как известно, рассчитывается на пропуск производственно-бытовых сточных вод и так называемых предельных расходов дождевых вод.

В настоящее время разработано несколько методов вычисления предельных расходов, которые чаще всего определяют с помощью коэффициента разделения К, представляющего собой отношение предельного qnp и расчетного qД расходов в коллекторе у определенной разделительной ка-

меры, т.е. К = qПР /qД

Исследованиями по определению целесообразных значений коэффициента К было установлено, что расчет полураздельной системы водоотведения на предельную интенсивность qnp = 10 л/(с та) может обеспечить (в зависимости от климатических и других условий) отведение на очистку около 90% всего годового объема наиболее загрязненного поверхностного стока. Однако это обстоятельство нельзя считать критерием оптимальности системы. В зависимости от экономических показателей и санитарногигиенической характеристики водоема, в который сбрасываются сточные воды, оптимальный объем сброса может оказаться совершенно другим. Следует также отметить, что коэффициенты К часто принимаются одинаковыми для всех разделительных камер, что нельзя признать правильным.

Необходимость разработки методики проектирования бытовой сети водоотведения с учетом изменения расхода сточных вод обосновывается тем, что основной объем инвестиций и эксплуатационных затрат в системах водоотведения - затраты на строительство и эксплуатацию сетей водоотведения. Известно (рис. 5), что безотказность работы трубопроводов районной сети водоотведения колеблется в очень широком диапазоне (Кармазинов ФВ., Тазетдинов Г.М., Ильин Ю.А., ИгнатчикВ.С., Игнатчик С.Ю. Надежность транспортировки сточных вод системой водоотведения Санкт-Петербурга. Водоснабжение и санитарная техника, 1998, № 7, с. 8- 11.), а это экономически чрезвычайно нерационально, так как безотказность работы сети определяется в основном безотказностью работы наименее надежного объекта сети.

Как видно из графика, наименее надежными элементами сети водоотведения являются трубы малых диаметров с точки зрения их засорения, причем материал труб существенного влияния на безотказность работы трубопроводов не имеет.