Решение проблем загрязнения атмосферы путем внедрения на автозаправочной станции рекуперации паров бензина

Частицы, размер которых менее 0,1 мм, a также газовые примеси в виде CO, С_ХН_У, NO_X, SO_X распространяются в атмосфере под воздействием процессов диффузии. Они вступают в процессы физико-химического взаимодействия между собой и с компонентами атмосферы, и их действие проявляется на локальных территориях в пределах определенных регионов.

Степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами объектов АТК зависит от возможности переноса рассматриваемых загрязняющих веществ на значительные расстояния, уровня их химической активности, метеорологических условий распространения.

Компоненты вредных выбросов с повышенной реакционной способностью, попадая в свободную атмосферу, взаимодействуют между собой и компонентами атмосферного воздуха. При этом различают физическое, химическое и фотохимическое взаимодействия.

Примеры физического реагирования: конденсация паров кислот во влажном воздухе с образованием аэрозоля, уменьшение размеров капель жидкости в результате испарения в сухом теплом воздухе.

Реакции синтеза и распада, окисления и восстановления осуществляются между газообразными компонентами загрязняющих веществ и атмосферным воздухом. Некоторые процессы химических преобразований начинаются непосредственно с момента поступления выбросов в атмосферу, другие - при появлении для этого благоприятных условий - необходимых реагентов, солнечного излучения, других факторов.

При выполнении транспортной работы существенным является выброс соединений углерода в виде CO и С_ХН_У.

Моноксид углерода в атмосфере быстро диффундирует и обычно не создает высокой концентрации. Его интенсивно поглощают почвенные микроорганизмы; в атмосфере он может окисляться до СО₂ при наличии примесей - сильных окислителей (О,Оз), перекисных соединений и свободных радикалов.

Углеводороды в атмосфере подвергаются различным превращениям (окислению, полимеризации), взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями, прежде всего под действием солнечной радиации. В результате этих реакций образуются перекиси, свободные радикалы, соединения с оксидами азота и серы.

В свободной атмосфере сернистый газ (SО2) через некоторое время окисляется до сернистого ангидрида (SОз) или вступает во взаимодействие с другими соединениями, в частности углеводородами. Окисление сернистого ангидрида в серный происходит в свободной атмосфере при фотохимических и каталитических реакциях. В обоих случаях конечным продуктом является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде.

B сухом воздухе окисление сернистого газа происходит крайне медленно. В темноте окисления SO₂ не наблюдается. При наличии в воздухе оксидов азота скорость окисления сернистого ангидрида увеличивается независимо от влажности воздуха. Сероводород и сероуглерод при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются в свободной атмосфере медленному окислению до серного ангидрида. Сернистый ангидрид может адсорбироваться на поверхности твердых частиц из окислов металлов, гидрооксидов или карбонатов и окисляться до сульфата.

Соединения азота, поступающие в атмосферу от объектов АТК, представлены в основном NO и NO₂. Выделяемый в атмосферу моноксид азота под воздействием солнечного света интенсивно окисляется атмосферным кислородом до диоксида азота. Кинетика дальнейших превращений диоксида азота определяется его способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и диссоциировать на моноксид азота и атомарный кислород в процессах фотохимического смога.

Таблица 3.3 Качественный состав отработавших газов автомобилей.

Компоненты	Действие на человека
Азот	Нетоксичен
Диоксид углерода	Токсична
Вода	Нетоксична
Кислород	Нетоксичен
Водород	Нетоксичен
Углерод (сажа)	Токсичен
Оксид углерода	Токсичен
Формальдегид	Токсичен
Акролеин альдегиды	Токсичен
Ацетальдегид	Токсичен
Оксид азота	Токсичен
Диоксид азота	Токсичен
Метан	Токсичен
3, 4 - бенз(а)пирен	Токсичен
Этилен	Токсичен
Ацетилен	Токсичен
Пропилен	Токсичен
Этан	Токсичен
Толуол	Токсичен
m - ксилол	Токсичен
р - ксилол	Токсичен
Бензол	Токсичен
Пропан	Токсичен
Изооктан	Токсичен
n - пентан	Токсичен
Изобутилен	Токсичен
Бутилен - 1	Токсичен
Изопентан	Токсичен
Гексан	Токсичен
Этилбензол	Токсичен
2 - метилпентан	Токсичен
n - бутан	Токсичен
- ксилол	Токсичен
3 - метилпентан	Токсичен
Циклопентан	Токсичен
Метилциклопентан	Токсичен
Циклогексан	Токсичен
Бутилен - 3 - cis	Токсичен
n - метилгексан	Токсичен
n - октан	Токсичен
Изобутан	Токсичен
Бутилен - 2 - trans	Токсичен
Пропадиен	Токсичен
n - нонан	Токсичен
Пентен - 1	Токсичен
Пентен - 2 - trans	Токсичен
2, 4 - диметилпентан	Токсичен
Пентен - 2 - cis	Токсичен
2 - метилбутодиен - 1	Токсичен
Гексан - 1	Токсичен

Наиболее остро стоит проблема загрязнения воздушного бассейна вредными выбросами с отработавшими газами автомобильных двигателей.
В составе отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания содержатся сотни вредных компонентов, однако наиболее существенными являются: оксид углерода (СО), углеводороды (СН), оксиды азота (NOx), твердые частицы (ТЧ), соединения свинца (Pb) и серы (SO2), альдегиды, а также канцерогенные вещества. Важное значение начинает приобретать загрязнение атмосферы диоксидом углерода (СО2), в больших количествах содержащимся в отработавших газах автомобилей. Этот газ играет основную роль в формировании парникового эффекта планеты - явления, устранение которого в настоящее время стало глобальной проблемой.

Загрязняющие и ядовитые вещества переносятся на большие расстояния, попадают с осадками в почву, поверхностные и подземные воды, в океаны, отравляют окружающую среду, отрицательно сказывается на получении растительной биомассы и включаются в круговороты многих элементов биосферы. Автомобильный транспорт, наряду с промышленностью, является одним из основных источников загрязнения атмосферы. Доля автотранспорта в общих выбросах вредных веществ в городах может достигать 60-80%. Более 80 % всех выбросов в атмосферу составляют выбросы оксидов углерода, двуокиси серы, азота, углеводородов, твёрдых веществ. Из газообразных загрязняющих веществ в наибольших количествах выбрасываются окислы углерода, углекислый газ, угарный газ, образующиеся преимущественно при сгорании топлива. В больших количествах в атмосферу выбрасываются и оксиды серы: сернистый газ, сернистый ангидрид, сероуглерод, сероводород и другие. Самый многочисленным классом веществ, загрязняющих воздух крупных городов, являются углеводороды. К числу постоянных ингредиентов газового загрязнения атмосферы относятся также свободный хлор его соединения и другие.

Отрицательное влияние автозаправочных станций на окружающую среду, по сравнению с другими хранилищами нефтепродуктов, проявляется в большей степени. Это связано с тем, что многие АЗС размещаются в крупных городах с высокой плотностью застройки и значительной концентрацией автотранспорта, а выбросы из них происходят на высоте всего 2…3 м над землей и рассеиваются плохо.

3.2.3 Загрязнение водных ресурсов

Загрязняющие вещества могут поступать в водную среду в результате утечек из резервуаров, арматуры, трубопроводов и от проливов топлива во время заправки автомобилей и закачки резервуаров на АЗС.

Остатки нефтепродуктов, попадая на поверхность земли, загрязняют почвенный слой. Далее они проникают в поверхностные и грунтовые воды, которые способны переносить это загрязнение на значительное расстояние, загрязняя питьевые колодцы и подземные питьевые воды. Нефтепродукты, попадающие в результате антропогенной деятельности в водную среду, распространяются прежде всего в поверхностных слоях воды, причем масштабы распространения зависят от преобладающей розы ветров и характера атмосферной циркуляции, географической зоны, характера береговой линии и удаленности от нее и от направлений водных течений.

Загрязнение подземных вод и водозаборов нефтепродуктами представляет значительную опасность. Основную часть нефтепродуктов составляют разнообразные углеводороды. Нефть с водой не смешивается, и растворимость ее невелика. Например, для жидких парафинов и нафтеновых углеводородов она составляет 40 - 150 мг/дм3, что во много раз превышает ПДК. Растворимость ароматических углеводородов еще выше и достигает 500 (толуол) и даже 1800 (бензол) мг/дм3

В водных обьектах в процессе анаэробных биохимических реакций происходит окисление нефтепродуктов. В этих условиях из воды исчезают растворенный кислород и нитраты, и уменьшается содержание сульфатов, но появляется аммоний, сероводород, увеличивается содержание железа, марганца, свободной углекислоты, ухудшается вкус и запах воды и она становится непригодной для питьевого использования. Ухудшение качества подземных вод вблизи участков АЗС не исчезнет и через 70 лет.

Общее воздействие на водную среду можно разделить на пять категорий:

- непосредственное отравление с летальным исходом;

- серьезное нарушение физиологической активности;

- эффект прямого обволакивания нефтепродуктами живого организма;

- болезненные изменения, вызванные внедрением углеводородов в организм;

- изменение в биологических особенностях среды обитания.

Каждая из категорий непосредственно влияет на изменение экосистемы воды.

3.2.4 Влияние на здоровье человека

Радиус присутствия загрязняющих веществ на АЗС достигает радиуса 100 метров, а серьёзное загрязнение присутствует в радиусе 50 метров. Поэтому безопасным расстоянием для проживания является 50 метров для жилых домов и 100 метров от социальных объектов (больницы, поликлиники, детские сады, школы и дома престарелых).

Пары бензина очень токсичны для человека, и их вдыхание может вызвать как острое, так и хроническое отравление.

В случае отравления, вызванном вдыханием небольших концентраций паров бензина, наблюдаются симптомы, похожие на алкогольную интоксикацию: психическое возбуждение, эйфория, головокружение, тошнота, слабость, рвота, покраснение кожных покровов, учащение пульса. В тяжелых случаях могут наблюдаться галлюцинации, обморочные состояния, судороги, повышенная температура.

Хроническое отравление бензином выражается в повышенной раздражительности, головокружении, поражении печени и ослаблении сердечной деятельности.

Попадание бензина в легкие при засасывании его в шланг ртом может привести к развитию «бензиновой пневмонии»: появляются боли в боку, одышка, кашель с ржавой мокротой, повышение температуры.

При попадании бензина внутрь появляются обильная и повторная рвота, головная боль, боли в животе, жидкий стул. Иногда отмечаются увеличение печени и ее болезненность, пожелтение склер.

4. Определение валового выброса вредных веществ от работы двигателя автомобиля

Исходные данные: автомобиль марки Audi Q7 V12, с объёмом дизельного двигателя 7 л, работающего на дизельном топливе. Автомобиль в течение дня в среднем проезжает 5 часов. Количество работающих дней в каждом месяце составляет: январь - 15, февраль - 19, март - 22, апрель - 22, май - 19, июнь - 21, июль - 22, август - 22, сентябрь - 22, октябрь - 21, ноябрь - 21, декабрь - 23. Расстояние от ближайшего к выезду места стоянки и, соответственно, въезду 0,03 км. Расстояние от наиболее удаленного от выезда (въезда) места стоянки 2,15 км. В среднем за день человек проезжает около 70 км. Экоконтроль и нейтрализаторы отсутствуют.

Расчет 1. Определяем, к какому периоду относится тот или иной месяц, и находим продолжительность каждого периода. Холодный период разбиваем на два в связи с различным временем прогрева при интервале температур наружного воздуха -5…-10 и -15…-20 ^оС.

Период года	Месяцы	Продолжительность, дней
Теплый	Май, июнь, июль, август, сентябрь	19+21+22+22+22=106
Переходный	Апрель, октябрь, ноябрь	22+21+21=64
Холодный ХП 1 ХП 2	Март, декабрь Январь, февраль	22+23=45 15+19=33

2. Средний пробег автомобиля:

L₁=L₂=70км.

3. Определяем выбросы загрязняющих веществ М₁ и М₂ (г/день) при выезде и въезде по формулам:

М₁=М_пр*Т_пр+М_L*L₁+М_хх*Т_хх, М₂=М_L*L₂+М_хх*Т_хх,

где М_пр - удельный выброс при прогреве двигателя (г/мин.); принимается по таблице 4.1; Т_пр - время прогрева двигателя (мин.); принимается в зависимости от температуры окружающего воздуха; М_L - пробеговый удельный выброс (г/км); принимается по таблице 4.2; М_хх - удельный выброс автомобиля на холостом ходу (г/мин.); принимается по таблице 4.3; Т_хх - время работы двигателя на холостом ходу; принимается равным 1 мин. для всех автомобилей.

Таблица 4.1. Удельные выбросы загрязняющих веществ при подогреве двигателя легкового автомобиля

Место Ппроиз-водства	о/г/к	Ттип двига-теля	Код топлива	Подогрев	Период года	СН г/мин	СО г/мин	С г/мин	NO2 г/мин	SO2 г/мин
Зару-бежный	4	Дизель	3	нет	Теплый	0,24	0,600	0,009	0,230	0,065
Зару-бежный	4	Дизель	3	нет	Холодн.	0,29	0,750	0,018	0,350	0,078
Зару-бежный	4	Дизель	3		Холодн.	0,29	0,690	0,012	0,280	0,070

Таблица 4.2. Удельные пробеговые выбросы загрязняющих веществ.

Период года	СО г/км	СН г/км	NO2 г/км	С г/км	SO2 г/км
Теплый	3,100	0,700	2,400	0,150	0,350
Холодный	3,700	0,800	2,400	0,230	0,481

Таблица 4.3. Удельные выбросы загрязняющих веществ на холостом ходу

СО г/мин	СН г/мин	NO2 г/мин	С г/мин	SO2 г/мин
0,400	0,170	0,210	0,008	0,065

Легковой автомобиль зарубежного производства, о/г/к - 4, тип двигателя - дизельный, код топлива - 3.

Рассчитаем выделение оксида углерода.

Теплый период:

М₁=0,6*1+3,1*70+0,4*1=218 г/день

М₂=3,1*70+0,4*1=217,4 г/день

М= М₁+М₂=435,4 г/день

Переходной период:

М₁=4*(0,75*0,9)+(3,7*0,9)*70+0,4*1=236,2 г/день

М₂=(3,7*0,9)*70+0,4*1= 233,5 г/день

М= М₁+М₂= 469,7 г/день

Холодный период 1:

М₁=0,75*2+3,7*70+0,4*1=260,9 г/день

М₂=3,7*70+0,4*1=259,4 г/день

М= М₁+М₂=520,3 г/день

Холодный период 2:

М₁=0,69*2+3,7*70+0,4*1=260,78 г/день

М₂=3,7*70+0,4*1=259,4 г/день

М= М₁+М₂=520,18 г/день

Рассчитаем выделение углеводородов.

Теплый период:

М₁=0,24*1+0,7*70+0,17*1=49,41 г/день

М₂=0,7*70+0,17*1=49,17 г/день

М= М₁+М₂=98,58 г/день

Переходной период:

М₁=4*(0,29*0,9)+(0,8*0,9)*70+0,17*1=51,62г/день

М₂=(0,8*0,9)*70+0,17*1=50,57 г/день

М= М₁+М₂=102,19 г/день

Холодный период 1:

М₁=0,29*2+0,8*70+0,17*1=56,75 г/день

М₂=0,8*70+0,17*1=56,17 г/день

М= М₁+М₂=112,92 г/день

Холодный период 2:

М₁=0,29*2+0,8*70+0,17*1=56,75г/день

М₂=0,8*70+0,17*1=56,17 г/день

М= М₁+М₂=112,92 г/день

Рассчитаем выделение оксида серы.

Теплый период:

М₁=0,065*1+0,35*70+0,065*1=24,63 г/день

М₂=0,35*70+0,065*1=24,57 г/день

М= М₁+М₂=49,2 г/день

Переходной период:

М₁=4*(0,078*0,9)+(0,481*0,9)*70+0,065*1= 30,65 г/день

М₂=(0,481*0,9)*70+0,065*1= 30,37 г/день

М= М₁+М₂= 61,02 г/день

Холодный период 1:

М₁=0,078*2+0,481*70+0,065*1= 33,89 г/день

М₂=0,481*70+0,065*1=33,74 г/день

М= М₁+М₂=67,63 г/день

Холодный период 2:

М₁=0,07*2+0,481*70+0,065*1=33,88 г/день

М₂=0,481*70+0,065*1=33,74 г/день

М= М₁+М₂=67,62 г/день

Рассчитаем выделение оксида азота.

Теплый период:

М₁=0,23*1+2,4*70+0,21*1=168,44 г/день

М₂=2,4*70+0,21*1=168,21 г/день

М= М₁+М₂=336,65 г/день

Переходной период:

М₁=4*0,35+2,4*70+0,21*1=169,61г/день

М₂=2,4*70+0,21*1=168,21 г/день

М= М₁+М₂=337,82 г/день

Холодный период 1:

М₁=0,35*2+2,4*70+0,21*1=168,91 г/день

М₂=2,4*70+0,21*1=168,21 г/день

М= М₁+М₂=337,12 г/день

Холодный период 2:

М₁=0,28*2+2,4*70+0,21*1=168,77 г/день

М₂=2,4*70+0,21*1=168,21 г/день

М= М₁+М₂=336,98 г/день

Рассчитаем выделение сажи.

Теплый период:

М₁=0,009*1+0,15*70+0,008*1=10,52 г/день

М₂=0,15*70+0,008*1=10,51г/день

М= М₁+М₂=21,03 г/день

Переходной период:

М₁=4*(0,018*0,9)+(0,23*0,9)*70+0,018*1=14,56 г/день

М₂=(0,23*0,9)*70+0,018*1=14,51 г/день

М= М₁+М₂=29,07 г/день

Холодный период 1:

М₁=0,018*2+0,23*70+0,008*1=16,14 г/день

М₂=0,23*70+0,008*1=16,11 г/день

М= М₁+М₂=32,25 г/день

Холодный период 2:

М₁=0,012*2+0,23*70+0,008*1=16,13 г/день

М₂=0,23*70+0,008*1=16,11г/день

М= М₁+М₂=32,24 г/день

4. Определяем валовые выбросы загрязняющих веществ по периодам года по формуле:

В_i=(М₁+М₂)*D_р*10^-6,

где D_р - количество дней работы в расчетном месяце.

Для оксида углерода:

В_тп=435,4 *106*10^-6= 0,046152 т/период

В_пп=469,7 *64*10^-6= 0,030060 т/период

В_хп1=520,3*45*10^-6= 0,023413 т/период

В_хп2=520,18*33*10^-6=0,017166 т/период

Годовой валовый выброс равен:

В=(0,046152 +0,030060 +0,023413 +0,017166)*60=7,00746 т/год

Для углеводородов:

В_тп=98,58*106*10^-6=0,010449 т/период

В_пп=102,19*64*10^-6=0,00654 т/период

В_хп1=112,92*45*10^-6=0,005081 т/период

В_хп2=112,92*33*10^-6=0,003726 т/период

Годовой валовый выброс равен:

В=(0,010449 +0,00654 +0,003726 +0,005081 )*60=1,54776 т/год

Для оксида серы:

В_тп=49,2*106*10^-6=0,005215 т/период

В_пп=61,02*64*10^-6=0,003905 т/период

В_хп1=67,63*36*10^-6=0,002435 т/период

В_хп2=67,62*33*10^-6=0,002231т/период

Годовой валовый выброс равен:

В=(0,005215 +0,003905 +0,002435 +0,002231)*60=0,82716 т/год

Для оксида азота:

В_тп=336,65*106*10^-6=0,035685 т/период

В_пп=337,82*64*10^-6=0,02162 т/период

В_хп1=337,12*45*10^-6=0,01517 т/период

В_хп2=336,98*33*10^-6=0,011120 т/период

Годовой валовый выброс равен:

В=(0,035685 +0,02162 +0,011120 +0,01517 )*60=5,0157 т/год

Для сажи:

В_тп=21,03*106*10^-6=0,002229 т/период

В_пп=29,07*64*10^-6=0,00186 т/период

В_хп1=32,25*45*10^-6=0,001451 т/период

В_хп2=32,24*33*10^-6=0,001064 т/период

Годовой валовый выброс равен:

В=(0,002229 +0,00186 +0,001451 +0,001064)*60=0,39624 т/год

5. Мероприятия по снижению загрязнения окружающей среды

Бензин представляет собой летучую жидкость, которая имеет свойство легко испаряться при контакте с атмосферой. Процесс испарения прекращается, когда смеси воздуха (газ) достигает точки насыщения, зависящей от температуры, состава бензина и давления окружающей среды.

При перекачке бензина из одного резервуара в другой, либо из резервуара к потребителю, неизбежна утечка паров в атмосферу в результате замещения массы паров в наполняемом резервуаре. Возможно испарение паров из резервуаров в атмосферу в результате «дыхания», то есть, при тепловом расширении жидкости.

Суточные потери АЗС от "больших и малых дыханий" 50-80 кг, годовые 18-20 тонн с учетом выбросов паров при заправке автомобилей до 60 тонн в год.

При сливе бензина происходит залповый выброс легких углеводородов в количестве 0.3-0.6% от количества сливаемого топлива, при хранении ("малом дыхании") испарения составляют 0.1-0.4 % от общего объема хранения, т. е., АЗС с общим объемом емкостей 40м. куб. выбрасывает в атмосферу 4-4.5 тонн легких углеводородов в год.

При наливе любых емкостей открытым способом из резервуаров вытесняется паровоздушная смесь с концентрацией (в зависимости от температуры) от 500 до 1500 мл жидкого продукта в 1м. куб смеси. Такая концентрация увеличивает опасность пожаров, влияет на здоровье человека, наносит вред окружающей среде.

При поступлении топлива на заправочный пункт происходит увеличение температуры внутри резервуара с бензином за счёт разницы температуры почвы (которая достаточно стабильна) и окружающей среды. Эта разница температур приводит к испарению остатка топлива, приводящее к возрастанию внутри резервуарного давления. В АЗС сброс давления производится путём выброса паров в атмосферу через линию удаления кислорода из жидкости резервуара. Это приводит к ухудшению экологической обстановки.

Три причины, по которым необходима рекуперация паров бензина:

- с целью снижения количества опасных веществ, выбрасываемых в атмосферу

- для снижения угрозы безопасности при хранении и использовании бензина

- для снижения экономических потерь, вызванных испарением бензина.

Основные принципы работы системы рекуперации:

Смесь углеводородов с воздухом, присутствующая внутри наливной цистерны , вытесняется заливаемым нефтепродуктом. Эта смесь поступает по паропроводу в установку рекуперации паров через входную линию. Встроенный вентилятор (газодувка) обеспечивает принудительное продвижение паровоздушной смеси через устройство рекуперации и создает необходимое разрежение в паропроводе перед поступлением на рекуперационное устройство.

Процесс рекуперации паров базируется на изменении концентрации паров углеводородов активированным углем и удаление при помощи вакуума, с последующей абсорбцией - поглощением концентрированных углеводородов жидким абсорбентом (бензином, дизельным топливом и др.).

Устройство рекуперации состоит из 2-х адсорберов, работающих по очереди, для обеспечения непрерывности процесса. Пока один адсорбер находится на линии в режиме адсорбции, другой отключен от линии и находится в режиме регенерации -десорбции вакуумом.

Насыщенный углеводородами активированный уголь, выведенного из рабочего цикла поглощения, подвергается восстановлению. С этой целью внутри адсорбера создается разряжение с помощью вакуумного насоса. По завершении процесса десорбции в адсорбер подается атмосферный воздух для снятия вакуума в адсорбере. После снятия вакуума процесс регенерации считается законченным.

Непрерывный контроль за степенью насыщения адсорбента ведется с помощью датчика контроля концентрации углеводородных газов на выходе устройства рекуперации паров. Очищенный воздух сбрасывается через клапан в атмосферу.

Пары с высокой концентрацией углеводородов из вакуумных насосов поступают в колонну повторной абсорбции, где пары вступают в прямой контакт с рассеиваемым сверху потоком абсорбционного нефтепродукта (бензина, керосина, дизельного топлива), поглощается им, и поступает в кубовую часть, откуда выводится с помощью насоса в резервуар. Примитивная схема рекуперации паров изложена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 «Схема рекуперации паров»

Главным итогом работы системы рекуперации является предотвращение выбросов паров в атмосферу, что создает более чистую окружающую среду. Пары, образующиеся в процессе выдачи топлива, а также высасываемые насосами рекуперации паров, остаются в подземных резервуарах, а не возвращаются в транспортную цистерну, и не испаряются в атмосферу. Эти пары обрабатываются и конденсируются обратно в жидкую фазу.

Одним из основных преимуществ рекуперации является производимая системой жидкость, которая в большинстве случаев возвращается обратно в цистерну, превращаясь в топливо, годное к продаже. Таким образом защищает окружающую среду, предотвращая выброс паров в атмосферу.

6. Экологически чистые инновации

6.1 Биоасфальт

Биоасфальт, суть его проста, в стандартную асфальтобетонную смесь из инертных материалов (щебень, песок) и битума добавляются бактерии - родственницы тех, которые применяются при устранении разлива нефти в Мексиканском заливе.

Биоасфальт не только не требует ремонта, но и обладает свойствами самовосстановления.

Микроорганизмы, известные как протеобактерии, очень охотно питаются нефтесодержащими веществами, и активно при этом размножаются, причем в условиях низких температур.

Ученые научили микроорганизмы не только есть битум, но и замещать его продуктами своей жизнедеятельности, которые по твердости и другим характеристикам оказались ничем не хуже, а даже лучше самого качественного литого асфальта.

На практике это выглядит так: обработанная бактериями смесь укладывается как стандартный асфальт, с помощью асфальтоукладчика. Как только температура снижается до +15 градусов, бактерии начинают поглощать битум и размножаться. Процесс может идти вплоть до минус 27 градусов по Цельсию. Пока есть битум, в нашем случае это питательная среда, идет процесс замещения и обтекания гравия новыми структурами. Как только весь битум будет замещен биоасфальтом , это обычно занимает около недели, и плотность новообразования станет 1,1 г/куб.см (плотность литого асфальта по ГОСТ 9128-97) процесс останавливается. Вернее замирает, ровно до того момента, пока плотность не снизится, например при появлении трещины. Как только у бактерий появляется возможность снова размножаться, они начинают заполнять образовавшиеся пустоты. Питательной средой в данном случае являются минимальные количества нефтесодержащих веществ, которых на наших дорогах всегда в избытке (капли масла, бензина, моющих реагентов и другое.).

Если при ремонте дорожного покрытия на стыке обычного и биоасфальта не поставить каменную перемычку, то замещение обычного покрытия его биоаналогом идет естественным путем со скоростью около 5,5 метров в месяц.

Интересный факт в том, что структура продуктов жизнедеятельности бактерий такова, что их колония развивается в горизонтальном направлении в 1000 раз быстрее, чем в вертикальном. Это напоминает рост кустарников, когда ветви со временем плотно переплетаются, а высота почти не увеличивается. Такое развитие микроорганизмов позволяет не беспокоится о возникновении бугров, а даже наоборот. Естественный износ верхнего слоя происходит как раз со скоростью около 5 мм в месяц и протеобактерии успешно этот износ восстанавливают. Неровности и колеи на дорожном покрытии просто не успевает возникнуть.

6.2 Очищающий бетон

В связи с усложнившейся экологической ситуацией в строительстве и дорогостроении, учеными был разработан бетон, покрытый слоем двуокиси титана, который вступает в реакцию с окисями азота. Последние является результатом высокотемпературного горения топлива, в данном случае - в бензиновых двигателях автомобилей. Окиси азота вызывают некоторые проблемы со здоровьем, например, затрудненное дыхание, а также связаны с образованием смога и нарушением озонового слоя.

Фотокаталитический материал в новом бетоне использует солнечный свет для преобразования окисей азота в безвредные нитраты, легко смывающиеся водой с дорожного полотна. Двуокись титана, которую обычно можно встретить в составе красок, является самоочищающимся химикатом, разлагающим грязь и водоросли, с помощью чего поверхность дороги всегда будет чистой, одновременно с этим будет очищаться и воздух.

Двуокись титана можно добавлять не только в бетон, но и в асфальт - на случай, если первый не удовлетворяет задачам дорожного проекта. Стоимость «очищающего бетона», разумеется, выше традиционного.

6.3 Водопроницаемый бетон

Водопроницаемый бетон, имитирующий естественный природный грунт. Водопроницаемый бетон представляет собой сильнопористый материал из склеенных друг с другом частиц бетона. Пространство пор занимает 15-25% от общего объема материала. Высокая пористость обеспечивает фильтрацию больших объемов воды - до 200 литров в минуту на 1 м2 покрытия.

Преимущества данной технологии

В природе существует естественный круговорот воды. Дождевая вода попадает на поверхность, впитывается корнями растений, избыток стекает в грунтовые воды. Далее вода испаряется через листья растений и с поверхности водоемов, которые питаются от грунтовых вод. В городах, где асфальт буквально «сожрал» всю поверхность, дождевая вода через дренажные системы выводится за пределы города. В результате естественный цикл нарушается. Растения страдают от недостатка воды, а грунтовые воды не получают нужного питания. Водопроницаемый бетон в отличие от асфальта пропускает дождевую воду, чем обеспечивает ее свободный доступ к грунтам. Одновременно снижается нагрузка на дренажные системы города в дождливые сезоны.

Стоимость такого покрытия значительно ниже асфальтового. Не забываем, что четверть «чудо-бетона» - это воздух. С другой стороны асфальт - это нефтепродукт. Кроме нестабильной стоимости его производства, асфальт содержит большое количество токсичных веществ, загрязняющих окружающую среду.

Экологичный бетон идеален для применения в суровых климатических условиях. Благодаря своей пористости в отличие от асфальта, он устойчив к перепадам температур. Это снимает необходимость в частом ремонте дорог, а в наших реалиях - ежегодной перекладки асфальтового полотна. Пористый бетон используется для постройки тротуаров, парковок, автомобильных дорог, покрытий в зонах отдыха, подпорных стен и укрепления откосов.

6.4 Цианобактерия

Принято считать что ключевым фактором оценки экологичности любого биотоплива является количество энергии, необходимое для производства собственно топлива. Если же энергозатраты очень велики, преимущества использования данного вида топлива могут оказаться под сомнением. Но сегодня ученые разработали технологию, устраняющую ключевое препятствие на пути к созданию дешевого возобновляемого биотоплива.

Если увеличить то что изображено на рисунке 6.1, то со стороны то это всего лишь обычные бактерии, но, благодаря созданию «бактерии-самоубийцы», сине-зеленые водоросли, подобные этой, являются одним из наиболее привлекательных источников биотоплива.

Его выработкой займется фотосинтезирующая бактерия, запрограммированная на самоуничтожение.

Фотосинтезирующие бактерии, также известные как цианобактерии или сине-зеленые водоросли, давно доказали свою привлекательность в качестве возобновляемого источника энергии. Цианобактериями легко управлять при помощи генной инженерии, кроме того, благодаря своим уникальным свойствам, они размножаются гораздо быстрее, чем растения, используемые для производства топлива.

Но до сегодняшнего дня процесс «сбора урожая» бактерий проходил в несколько этапов. Цианобактерии обладают многослойной защитной оболочкой, помогающей им выживать в самых жестких условиях и образовывать зеленую «пену», которую легко найти на поверхности прудов и бассейнов.

Чтобы заставить цианобактерии высвободить драгоценный, богатый жирами груз, нужно поместить в цианобактерию несколько новых генов, взятых у ее смертельного врага, бактериофага. В естественных условиях бактериофаг убивает бактерии, заставляя их буквально взрываться.

Ученые использовали части бактериофагов, инфицирующих E. coli и сальмонеллу. Теперь, если просто добавить никель к питательной среде, в которой живут бактерии, «вшитые» гены начнут вырабатывать ферменты, растворяющие оболочку бактерий изнутри.

Это первый случай использования системы подобного рода и помещения ее внутрь цианобактерии с целью самоуничтожения последних.

7. Эколого-экономическая оценка применения экологически чистых и безопасных азс

Охрана окружающей среды обуславливает проведение комплекса мероприятий, предупреждающих или сокращающих отрицательное воздействие АЗС на природу. На осуществление природоохранных мероприятий направляются растущие капитальные и текущие затраты. Выбор конкретных направлений сокращения воздействия АЗС на окружающую среду требует всестороннего экономического обоснования. Экономическое обоснование позволяет выбирать наиболее эффективные направления природоохранной политики, что имеет особое значение при ограниченности фонда накопления и необходимости его использования с наибольшей отдачей.

Причина потерь нефтепродуктов - резкое несоответствие между свойствами нефтепродуктов, конструкцией и свойствами резервуаров.

Создание и внедрение эко безопасной ресурсосберегающей технологии на АЗС традиционного типа позволит обеспечить улавливание легких углеводородов, испаряющихся из резервуаров в первую очередь. Данная АЗС по праву может считаться эко безопасной, т.е. ЭКО-АЗС.

При поступлении топлива на заправочный пункт происходит увеличение температуры внутри резервуара с бензином за счёт разницы температуры почвы (которая достаточно стабильна) и окружающей среды. Эта разница температур приводит к испарению остатка топлива, приводящее к возрастанию внутри резервуарного давления. В АЗС традиционного типа сброс давления производится путём выброса паров в атмосферу через линию деаэрации резервуара. Это приводит к неоправданному расходу бензина (нефтепродуктов) и к ухудшению экологической обстановки.

При внедрении технологии рекуперации паров бензина на АЗС традиционного типа осуществляется конденсация паров ПВС, образующихся как во время больших, так и малых дыханий. Бензиновый конденсат отделяется от воды и возвращается обратно в резервуар, что приводит к сокращению потерь от реализации и хранения бензинов.

В прошлом в народном хозяйстве получила широкое применение Типовая методика определения эффективности капитальных вложений. Ее основные принципы применительно к природоохранным мероприятиям разработаны во временной «Методике определения экономической эффективности затрат в мероприятия по охране окружающей среды». Определение эффективности капитальных вложений в охрану среды имеет ряд особенностей, которые заключаются в различиях эффекта, достигаемого в результате капитальных вложений производственного и экологического назначения, видах учитываемого эффекта, методах их расчета и т. п. В соответствии с принципами Типовой методики для обоснования природоохранных мероприятий используются критерии общей и сравнительной эффективности, которые дополняют друг друга.

Определение абсолютной эффективности капитальных вложений необходимо при оценке фактической результативности осуществляемых мероприятий, при планировании достижения нормативного качества окружающей среды, при экономическом стимулировании повышения эффективности средозащитной деятельности.

Расчеты абсолютной эффективности капитальных вложений в экологию основаны на сопоставлении затрат и результатов и имеют целью определить общую величину экономического эффекта от охраны среды и от отдельных мероприятий по предотвращению ухудшения природных ресурсов. Показатель общей экономической эффективности капитальных экологических вложений определяется как разность между суммарной величиной предотвращенных потерь и текущими затратами на эксплуатацию природоохранных комплексов, отнесенная к капитальным вложениям, вызвавшим этот результат. Другими словами, данный показатель представляет собой суммарную величину отдельных видов эффекта, полученных за год в результате проведения природоохранных мероприятий и отнесенных к капитальным вложениям, вызвавшим эффекты:

, (7.1)

где - показатель общей эффективности экологических капитальных вложений; - эффект природоохранных мероприятий -го вида от предотвращения (уменьшения) потерь на -м объекте; - годовые эксплуатационные расходы на обслуживание основных фондов, вызвавших эффект; - капитальные вложения экологического назначения; - число учитываемых видов эффекта; - число объектов, находящихся в зоне улучшенного состояния окружающей среды.

Одно из мероприятий, предотвращающих выделение загрязняющих веществ в недопустимых количествах - установление на АЗС эко безопасной ресурсосберегающей технологии, стоимость которого приблизительно равна 23 тыс. грн.

Годовые эксплуатационные расходы на обслуживание основных фондов, вызвавших эффект определяются по формуле:

(7.2)

где С_зп -- фонд заработной платы работникам, грн./год; С_э -- затраты на электроэнергию, грн./год; С_тр -- затраты на текущий ремонт и обслуживание, грн./год. С_пр -- прочие затраты, грн./год;

Затраты на заработную плату определяются по формуле:

 (7.3)

где Т -- плановый годовой фонд рабочего времени, Т = 335 часов; ТС -- часовая тарифная ставка электромонтера, грн./час; К_д -- дополнительная оплата труда, включающая премии из фонда оплаты труда, К_д = 1,5; К_р -- начисления на районный коэффициент, К_р = 1,5; К_н -- начисления на фонд оплаты труда, для АЗС, К_н = 1,35;

Определим тарифную ставку рабочего по формуле:

(7.4)

где М -- минимальный размер оплаты труда, М = 980 грн./мес.; К₁ -- отраслевой коэффициент К₁ = 1,4; К₂ -- среднее количество рабочих дней в месяце, К₂ = 25 дней; К₃ -- среднее время продолжительности рабочего дня, К₃ = 8 часов.

грн./час

Определим затраты на заработную плату по формуле (7.3):

грн.

Определим затраты на электроэнергию по формуле:

(7.5)

где W -- объем потребляемой электроэнергии, W = кВт•ч; t -- тариф на электроэнергию, t = 0,6226 грн./кВт•ч.



Затраты на текущий ремонт и обслуживание оборудования определяем по формуле:

(7.6)

где К_б -- балансовая стоимость оборудования, грн.; б_тр -- норма на текущий ремонт и обслуживание оборудования,

С_тр=грн.

Величина годовой суммы амортизации определяется в зависимости от балансовой стоимости оборудования и норм амортизации:

(7.7)

где К_б -- балансовая стоимость оборудования, грн.; -- норма амортизации по видам основных фондов,= 13,6 %.

С_ам=грн./год.

Прочие расходы соответствуют 3 % от всей суммы затрат:
(7.8)

С_пр=грн./год.

Сумма годовых эксплуатационных затрат составит:

С=6980+1633+8716,4+3128+613,7=21071грн.

Эффект природоохранных мероприятий представляет собой предотвращенный ущерб народному хозяйству, вызванный улучшением состояния окружающей среды. Разность предотвращенного ущерба и необходимых для этого эксплуатационных расходов показывает величину абсолютного эффекта. На народнохозяйственном и отраслевом уровнях эффект выражается в виде прироста годового объема национального дохода, чистой продукции. На уровне предприятий, учитывая их хозрасчетный характер функционирования, эффект определяется по годичному приросту прибыли, в отдельных отраслях и на предприятиях -- по снижению себестоимости.

Платежи предприятия за выбросы и сбросы загрязняющих веществ и размещения отходов в пределах лимитов относятся на расходы производства, а за сверхлимитные осуществляются за счет доходу, который остается в распоряжении предприятия.

До применения природоохранных мероприятий АЗС через превышение величины предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух выплачивает штрафы в размере 60 тыс. грн/год. После введения в эксплуатацию дополнительных очистных сооружений величина штрафов уменьшилась до 25 тыс. грн/год.

Эффект природоохранных мероприятий -го вида от предотвращения (уменьшения) потерь на -м объекте составляет:

, (7.9)

где - штрафы, за загрязнение окружающей природной среды до применения природоохранных мероприятий; - штрафы, за загрязнение окружающей природной среды после применения природоохранных мероприятий. Тогда из формулы 7.9 эффект природоохранных мероприятий -го вида от предотвращения (уменьшения) потерь на -м объекте составляет:

грн.

Таким образом, показатель общей эффективности экологических капитальных вложений рассчитываем по формуле (7.1) и имеем:

Полученные в ходе расчетов показатели эффективности капитальных затрат сравниваем с нормативными показателями. Рассматриваемые направления капитальных вложений признаются эффективными, если расчетные коэффициенты эффективности удовлетворяют условию: .

В настоящее время в целом по народному хозяйству установлен нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат 0,12. Однако ограниченная способность окружающей среды к самоочищению предопределяет возрастание затрат на ее охрану. Поэтому нормативы эффективности капиталовложений в природоохранные мероприятия должны быть значительно ниже, чем норматив эффективности капиталовложений в общественное производство. При этом уровень норматива эффективности дифференцируется по видам природных ресурсов (воздух, вода, земля и др.) с учетом особенностей их эксплуатации и охраны. Учитывая, что пока такие нормативы не разработаны, для оценки эффективности рекомендуется сравнивать расчетные коэффициенты с аналогичными показателями эффективности капитальных вложений, осуществленных на передовых предприятиях, в городах и промышленных центрах, добившихся планируемых результатов охраны среды.

Имеющиеся оценки свидетельствуют о высокой экономической эффективности затрат в охрану природы. Так, оценки эффективности капитальных вложений в мероприятия по снижению выбросов углеводородов, испаряющихся из резервуаров в атмосферу в конце 70-х гг. составили в среднем 0,10-- 0,17%. Следовательно, сроки окупаемости капитальных вложений составляли от 5,8 до 10 лет. Срок окупаемости капитальных вложений в цех очистки воздуха на АЗС оценивается в 3,5 года. Срок окупаемости капитальных вложений в охрану атмосферы на АЗС -- пять лет, причем существует возможность снижения срока окупаемости до трех лет за счет изменения очередности вложенных средств в создание и внедрение очистных сооружений. На основе прогнозных разработок отраслей определена эффективность капитальных вложений в снижение загрязнения атмосферы. На период 1975--1990 гг. эффективность капитальных вложений в снижение выбросов даже по замыкающей отрасли промышленности (т. е. наименее эффективной с точки зрения охраны атмосферы из числа включенных в расчет отраслей) составила 0,18. Социально-экономическая эффективность затрат в охрану атмосферы, осуществляемых в настоящее время в масштабах народного хозяйства, ориентировочно оценивается в 0,20 р./р., т. е. выше уровня нормативной эффективности.

Таким образом, сравнивая полученные в ходе расчетов показатели эффективности капитальных затрат с нормативными показателями , можно сделать выводы, что данное мероприятие по снижению негативного воздействия на атмосферный воздух является достаточно эффективным. ЭКО-АЗС окупится через два года.

8. Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях

8.1 Опасные и вредные производственные факторы, действующие на работников

Вредный производственный фактор - производственный фактор, воздействие которого на работающего, в определённых условиях, приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

Опасный производственный фактор - производственный фактор, воздействие которого на работающего, в определённых условиях, приводит к травме или другому внезапному ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор, в зависимости от интенсивности и продолжительности воздействия, может стать опасным.

АЗС - сложные многофункциональные системы с объектами различного производственного назначения, обеспечивающие хранение, прием и отпуск нефтепродуктов, многие из которых токсичны, имеют низкую температуру испарения, способны электризоваться, пожаро и взрывоопасны. В связи с этим работники АЗС могут быть подвержены воздействию различных физических и химических опасных и вредных производственных факторов.

Основные опасные и вредные производственные факторы:

1.Физические факторы:

- движущиеся машины и механизмы;

- повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования, материалов;

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

- отсутствие или недостаток естественного света;

- недостаточная освещенность рабочей зоны;

- повышенный уровень шума на рабочем месте;

- наличие статического электричества.

2. Химические факторы:

- токсические (отравление бензином)

По пути проникновения в организм человека через:

- органы дыхания;

-кожные покровы и слизистые оболочки.

3. Психофизиологические факторы:

- физические перегрузки;

- нервно - психические перегрузки:

а) перенагружение анализаторов;

б) эмоциональные перегрузки.

8.2 Мероприятия по уменьшению опасных и вредных факторов

Работодатель обязан обеспечить операторов автозаправочной станции специальной защитной одеждой, спецобувью и средствами индивидуальной защиты.

Особые требования предъявляются к оборудованию территории и помещений АЗС специальными средствами. Так, территория автозаправочной станции в темное время суток должна быть освещена. При этом особое внимание уделяется освещению мест заправки автомашин и слива нефтепродуктов в резервуары АЗС. Для местного освещения при осмотре резервуаров, колодцев и колонок необходимо применять взрывобезопасные аккумуляторные фонари напряжением не более 12 В, которые следует включать и выключать вне колодцев и на расстоянии более 3 м от заправочных колонок.

Станция также должна быть оборудована телефонной (радиотелефонной) связью с диспетчерским пунктом или руководством нефтебазы, ближайшей пожарной частью и правоохранительным органом. Телефонная (радиотелефонная) связь должна всегда находиться в исправном состоянии.

Помимо этого на территории и в помещении АЗС должны находиться исправные средства пожаротушения, аптечка с набором необходимых медикаментов для оказания первой помощи пострадавшим. Вне здания операторной автозаправочной станции должен быть оборудован специальный металлический шкаф для хранения проб нефтепродуктов.

Необходимо учитывать, что скорость движения транспорта на территории АЗС не должна превышать 5 км/ч.

Прежде чем приступить к выполнению работы, оператор автозаправочной станции должен надеть предусмотренную специальную защитную одежду, проверить средства индивидуальной защиты, а также проверить исправность технологического оборудования и наличие первичных средств пожаротушения.

В санитарно-бытовых помещениях должен всегда поддерживаться порядок и проводиться проветривание.

8.3 Освещение на АЗС

Для освещения производственных, служебных и бытовых помещений используют естественный свет и свет от источников искусственного освещения.

Различают следующие виды освещения:

- естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода;

- искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света;

- совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Автозаправочные станции требуют особого внимания при проектировании системы освещения АЗС. Это связано прежде всего с повышенной степенью риска использования на АЗС различных систем освещения АЗС, так как работа ведется в непосредственной близости от огнеопасных и взрывных веществ. Выход из строя системы освещения АЗС может привести к фатальных последствиям, поэтому рекомендуется особое внимание уделять безопасности и надежности выбранной системы освещения АЗС.

Основными критериями при выборе системы освещения АЗС является отвечать требованиям пожарной безопасности, предоставлять гарантии исправной работы системы освещения АЗС на протяжении долгих сроков, а также не требовать дополнительных расходов и обладать высокой стойкостью к воздействиям внешней среды.

Для освещения АЗС могут быть использованы стандартные технологии, на основе которых работает различное световое оборудование, различные методы монтажа приборов для освещения АЗС, а также практически любые системы управления, основным критерием средств для освещения АЗС является степень их защиты. Необходимым минимумом защиты приборов для освещения АЗС являются приборы со степенью защиты от IP 54. Которые полностью защищены от любого возможного проникновения частиц пыли или иных способных затруднить работы приборов для освещения АЗС веществ, а также исключают возможность попадания капель воды в корпус лампы.

Основными источника освещения АЗС считаются металлогалогенные, ртутные и натриевые лампы. Это связано с их высокой эффективностью, позволяющей поддерживать необходимые нормы работы системы освещения АЗС. Не меньшее распространение в системах освещения АЗС имеют неоновые и светодиодные лампы. Это оправдывается большей надежностью подобных систем освещения АЗС и простотой их использования. Неоновые системы освещения АЗС в отличии от светодиодных потребляют гораздо больше энергии, однако способны обеспечить не только большую эффективность освещения, но и большую безопасность и надежность работы.

8.4 Вентиляция АЗС

Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, используемых при организации воздухообмена для обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещениях и на рабочих местах в соответствии со строительными нормами. Речь идет о свежем воздухе, который должен поступать в помещение. Именно с этой целью в помещениях устанавливают системы вентиляции.

Виды вентиляции:

Естественная вентиляция помещений - движение воздуха осуществляется за счет естественных физических причин "самотоком";

Механическая вентиляция - движением воздуха управляет вентиляционное оборудование и приборы (вентиляторы, воздухонагреватели, и др.), которые позволяют перемещать воздух на значительные расстояния;

Приточные системы вентиляции необходимы для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного;

Вытяжная вентиляция удаляет из помещений загрязненный или нагретый отработанный воздух;

Местная вентиляция - вентиляция, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

Для вентиляции автозаправочных станций (АЗС) используют небольшие вент установки (такие, как и для небольших жилых помещений). Применяется чаще всего вытяжная система вентиляции, которая удаляет отработанный воздух из помещения операторной.

Вытяжная вентиляция используется для создания баланса расходов поступающего и удаляемого из помещения воздуха. Она удаляет загрязненный или нагретый отработанный воздух.

...