МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

––––––––––––

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(государственный технический университет)

М.И. Дайнов, Н.С. Кудрявцева

ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА ЗАЩИТУ АТМОСФЕРЫ

И ОЧИСТКУ СТОЧНЫХ ВОД
ОТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ

Допущено

Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлениям и специальностям

высшего профессионального образования

в области техники и технологии

Москва

Издательство МАИ

2003

УДК 614.7:657.48

Дайнов М.И., Кудрявцева Н.С. Оценка затрат на защиту атмосферы и очистку сточных вод от промышленных выбросов: Учебное пособие. – М.: Изд-во МАИ, 2003. – 96 с: ил.

В пособии, посвященном оценке затрат на защиту атмосферы и очистку сточных вод от промышленных выбросов, рассмотрены методология расчета, включающая методы и данные по оценке капитальных и годовых эксплуатационных затрат, а также методы оценки размеров и стоимостей оборудования систем очистки промышленных выбросов в атмосферу и гидросферу.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям и специальностям высшего профессионального образования в области техники и технологии, для практического применения при курсовом и дипломном проектировании. Материалы пособия могут быть также использованы инженерами, аспирантами и научно-техническими работниками, занимающимися исследованием, разработкой и проектированием техники и технологий в области защиты окружающей природной среды.

Рецензенты: кафедра инженерной экологии и охраны труда МЭИ,
зав. кафедрой д-р техн. наук, проф., заслуженный деятель науки РФ В.Т.Медведев;

кафедра современного естествознания и экологии СПбГИЭУ, зав. кафедрой д-р техн. наук, проф., заслуженный деятель науки и техники РФ И.С.Масленникова

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

1. МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАТРАТ 9

1.1. Метод расчета 9

1.2. Оценка капитальных затрат на систему очистки 9

1.3. Оценка годовых эксплуатационных затрат 15

1.3.1. Затраты труда на эксплуатацию 16

1.3.2. Профилактика 17

1.3.3. Заменяемые материалы 18

1.3.4. Услуги 18

1.3.5. Размещение отходов 19

1.3.6. Накладные расходы 19

1.3.7. Налоги, страхование и административные расходы 20

1.3.8. Возмещение капитала 20

1.4. Параметры и критические переменные устройств для улавливания 21

1.5. Особенности оценки затрат на очистку сточных вод 26

2. ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА ЗАЩИТУ АТМОСФЕРЫ 27

2.1. Стоимость основного и вспомогательного оборудования 27

2.1.1. Циклоны 27

2.1.2. Распылительные камеры и охладители 28

2.1.3. Насосы 29

2.1.4. Вентиляторы 31

2.1.5. Электродвигатели, пусковые и вспомогательные устройства 33

2.1.6. Шнековые транспортеры 39

2.1.7. Дымовые трубы 40

2.1.8. Вытяжные колпаки 41

2.1.9. Газоходы 46

2.1.10. Электрофильтры 48

2.1.11. Скрубберы 49

2.1.12. Тканевые фильтры 52

2.1.13. Термические дожигатели 57

2.1.14. Каталитические дожигатели 59

2.1.15. Факелы 61

2.1.16. Абсорберы 63

2.1.17. Угольные адсорберы 67

3. ОЦЕНКА ЗАТРАТ НА ЗАЩИТУ ГИДРОСФЕРЫ 71

3.1. Оценки затрат при фильтровании сточных вод 71

3.1.1. Микрофильтрация 71

3.1.2. Фильтрование смешанных суспензий 72

3.2. Оценки затрат при адсорбции сточных вод активированными
углями 72

3.2.1. Адсорбция в качестве стадии доочистки 72

3.2.2. Адсорбция с эффективностью очистки 95 % 74

3.2.3. Адсорбция с эффективностью очистки 99 % 74

3.3. Оценки затрат по очистке сточных вод от минеральных примесей 75

3.3.1. Ионный обмен 75

3.3.2. Электродиализ 76

3.3.3. Обратный осмос 76

3.3.4. Выделение сухих веществ из концентрированных растворов 77

3.4. Оценки затрат при дегазации сточных вод 77

3.4.1. Дегазация сточных вод от аммиака 77

3.5. Оценки затрат при химических методах очистки сточных вод 79

3.5.1. Окисление хлором (хлорирование) 79

3.6. Оценки затрат при коагуляции сточных вод 80

3.6.1. Коагуляция известью в одну стадию 80

3.6.2. Коагуляция известью в две стадии 81

3.6.3. Регенерация извести 81

3.7. Оценки затрат при биохимических методах очистки сточных вод 82

3.7.1. Аэробная очистка в искусственных сооружениях с последующим сжиганием осадков 82

3.7.2. Аэробная очистка в искусственных сооружениях с последующей анаэробной переработкой осадков 83

3.7.3. Аэробная очистка в искусственных сооружениях 84

3.7.4. Аэробная очистка в искусственных сооружениях с длительной аэрацией 84

3.7.5. Нитрификация с аэробной очисткой в искусственных сооружениях 85

3.7.6. Отдельная нитрификация 86

3.7.7. Денитрификация 87

3.7.8. Аэробная очистка от фосфора в искусственных сооружениях с добавлением квасцов 87

3.7.9. Аэробная очистка в природных условиях на полях фильтрации 88

3.8. Оценки затрат на переработку осадков после биохимической очистки сточных вод 90

3.8.1. Механическое обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах и сжигание 90

3.8.2. Стабилизация осадков в анаэробных условиях 91

3.8.3. Стабилизация осадков в аэробных условиях 91

3.8.4. Обезвоживание на иловых площадках 92

3.8.5. Механическое обезвоживание на вакуум-фильтрах и сжигание осадков, стабилизированных в анаэробных условиях 93

3.8.6. Обезвоживание на иловых площадках осадков, содержащих 6 % сухого вещества 93

3.8.7. Обезвоживание на иловых площадках осадков, содержащих 25 % сухого вещества 94

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 95

ВВЕДЕНИЕ

Современные машиностроительные предприятия характеризуются уровнями выбросов загрязняющих веществ, во много раз превышающими допустимые. Поэтому важной научно-технической задачей является проблема защиты биосферы от промышленных загрязнений, которая может быть решена в полном объеме только при сравнении затрат на мероприятия по сокращению вредных выбросов с величиной предотвращенного ущерба, который могли бы нанести эти загрязнения. Объем учебной и научно-технической литературы по экономическим аспектам защиты биосферы в настоящее время достаточно ограничен, поэтому предлагаемое учебное пособие призвано восполнить указанный пробел, связанный с методологией расчета затрат на очистку промышленных выбросов в атмосферу и гидросферу.

Как правило, для обеспечения предельно допустимых выбросов (ПДВ) могут быть применены системы очистки различных видов и типов. При этом одним из важных показателей, от которого зависит выбор системы защиты от загрязнений, является стоимость.

Учебное пособие состоит из трех глав, посвященных методологии и алгоритмам оценки затрат на защиту атмосферы и гидросферы .

В главе 1 "Методология определения затрат" рассматриваются подходы к определению технологических и стоимостных показателей, которые входят в оценку суммарных затрат на защиту атмосферы и гидросферы. Приводятся данные и методы расчета капитальных и эксплуатационных затрат на систему очистки.

В главе 2 "Оценка затрат на защиту атмосферы" приводятся методы оценки стоимостей основного и вспомогательного оборудования, устройств для улавливания дисперсной фазы и устройств для улавливания газообразных примесей. Стоимости выражаются с помощью уравнений, графических зависимостей и таблиц. Рассматриваются стоимости систем улавливания без определения стоимости проектирования таких систем. Вопросы, связанные с проектированием систем улавливания, относятся к расчетам критических переменных устройств и их использования при оценке стоимости.

В главе 3 "Оценка затрат на защиту гидросферы" приводятся отдельно оценки капитальных и эксплуатационных затрат в систему очистки сточных вод для различных методов и аппаратов очистки. Оценки затрат представляются в виде уравнений и графиков в зависимости от расхода сточных вод, изменяющегося в достаточно широком диапазоне.

Поскольку источники информации по расчету стоимостных зависимостей для отечественного оборудования по защите атмосферы и гидросферы практически отсутствуют, в настоящем пособии предпринята попытка обобщить многочисленные зарубежные публикации по методологиям расчета и стоимостным зависимостям для оборудования, производимого, в основном, в США. Здесь использованы материалы, опубликованные в справочнике "Handbook of Air Pollution Technology" [1, 2], в серии статей журнала "Chemical Engineering" [3-12] и справочнике "Handbook of Water Quality Management Planning" [13]. Ряд рекомендаций по расчету технико-экономических показателей очистки отходящих газов и сточных вод можно найти в работах [14], [15] и [16].

В указанных зарубежных источниках приводятся американские и британские единицы измерения. Чтобы сохранить уникальный и ценный иллюстративный материал и перейти к международным единицам измерения, в учебном пособии все стоимостные зависимости в виде уравнений и таблиц переведены в международную систему единиц СИ. В приведенных математических зависимостях приведены единицы измерения в СИ, но с соответствующими коэффициентами пересчета. Коэффициенты пересчета, связанные с переводом американских и британских единиц измерения в СИ, приведены в таблице с указанием номеров рисунков, на которых они используются. Все стоимостные зависимости выражены в условных денежных единицах (у.е.) и могут быть пересчитаны в рублях по текущему курсу.

Такой подход позволяет студентам приобрести опыт работы с единицами измерения, которые часто встречаются в зарубежной технической литературе в области экономики, экологии и технологии.

ТАБЛИЦА КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕСЧЕТА ПО ПЕРЕВОДУ АМЕРИКАНСКИХ И БРИТАНСКИХ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ В СИ

1. МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАТРАТ

1.1. Метод расчета

При расчете затрат на защиту атмосферы от промышленных выбросов следует, в первую очередь, решить, насколько точной должна быть оценка стоимости. Известно, что время и затраты труда на расчеты возрастают с увеличением необходимой точности оценки. Однако для большинства целей достаточной является исследовательская оценка, погрешность которой составляет  30%. Исследовательские оценки представляют собой разумный компромисс между оценками по порядку с погрешностью  50% и точными оценками, имеющими погрешность  5-10%. Оценки по порядку слишком грубы для технико-экономического анализа, а точные требуют знания специфических параметров места установки, которые часто недоступны на этапе предварительного выбора параметров системы защиты атмосферы. Таким образом, в учебном пособии рассмотрены исследовательские оценки стоимости в зависимости от параметров систем.

Затраты на очистку воздуха от примесей складываются из капитальных затрат и годовых эксплуатационных издержек (затрат) потребителя.

Капитальные затраты включают прямые и косвенные расходы на поставку и установку системы очистки, в том числе стоимость земли и другие необесценивающиеся вклады.

Годовые эксплуатационные затраты включают прямые затраты на эксплуатацию, косвенные затраты на эксплуатацию, отчисления на ремонт и некоторые другие.

Расчету капитальных и годовых эксплуатационных затрат посвящены следующие разделы учебного пособия.

1.2. Оценка капитальных затрат на систему очистки

Капиталовложения в систему очистки складываются из прямых и косвенных затрат. Прямые затраты − это стоимость поставки оборудования системы, дополнительные затраты, такие, как налоги и стоимость транспортировки, а также прямые затраты на установку: на труд и материалы при установке, затраты на подготовку места установки, зданий и т. п. Косвенные затраты включают косвенные затраты на установку системы − это инженерное обслуживание и наладка, а также затраты, учитывающие стоимость земли и оборотный капитал.

Существует несколько путей оценки капиталовложений. Наиболее точный результат может быть получен, если рассчитывать отдельно стоимости оборудования каждого вида и его установки, а затем складывать их. Помимо того, что при таком подходе требуются большие затраты времени, он неосуществим при исследовательских оценках, так как детальные данные, касающиеся конкретных мест установки систем, обычно недоступны.

Другой крайний подход − определение стоимости исходя из стоимости аналогичного устройства другого размера. Это обычно делают, используя степенную функцию типа

, (1.2.1)

где ОК − общие капиталовложения в установку системы 1 и 2; S − размер системы, определяемый, например, объемом выбросов; n − показатель степени, величина которого лежит между 0 и 1.