Аспекты внедрения экологической повестки рассматриваются производственниками как дополнительная статья затрат, понижающая экономическую эффективность предприятий. Капитальные затраты и операционные расходы на реализацию природоохранных мероприятий могут составлять величины, сопоставимые со стоимостью основных производств.

Проводимая государственная политика в области охраны окружающей среды, направленная в том числе на укрепление правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности вынуждает искать способы повышения эффективности природоохранных мероприятий.

Повышение эффективности природоохранных мероприятий может достигаться по следующим направлениям:

за счет использования наилучших доступных технологий производства, требующих меньше ресурсов и обладающих лучшими экологическими показателями;

повышения эффективности работы соответствующих инженерных систем, проактивного обслуживания этих систем, внедрения решений, относящихся к «Индустрии 4.0»;

за счет пересмотра моделей построения экологических систем и подходов к осуществлению экологических мероприятий.

В данной статье будут рассмотрено последнее направление, сопряженное с пересмотром моделей построения экологических систем и подходов.

Результаты исследования

Проблематика

В качестве основы экологической повестки Российской Федерации можно рассматривать тезисы ст.3 Федерального Закона Российской Федерации от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» [1], согласно которым основными принципами охраны окружающей среды являются научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства и допустимость воздействия хозяйственной и иной деятельности на природную среду.

При этом с точки зрения природоохраны в [1] приводятся следующие формулировки: платность природопользования и возмещение вреда окружающей среде и презумпция экологической опасности любой хозяйственной деятельности.

Простыми словами любая экономическая деятельность, осуществляемая субъектами хозяйствования, негативно влияет на окружающую среду, субъекты обязаны при планировании своей экономической эффективности учитывать обязательные расходы на возмещение вреда окружающей среде, а снижение финансового бремени возможно лишь при условии применения современных научно-технических решений и подходов при планировании и организации производства за счет применения перспективных технологий. Экологическое законодательство и практика его применения в отношении производителей может рассматриваться двояко. На уровне обывателей экологическая повестка рассматривается в позитивном ключе, что соответствует понятию «зрелое гражданское общество». В [2] авторы анализируют экономические аспекты деятельности предприятий, занимающихся производством природоохранного оборудования, и утверждают, что одним из способов повышения эффективности указанных предприятий является ужесточение мер ответственности за нарушения экологических норм. Подобное решение экологических проблем идет вразрез с экономической эффективностью государства в целом, которая базируется на эффективной деятельности производителей. Это вынуждает искать наиболее рациональное решение, которое обеспечит снижение экологических рисков и устранит причинение вреда окружающей среде производителями с сохранением экономических показателей.

Поднимаемая в данной работе проблематика и полученные выводы основаны на анализе данных, приведенных в Таблице 1 и полученных в рамках профессиональной деятельности сотрудников института «ВТИ-Инноватика» в области очистки сточных вод.

Укрупненно локальные очистные сооружения (ЛОС) представляют собой техническую систему, которую можно разделить на 3 основных подсистемы:

• подсистема, обеспечивающая физико-химическую очистку (ФХО);
• подсистема, обеспечивающая биологическую очистку (БО);
• подсистема доочистки (применяется до сброса в ВО, в случае использования оборотного водоснабжения и по другим экономически обоснованным причинам).

Ориентировочно структуру капитальных затрат можно представить следующим образом:

• ФХО – порядка 40 % капитальных затрат;
• БО – порядка 60 % капитальных затрат;
• величина затрат на доочистку, в случае ее применения, составляет около 50 % капитальных затрат на биологическую очистку.

На рисунке 1 приведены графики зависимости величин капитальных затрат на систему очистных сооружений в зависимости от объема очищаемых сбросов, актуальные на текущий момент и обоснованные принятыми требованиями к уровням загрязнений в сбросах. Отдельно показаны расходы на ЛОС в случае обеспечения требований сброса в централизованную систему водоотведения (ЦСВ) и в случае сброса в водные объекты (ВО). На основании полученных значений были построены соответствующие линии трендов.

Необходимо отметить, что нормы сбросов, действующие в Российской Федерации, являются более жесткими по сравнению с приятыми в большинстве государств Европейского союза, что свидетельствует о признании важности экологической повестки на государственном уровне.

Кроме капитальных затрат на создание системы очистки сбросов, предприятия сталкиваются с необходимостью выделения площадей под размещение задний и сооружений ЛОС.

На рисунке 2 приведен график ориентировочной потребности в площадях для размещения зданий/сооружений, оборудования, емкостей в зависимости от объема очищаемых сбросов. На графике приведена общая площадь, требуемая для размещения ЛОС (синие ромбы), включая площадь размещения подсистемы ФХО (серые треугольники) и подсистемы БО. Размещение системы доочистки не приводится ввиду незначительного влияния на общую площадь при применении подсистемы БО. Приведенные графики учитывают увеличение занимаемой площади ввиду обеспечения необходимых санитарных зон, проездов, зон для обслуживания оборудования, приготовления и хранения реагентов и т. п.

График показывает, что основную площадь занимает подсистема БО, представленная преимущественно в виде емкостей больших объемов (биологическая очистка требует использования емкостей, объем которых обычно составляет от 4 до 6 крат от объема суточного сброса предприятия). Стоит отметить, что возможно применение более «компактных» решений для БО (на базе т.н. «микробиологических реакторов» и системы фильтрации ила). основанных на повышении концентрации активного ила, что позволяет ускорить протекание необходимых процессов очистки. Однако подобное решение драматически (в 2 раза и более) повышает операционные затраты на очистку сбросов и в настоящее время применяется только в случае отсутствия свободных площадей для размещения емкостей БО. В ряде случаев применение подсистемы БО в принципе невозможно из-за особенностей состава сбросов. Это относится прежде всего к металлообрабатывающим, станко- и машиностроительным предприятиям, характер сбросов которых исключает возможность биологической очистки из-за отсутствия условий для поддержания жизнеспособности активного ила.

При этом подсистема ФХО (как и подсистема доочистки) достаточно компактна и позволяет размещать ряд оборудование на разных уровнях, значительно сокращая при этом занимаемую площадь.

Оценка операционных затрат

Структура операционных затрат включает следующие основные категории:

• затраты на электрическую энергию. Величина затрат напрямую зависит от количества потребителей электрической энергии (количества подсистем ЛОС), используемых для очистки сточных вод. Некоторое снижение операционных затрат на электрическую энергию возможно при применении энергоэффективного оборудования, а также оптимальных решений для очистки сбросов, наиболее подходящих для рассматриваемого случая;
• затраты на заработную плату сотрудников. Величина затрат напрямую зависит от сложности и количества подсистем ЛОС. Снижение операционных затрат на заработную плату возможно при повышении уровня автоматизации как очистных сооружений, так и основного производства. Это позволит перераспределить должностные обязанности сотрудников с выделением ответственных по обслуживанию очистных сооружений. Зачастую для полной ЛОС (ФХО + БО + доочистка) количество обслуживающего персонала не превышает 4-х человек;
• затраты на оборудование и материалы. Включает расходы на реагенты, применяемые для очистки, материалы для обслуживания оборудования и т. п. Величина зависит от особенностей применения ЛОС – от количества используемых реагентов, обеспечивающих номинальные параметры протекания процессов очистки. В ряде случаев имеется возможность снижения расхода материалов (реагентов) за счет вариативности технологий очистки. Это может приводить к увеличению капитальных затрат на сооружение ЛОС и оценивается при планировании строительства;
• затраты на утилизацию обезвоженного осадка сточных вод. Сбросы могут содержать до 2 % осадка, подвергаемого обезвоживанию и утилизации. Процессы обезвоживания и утилизации осуществляются как на этапе ФХО, так и на этапе БО. Стоимость утилизации зависит от класса опасности утилизируемого обезвоженного осадка. При достаточном объеме получаемого обезвоженного осадка целесообразно и рентабельно использование системы сжигания осадка.

Для укрупненного расчета операционных затрат на очистку сбросов можно использовать следующие данные: в структуре операционных расходов 60 % расходов составляют расходы на ФХО и 40 % на БО. Усредненная удельная величина операционных расходов на очистку сбросов, которая составляет около 45 рублей на 1 м3 сбросов (ФХО – 27 руб./м3, БО – 18 руб./м3).

В соответствии с эмпирическими наблюдениями сделаем следующее умозаключение – при росте объемов очищаемых сбросов основной категорией операционных затрат являются расходы на электрическую энергию.

Особенности очистки сбросов организациями водопроводно-канализационного хозяйства

Особенностью очистки сбросов, осуществляемых организациями водопроводно-канализационного хозяйства (ОВКХ), является значительные объемы очищаемых сточных вод. В ведении ОВКХ находятся комплексные очистные сооружения (КОС), осуществляющие очистку сбросов на определенной территории, включая поверхностные сточные воды, хозяйственно-бытовые стоки и сбросы предприятий, осуществляемые в ЦСВ с последующим сбросов в ВО, с удельными величинами капитальных затрат на ЛОС предприятий.

Ранее были приведены данные, показывающие что при росте объема сбросов величина удельных капитальных затрат на сооружение снижается. Кроме того, при больших объемах удельная стоимость очистки сбросов неизмеримо ниже – основную величину операционных затрат составляет стоимость электрической энергии.

Еще одной особенностью КОС является эффект усреднения показателей концентрации загрязняющих веществ в сбросах за счет смешивания сбросов различной природы и происхождения.

Это выражается в том, что для ЛОС превышение предельно допустимых концентраций (ПДК) отдельных видов загрязнений в подвергаемых очистке сбросах может негативно сказаться на работе системы очистки либо значительно повысить затраты на очистку за счет необходимости применения особых технологических решений. Эффект усреднения сбросов, поступающих на КОС, способен снизить ПДК и, соответственно, частично решить характерные для ЛОС проблемы.

Предлагаемая модель построения экологических систем

Ранее было показано на реальных примерах, что стоимость природоохранных мероприятий достаточно велика и выполнение всех требований экологического законодательства может значительно снизить экономический эффект от основной деятельности субъектов хозяйствования.

При этом было показано, что капитальные затраты на систему очистки сточных вод, а также операционные расходы на очистку сбросов значительно ниже при осуществлении ее организациями водопроводно-канализационного хозяйства.

Обозначим основные выводы в виде тезисов, описывающих перспективную модель очистки сбросов:

максимальное количество операций, связанных с очисткой сточных вод. осуществляется организациями водопроводно-канализационного хозяйства. Это позволит снизить капитальные и операционные затраты предприятий на очистку сбросов, что повысит их экономическую эффективность наряду со снижением экологических рисков и устранением причинения вреда окружающей среде;

в основе лежит использование имитационной расчетной модели всей территории объекта административно-территориального деления, позволяющей определить величины негативных воздействий всех источников сбросов, определить оптимальные параметры работы КОС, соответствующие гидротехнические параметры, осуществить динамическое моделирование работы всей системы водоочистки и водоотведения, рассчитать критические параметры работы, а также, требования к ЛОС субъектов и, как следствие, оптимальные величины капитальных затрат;

возможности КОС должны позволять применять только ФХО на ЛОС субъектов;

КОС должны создаваться в модульном исполнении либо с возможностью изменения производительности, в соответствии с социально-экономическим развитием рассматриваемого объекта административно-территориального деления. Модульная структура КОС должна обеспечивать энергоэффективность работы КОС в режимах минимальных нагрузок

для развития КОС вводится система приобретаемых квот, определяющая экономическую модель предлагаемой модели;

квоты являются овеществленным выражением технических возможностей КОС по обеспечению очистки заявленного объема стоков с соответствующим составом. Первоначальный объем квот определяется на основе расчетной имитационной модели. Модернизация КОС ведет к изменению общей величины допустимых квот, предоставляемых субъектам;

квоты приобретаются субъектами в требуемом объеме, при соблюдении приобретенных квот субъектами предприятия осуществляют оплату по установленным тарифам на водоотведение;

экономическая модель может допускать свободный оборот квот на рынке, отражая экономическую динамику рынка. Развитие предприятий, сопряженное с изменением состава и объема сбросов, может сопровождаться независимым приобретением неиспользуемых квот иных субъектов. Подобный оборот обеспечит саморегулирование рынка квот, а также компенсирует невозможность быстрой модернизации КОС при отсутствии свободных квот у организации водопроводно-канализационного хозяйства;

информация об обладании квотами является общедоступной (в соответствии со статьей 4.3. «Информация о состоянии окружающей среды (экологическая информация)» [1]). Данные об обладании квотами, историей их владения и т. п. хранятся в специализированной информационной системе, доступ к данным осуществляется посредством соответствующего информационного ресурса, позволяющего автоматизированное предоставление данных по запросу. Допускается применение технологий распределенных реестров для обеспечения достоверности состояния информации об обладании квотами и истории изменения владельцев. При этом оператор (организации водопроводно-канализационного хозяйства) ведут учет субъектов, выступая в роли доверенной третьей стороны, а реализация договоренностей могут о переуступке квот может осуществляться на основе смарт-контрактов [3], а квота тождественна соответствующему криптографическому токену;

информационная основа модели представлена в виде 3-х взаимосвязанных сущностей:

• расчетной имитационной модели, отражающей реальные источники сбросов, сеть водоотведения, иные характеристики и объекты, включая их картографическую привязку;
• информационную систему, отражающую владение квотами;
• специализированную систему автоматического контроля – комплекс технических средств, обеспечивающих автоматические измерения и учет показателей сбросов, фиксацию и передачу соответствующей информации.

Предварительная оценка эффективности предлагаемой модели

На рисунке 3 представлены графики зависимости величины капитальных затрат на ЛОС субъектов от объема сбросов, отражающие эффективность предлагаемой модели. При использовании ЛОС, включающих только ФМО снижение уровня капитальных вложений составляет порядка 60 %. Оценочное снижение площадей, занимаемых ЛОС, составит до 87 %.

Авторы: к.т.н. Качан Д.А., Жуков В.В., Малышев А.В.