Влияние АЗС на окружающую среду

ФАКТОРЫ ВЛИЯНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ТИПОВОЙ АВТОЗАПРАВОЧНОЙ СТАНЦИИ

В последние годы определилась устойчивая тенденция к росту автомобильного парка России, особенно легкового транспорта. В настоящее время возросло количество не обосновано построенных автозаправочных станций (АЗС) всех типов. Автозаправочные станции обычно располагают примыкающими к автомобильным дорогам общего назначения. Поэтому экологические задачи защиты окружающей среды следует решать комплексно, оценивая совместное воздействие их на прилегающие территории. В связи с изложенным, размещение АЗС необходимо проектировать на основе многокомпонентной оптимизации с рассмотрением всего комплекса задач, обеспечивающих решение социально-экологических, технологических и экономических проблем. Учет требований охраны окружающей среды при размещении и эксплуатации автозаправочных станций в селитебной зоне автомобильных дорог общего пользования является актуальной задачей.

Немного истории. Первая АЗС в России появилась в 1911 г. По заказу Императорского Автомобильного Общества она была построена Товариществом «Бр. Нобель». Спустя всего три года в крупных российских городах насчитывалось 440 автозаправок. В довоенной России автотранспорта было немного и подавляющее его большинство принадлежало государству. Лишь единичные машины попадали к ветеранам и передовикам производства. Поэтому и АЗС требовалось немного. После войны в стране появилось большое количество трофейных автомобилей. К тому же была выпущена отечественная «Победа», а чуть позднее появились «Москвичи» и «Волги». Однако ситуацию с малым числом личного транспорта это не преломило. Все функции нефтепродуктообеспечения лежали на государственном предприятии под названием «Госкомнефтепродукт». Топливо на АЗС отпускалось только по талонам, государственным и талонам единого рыночного фонда, предусмотренных для частных автовладельцев. В 60-е годы на автозаправочных станциях можно было приобрести бензин с октановыми числами 66, 72 и 76, а также дизельное топливо. Месячный лимит топлива был строго ограничен. Каждому госпредприятию выдавалось некоторое количество государственных талонов на месяц. Строительство АЗС осуществлялось только в соответствии с государственными планами. Автозаправки можно было встретить вблизи крупных предприятий, либо вдоль основных магистралей. АЗС находились исключительно на балансе у нефтебаз, только в Москве и Ленинграде ими ведали комбинаты автообслуживания. Таким образом, в середине 60-х годов прошлого века в Москве насчитывалось порядка 250 АЗС, а в Ленинграде – 115 [18].

Сегодня рынок АЗС в России находится в стадии взросления. На данный момент в России насчитывается примерно 45 тысяч станций общего пользования. Общее число заправочных станций превышает 70 тысяч станций. В это число входят станции для заправки сельскохозяйственной и специальной техники, а также газовые автозаправки. В автозаправочный комплекс России входят 1,5-2 тысячи станций, реализующих сжиженный углеводородный газ, а также 215 АГНКС и 45 передвижных автозаправщиков. Несмотря на острую конкуренцию в этой сфере бизнеса, количество автозаправок продолжает расти.

Качественная оценка видов топлива. С момента появления первых двигателей внутреннего сгорания и до настоя­щего времени основными видами топлива для автотранспорта остаются продук­ты переработки нефти - бензины и дизельные топлива. Эти топлива представ­ляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 2000С, а в состав дизельных топлив - углеводороды, выкипающие в пределах 180-3600С. Производство топлива включает комплекс технологических процессов пере­работки нефти и нефтепродуктов.

БЕНЗИНЫ. Бензин получают путем разгонки и отбора фракций нефти, выкипающих в определенных температурных пределах; до 100 °C - бензин I сорта, до 110 °C - бензин специальный, до 130 °C - бензин II сорта, до 265 °C - керосин («метеор»), до 270 °C - керосин обыкновенный, примерно до 300 °C - производится отбор масляных фракций. Остаток считается мазутом.

Бензин - это смесь легкокипящих жидких углеводородов различного строе­ния с температурой кипения, получаемая при перегонке нефти, осуш­ке природного газа, переработке твердых видов топлива и при вторичной пере­работке продуктов перегонки нефти (например, мазута). Наиболее важными для бензинов являются требования к детонационной стой­кости и фракционному составу, от которых зависят их эксплуатационные характе­ристики.  Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с требуемой детонационной стойкостью. Наименьшей детонационной стойкостью об­ладают нормальные парафиновые углеводороды, а наибольшей — ароматические углеводороды. Варьируя углеводородный состав, получают бензины с различной детонационной стойкостью, характеризуемый октановым числом (ОЧ). Октановое число - это цифра, показывающая антидетонационную стой­кость бензина. Чем выше ОЧ, тем выше стойкость бензина против детонации. Определение ОЧ производится на специальных моторных установках.

Все отечественные стандарты предусматривают содержание в бензинах серы (до 0,05…0,10%) и фактических смол (до 30…100 мг/л). Эти включения вызывают вредные отложения и коррозию деталей ДВС. В соответствии со стандартами бензины не должны содержать воду, механические примеси, водорастворимые кислоты и щелочи, однако на практике встречаются слу­чаи существенного отклонения от этих требований.

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

В случае отравления, вызванного 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 лёгкие, при засасывании его в шланг, используемый как сифон с целью слива из бака, 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 её болезненность, желтушность склер.

ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА. Дизельное топливо (хим. соляра) - жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Дизельное топливо (ДТ) для автомобильных дизелей изготавливают из дистиллятных фракций прямой перегонкой нефти, а также из дистиллятных фрак­ций, подвергнутых гидроочистке и депарафинизации с добавлением до 1% изопропилнитрата для повышения цетанового числа. ДТ состоит в основном из двух компонентов: легко воспламеняемой жидкости (цетана) и плоховоспламеняющегося метилнафталина. Наиболее важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива яв­ляются его воспламеняемость и прокачиваемость. Воспламеняемость топлива характеризует его способность к самовос­пламенению. Цетановое число (ЦЧ) - это процентное содержание цетана в дизельном топливе по отношению к метилнафталину.Цетановое число (ЦЧ) характеризует способность топлива к самовос­пламенению. Чем выше ЦЧ, тем лучше топливо самовоспламеняется.  По сравнению с бензинами в отечественных дизтопливах содержание серы существенно больше (в 5-10 раз). Для дизтоплива содержание серы строго нор­мируется по двум составляющим: по общей сере (обычно не более 0,2…0,5%) и меркаптановой сере (обычно не более 0,01%). При сгорании из серы образуются ее оксиды, которые оказывают коррозион­ное воздействие на металлы — детали ЦПГ. При низких температурах оксиды се­ры легко растворяются в капельках воды, образуя сернистую и серную кислоты. Наиболее агрессивными по коррозии являются меркаптаны и сероводород. От содержания в дизтопливе серы существенно зависит срок службы дизеля. Чем больше серы, тем интенсивнее коррозионное изнашивание дизеля, поэтому в промышленно развитых странах содержание серы в дизтопливе ограничено более жесткими стандартами. В последнее время в рамках борьбы за экологию жёстко нормировано содержание серы в дизельном топливе. Под серой здесь понимается содержание сернистых соединений — меркаптанов (R-SH), сульфидов (R-S-R), дисульфидов (R-S-S-R), тиофенов, тиофанов и др., а не элементарная сера как таковая; R — углеводородный радикал. Содержание серы в нефти находится в пределах от 0,15 % (легкие нефти Сибири), 1,5 % (нефть Urals) до 5—7 % (тяжёлые битуминозные нефти); допустимое содержание в некоторых остаточных топливах — до 3 %, судовом топливе — до 1. Понижение содержания серы в ДТ, как правило, приводит к уменьшению его смазывающих свойств, поэтому для ДТ с ультранизким содержанием серы обязательным условием является наличие присадок.

ДРУГИЕ ВИДЫ ТОПЛИВА. Альтернативные топлива - это природный газ, нефтяной углеводородный газ (пропан-бутановый), спирты, синтетическое топливо, водород, генераторный газ и др. Каждый вид топлива по сравнению с обычными нефтяными топливами имеет как преимущества, так и недостатки. Превалирование последних в настоящее время препятствует широкому распространению альтернативных топлив.

ГАЗ. До недавних пор газ (сжатый или сжиженный) считался единственной реальной альтернативой в качестве горючего для автомобилей. Наиболее часто для этих целей используется сжиженный газ, который представляет собой смесь прорана и бутана в определенной пропорции. Эту смесь еще называют сопутствующим газом, так как ее получают при добыче и переработке нефти. Сегодня газовые автозаправки есть практически во всех странах мира, а число автомобилей на сжиженном газе уверенно растет. Какими же преимуществами обладает этот вид топлива?

- Более низкая цена по сравнению с бензином.

- Возможность переоборудования практически любого бензинового двигателя.

- Наличие резервной топливной системы.

- Невысокая токсичность выхлопных газов.

Среди минусов сжиженного газа, как топлива для авто, можно отметить ограниченность запасов, дополнительные расходы на переоборудование автомобиля, необходимость прогрева двигателя на бензине при минусовой температуре.

БИОТОПЛИВО. Мировое лидерство по производству и использованию биотоплива уверенно удерживают США, хотя Япония и страны ЕС все чаще рассматривают этот вид топлива в качестве альтернативы бензину. Сегодня существует три технологии производства биотоплива.

1. Первая из них представляет собой переработку сельскохозяйственных отходов (древесина, солома, навоз и т.д.) или зерновых культур (кукуруза, пшеница и т.д.) в топливо.

2. По второй технологии биотопливо получается путем добавления в дизельное топливо определенного количества (от 5 до 30%) рапсового масла.

3. Третий вид биотоплива – это синтетическое топливо, получаемое путем различной переработки отходов деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства и даже мусора. Такое биотопливо обычно смешивают с обычной соляркой для повышения ее качества и экологических показателей. Достоинства любого биотоплива это:

- Полное отсутствие или минимальная концентрация вредных выбросов

- Отсутствие серы, что благотворно влияет на состояние двигателя

- Неограниченные запасы сырья

- Возможность получения требуемых характеристик топлива

У биотоплива, как альтернативного горючего есть только один минус – это необходимость больших финансовых вложений для создания предприятий по его выпуску и высокие затраты энергии на производство.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. Заряженные электрические батареи в качестве питания электроприводов автомобилей стали использовать еще в первой половине прошлого века. Уже тогда были по достоинству оценены преимущества такого вида «топлива»: отсутствие выхлопных газов и вибраций, коэффициент полезного действия близкий к 90% (у двигателя внутреннего сгорания 20-50%), высокий крутящий момент и минимум обслуживания автомобиля. Единственным недостатком электромобилей является ограниченность хода, но в современных моделях и эта проблема решена, например, Chevrolet Volt способен проехать без подзарядки более 350 км. В нашей стране электромобили пока представлены единичными экземплярами, в то время как в США, Японии и, в меньшей степени, странах Евросоюза этот вид транспорта стремительно завоевывает популярность.

ВОДОРОД. Водород - перспективный энергоноситель, его называют топливом будущего, так как сырье для его производства никогда не закончится. Единственным недостатком водорода является его взрывоопасность, поэтому наибольшую трудность составляет разработка системы питания автомобиля. На сегодняшний день есть две технологии применения водорода в качестве топлива для авто: топливные элементы и сжигание его в двигателях внутреннего сгорания. Водород позволяет одновременно решить сложные экологические проблемы. При его сгорании (быстро протекающей экзотермической реакции окисления кислородом) получаются лишь вода и тепло. Да, образуются еще окислы азота, количество которых зависит от температуры сгорания смеси в цилиндре двигателя. И здесь важно, что в водородных двигателях температура сгорания топлива на режимах городской эксплуатации существенно ниже, чем в углеводородных (бензиновых, спиртовых, метановых, пропан-бутановых и т.д.). Очевидно, что если под "водородным двигателем" понимать электрический, получающий энергию от реакции соединения водорода и кислорода в топливных элементах, то окислов азота не будет совсем.

Анализ возможных воздействий АЗС на окружающую среду.

Атмосфера. В процессе эксплуатации АЗС происходит загрязнение окружающей среды загрязняющими веществами. Считается, что доля АЗС в общей эмиссии загрязнения атмосферного воздуха крупных городов составляет 5-8 %. При этом до 40% выбросов составляют продукты испарения топлива из бензобаков заправляемых машин, до 40% продукты испарения из резервуаров. Оставшиеся 20% выбросов составляют выхлопные газы двигателей автомобиля при их движении по территории АЗС.

Основными источниками выделения загрязняющих веществ на АЗС являются:

резервуары с нефтепродуктами (испарения нефтепродуктов - "большие и малые дыхания");

топливораздаточные колонки (испарения при заполнении бензобаков автомобилей);- объекты очистных сооружений (испарения нефтепродуктов и сброс остатков (после очистки) в систему канализации;

аварийные и непреднамеренные разливы нефтепродуктов на территории АЗС;

неплотности технологического оборудования и коммуникаций;

вентиляционные устройства производственных помещений АЗС и пунктов технического обслуживания, размещенных на территории АЗС;

выбросы отработавших газов автотранспорта.

Объем выбросов только некоторых компонентов отработавших газов (СО, С_ХН_У, NOx) и только от автомобилей на АЗС в настоящее время оценивается в 73-78 тыс. тонн. В ближайшие годы предполагается увеличение автомобильного парка и, как следствие, дальнейшее увеличение объема выбросов на АЗС.

Значительный объем выбросов на АЗС заставляет постоянно повышать их техническое совершенство. В первую очередь это проявляется в техническом усовершенствовании резервуаров и топливораздаточных колонок (ТРК). Однако техническое совершенство резервуаров для хранения топлива, топливоподающих систем не ликвидирует выбросов загрязняющих веществ, т.к. не решается вопрос выбросов от автомобилей.

Количество выбрасываемых от автомобилей загрязнителей на территории АЗС зависит от многих факторов: от режима работы двигателей (при движении автомобиля или в режиме ожидания, т.е. на холостом ходу), продолжительности открытого состояния горловин бензобаков (а это зависит от планировки АЗС и организации процесса заправки автомобилей топливом).

Воздействующим на природу фактором является и изъятие территории для АЗС, площадь которой зависит от планировочного решения АЗС, особенностей размещения всех ее технологических объектов.

При горении углеводородного топлива происходит образование токсичных веществ, связанное с условиями горения, составом и состоянием смеси. В двигателях с принудительным воспламенением концентрация окиси углерода достигает больших значений из-за недостатка кислорода для полного окисления топлива при их работе на богатой топливом смеси.

В последние годы в связи с ростом плотности движения автомобилей в городах резко увеличилось загрязнение атмосферы продуктами сгорания двигателей. Выпускные газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) состоят в основном из безвредных продуктов сгорания топлива - углекислого газа и паров воды. Однако в относительно небольшом количестве в них содержатся вещества, обладающие токсическим и канцерогенным действием. Это окись углерода, углеводороды различного химического состава, окислы азота, образующиеся в основном при высоких температуре и давлении [21].

Отходы. Образование отходов от деятельности АЗС минимально. Технологические решения складирования (накопления) и утилизации отходов производства на земельные ресурсы, растительный и животный мир, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух района расположения предприятия отрицательного воздействия не оказывают.

Стоки с территории. Для очистки стоков с территории на АЗС обычно используется очистное сооружение БОПСВ (блок очистки поверхностных сточных вод), который предназначен для очистки загрязненных ливневых стоков, талых вод, поступающих с промплощадок предприятий, территорий АЗС, стоянок автотранспорта, от мойки автомашин и др. от тяжелых механических примесей (песка, частиц грунта и т.п), взвешанных веществ и нефтепродуктов.   Принцип работы типовой станции очистки на АЗС - Блок очистки поверхностных сточных вод (БОПСВ-3) предназначен для очистки загрязненных ливневых стоков, талых вод, поступающих с промплощадок предприятий, территорий АЗС, стоянок автотранспорта ,от мойки автомашин и др. от тяжелых механических примесей (песка, частиц грунта и т.п), взвешанных веществ и нефтепродуктов .   Блок очистки БОПСВ-3 выполняется в виде горизонтальной стальной сварной цилиндри­ческой емкости полной заводской готовности с наружним и внутренним эмалевым покрытием. Сооружение  состоит из трех зон очистки. Движение жидкости по зонам блока очистки – самотечное за счет разности уровней на входе и  выходе. Первая зона – зона предварительного отстаивания с нисходяще-восходящим потоком, состоящая из приемного патрубка и емкостного отсека. Вторая зона – блок тонкослойного отстаивания, который представляет собой набор тонкослойных элементов, расположенных под углом к горизонту. Движение сточных вод в тонкослойных элементах - восходящее (схема противоточного отстаивания). Выпавший осадок сползает по нижней образующей тонкослойных элементов и по мере необходимости удаляется вакуумной машиной ,всасывающий рукав которой опускается в отделитель через техничёский колодец. Таким же образом удаляется осадок из зоны предварительного отстаивания через технический колодец. Нефтепродукты при восходящем движении потока сточных вод накапливаются на верхней образующей тонкослойных элементов, где укрупняются и частично закрепляются на взвешенных веществах. Укрупнившиеся частицы нефтепродуктов выносятся потоком сточных вод на поверхность воды. Отсюда по мере увеличения толщины слоя всплывших нефтепродуктов до 50- 100мм они удаляются на утилизацию. Третья зона – блок с фильтрующим элементом. Для доочистки сточных вод принимается фильтрующий материал-минеральная вата. В качестве альтернативного заполнения может быть использован активированный уголь. Процесс фильтрации с потоком жидкости снизу-вверх. Фильтр представляет собой сварную конструкцию, в верхней и нижней части которой устанавливаются сетки для фиксации фильтрующих материалов, укладыва­емых горизонтальными слоями. При прохождении воды через фильтрующий материал происходит поглощение эмульгированных нефтепродуктов. В процессе эксплуатации необходимо проверять высоту слоя загрузки фильтра. Окончание рабочего цикла и необходимость замены фильтрующего материала определяется истечением времени их активного действия, сопровождающимся нарастанием ухудшения качества фильтрации воды. Сточные воды после фильтров проходят через нефтеудерживающую перегородку и поступают в контрольный колодец и далее в отводящий трубопровод. Поверхностные сточные воды с территории АЗС после очистки подлежат сбросу на рельеф местности. Состав очищенных сточных вод необходимо контролировать путем периодического их отбора и анализа из контрольного колодца блока очистки через  установленную на нем пробоотборную трубу.

Внештатные ситуации. АЗС - предприятие, напрямую работающее с горючесмазочными материалами. Очевидно, что в процессе работы с ними необходимо иметь представление об основных возможных опасностях, таких как пожары, взрывы и т.д. Реализовать концепцию охраны автозаправочной станции, в которой отсутствует человеческий фактор, не представляется возможным, но подход комплексного обеспечения безопасности позволяет минимизировать усилия человека по работе с различными системами (охранно-пожарной, системой контроля и управления доступом, видеонаблюдения). В качестве базиса для обеспечения безопасности АЗС можно рассмотреть интегрированную платформу, которая может объединить в единый комплекс с простым и доступным управлением все системы: видеонаблюдение, контроль кассовых операций, распознавание автомобильных номеров, систему интеграции со специализированным программным обеспечением, отвечающим за работу топливоналивного оборудования и его контроль.

Список использованных источников

1.   Рынок АЗС в России. История и перспективы. [электронный ресурс], https://spec-technika.ru/2017/05/rynok-azs-realii-i-perspektivy/ (дата обращения 01.05.2021)

2.   Современная АЗС. Ежемесячный журнал. [электронный ресурс] http://www.sovazs.com/ (дата обращения 14.04.2021)

3.   Туровский И.С.. Обработка осадков сточных вод: Стройиздат, 1982 г.

4.   Скачано с www.znanio.ru