А.И. Сафонов
Техноэкология. Курс лекций
Донецк: ДонНУ, 2014. – 107 с.
3. Водные ресурсы и загрязнение природных вод
3.3. Очистка водных ресурсов и экономика водопотребления
Общие водные ресурсы Земли оцениваются в
1,3 млрд км3, однако только 1,7% этого количества приходится на
пресную воду и лишь 0,5% всех водных ресурсов – это пресная вода в парообразном
или жидком состоянии, остальная заморожена на полюсах и горных вершинах. Сейчас
на каждого жителя нашей планеты доступной пресной воды приходится до 6 тыс. м3,
казалось бы, величина достаточная. Но существует два фактора, которые
заставляют говорить о водных ресурсах не вообще, а в пределах конкретных
районов. Первый фактор – неравномерность распределения пресной воды. Второй
фактор – это идущее быстрыми темпами развитие промышленности, урбанизация и
рост населения, которые сосредотачивают людей и производство на небольших
территориях.
Водные ресурсы в пределах конкретных
районов оцениваются величиной стока – количеством воды, стекающей с площади
района за год и питающей всех жаждущих. Различают водозаборные, проточные и
другие виды потребления воды. Водозабором снабжаются промышленность,
коммунальное хозяйство, орошение, теплоцентрали, жилые дома. Когда вода
обеспечивает работу турбин гидростанций, нужную глубину фарватеров или сплавку
леса, то говорят о проточном использовании. Сюда же относится и вода, которой
разбавляют загрязнения. Прочее потребление – это содержание пресных водоемов,
обустроенных для отдыха, туризма, рыбной ловли.
К 2010 г. в среднем по странам мира определилась следующая структура использования пресной воды (в процентах к общему
потреблению): орошение – 37,4; коммунальное водоснабжение - 3,2;
промышленность – 9,1; разбавление стоков – 48,1; прочие нужды – 2,2.
В этой структуре красноречиво велика доля
воды, идущей для разбавления загрязненных стоков. Следует отметить, что очистка
водоемов нужна не только для поддержания в них жизни, но и сами
предприятия-загрязнители не могут пользоваться недоброкачественной водой. Когда
к прямым затратам прибавляются средства на очистку и разбавление выбросов в
водоемы, это отражается на эффективности проектных решений. Водоемкость
производства приобретает при планировании, наряду с привычными ограничениями, -
наличием сырья, рабочей силы, транспорта – определенное немалое влияние. Объем
потребления воды становится лимитирующим фактором при размещении новых
производственных объектов или расширении действующих предприятий. К особенно
водоемким отраслям относятся химическая и нефтехимическая, целлюлозно-бумажная
промышленность, черная металлургия, производство энергии. Значительное
количество воды потребляют предприятия пищевой и текстильной промышленности.
Много воды потребляется в таких производственных процессах, где необходимо
охлаждение. Например, в США из общего количества воды, расходуемой
промышленностью, 62% потребляется на охлаждение, 28% - непосредственно в
производственном процессе и 1-10% на вспомогательных процессах. Из общего
количества воды, которое расходуется при производстве алюминия, 93% идет на
охлаждение, при нефтепереработке на охлаждение затрачивается 82% потребляемой
воды, при выплавке стали и прокате – 65%.
Важным показателем, характеризующим воду
как производственный ресурс, является количество воды, потребляемое на единицу
производственной продукции. Так на производство 1 т бумаги, производимой из
древесины, расходуется до 136 м3 воды, на тепловой электростанции – 15 м3 воды на получение 1 кВт электроэнергии. В доменном и сталеплавильном
производствах на подготовку исходных продуктов, на охлаждение и очистку
доменного газа потребляется при получении 1 т стали до 150 м3 воды. Металлургический комбинат мощностью 2 млн т чугуна в год
потребляет за сутки 1 млн м3 воды. Если принять, что житель в среднем
за сутки потребляет 150 л воды, то это количество соответствует расходу воды
многомиллионного города.
Для ограничения водозабора из источников
водоснабжения вводится оборотное водоснабжение, благодаря которому
дополнительно берется лишь столько свежей воды, сколько выводится из системы в
связи с загрязнением, испарениями, безвозвратными потерями, связанными с
потреблением воды в производственном процессе. Современные технологии позволяют
использовать воду в обороте в среднем до 25 раз. В доменном и сталеплавильном
производствах это дает возможность сокращать дополнительный забор воды на 28 м3 на 1 т продукции.
Отрасли предъявляют различные требования к
качеству воды. Под качеством здесь понимается минеральный состав, вкус, запах,
цвет, коррозийность и мутность воды. Хотя эти свойства и можно изменять, но при
большом заборе воды это приводит к нежелательному росту затрат. Поэтому выбор
источников водоснабжения следует рассматривать как важную
производственно-экономическую задачу. Так вода в холодильниках по возможности
должна быть мягкой, иначе появление в них налета будет требовать частой смены
труб и охлаждающих установок. Вода, кроме того, не должна содержать и
органические вещества, которые усиливают коррозию. Подобные качества должны
быть и у воды, циркулирующей в паровых котлах.
Очень высокие требования к качеству воды
предъявляются в пивоваренной промышленности, при производстве прохладительных
напитков, и в целом в пищевой промышленности. Например, одна из причин столь
высоких вкусовых достоинств, а значит, и популярности пльзенского пива –
качество воды.
Вода, используемая в фотографической,
кинематографической и целлюлозно-бумажной промышленности, не должна содержать
соединения марганца и железа, значительно ухудшающие качество продукции.
Подобные требования существуют и в текстильной промышленности. Так, в
Великобритании около городов Бедфорд и Лидс, где русло рек песчаное, а вода
мягкая и чистая, сформировался основной район переработки шерсти, в то время
как в других промышленных районах известняковые и мутные воды не пригодны для
процессов очистки шерсти и крашения текстильных изделий.
Интенсификация общественного производства
увеличивает требования к качеству и количеству воды. Очень требовательны к
качеству воды новые виды производств, в частности в химической и
металлургической промышленности. Отныне вода является важнейшим фактором
размещения новых промышленных предприятий и городов.
В течение тысяч лет люди, используя блага
природы, не задумывались об их исчерпаемости, количестве и тем паче об их
искусственном воспроизведении. Эти блага были «даровые». Но ныне все большее
количество воды не просто забирается из естественных источников, а
перераспределяется и подготавливается человеком, поэтому говорить о водном
ресурсе как «даровом» не приходится. Водозаборы на реках – достаточно сложные
сооружения, а если учесть стоимость трубопроводов, энергию и эксплуатацию, то
понятно, что речная вода отнюдь не «даровой» ресурс.
Бурение и оборудование даже неглубокой
скважины для подвода воды к колонке обходится примерно в 50 рублей за погонный
метр. Все чаще мы имеем дело с «рукотворной» пресной и чистой водой, получаемой
опреснением морской воды. Ныне более 350 отечественных электродиализных
опреснителей дают более 80 тыс. м3 чистой воды в сутки. капиталовложения,
необходимые для получения 1 м3 пресной воды составляют от 300 до 600
рублей, в зависимости от суточной производительности установок, себестоимость 1 м3 дистиллята от 55 до 75 копеек.
В городах создание и эксплуатация
водопроводной канализационной сети обходится недешево. В итоге вода, имевшаяся
всегда и везде, как «падавшее с неба» бесплатное благо, превращается в предмет
особой заботы (водное хозяйство) и в товар, цена которого зависит от
капиталовложений и затрат, обеспечивающих ее поступление. Анализ расходов,
например на строительство плотин в США, показывает, что в среднем на хранение 1
км3 воды в крупных водохранилищах затрачиваются капиталовложения до
120 млн долларов. Гарантированное водоснабжение – это результат исследований и
расчетов, регулирования стоков гидротехническими сооружениями, строительства
водоводов и водозаборов, улучшения качества воды, а также затрат на очистку
стоков. Вода как ресурс суммирует, таким образом, в себе предшествующие
затраты. Очевидно, что она должна, удовлетворяя наши потребности, иметь и
стоимость, подобно другим природным ресурсам. Учитывая все сказанное выше,
понятно. что она будет зависеть от местоположения предприятия, водоносности
реки, качества воды, ограничений на водопотребление и других факторов.
Одним из недостатков экономики
водопотребления явилась неправильная политика тарифов. Например, с 1 января 1982 г. в СССР повсеместно была введена плата за воду, забираемую промышленными предприятиями из
водохозяйственных систем. Установленные тарифы, не давая никакой прибыли, лишь
покрывали фактические затраты на эксплуатацию систем и расходы государства на
улучшение, оценку и охрану водных ресурсов. Наиболее низкие тарифы были установлены
на воду, забираемую промышленными предприятиями из рек и озер северных и
восточных районов страны (0,1-0,4 копейки за 1 м3). Наиболее высокие тарифы – на воду из канала Днепр-Донбасс (2,7 копейки за 1 м3) и из уникальных водоемов – озер Байкал и Иссык-Куль (2 копейки за 2 м3). Кроме того, плата за забор воды сверх установленного лимита взымалась по штрафному
– пятикратному тарифу.
Плата за воду на предприятиях включается в
себестоимость продукции, ее расточительное потребление может сказаться на экономической
эффективности производства. Введение адекватной платы за воду для промышленных
предприятий станет лишь началом в деле рационализации водопользования. Эта
плата будет распространяться на более широкий круг потребителей и водных
источников, что будет способствовать развитию хозрасчета в системе водного
хозяйства.
Экономика водопотребления требует создания
экономического механизма, регулирующего водопотребление в сельском хозяйстве,
особенно в поливном земледелии. Во всем мире орошается до 260 млн га земли и от
70 до 80% мирового водозабора идет на орошение. В некоторых странах эта
величина достигает 90%, а в США - чуть менее 40%. По разным оценкам в
оросительных системах тратится от 30 до 50% воды впустую. Потери включают:
фильтрацию из каналов, избыточный полив, непродуктивное испарение, глубокое
просачивание. Переполив и неправильный полив ведут еще и к отрицательным
изменениям почв, их засолению, изменению структуры, снижению плодородия, что в
целом бьет по экономической эффективности сельского хозяйства.
Дальнейшее развитие оросительных систем
немыслимо без автоматизированной сети измерения таких важных показателей, как
влажность почвы и текущие выпадающие осадки, и программируемых с учетом этих
данных для каждого конкретного поля и сельскохозяйственной культуры объема и
времени полива, а значит, и конкретно-экономического анализа эффективного
использования воды.
Требуют совершенствования и экономические
санкции за загрязнение вод. Тут тоже необходим конкретный экономический анализ,
ибо эти санкции будут малоэффективными до тех пор, пока размер штрафов не
зависит от вида, качества и количества веществ-загрязнителей, и пока они
выплачиваются за счет государственных средств, а не средств предприятий.
Важным направлением развития экономики
водопотребления является повышение эффективности использования воды в быту.
Исследования, проведенные в нескольких странах, показали, что потери воды на
магистральных линиях могут достигать 64%, а в ответвлениях магистрального
водопровода и домах потребителей – 33%. По данным научно-исследовательского
института коммунального водоснабжения в Российской Федерации в водопроводной
сети и арматуре теряется за счет утечек в среднем 20%, а во внешней сети 7%,
т.е. потери достигают чуть ли ни трети питьевой воды, а ведь это огромное
богатство, если учесть, что водопроводы нашей страны каждые сутки доставляют
потребителям около 55 млн м3 чистой воды. Кроме того, около 21%
питьевой воды в стране уходит без применения прямо в канализацию. В масштабе
страны на подачу нерационально используемой воды ежегодно расходуется
количество энергии, равное тому, что вырабатывает ДнепроГЭС.
За счет экономии воды можно было бы
сберечь за 5 лет 2,5 млрд. рублей, причем, не уменьшая потребление, а лишь
прекращая сброс неиспользованной воды.
Расточительное отношение к воде связано
было прежде всего с тем, что она обходилась потребителям очень дешево. Для
москвича в 1990 г. это было 50 коп. в месяц, а для петербуржца в два раза
меньше. И кроме того, эта плата почти не дифференцировалась и не увязывалась с
поведением конкретного потребителя, его бесхозяйственность наносила урон
обществу, но при этом никак не отражалась на его собственном экономическом
положении.
Таким образом, вода, являясь важнейшим
экономическим ресурсом, который напрямую связан с воспроизводством человека –
главной производительной силы общества и самоцелью новой экономической системы,
фактически уже начавшей формироваться на технологическом уровне современной
цивилизации, как экономический ресурс требует экономического механизма, обеспечивающего
учет и соотнесение затрат на «создание» этого ресурса и приносимого им
общественно-полезного эффекта, причем такого механизма, который нацеливал бы
это соотнесение на динамическую социально-экономическую оптимизацию.
Кризисные явления в экономике, нехватка
энергетических ресурсов и продовольствия поставили во всем мире во главу угла
экономического мышления экономию, правильное распределение ресурсов, в том
числе одного из широко потребляемых ресурсов – воды.
|