Непокоренная клоака » СПР-Групп - инновационные технологии в сфере доочистки водных ресурсов
News and press releases:

Непокоренная клоака

автор - Виталий Сараев

Большая часть российской канализации находится в плачевном состоянии. Ей нужны правильное правовое регулирование, новые технологии, деньги и кадры.

Ассенизационные обозы уже не тревожат сон горожан. Остались в прошлом наводнения улиц нечистотами, описанные Гюго и Гиляровским. На смену непокорным клоакам былых веков пришла «незаметная» тысячекилометровая канализация, пронизывающая основания городов. При слове «говно» иные барышни возмущенно фыркают.

Но интимные темы перестают быть таковыми, как только вытекают на всеобщее обозрение. Хорошо это понимаешь на Люберецких очистных сооружениях в Москве. Шестьдесят тысяч тонн фекальных вод, бурлящих в каждом аэротенке, не могут быть чьей-то интимной проблемой.

Первое, что видишь на подходе к Люберецким очистным, — огромный земляной вал, окружающий их территорию наподобие древних городищ. Но первая версия — на случай прорыва — неверна. Вал всего лишь прикрывает три подводящие трубы, каждая диаметром два с половиной метра. Через них проходят стоки всей северо-восточной части столицы. Сточные воды из домов попадают в коллекторы, строящиеся с небольшим уклоном, чтобы содержимое шло по ним самотеком. Для подъема сточных вод на более высокий уровень используют насосные станции.

Что удивило — отсутствует со страхом ожидаемый жуткий запах. Нет, специфический аромат в воздухе чувствуется. Но, поверьте, бывают места и более зловонные. Синие будочки для испражнений, стеснительно именуемые биотуалетами, легко дадут фору главным очистным сооружениям столицы.

На экскурсии по очистным «Эксперт» потянуло отнюдь не извращенное любопытство, а удручающие цифры. По данным Минприроды, в 2005 году в России было сброшено 50,9 млрд кубометров сточных вод, из которых 35% не соответствует ни нормативам, ни даже временным разрешениям.

До Урала очистные сооружения сильно изношены, а за ним вообще являются редкостью. В 2005 году в Приморском крае почти 80% сточных вод сбрасывалось без очистки. В Перми система канализации перегружена, в результате чего через постоянно действующий аварийный выпуск ежесуточно в Каму сбрасывалось более 100 тыс. кубометров неочищенных сточных вод. В Курской области из 139 очистных сооружений 131 не обеспечивало нормативную очистку. В Орловской области в водоемы попадало 86% неочищенных стоков. В Московской области из 1356 очистных сооружений только 42 (5%) выполняли требования предельно допустимого сброса. При этом 20% сточных вод сбрасывалось в водоемы, служащие источниками питьевого водоснабжения.

В 2006 году в России 29,72% проб воды из водных объектов, используемых в качестве питьевого водоснабжения, не отвечало гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям. Худшими были показатели в Архангельской (75,31%), Новгородской (65,50%) и Московской (55,47%) областях.

дной из главных причин такого положения является состояние сбрасываемых сточных вод. В ряде федеральных округов (Южном и Дальневосточном) это обусловлено перегруженностью или отсутствием очистных сооружений, а в большинстве субъектов Российской Федерации — низкой эффективностью их работы в силу устарелости используемых технологий очистки и высокого износа.

До 1978 года Ленинград, многомиллионный город, без очистки спускал все под себя — в Неву и Финский залив. Лишь в 2001 году две трубы, прямиком ведущие от уборных «Эрмитажа» в Зимнюю канавку, были заменены на подключение к городской канализации. Сегодня в северной столице не очищаются 375 прямых выпусков в Неву и ее притоки. В речках Санкт-Петербурга и в Финском заливе качество воды, если верить санитарным данным, катастрофическое. Морская вода прибрежной зоны в 2006 году не соответствовала санитарно-химическим нормам в 84,55% проб, по микробиологическим показателям — в 93,78%.

Живой и нежный

Идея, исторически лежащая в основе канализации, проста: снизить концентрацию отходов жизнедеятельности человека, разбавив их водой. Но по мере роста концентрации самих людей снижать концентрацию их отходов становится все сложнее. Выгребные ямы сменились сбросом фекалий в канавы и речки. Когда же их пропускной способности стало не хватать, перешли к смывной канализации со знакомыми всем бачками и специально проложенной системой коллекторов.

Однако возможности разбавления стоков были исчерпаны еще в XIX веке. Концептуальным изменением, приведшим канализацию к ее современному состоянию, стала очистка сточных вод, которой впервые занялись в 1889 году в Англии. Сначала использовалась почвенная очистка: стоками поливали поля или фильтровали их через слой грунта. В 1914 году в Англии был построен первый аэротенк — устройство биологической очистки, в котором загрязнения разлагаются бактериями и микроорганизмами.

Подобные аэротенки, пусть и значительно усовершенствованные, до сих являются основным этапом очистки городских стоков. Используют их и на крупнейших в Европе московских Курьяновских и Люберецких очистных. Но прежде чем попасть в аэротенки, сточные воды проходят несколько этапов механической очистки.

Да, чтобы развеять сомнения: никаких фекалий в исходном виде до очистных не доходит — десятки километров коллекторов и насосные станции разбивают их, на выходе получается лишь мутная серая жидкость.

Размер современных клоак поражает: протяженность канализационных сетей одного лишь Мосводоканала — более 7 тыс. километров, это больше, чем вся дорожная сеть города. Еще 5,7 тыс. километров сетей в Москве относится к ливневой канализации. Мосводоканал ежедневно принимает более 6 млн кубометров сточных вод. Это почти в два раза превышает поток Москвы-реки на уровне Звенигорода.

Сточные воды несут с собой множество мусора. Порой, как жалуются работники очистных, приплывают даже деревья. Обычный же мусор — листва осенью и кухонные отходы круглый год. Чтобы избавить от них стоки, на входе стоят решетки. Первая — крупная, похожая на решетку средневекового замка, отсеивает самый крупный мусор и предохраняет следующие, более нежные решетки, от повреждений. Дальше вода разделяется на несколько узких каналов, и в каждом проходит через решетки с прозорами 5 мм. Собранный с них мусор тут же отводится шнековым механизмом на гидропресс и отправляется на свалку.

Следующий этап очистки — песколовки, продолговатые бетонные емкости, в которых течение воды замедляется и все тяжелые частицы выпадают в осадок. На входе в песколовки болтаются большие пластмассовые трубки диаметром сантиметров семь-восемь. Заметив мой недоуменный взгляд, наш проводник комментирует: «Наше изобретение для стабилизации потока. Сколько ни пытались делать фиксированные решетки — волосами забиваются, очень уж их много в нашей воде».

Первичные отстойники, куда на следующем этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные «тазики» глубиной пять метров и диаметром 40 и 54 метра. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более легкие, чем вода, загрязнения, в бункер.

При виде пустого «тазика» на 5 тыс. кубометров наш фотограф начинает восторженно суетиться. В этот момент небольшой взрыв в соседнем шлюзе разбрызгивает во все стороны сверкающие в лучах яркого солнца капли фекальных вод. «Воздушный пузырь лопнул», — сообщает проводник.

Пузырь лопнул на входе в аэротенк — устройство биологической очистки стоков, главный и самый сложный этап.

На Люберецких очистных аэротенки — это огромные бетонные бассейны длинной 300 метров, разделенные на четыре дорожки, которые образуют «змейку». Дорожки сделаны для увеличения пробега воды и для выделения специальных зон, в каждой их которых идет своя ступень очистки. Ответствен за нее активный ил — хлопья, представляющие собой скопление различных микроорганизмов, которые разлагают и окисляют растворенные загрязнения. Его состав весьма разнообразен: главным образом это бактерии, а также простейшие, коловратки, черви, водные грибы, дрожжи.

Активный ил — живой и нежный. Стоит отключить подачу кислорода и перемешивание, как он начинает умирать. На частичное восстановление ила после суточного отключения электричества может уйти до трех месяцев, на полное — около полугода.

«В случае аварии мы первым делом спасаем активный ил, ведь он начинает задыхаться. Москва находится в более безопасном положении, поскольку имеет большие запасы ила на различных очистных сооружениях. Тяжелее в провинции, где очистные — единственные на город», — рассказывает директор Люберецких очистных сооружений Федор Дайнеко.

Но гибель ила не единственное последствие отключений электричества, стоки при этом не могут идти по обычной схеме очистки и направляются на аварийные иловые площадки. А при их переполнении начинают сбрасываться напрямую, без очистки.

В Люберцах поражают масштабы — например, в каждый аэротенк вмещается 63 тыс. кубометров стоков. А перемешивают их огромные лопасти мешалок, напоминающих ветряки. На тех участках аэротенка, где для процесса очистки требуется кислород, по дну проложены трубы, подающие воздух. Само деление на этапы обусловлено различными типами загрязнений. Помимо растворенной и взвешенной органики из сточных вод необходимо удалять биогенные элементы. К ним относят фосфаты и соединения азота: нитриты, нитраты, аммонийный азот. Попадая в водоемы, они действуют как удобрения. Их накопление приводит к чрезмерному цветению, а затем и к заморам водоемов.

Именно с удалением биогенных элементов в России наибольшие проблемы. Большинство очистных изначально не проектировалось в расчете на их очистку. Так, в Москве-реке хуже всего ситуация с аммонийным азотом, его среднегодовая концентрация местами превышает ПДК в два, а то и в шестнадцать раз.

После аэротенков вода поступает во вторичные отстойники, где удаляются остатки активного ила. Через зубцы отстойников струится завораживающий круговой водопад: гигантские фонтаны с журчащей водой, сверкающие на фоне зеленого поля. Рядом — свой сад с яблонями и вишнями. «Трава растет, бороться не успеваем — атмосфера плодородная, — говорит наш проводник, — но чайки всю эстетику портят, только покрасим что-нибудь — тут же нагадят».

Получаемая на выходе из вторичных отстойников вода поступает на доочистку — фильтрацию при помощи мельчайшей сетки в 1,6 мм. Завершающим этапом должна стать дезинфекция, для этого на Люберецких очистных построили крупнейший в мире цех ультрафиолетового обеззараживания — образец технического гламура спешно доделывают гастарбайтеры.

На этом путь стоков завершен. Основная часть очищенной воды сбрасывается тремя выпусками в Москву-реку, а небольшая часть — в местную речушку Пехорку, на радость местным рыбакам. На сайте Мосводоканала можно следить за рекламной стерлядью, плавающей в прямом эфире в сточных водах Люберецких очистных. Ее самочувствие должно свидетельствовать о качестве очищенной воды. Мосводоканал называет стерлядь «самым современным комплексным методом определения токсичности».

Осадочек остался

Очистка воды — это половина дела. После нее остается осадок, полученный из первичных и вторичных отстойников. Например, на московских очистных за год образуется более 10 млн тонн осадка, это почти 200 тыс. железнодорожных цистерн.

Выделяемые из сточной воды осадки отправляют на сбраживание в метантенки — огромные железобетонные баки высотой 24 метра и объемом 8 тыс. кубометров. В них осадок выдерживается около семи суток. Полученный в процессе брожения биогаз (смесь метана с углекислым газом) сжигается в расположенной тут же котельной, тепло которой используется для обогрева самих метантенков, а также для хозяйственных нужд предприятия.

Первые метантенки начали строить в СССР еще в 50-е годы. С тех пор многие из них были выведены из эксплуатации. Федор Дайнеко объясняет: «В СССР строили хорошие метантенки. Эксплуатировать не умели — относились наплевательски, мол, простое устройство само будет работать. Так и загубили большинство из них». В Москве метантенки до сих пор успешно используются на двух крупнейших станциях очистки — Курьяновской и Люберецкой.

Перебродивший осадок представляет собой жижу с влажностью 96–98%. Для его обезвоживания раньше использовались иловые площадки — земляные «корытца» с гравийным дном, через которое уходит часть воды. Эффективность такого обезвоживания достаточно низкая. Кроме того, иловые поля занимают огромные площади и трудны в эксплуатации — иловую карту необходимо регулярно ремонтировать, поскольку забивается дренаж. Сооружение новых иловых площадки уже запрещено Водным кодексом.

Современный метод — механическое обезвоживание осадка с использованием различных аппаратов, таких как центрифуги, камерные или ленточные фильтр-прессы. Этот метод уже используется во многих крупных городах России.

На московских очистных сооружениях осадок из метантенков промывается и уплотняется и после этого направляется в цеха механического обезвоживания. В Люберцах используют фильтр-прессы — тканевые «гармошки». Устройство в целом похоже на гигантский баян, зажатый в тисках. В него под давлением закачивается осадок и сжимается гидравлическим прессом. Затем «гармошки» расходятся, и пласты отжатого осадка падают на транспортер. В результате на выходе из цеха обезвоженный осадок имеет влажность на уровне 73% (до обезвоживания — 97%) и по своему состоянию напоминает влажный компост. Несмотря на принципиальную простоту фильтр-прессов, все управление цехом ведется с компьютеров. Стоимость каждой такой «гармошки» — около миллиона долларов.

В Люберцах цех механического обезвоживания расположен прямо на территории самих очистных. И каждые сутки приходится вывозить сто десятикубовых «КамАЗов» осадка. С Курьяновских очистных жидкий осадок подается по подземному трубопроводу длиной 80 километров в цеха обезвоживания, расположенные в Московской области.

Но интереснее всего то, что происходит с осадком дальше. За год в России его получают десятки миллионов тонн. До 1990 года осадок повсеместно использовался в качестве удобрения. В трубопроводе, идущем от Курьяновских очистных, были сделаны даже специальные врезки для местных хозяйств. Федор Дайнеко с жаром рассказывает об истории проблемы: в 1990 году вышло несколько газетных публикаций о содержании в осадке тяжелых металлов, и его использование в сельском хозяйстве без особых разбирательств запретили. Хотя об этом факте знали и раньше, существовали даже специальные инструкции, регламентирующие дозы внесения осадка сточных вод на гектар в зависимости от его загрязненности. С тех пор уже и гальванических производств — основного источника тяжелых металлов — в Москве стало намного меньше, а проблема до сих пор не решена. Сейчас Мосводоканал пытается получить разрешение на использования компостов на основе обезвоженных осадков городских сточных вод в качестве удобрения.

Пока же маются этой проблемой по всей России: девать десятки миллионов тонн плодородного осадка некуда. На то, чтобы сжигать, нет денег, да и золу все равно придется утилизировать. В Москве сейчас осадок применяют для засыпки отработанных карьеров и восстановления нарушенных земель, например после разработки песков или торфа. Большая же часть осадка складируется на полигонах депонирования — осадок насыпают многометровым слоем, а сверху высаживают деревья и передают посадки в земли лесного фонда.

Осадок воруют. Особенно на сельскохозяйственном Юге и в местах, где плохо с почвами. Предприимчивые граждане продают его под видом компоста. По словам Никиты Карпухина, директора компании «Эффективные природоохранные технологии», на его проектах осадок с иловых площадок исчезает, как только подсохнет настолько, чтобы его можно было взять лопатой.

В Санкт-Петербурге проблема с осадком решена более радикально — там, на острове Белый, на Центральной станции аэрации, построен первый в Восточной Европе завод по сжиганию осадка. На данный момент это самая прогрессивная технология утилизации. Сжигание дает в десять раз меньше отходов, чем метантенки, которые уменьшают начальный осадок всего лишь на 30%. Сейчас на Центральной станции аэрации сжигается 47% от общего количества обезвоженных осадков, что дает 20 тыс. тонн золы в год.

Золу можно использовать при производстве строительных материалов: пено- или газобетона, дорожных покрытий. Но проведенный в Санкт-Петербурге маркетинговый анализ показал, что спрос еще недостаточен для открытия подобного производства, поэтому пока зола просто складируется.

В столице проблема со складированием осадка на полигонах была не такой острой, как в Санкт-Петербурге: до сих пор Мосводоканалу хватало собственных площадей. Поэтому лишь сейчас встал вопрос о целесообразности термической переработки осадка. Рассматривается несколько ее вариантов: пиролиз, сжигание со стеклованием золы, предварительной сушкой или с взвешенным слоем, как в Санкт-Петербурге.

Пока же не менее актуальная проблема — рекультивация земель на месте бывших иловых площадок и полигонов депонирования. В Москве соответствующий, и немалый, опыт уже есть. До середины 90-х годов для обезвоживания большей части жидких осадков, образующихся на московских очистных, использовались иловые площадки на грунтовом основании. В результате на территории Москвы и прилегающих районов на общей площади 1700 га было накоплено 28 млн кубометров осадка.

С 1998-го по 2002 год велись работы по его удалению. Осадок размывали водой, извлекали, обезвоживали фильтр-прессами и складировали в специальном подземном резервуаре в технической зоне создаваемого парка Марьино. Аналогичные работы сейчас ведутся на иловых площадках Курьяновских очистных на площади 383 га. Идет подготовка к рекультивации Люберецких очистных. В отличие от аналогичного проекта в Марьине она будет осуществляться не только на бюджетные средства, предполагается привлечь и частных инвесторов. На этой площади планируется возвести порядка 4 млн кв. м жилья.

Дорогое удовольствие

Удивительно, но в России требования к очистке сточных вод более строгие, чем в Европе. Отдельные нормативы для стоков намного жестче, чем для водопроводной воды. Зачастую питьевую воду запрещено сбрасывать без дополнительной очистки.

Причина в том, что почти для всех водоемов в России сейчас используются технически невыполнимые по всему перечню рыбохозяйственные нормативы, а не более реалистичные культурно-бытовые. Состояние и реальное назначение водного объекта при этом значения не имеет. Как с горечью шутит главный технолог канализации МГУП «Мосводоканал» Дмитрий Данилович, даже если два-три рыбака вылавливают десяток плотвичек, водоем признается имеющим рыбохозяйственное значение для любительского рыболовства. И доказать обратное практически невозможно.

Но, как часто бывает в России, жесткость норм вкупе с их бессмысленностью компенсируется необязательностью исполнения. По словам Дмитрия Даниловича, в Москве достижение российских нормативов в полном объеме как реальная инженерная задача и не ставится, поскольку отсутствуют технические возможности (прежде всего по концентрациям некоторых тяжелых металлов). А нереальность требований позволяет взимать повышенную плату за сброс загрязнений.

Такая же ситуация на большинстве очистных сооружений в России, поэтому водоканалы каждый год вынуждены выпрашивать временно согласованные нормативы сброса у Ростехнадзора. Хотя согласование в данном случае — вещь условная. Запретить работу очистных невозможно, так же как и радикально улучшить степень очистки усилием воли. Зато взимать дополнительные деньги такая система помогает очень эффективно.

Альтернативой может стать формирование четких, реально выполнимых требований, как в ЕС, что позволит устанавливать жесткие сроки их поэтапного выполнения.

Соответствующий проект федерального закона «О коммунальном водоотведении» был подготовлен еще в 2005 году Российской ассоциацией водоснабжения и водоотведения. Он предлагает устанавливать максимальные сроки проведения отдельных этапов модернизации в зависимости от численности обслуживаемого населения. Для всех населенных пунктов предусмотрено введение механической и глубокой биологической очистки. Для очистных, рассчитанных более чем на 25 жителей, добавляется удаление биогенных элементов. А если жителей больше пяти тысяч, добавляется необходимость глубокого удаления биогенных элементов и этап доочистки воды.

Правда, в этой технологической привязке кроется и слабость законопроекта. В случае смены технологий, что вполне вероятно, поскольку проект предусматривает программы длительностью в несколько десятков лет, он потеряет свою актуальность. Кроме того, предлагаемые коммунальщиками нормы смущают своей неторопливостью. Так, для не имеющих очистных сооружений населенных пунктов с населением от пяти до 150 тыс. жителей общий срок внедрения всех технологических этапов очистки может достигать 24 лет.

Помимо правовых проблем российская канализация не избавлена и от нехватки денег и людей. Тарифы на водоотведение пока позволяют водоканалам осуществлять лишь текущий ремонт канализации. По оценкам Мосводоканала, строительство сооружений, рассчитанных на нормативы удаления органических, азотных и фосфорных загрязнений, обходится в 40–70 тыс. рублей за каждый кубометр суточной производительности для сооружений мощностью до 20 тыс. кубометров в сутки и в 8–20 тыс. рублей — для крупных станций (свыше 200 тыс. кубометров в сутки).

Поэтому стоимость крупных проектов исчисляется огромными суммами. Так, сейчас готовится проект реконструкции очистных сооружений Курска. Для города с 400-тысячным населением установка только цеха механического обезвоживания осадка стоит около двух миллионов евро. Полная реконструкция будет в три-четыре раза дороже. Заводы термической обработки осадка на Курьяновских и Люберецких очистных в Москве обойдутся ориентировочно в восемь и девять миллиардов рублей соответственно.

Можно примерно оценить и общие затраты на реконструкцию российских очистных. Исходя из того, что степень обеспеченности населения канализацией составляет 75%, норма потребления — 250 литров в сутки на человека, средняя стоимость равна 700 долларам за кубометр очистки в сутки, а реконструкции требует как минимум половина российских мощностей, мы получаем около 10 млрд долларов.

По словам Дмитрия Даниловича, основная проблема, которая возникнет при росте финансирования, — комплексное проектирование с необходимостью совмещения различного современного оборудования от разных производителей. Проектные организации и сейчас с трудом справляются с этой задачей. С ним согласен Никита Карпухин. Одной из основных проблем рынка очистки сточных вод он называет непрофессионализм участников. По его словам, основные ошибки допускаются при проектировании узлов дефосфатации, для которых неконцентрированные российские стоки необходимо готовить особо, и доочистки воды.

Тенденции развития канализации в России с технической точки зрения достаточно ясны. Основными задачами на ближайшие годы будет установка узлов очистки от биогенных загрязнений и обеззараживания очищенных стоков. Остается открытым вопрос системы доочистки, но стоимость его решения пока слишком велика.

В обработке осадка основным направлением сейчас является обезвоживание сырых нестабилизированных осадков — сооружение цехов механического обезвоживания. С учетом неизбежного роста внутренних цен на энергоносители и увеличения дефицита газового топлива для внутренней энергетики можно прогнозировать строительство метантенков в комплексе с установками по производству тепла и электроэнергии из биогаза. По примеру Санкт-Петербурга в крупных промышленных городах будут строить заводы по сжиганию осадка. В средних и небольших населенных пунктах останутся почвенная утилизация и захоронение на полигонах.

Технический прогресс на российских очистных будет заметен лишь в том случае, если будут решены перечисленные выше проблемы. И главная из них — отсутствие у водоканалов стимулов к улучшению очистки. Идеальные нормы недостижимы, реальные согласуются с чиновниками полюбовно на каждый год, а потому нет и мотивов вкладываться в развитие очистных сооружений. Начинать необходимо с наведения порядка в сфере правового регулирования. Решением должен стать переход на поэтапное ужесточение нормативов по примеру Европы. Для каждого населенного пункта необходимы реалистичные нормативы качества сбросов и разбитый по годам план их достижения.

В подготовке материала использованы статья А. Липкова «Русский сортир на фоне Востока и Запада» и исследование Инновационного бюро «Эксперт» «Инновации в строительном кластере: барьеры и перспективы»

http://expert.ru