Как модернизируют московские очистные сооружения

Вся вода с московских улиц, предприятий и из жилых домов попадает в систему канализации. В столице ее длина составляет более восьми тысяч километров — примерно такое же расстояние между Москвой и Хабаровском.

По трубопроводам, каналам и коллекторам вода идет на очистные сооружения. На Москву работает несколько таких предприятий: Курьяновские, Люберецкие, Южнобутовские и Зеленоградские очистные сооружения. Вместе они способны пропускать 5,4 миллиона кубометров воды в сутки. Только пройдя через них, вода должна попадать в природные водоемы.

Подземные сети

До очистных сооружений сточные воды проходят длинный путь. Сначала из жилых кварталов и с промышленных предприятий они текут по внутренним и дворовым сетям в городскую канализацию.

В основном вода движется самотеком, потому что трубы под землей имеют определенный уклон. Там, где обеспечить его невозможно, работают насосные станции, которые создают нужный напор. Поскольку Москва продолжает активно застраиваться, протяженность канализационных сетей постоянно растет — в среднем прибавляется до 50 километров в год.

Из канализации и коллекторов вода попадает на насосные станции. В сточных водах много посторонних предметов — это может быть ветошь, твердые бытовые отходы и другой мусор. Случается, что насосы из-за этого забиваются. Чтобы избежать поломок, перед поступлением на насосные станции воду пропускают через решетки. Мусор, который они задерживают, потом вывозят.

Заводы по очистке воды

С насосных станций вода уходит на городские очистные сооружения. Крупнейшие из них и одни из самых больших в Европе — Люберецкие — находятся в Некрасовке. Предприятие по очистке сточных вод занимает 173 гектара земли и может пропускать три миллиона кубометров воды в сутки. Правда, благодаря водосберегающим технологиям в последние годы фактически сюда поступает 1,5–1,8 миллиона кубометров в сутки.

На Люберецкие очистные сооружения попадает вода из Северо-Западного, Северо-Восточного и Восточного округов Москвы, а также подмосковных Химок, Долгопрудного, Мытищ, Балашихи, Реутова и Люберец.

Очистные сооружения состоят из старого блока, построенного в 1963–1966 годах, двух блоков Ново-Люберецких очистных сооружений (1984 и 1996 годы), блока удаления биогенных элементов (2006 год) и блока ультрафиолетового обеззараживания (2007 год).

Воду очищают по традиционной схеме полной биологической очистки. На первом этапе она очищается механически, проходя через решетки с отверстиями пять и шесть миллиметров. Здесь остается все, что пропустили решетки канализации: мелкие бытовые предметы, отбросы пищевых производств, пластик и полиэтиленовые пакеты, строительный и другой мусор.

Минеральные примеси (песок, глинистые частицы) удерживают песколовки, а после вода попадает в первичные отстойники. Это резервуары диаметром 40 и 54 метра, где из воды извлекают нерастворенные примеси.

Затем вода идет на биологическую очистку в аэротенки. В них проходят процессы, похожие на те, что происходят в естественных водоемах, но их скорость сильно увеличена благодаря специальным технологиям. Воду очищают с помощью активного ила при принудительной подаче воздуха. Во вторичном отстойнике ил и осадок отделяют.

Именно обработку осадка, который образуется в отстойниках, специалисты называют одной из самых сложных стадий в процессе очистки. Его приходится подвергать нескольким стадиям обработки, включая метановое сбраживание и механическое обезвоживание. В результате получается искусственная биопочва, которую используют для рекультивации карьеров и полигонов твердых бытовых отходов. Новые технологии работы с осадком позволяют не только избавиться от неприятного запаха, но и исключить тяжелый ручной труд.

Переход на новые технологии

Требования к качеству очистки сточных вод год от года становятся строже, и АО «Мосводоканал» все время старается внедрять технологии, которые совершенствуют этот процесс. Основные направления такой работы — реконструкция сетей канализации, удаление азота и фосфора и внедрение систем обеззараживания ультрафиолетом. С помощью этих технологий предприятие может возвращать в природу воду, которая соответствует отечественным санитарно-гигиеническим требованиям и европейским стандартам.

В последние годы началась масштабная модернизация самых крупных московских очистных сооружений. Первыми стали Курьяновские. Новые технологии, на которые переводят предприятие, помогают делать и воду, и воздух вокруг значительно чище.

В систему Курьяновских очистных сооружений вошли и Южнобутовские. Их используют в качестве цеха комплексной очистки воды.

Масштабная модернизация Курьяновских очистных сооружений длится более десятилетия. За это время завершили несколько проектов: ввели в эксплуатацию тепловую электростанцию на биогазе, построили снегосплавный пункт и блок ультрафиолетового обеззараживания сточных вод. В конце 2015-го после реконструкции в эксплуатацию ввели первый блок Новокурьяновских очистных сооружений. В том же году началась реконструкция второго блока, которая завершилась в октябре 2017-го.

Одна из главных задач модернизации — избавиться от неприятного запаха, который мешал почти двум миллионам жителей южных и юго-восточных районов Москвы. Раньше до их домов часто ветром доносило запах сероводорода.

Основными источниками этого газа были первичные отстойники, подводящие каналы, приемные камеры, песколовки и илоуплотнители. Все их удалось перекрыть благодаря уникальной разработке российских инженеров — плоским плавающим перекрытиям. Это крышки, которые поднимаются и опускаются в зависимости от уровня воды в отстойниках. Они состоят из колец, расположенных внахлест, а зазоры закрыты уплотнением, чтобы запах не просачивался.

Испытания показали надежность и эффективность новой технологии. После установки крышек выделение в воздух сероводорода (вещества, которое и дает неприятный запах) уменьшилось на 90–95 процентов.

Кроме того, во время модернизации цехов механического обезвоживания вывели из эксплуатации и законсервировали 16 уплотнителей сброженного осадка общей площадью 14 тысяч квадратных метров. На очистных сооружениях установили 39 газоочистных комплексов для фильтрации вентиляционных выбросов, а для контроля качества очистки открыли две автоматизированные станции мониторинга атмосферного воздуха.

Все основные источники запахов сегодня оснащены устройствами, предотвращающими их распространение. По данным лабораторного контроля, эффективность их работы составляет 99 процентов (по сероводороду).

Обновление Люберецких очистных сооружений

На Люберецких очистных сооружениях тоже работают над устранением неприятного запаха, который беспокоил жителей окрестных районов. Модернизация и тут идет уже несколько лет.

В 2006 году ввели в эксплуатацию блок удаления биогенных элементов, в 2007-м — блок ультрафиолетового обеззараживания очищенной сточной воды, в 2013 году — ТЭС на биогазе, которая обеспечивает больше половины потребностей предприятия в электроэнергии. С 2013 по 2017 год реконструировали цеха механического обезвоживания осадка и проводили другие мероприятия, которые должны были способствовать устранению неприятных запахов.

Чтобы избавиться от запаха сероводорода, на Люберецких очистных сооружениях перекрывают его основные источники. Здесь установили такие же плавающие крышки, как и на Курьяновских сооружениях. Накрыли 73,4 тысячи квадратных метров воды — это площадь десяти футбольных полей. Из эксплуатации вывели 79,3 тысячи квадратных метров сооружений, в том числе 18 уплотнителей сброженного осадка (15 тысяч «квадратов»).

На предприятии был создан единый центр обработки осадка. Устаревшие фильтр-прессы заменили на девять современных центрифуг (декантеров), открыли две автоматизированные станции мониторинга атмосферного воздуха. Все превышения по выбросам они могут фиксировать онлайн.

В 2020 году на Люберецких очистных сооружениях начинается масштабная реконструкция. Она должна будет улучшить качество очистки сточных вод, полностью автоматизировать производство, повысить его энергоэффективность, внедрить безотходные технологии производства и продолжить борьбу с дурно пахнущими выбросами.

Для реконструкции останавливать работу очистных сооружений не потребуется. На первом этапе построят головные сооружения цеха механической очистки воды (узел процеживания, песколовки и каналы), узел переработки мусора и новых каналов. После начнется строительство первого блока очистных сооружений, капитальный ремонт первичных отстойников и реконструкция главного машинного зала.

Следующим этапом реконструкции станет удаление фосфора и азота из осадка сточных вод. Для этого создадут систему удаления соединений азота с использованием специфических бактерий. В результате из осадка будут получать минеральное удобрение, а высвобождаемое в ходе реакций тепло можно будет использовать в производственных процессах.

Затем на очистных сооружениях начнут возводить второй блок, для которого реконструируют аэротенки и вторичные отстойники. Завершит реконструкцию строительство сооружений обеззараживания. Чтобы бороться с неприятными запахами, планируют построить новый узел обработки грубодисперсных примесей, установить дополнительное газоочистное оборудование, модернизировать перекрытия первичных отстойников. Кроме того, хранить и перевозить отбросы планируют в специальных закрытых пресс-компакторах.

Уже завершены строительные работы по реконструкции Зеленоградских очистных сооружений, проводятся пусконаладочные мероприятия.

Экологичные решения

Модернизация помогает переводить предприятия на более экологичные методы работы. Постепенно они начинают потреблять меньше ресурсов, а процессы очистки воды становятся все более безотходными. Уже сегодня московские очистные сооружения переходят на альтернативные источники энергии. Например, электричество они могут получать с помощью биогаза, который образуется в процессе сбраживания осадка сточных вод.

Электро- и теплоэнергию из него получают на мини-ТЭС. Станции, работающие на биотопливе, повышают надежность работы очистных сооружений. А значит, сводится к минимуму вероятность сброса неочищенной воды в реки и озера, если предприятие вдруг останется без внешних источников электроэнергии.

В ходе реконструкции Люберецких очистных сооружений планируют применить множество инновационных технологических решений. Уменьшить необходимость постоянного ремонта оборудования позволит двухэтапное изъятие мусора из сточной воды. Качество очистки воды повысит применение технологий глубокого удаления азота и фосфора. Стопроцентное обеззараживание сточных вод обеспечит строительство нового блока ультрафиолетового обеззараживания. Энергоэффективные решения позволят сократить потребление электричества на процессах биологической очистки.

В будущем очистные сооружения хотят перевести на безотходное производство. Для этого продолжат создавать системы переработки в биотопливо осадка сточных вод, что позволит отказаться от его захоронения на полигонах.