Современные технологии в обеспечении экологической безопасности СПб и Финского залива

В настоящее время в Санкт-Петербурге основной проблемой в области охраны окружающей среды является снижение уровня техногенного загрязнения с учетом международных обязательств России. Стратегия улучшения экологической обстановки в регионе состоит в ориентации на современные технологии, перепрофилирование экологически грязных производств, а тактика – в концентрации усилий на приоритетных направлениях.

Учитывая специфику региона как пограничного субъекта Российской Федерации, существенная роль отводится соблюдению международных природоохранных соглашений, наибольшее значение из которых имеют Хельсинское соглашение и двусторонние соглашения по морским экосистемам Балтийского моря.

Хельсинкская Конвенция по охране морской среды Балтийского моря впервые была подписана странами Балтийского региона (ГДР, Дания, Польша, СССР, Финляндия, ФРГ, Швеция) 2 марта 1974 г. Конвенция стала первым международным соглашением, затрагивающим все источники загрязнения.

В конце 80-х годов ХЕЛКОМ (Хельсинкская Комиссия) принял Министерскую декларацию, установившую цель – достичь к 1995 году 50% сокращения сброса всех загрязнений, в т.ч. был определен комплекс мер по обеспечению 100% очистки сточных вод Санкт-Петербурга.

В 1992 году на дипломатической конференции подписана обновленная Конвенция. Германия, Дания, Латвия, Литва, Польша, Россия, Финляндия, Швеция, Эстония, а также Европейское Сообщество подписали одно из крупнейших многосторонних международных соглашений по охране окружающей среды. В этом же году утверждена «Балтийская совместная всеобъемлющая программа природоохранных мер» (JCP). JCP содержала основу для устойчивого сотрудничества среди всех стран Балтийского бассейна. Были идентифицированы и согласованы 132 наиболее значимых источников загрязнений, так называемые «горячие точки», из них 19 – в России, в т.ч. по Санкт-Петербургу – 6. «Горячие точки» № 19 и № 20 относятся к очистке муниципальных и промышленных сточных вод (от городских районов и пригородов), сбрасываемых в водные объекты Санкт-Петербурга.

Водные объекты Санкт-Петербурга представлены восточной частью Балтийского моря – Финским заливом, рекой Невой и ее притоками, естественными и искусственными водоемами, реками, каналами и болотами. Всего 308 объектов.

Всего в черте города и на территориях, административно ему подчиненных, протекают 64 реки, 48 каналов, 34 ручья, общей протяженностью 555,5 км, в том числе непосредственно в черте города – 40 рек, рукавов, протоков и каналов общей протяженностью 217,5 км.

Санкт-Петербург занимает второе место среди субъектов Федерации по объему сброса сточных вод в водные объекты, на его долю приходится 6% общероссийского объема сброса сточных вод. Объем сброса сточных вод в водные объекты СПб в 2003 г. составил 1286 млн. м³, из которых 95% — загрязненные сточные воды. Основным загрязнителем является ЖКХ, с очистных сооружений которого сбрасывается 1115,15 млн.м³ или 90% городского объема стоков.

ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», осознавая свою ответственность перед населением стран региона Балтийского моря, направляет свою деятельность на улучшение экологической обстановки в регионе.

В настоящее время Санкт-Петербург имеет три крупных очистных комплекса и четыре небольших локальных очистных станций в районе Парголово. На них производится очистка более 2,2 млн.м³ сточных вод в сутки, что составляет около 75% от всего количества сточных вод, поступающих в систему коммунальной канализации города. В пригородах (Кронштадт, Сестрорецк, Зеленогорск, Пушкин, Петродворец, Колпино и др.) действует 12 комплексов очистных сооружений, обрабатывающих 93% всех стоков.

Для улучшения качества воды в Финском заливе и, как следствие этого, в Балтийском море, а также для выполнения международных требований (в т.ч. закрытие «горячих точек» № 19 и № 20) к составу сбрасываемых в акваторию Финского залива очищенных сточных вод ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» осуществляет долгосрочную программу по развитию канализации Санкт-Петербурга.

Одним из основных направлений программы является совершенствование существующих методов очистки сточных вод методов очистки сточных вод для обеспечения выполнений рекомендаций Хелкома, включая биологическую очистку сточных вод от органических веществ и глубокую очистку от азота и фосфора. К решению этой задачи ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» привлекает организации, имеющие большой опыт в разработке современных методов очистки сточных вод и выпускающие высокоэффективное оборудование.

Одной из первых фирм, взявшихся за реконструкцию аэротенков очистных сооружений Санкт-Петербурга, с целью повышения эффективности биологической очистки сточных вод и снижения энергозатрат на ее осуществление была компания «КРЕАЛ».

Фирма «КРЕАЛ» успешно работает на рынке природоохранных технологий и услуг с 1993 года. Компания специализируется на очистке сточных вод от органических веществ, азота и фосфора, а также доочистке стоков от взвешенных веществ с использованием собственных технологий и оборудования. Многолетний практический опыт работы специалистов и проводимая научно-исследовательская работа позволили разработать новые оригинальные системы очистки сточных вод, обеспечивающие достижение экологических нормативов на сброс в водоемы.

Для эффективной очистки от органических веществ фирма выпускает аэрационное оборудование и блоки плоскостной загрузки.

Пористые трубчатые аэраторы «КРЕАЛ» изготавливаются из химически стойких полимерных материалов. По результатам тестирования Шведского научно-исследовательского института экологии IVL аэраторы «КРЕАЛ» устойчивы к агрессивной среде сточных вод, имеют низкие потери напора воздуха, что сокращает затраты энергии на аэрацию, обеспечивают эффективность массопередачи кислорода из воздуха в воду на уровне лучших зарубежных аналогов, включая трубчатые и дисковые аэраторы.

Для глубокой очистки сточных вод от азота фирма «КРЕАЛ» производит реконструкцию существующих аэротенков с переводом их в режим нитриденитрификации.

Реконструкция производится одновременно с заменой системы аэрации, не требует больших дополнительных затрат и включает выделение анаэробных, аноксидных и аэробных зон в аэротенке с помощью поперечных перегородок и различной интенсивности аэрации.

Внедрение аэрационной системы «КРЕАЛ» в аэротенке с применением технологии нитриденитрификации дает не только глубокую очистку сточных вод (до нормативных требований) от органических веществ и всех форм азота (аммонийного, нитритного, нитратного), но и дополнительно экономит электроэнергию на аэрацию.

Блоки плоскостной загрузки изготавливаются из стойкого полимерного материала, имеющего сетчатую структуру для эффективного закрепления микроорганизмов, в виде чередования плоских и гофрированных листов. Размещение блоков в аэротенке увеличивает его производительность и позволяет сформировать специфический микробный ценоз, способный повысить глубину очистки сточных вод от трудноокисляемых органических веществ подобно двухступенчатым аэротенкам. Кроме того, в биопленке достигаются бескислородные условия, необходимые для удаления из стоков нитратов и фосфатов.

Для выполнения международных обязательств России в рамках Хельсинской конвенции по закрытию «горячих точек» Санкт-Петербурга № 19 и № 20 в период с 1994 по 2003 гг. специалистами «КРЕАЛ» осуществлена реконструкция очистных сооружений Центральной станции аэрации, Северной станции аэрации, г.г.Пушкина, Колпино, Кронштадта, Петродворца и др. с внедрением системы мелкопузырчатой аэрации на базе аэраторов «КРЕАЛ» и технологии нитриденитрификации.

В результате существенно улучшено качество очищенных сточных вод и сокращены затраты на аэрацию, в частности:

• на Центральной станции аэрации (очистные сооружения производительностью 1,5 млн.м³/сут) модернизация существующей аэрационной системы позволила вдвое сократить расход сжатого воздуха и почти в 2 раза уменьшить сброс по азоту, достигнув требований Хелкома (10 мг/л);
• на Петродворцовой станции аэрации в результате внедрения аэрационной системы «КРЕАЛ» взамен существующей системы очистки сточных вод общий расход воздуха на аэрацию сокращен в 1,26 раза при одновременном увеличении концентрации кислорода в очищенной воде в 3,7 раза и снижении сброса азота (сброс аммонийного азота снижен в 8,2 раза; нитритного азота – в 2,9 раза).

В 2004 году на Центральной станции аэрации реконструирована секция аэротенка с внедрением оригинальных методов очистки сточных вод и системы аэрации «КРЕАЛ» для увеличения эффективности работы аэротенка, достижения нормативного качества очищенных стоков и дополнительного сокращения энергозатрат на аэрацию.

Для осуществления этих целей фирмой «КРЕАЛ» были предложены методы очистки сточных вод, основанные на опыте внедрения на Центральной станции аэрации технологии нитриденитрификации с использованием аэраторов «КРЕАЛ» и являющиеся составной частью эксклюзивной концепции компании по развитию систем биологической очистки городских сточных вод. Разработанные современные эффективные технологии и оборудование позволяют достигать нормативных требований на сброс в водоемы не за счет строительства новых дополнительных сооружений, а благодаря реконструкции существующих очистных сооружений, при этом значительно уменьшаются капитальные вложения и сокращаются сроки строительно-монтажных работ.

В соответствии с поставленными задачами в ходе проведения реконструкции выполнены следующие мероприятия:

• увеличена ширина аэрируемой полосы;
• увеличена эффективность использования объема аэротенка за счет выравнивания нагрузки на зоны нитрификации;
• созданы бескислородные условия за счет низкой интенсивности аэрации с применением перфорированных аэраторов «КРЕАЛ»
• в аэротенке размещена плоскостная загрузка.

При разработке проекта реконструкции секции аэротенка наряду с заменой существующей системы аэрации было учтено обеспечение возможности дальнейшего увеличения эффективности очистки сточных вод от органических веществ, взвешенных веществ, азота и фосфора (до уровня российских нормативов и требований ХЕЛКОМА).

Нормативная очистка сточных вод по взвешенным и органическим веществам невозможна без доочистки стоков на фильтрах с зернистой загрузкой. Фирмой «КРЕАЛ» предложено принципиально новая система очистки сточных вод, предусматривающая реконструкцию существующих вторичных отстойников в отстойники-фильтры вместо строительства отдельных дорогостоящих сооружений доочистки. Разработанная конструкция отстойник-фильтр успешно реализована в промышленном масштабе на очистных сооружениях производительностью 120 тыс. м³/сут. Размещение во вторичных радиальных отстойниках D=40 м фильтров с плавающей зернистой полимерной загрузкой позволила в 5 раз снизить содержание взвешенных веществ в очищенных сточных водах.

Возможность доочистки сточных вод Санкт-Петербурга на фильтрах с плавающей загрузкой, размещаемых во вторичных отстойниках, исследована на пилотной установке. Испытания пилотной установки на Центральной станции аэрации показали, что концентрация взвешенных веществ может быть снижена до уровня не более 5 мг/л.

За последнее десятилетие в результате проведенных мероприятий по усовершенствованию методов очистки сточных вод в Санкт-Петербурге значительно снижен сброс по органическим веществам и азоту при одновременном существенном сокращении энергозатрат.

Практика показывает, что ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», применяя новые эффективные методы и системы очистки сточных вод, вносит большой вклад в обеспечение экологической безопасности региона.

 

Е.М.Крючихин, А.Н.Николаев, Н.А.Жильникова

АО «КРЕАЛ», Санкт-Петербург, Россия