До 1978 года в Ленинграде сточные воды вообще не проходили никакой очистки. То есть ежесуточно 3,5 млн. м3 сточных вод, поступающих с промышленных предприятий, жилых домов, больниц, школ, сбрасывались в Неву и другие городские водоемы. В те годы удельное водопотребление составляло около 300 л чел/сут.
98,5% как сырье для осадка
Петербург – крупнейший мегаполис на берегах Балтики, и это накладывает на него, а значит, и на Водоканал – особую ответственность за состояние Балтийского моря.
По итогам 2017 года водопотребление в городе достигло уровня 126 л чел/сут. Сегодня в городе образуется около 2,5 млн. куб. м сточных вод. В период выпадения дождей расход может достигать более 4 млн. куб. метров.
За прошедшие десятилетия ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» реализован целый ряд мероприятий Программы прекращения сброса неочищенных сточных вод в водные объекты Санкт- Петербурга. Ключевым моментом по переключению прямых выпусков стало окончание строительства Главного канализационного коллектора (ГКК) — крупнейшего экологического проекта не только Петербурга, но и всего Северо-Западного региона. Благодаря вводу в эксплуатацию ГКК уже удалось ликвидировать более 60 прямых выпусков сточных вод общим объемом около 334 тыс. м3 в сутки. Раньше вся эта грязь напрямую сбрасывалась в Неву, а теперь по коллектору поступает для очистки на Северную станцию аэрации. Таким образом, сегодня в Петербурге очистку проходят 98,5% сточных вод.
Однако в результате очистки сточных вод образуется не только очищенная вода, но и осадок, содержащий все извлеченные из стоков загрязнения. ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» сегодня является одним из немногих предприятий в России, которому удалось решить проблему утилизации этого осадка.
Фишки технологии
В начале 1990-х годов Водоканал изучил мировой рынок технологий сжигания осадка сточных вод. В качестве наиболее подходящей к условиям Санкт-Петербурга была принята технология сжигания осадков в печах с «кипящим» слоем компании OTV SA (Франция). По данной технологии предварительно подготовленный и обезвоженный осадок насосами высокого давления через инжектора подается в слой раскаленного кварцевого песка с температурой 750-800 °С, где происходит моментальное сгорание (около 2 секунд). Особенности данной технологии в том, что процесс горения происходит практически за счет теплотворной способности самого осадка и требует лишь незначительной дополнительной подачи топлива (природного газа). Главным преимуществом такой печи является отсутствие движущихся механических деталей в зоне высоких температур, что значительно увеличивает ресурс их работы.
После линий сжигания устанавливаются современные многоуровневые системы газоочистки, благодаря которым характеристики очищенных газов при выбросе в атмосферу соответствуют всем требованиям Директивы Европейского парламента и Совета ЕС № 2000/76 «О сжигании отходов». Наряду с этим выполняются более жёсткие требования Российского санитарного и природоохранного законодательства, регламентирующие достижение концентрации загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха на границе и за пределами санитарно-защитных зон очистных сооружений.
Петербургский водоканал приступил к решению проблемы сжигания осадка в тесном сотрудничестве с французской фирмой OTV.
В результате в 1997 на ЦСА был построен и запущен в эксплуатацию первый в Восточной Европе завод по сжиганию осадка (ЗСО). Положительный десятилетний опыт эксплуатации этого завода, его надёжность и эффективность, позволили Водоканалу принять решение о строительстве и вводе в эксплуатацию в 2007 году ещё двух заводов сжигания осадка на канализационных очистных сооружениях Северной станции аэрации и Юго-западных очистных сооружениях. В настоящий момент в Санкт-Петербурге эксплуатируются три завода по сжиганию осадка сточных вод.
Внедрение в Северной столице данной технологии позволило существенно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. В результате сжигания объем образующихся отходов уменьшается в 10 раз, а зола не имеет запаха и не содержит патогенной микрофлоры. Отпала необходимость отчуждения территорий для организации новых полигонов и транспортировки обезвоженного осадка с очистных сооружений на полигоны. Кроме того, появилась возможность промышленного применения золы, выработки электроэнергии и использования тепла, отводимого от дымовых газов на обеспечение горячего водоснабжения и отопления.
Сжигание и экология
В процессе реализации проекта по сжиганию осадка сточных вод Водоканалу пришлось столкнуться с негативным восприятием новшества петербуржцами. Причинами стали неправильное понимание особенностей технологии и незнание городских проблем, а также отсутствие информации о положительных примерах внедрения данной технологии зарубежными водоканалами. В целях проведения разъяснительной работы специалисты Водоканала неоднократно встречались с жителями города, в том числе и на общественных слушаниях. Свое мнение высказывали также компетентные специалисты и эксперты. Например, представители НПО “Союз экологов и врачей” провели глубокую оценку химического и акустического воздействия на атмосферный воздух от ЗСО.Комплексная оценка воздействия с учетом всех существующих и вновь проектируемыхисточников показала, что приземная концентрация по всем загрязняющим веществам составляет менее 1 ПДК и не оказывает отрицательного влияния на жизнь и здоровье людей.
Международный опыт по решению проблемы обезвреживания осадков сточных вод подтверждает эффективность и экологичность технологии сжигания. В Европе и США практически все крупнейшие мегаполисы (Берлин, Мюнхен, Франкфурт-на-Майне, Штутгарт, Париж, Вена, Лондон, Манчестер и т.д.) утилизируют свой осадок путем сжигания, а те крупные города, которые еще не решили эту проблему, в настоящее время вводят в эксплуатацию такие комплексы
Очень интересен пример города Цюриха, где абсолютное большинство населения на референдуме поддержало строительство завода по сжиганию осадка сточных вод. Завод был введен в эксплуатацию в 2015 году. В крупнейших городах Китая (Пекин, Шанхай, Гонконг и др.) построены и вводятся в эксплуатацию, а также находятся в процессе строительства аналогичные заводы. Интересно, что в Европе большинство заводов возведено в непосредственной близости от жилых домов. К примеру, курортный город Бильбао в Испании имеет завод в центре жилого квартала.
Рекультивация полигонов
До 1997 года весь объем образующегося в процессе очистки сточных вод осадка вывозился на полигоны. Год от года количество складируемого там осадка возрастало. Не смотря на то, что изначально полигоны были устроены вдали от жилых районов, в последние годы границы растущего города вплотную приблизились к этим, неблагополучным с точки зрения экологии объектам. Кроме того, в процессе нового строительства были вырублены лесополосы, являвшиеся естественной преградой на пути распространения запаха.
Петербургский водоканал с начала 1990-х активно занимался поиском эффективной технологии переработки осадка до экологически безопасного состояния и подготовки полигонов к рекультивации. Специалистами проводился и проводится мониторинг технологий, используемых сегодня с этой целью в мировой практике. Наиболее перспективные технологические решения проходят апробацию на объектах предприятия.
За это время в качестве возможных мероприятий по обработке осадка рассматривались и апробировались самые разные методики, среди которых биологическая – черви, пробиотики (биооксидол), химическая – с применением различных реагентов, физическая – создание стабилизирующего покрытия с дальнейшим выводом газа и воды и физико-химическая – геотубирование. Последняя на сегодняшний день является наиболее оптимальным решением по переработке размещенного на полигонах осадка.
Суть метода заключается в статическом обезвоживании обработанного реагентами осадка. В результате такой обработки образуется безопасный субстрат, который не имеет запаха, и который можно использовать для производства техногрунта. Полученный техногрунт может применяться для планирования территорий парков, лесополос, дорожных откосов, рекультивации полигонов. Благодаря тому, что в результате обработки реагентами нейтрализуется негативное действие солей тяжелых металлов, не исключается использование грунта в качестве удобрений для растений. Ведь в осадке сточных вод содержится ряд полезных элементов: органические вещества, азот, фосфор, калий, кальций, а также микроэлементы, дефицит которых растения часто испытывают при произрастании на обычных почвах.
В ногу с ХЕЛКОМом
Сегодня ХЕЛКОМ разрабатывает новые рекомендации по обращению с осадком сточных вод и золой от сжигания осадка. Соответственно перед Водоканалом стоят задачи полезного использования осадка сточных вод и золы. В настоящее время в мире широкое распространение получили технологические решения по переработке отходов, в результате которых получаются горючие газы. Это анаэробное сбраживание с получением биогаза и пиролиз с выработкой синтетического газа. Но с учетом того, что себестоимость биогаза и синт-газа в два раза выше, чем себестоимость природного газа, а электроэнергия, полученная при когенерации, – на 30 — 50% дороже, чем на розничном рынке, данные технологии экономически не оправданы.
Учитывая размер необходимых инвестиционных вложений, в целях обеспечения экономической целесообразности внедрения технологий использования возобновляемых источников энергии, в реализации подобных проектов в России необходимо участие государства.
Что касается поиска инновационных технологических решений по полезному использованию золы, образующейся в результате сжигания осадка сточных вод, то в настоящее время специалисты петербургского водоканала изучают возможные технологии. Это может быть приготовление органо-минеральных удобрений или получение из золы наполнителя для строительных смесей (шпатлевки, цементные, полимерные, гипсовые). В любом случае, решение вопроса утилизации золы позволит обеспечить полную безотходность процесса очистки сточных вод крупнейшего мегаполиса России.
АИП. Перспективные задачи
Ключевым мероприятием по обезвреживанию осадка сточных вод, предусмотренным Адресной инвестиционной программой ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» является реконструкция комплекса обработки осадка со строительством двух линий сжигания на Центральной станции аэрации (ЦСА). Завод для сжигания осадка Центральной станции аэрации (ЗСО ЦСА) находится в эксплуатации более 20 лет, в то время как его основные узлы рассчитаны на срок 10-12 лет. Поэтому на сегодняшний день очевидна недостаточная мощность ЗСО ЦСА.
В 2016 году согласно АИП выполнены работы по разработке проекта строительства на заводе двух новых линий производительностью 80 тСВ/сутки каждая. Новым проектом принят ряд инновационных решений, направленных на совершенствование технологического процесса. В 2017 году проект прошел экологическую экспертизу.
Отечественное в приоритете
Функционирующие в Санкт-Петербурге заводы сжигания осадка сточных вод с момента ввода в эксплуатацию были на 90%оснащены зарубежным оборудованием, в частности продукцией немецкой фирмы Simens.
В рамках программы импортозамещения при проектировании 2-х линий сжигания осадка на ЗСО ЦСА по многим позициям удалось подобрать оборудование российских производителей: котлы, грузоподъемное оборудование, шнековые транспортеры, мешалки, компрессоры, турбины. Кстати, применение в рамках данного проекта отечественного оборудования, в том числе химических насосов, рассмотрено и одобрено немецкими партнерами.
Активное взаимодействие в 2016 году с петербургской компанией «Промышленная группа «Безопасные технологии» позволило решить вопрос импортозамещения основных элементов и нестандартного оборудования печи. В результате проведенной работы увеличена степень локализации российского оборудования, а доля импортного оборудования снижена до 30%.
ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» в рамках реализации проекта проводит работы по замене контрольно-измерительных приборов (оборудование ЦКТИ), импортозамещению насосов прокачки осадка, платформ для продвижения осадка, сушилок осадка, конденсаторов пара, газовых и водяных инжекторов. Доля оборудования, поставляемого отечественными производителями, в рамках реализации этого проекта составит около 80%.
Подготовила Елена Никитченко