Проблемы очистки воды

В последнее время состояние окружающей среды, в частности рек и водоемов, в Республике Беларусь, вызывает все большую тревогу. Издан по этому поводу целый ряд постановлений и указов правительства, однако бедственное положение продолжает обостряться. Причин, создавших серьезные проблемы в этой области, много.

Если проанализировать основные причины, приведшие к такой неудовлетворительной экологической обстановке в республике, то между ними обнаруживается такая взаимосвязь. Общеизвестно, что проблема оздоровления водоемов в конечном счете сводится к сбросу в них очищенных сточных вод, и решение этой проблемы имеет свои этапы: разработка проекта очистных сооружений и строительство их, наладка и грамотная эксплуатация.

По традиционно сложившемуся порядку выполнение каждого этапа осуществляется различными организациями. При этом каждая организация учитывает прежде всего свои интересы и возможности, не особенно согласовывая это с позициями смежных исполнителей. В результате завершение конечного этапа (сдача в эксплуатацию готовых объектов) на долгие годы переходит в категорию "незавершенного строительства" со всеми вытекающими отсюда последствиями: не решаются комплексные задачи, так необходимые нашим заказчикам, не осваиваются капитальные вложения, растет сметная стоимость строительства и т.п.

В 1993 г. с целью объединения специалистов-профессионалов для создания единого исполнителя, способного сосредоточить в своих руках весь цикл науки, проектирования, строительства, наладки и вывода системы на проектные эксплуатационные параметры, т.е. до сдачи объекта заказчику под "ключ", было создано предприятие "Белэкполь". Может быть, некоторые читатели увидят налет наивности в нашем стремлении вложить в наименование предприятия глубокий смысл нашей деятельности, но сущность его мы хотели выразить словами: Белоруской экологии - пользу.

В целом основными направлениями деятельности организации являются:
- разработка проектно-сметной документации на строительство или реконструкцию существующих очистных сооружений канализации;
- пересмотр ранее разработанных проектов очистных сооружений с устаревшей технологией и завышенной производительностью, базировавшейся на методах очистки, снижения капитальных затрат и себестоимости продукции, а также экономии расхода электроэнергии;
- проведение в области очистки сточных вод научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок;
- комплектация и строительство, в качестве генподрядчика, комплексов очистных сооружений;
- проведение пуско-наладочных работ и сдача объектов заказчику "под ключ".

Коллектив предприятия составляют специалисты, многие годы проработавшие в системе коммунального хозяйства, причем непосредственно занимавшиеся вопросами экологии, в частности охраной водоемов от загрязнения.

Помимо инженерно-технического персонала, который занимается непосредственной разработкой новых технологий очистки сточных вод и проектированием, коллектив укомплектован квалифицированными кадрами, выполняющими строительно-монтажные работы на месте строительства очистных сооружений. Отдельная группа занимается изготовлением по нашей техдокументации нового оборудования на предприятиях Республики Беларусь.

Используя профессиональный уровень, научный потенциал (2 кандидата наук) и собственные изобретения, к настоящему моменту нами разработана и освоена в производственных масштабах целая "гамма" современных энергосберегающих технологий, сооружений и оборудования, охватывающих все стадии очистки городских сточных вод и обработки осадка, а также перекачку стоков, что позволяет осуществлять на современном техническом уровне комплексное строительство и модернизацию объектов с доведением их количественных и качественных показателей до требуемого проектного уровня при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию.

За время существования организации выполнено более 20 проектов очистных сооружений, из которых практически все находятся в стадии строительства. Выпущенные проекты прошли все необходимые согласования с Минприроды РБ, службами санитарного и рыбного надзоров. Получены положительные заключения Госэкспертизы РБ и Минстройархитектуры РБ.

Суммарные величины снижения стоимости строительства выпущенных объектов относительно ранее разработанных составляют примерно 500 млрд рублей в текущих ценах с соответствующей экономией материальных ресурсов и эксплуатационных затрат.

Для ряда городов республики (Витебск, Лида, Браслав, Бешенковичи, Волковыск, Шарковщина, Верхнедвинск, Мядель, Любань, Несвиж, Воложин, Гродно, Малорита, Березовка, Ивье и др.) НП "Белэкполь" разработало проекты увеличения производительности очистных сооружений до проектных показателей на существующих мощностях за счет применения современного энергосберегающего оборудования, прогрессивных технологий и конструкций, что позволяет на 30-40% сократить капитальные затраты, на 30-60% снизить затраты на электроэнергию и прочие эксплуатационные затраты. Естественно, что за коротко время еще не все проекты НП "Белэкполь" претворены в жизнь и не все на практике успели доказать свое преимущество в технологиях очистки стоков и экономии средств, но на тех объектах, строительство которых завершено и они запущены в эксплуатацию, доказана предполагаемая проектами экономия капиталовложений и эксплуатационных затрат.

До недавнего времени г.п. Бешенковичи относился к тем немногочисленным населенным пунктам в РБ, которые не имели очистных сооружений канализации - стоки от жилого микрорайона сбрасывались непосредственно в р. Западная Двина. На строительство очистных сооружений по проекту института "Белкоммунпроект" понадобилось 10 лет. За этот период проект, даже несмотря на выполненную в 1995 г. институтом корректировку, морально устарел и уже не отвечал требованиям сегодняшнего дня: устарели типовые проекты сооружений, технологии очистки стоков и обработки осадков. На объекте большое количество разрозненных зданий и сооружений, растянуты коммуникации. Соответственно велики установленная мощность электрооборудования, потребление топлива в котельной, штаты и пр.

В связи с этим, "Белэкполем" в мае 1996 г. было внесено предложение осуществить на этапе завершения строительства модернизацию объекта с минимальным объемом дополнительных работ. Нами было предложено, что с учетом фактических объемов сточных вод (600-800 м 3/сут) принятую в проекте производительность 2400 м3/сут необходимо считать далекой перспективой, а на реально обозримый период (7-10 лет) установить производительность 1200-1400 м 3/сутки с выделением пускового комплекса на 600-800 м 3/сутки.

По предложениям НП "Белэкполь" Витебское ПУЖКХ выдало задание на совершенствование проектного решения, несмотря на то что освоение сметной стоимости к тому времени составило 90%.

В данной ситуации возможности решения поставленной задачи были весьма ограничены. Тем не менее были найдены решения модернизации большинства сооружений на объекте, в том числе основных, определяющих качество очистки стоков и значительное снижение энергоемкости объекта.

В результате общая сметная стоимость строительства объекта снижена на 20,8%, протяженность сетей - на 53-100% численность персонала на 44%, расход электроэнергии на 66,4%, топлива - на 72%. Осенью 1997 г. работы на очистных сооружениях завершены. Качество очистки воды соответствует проекту.

В целях успешной реализации указанного подхода нами освоено производство современного оборудования для систем очистки сточных вод, которое ранее закупалось за валюту у зарубежных фирм. Это новые аэрационные системы, самоочищающиеся решетки-процеживатели, насосные станции нового типа, вакуум-фильтры и др. За счет эффективности разработанных и установленных ими систем аэрации на очистных сооружениях в городах РБ получена реальная экономия электроэнергии, составляющая около 40%.

В 1996 г., используя накопленный опыт, наше предприятие выполнило крупномасштабную работу, связанную с анализом проектно-сметной документации на строительство очистных сооружений канализации населенных мест республики, разработанной различными проектными организациями 2-5 лет назад, где проблемы очистки сточных вод и строительства или расширения очистных сооружений были наиболее остры и требовали скорейшего решения.

Результаты анализа позволили сделать следующие выводы.

Во-первых, в основу проектов положены во многом устаревшие концепции развития городов и населенных мест. В свою очередь на базе устаревших концепций были сформированы соответствующие градообразующие концепции, откуда вытекали и соответствующие рост промышленности, населения, водопотребления и в конечном итоге расчетных объемов инженерных сооружений, которые, как правило, завышены и не согласуются с реалиями сегодняшнего дня.

Во-вторых, в рассмотренных проектах в подавляющем большинстве приняты схемы очистки сточных вод, ориентированные на типовые проекты, многие из которых разрабатывались 20 и более лет тому назад и во многих из которых не учитывались текущие изменения СНиП, СН и т.д.

В-третьих, в последние годы появились новые технологии и схемы очистки сточных вод, которые позволяют значительно (на 25-50%) снизить стоимость строительства, существенно упростить эксплуатацию и эксплуатационные расходы очистных сооружений, а также сократить сроки строительства.

Большим недостатком ранее разработанных проектов является то, что применяемые в них технологические решения не позволяют вести поэтапное строительство, т.е. увеличивать объемы и наращивать мощности постепенно, с учетом реального водоотведения и планируемых инвестиций. Это приводит к замораживанию капитальных вложение на длительные сроки (10-20 лет), снижает их эффективность и, следовательно, окупаемость. Обычно введенные в эксплуатацию такие сооружения долгое время не выходят на проектную мощность, требуют больших затрат электроэнергии и эксплуатационных расходов, что значительно увеличивает себестоимость очистки стоков и приводит к убыточности предприятий.

Считая такое положение ненормальным и не отвечающим условиям сегодняшнего дня, мы предлагаем новый подход к проектированию, строительству и эксплуатации очистных сооружений.

В основу нашего подхода положен передовой опыт проектирования, строительства и эксплуатации очистных сооружений как в странах СНГ, так и на Западе (в Польше, Германии, Финляндии, Швеции и др.). Наш принцип - максимально использовать возможности существующих сооружений за счет модернизации их, применения нового энергосберегающего оборудования, оптимизации как системы подачи стоков, так и самого процесса очистки, вывода очистных сооружений на принципиально новые режимы работы, позволяющие производить более глубокую очистку. Это позволяет добиться, как было показано ранее, максимального эффекта с минимальными капитальными затратами и сокращения цикла проектирование - строительство до 1-2 лет. Использование модернизации и интенсификации сооружений, внедрение энергосберегающего оборудования, новых технологий, конструкций, позволяют, как правило, повышать производительность существующих станций аэрации в 1,5-3 раза при одновременном повышении качества очистки и надежности эксплуатации объектов. При этом затраты на реконструкцию существующих сооружений порой не превышают 10-30% от стоимости альтернативного варианта с типовыми сооружениями и технологиями, а экономия электроэнергии даже на станциях со средней производительностью (до 50 тыс. м 3/сут.) составляет от 20 до 50 млн кВт•ч в год или от 40 до 50% от ранее потребляемой.

Наглядным подтверждением эффективности предлагаемых мер может служить первый в республике опыт реконструкции и расширения очистных сооружений канализации г. Лиды, в результате чего их производительность составила 70 тыс.м 3/сут. Проектирование, строительство и изготовление основного технологического оборудования этих сооружений осуществлено научно-производственным предприятием "Белэкполь".

Прежде всего нами была принята новая нетрадиционная технология очистки сточных вод, совмещающая в едином сооружении - биоблоке - функции ряда отдельных сооружений. Сооружения этого типа совмещают в одном объеме две ступени аэротенков, вторичный отстойник с зоной доочистки и илоуплотнитель. Эти современные сооружения широко применяются в США, Англии, Германии, Дании, Польше и др. западных странах.

Преимуществами таких биоблоков является их компактность, минимальная протяженность технологических коммуникаций, высокая производительность, стабилизация активного ила и небольшой его прирост. Биоблоки выполняются из монолитного бетона, что обеспечивает их герметичность и долговечность (100 лет).

Сблокированность нескольких технологических сооружений в одно позволяет достичь экономии занимаемой площади до 50-60%, уменьшить строительный объем сооружений на 25-30% и объем земляных работ на 60-80%, протяженность технологических коммуникаций до 70%.

Применение биоблоков позволяет постепенно, по мере необходимости, наращивать мощность очистных сооружений отдельными комплексными модулями 200-20 000 м 3/сут, что особенно важно при ограниченном выделении капиталовложений. Предлагаемые биоблоки строятся и вводятся в эксплуатацию в течение 1-1,5 лет.

На основании обобщения опыта строительства и эксплуатации в Республике Беларусь гидротехнических емкостей с применением сборного железобетона, к которым относятся очистные сооружения, мы пришли к твердому убеждению, что использование сборного железобетона в строительстве гидротехнических сооружений, где требуется практически полная водонепроницаемость емкостей, не обеспечивает устойчивой и долгосрочной работы сооружений из-за нарушения герметичности стыков уже через непродолжительное время эксплуатации. Отсюда и необходимость частых ремонтных работ с нарушением режима работы очистных сооружений и дополнительные материальные расходы.

В результате технико-экономического анализа возможных вариантов строительства было принято решение о строительстве технологических емкостей из монолитного ж/бетона по примеру технически развитых зарубежных стран, где монолитный ж/бетон давно вошел в практику.

После безуспешных поисков строительной организации в Республике Беларусь, имеющей соответствующий опыт и способной выполнить строительство в г. Лиде биоблока диаметром 48 м из монолитного железобетона, был заключен контракт на эту работу с польской строительной фирмой "Гидробудова", имеющей большой опыт подобных работ и располагающей для этого специальной металлической опалубкой. В качестве субподрядчика был приглашен Лидский строительный трест АСМТ-19.

В результате строительная часть биоблока диаметром 48 м и глубиной 11 м из монолитного ж/бетона, несмотря на отдельные неувязки и сбои с поставкой строительных материалов в процессе строительства, была полностью закончена в течение 6 месяцев с высоким качеством работ.

В настоящее время ведется монтаж системы аэрации. Запуск биоблока в работу планируется в текущем году.

Аналогичные сооружения нами запроектированы на очистных сооружениях г. Витебска. Ожидаемая экономия капитальных затрат на этих двух объектах при использовании биоблоков составила 23,36 млн руб. (в ценах 1991 г.)

Следует отметить, что конструкция биоблоков позволяет достаточно просто, практически без переделок, добиться изменения технологического режима их работы для очистки стоков от соединений азота и фосфора биологическим методом, что будет актуально уже в ближайшей перспективе при переходе нашей республики на евронормы по этим показателям.

Биоблок другой оригинальной конструкции производительностью 1000 м 3/сут разработан нами для реконструируемых очистных сооружений г. Березовки. При разработке проекта расширения и реконструкции очистных сооружений г. Березовки нами ставилась задача увеличения производительности сооружений с 4 до 10 тысяч м 3/сут при максимальном использовании объемов существующих сооружений - восьми двухъярусных отстойников диаметром 9 м. Поставленная задача была достигнута путем реконструкции существующих двухъярусных отстойников в биоблоки, совмещающие в одном объеме аэротенк и илоотделитель, что позволило исключить из технологической схемы отдельно стоящие вторичные отстойники, насосную станцию рециркуляции ила и связанные с ними коммуникации. Начатое в 1997 г. по нашему проекту строительство очистных сооружений в г.Березовке будет закончено в текущем году.

Следует отметить, что очистные сооружения для малых населенных мест, построенные 15-20 лет тому назад, представляют собой в большинстве случаев поля фильтрации в блоке с двухъярусными отстойниками. При увеличении расхода сточных вод такие площадки, как правило, закрываются и строятся новые сооружения с искусственной биологической очисткой, при этом двухъярусные отстойники не используются.

Наше решение по реконструкции двухъярусных отстойников позволяет эффективно использовать эти сооружения, переоборудовав их в биоблоки и создавая практически новую станцию на старых сооружениях при минимальных затратах.

Для обезвоживания осадков, образующихся на очистных сооружениях, НП "Белэкполь" разработана новая конструкция дренажа иловых площадок, которая включает, кроме обычной подземной сети дренажных труб, надземный фильтрующий элемент вертикального типа. Такая система позволила увеличить съем обезвоженного осадка и уменьшить требуемую площадь иловых площадок в 3-4 раза. Новая конструкция дренажа прошла успешные испытания на очистных сооружениях г. Несвижа. Завершается строительство иловых площадок с комбинированной системой дренажа на очистных сооружениях Березовки и Волковыска.

Для случаев, когда невозможно с точки зрения санитарных условий строительство иловых площадок, нами разработан и освоен выпуск специальных вакуумных фильтров для обработки ила. Впервые такие фильтры построены на очистных сооружениях канализации мясокомбината в г. Кобрине.

Следует однако отметить, что даже при высокой организации строительных работ, но без специальной оснастки (опалубки) таких темпов и качества работ достичь практически невозможно.

В деятельности нашего предприятия заказчиков привлекает ориентирование наших проектов на реальную потребность отрасли коммунального хозяйства в увязке с экономическим положением в республике; их базирование на последних достижениях отечественной и зарубежной науки и техники; экономичность предлагаемых решений как по стоимости строительства, так и по эксплуатационным показателям; выполнение нами в едином лице функций проектировщика, строителя, наладчика очистных сооружений, сдача их заказчику "под ключ", краткие сроки выполнения работ и приемлемая стоимость проектных работ, не превышающая государственных расценок.