Как очищают сточные воды Москвы и борются с запахами

Сегодня речь в очередной раз пойдет на тему близкую каждому из нас без исключений :)
Большинство людей, нажимая на кнопку унитаза не задумываются, что происходит с тем, что они смывают. Утекло и утекло, делов то. В таком большом городе как Москва в день в канализационную систему утекает не много ни мало четыре миллиона кубометров сточных вод. Это примерно столько же, сколько протекает воды в Москва-реке за день напротив Кремля. Весь этот огромный объем сточной воды нужно очищать и задача это весьма непростая.

В Москве действует две крупнейшие станции очистки сточных вод, примерно одинакового размера. Каждая из них очищает половину того, что "производит" Москва. Про Курьяновскую станцию я уже подробно рассказывал. Сегодня я расскажу про Люберецкую станцию - мы вновь пробежимся по основным этапам очистки воды, но еще и затронем одну весьма важную тему - как на станциях очистки борются с неприятными запахами с помощью низкотемпературной плазмы и отходов парфюмерной промышленности и почему эта проблема вообще стала актуальна как никогда.
Для начала немного истории. Впервые канализация "пришла" в район современных Люберец в начале ХХ века. Тогда были созданы Люберецкие поля орошения, на которых сточные воды, еще по старой технологии просачивались через землю и тем самым очищались. Со временем эта технология стала неприемлема для все возрастающего количества сточных вод и в 1963 году была построена новая станция очистки - Люберецкая. Чуть позже была построена еще одна станция - Новолюберецкая, фактически граничащая с первой и использующая часть ее инфраструктуры. По сути сейчас это одна большая станция очистки, но состоящая из двух частей - старой и новой.
Взглянем на карту - слева, на западе - старая часть станции, справа, на востоке - новая:
Площадь станции - огромная, по прямой из угла в угол около двух километров.
Как не сложно догадаться - от станции идет запах. Раньше он мало кого волновал, а сейчас эта проблема стала актуальна по двум основным причинам:
1)Когда станция была построена, в 60х, вокруг нее практически никто не жил. Рядом был небольшой поселок, где жили сами работники станции. Тогда эта местность была далеко-далеко от Москвы. Сейчас же идет очень активная застройка. Станцию фактически со всех сторон окружают новостройки и будет их еще больше. Новые дома строят даже на бывших иловых площадках станции (поля, на которые свозился ил оставшийся от переработки сточных вод). В результате жители близлежащих домов вынуждены периодически нюхать "канализационные" запахи, ну и естественно они постоянно жалуются.
2)Канализационные воды стали более концентрированные чем раньше, в советские времена. Произошло это из-за того, что объем используемой воды за последнее время сильно сократился, в то время как в туалет ходить меньше не стали, а даже наоборот - население выросло. Причин того, что "разбавляющей" воды стало намного меньше довольно много:
а)использование счетчиков - воду стали экономнее использовать;
б)использование более современной сантехники - все реже можно встретить текущий кран или унитаз;
в)использование более экономной бытовой техники - стиральные машины, посудомоечные машины и т.п.;
г)закрытие огромного количества промышленных предприятий, которые потребляли очень много воды - АЗЛК, ЗИЛ, Серп и Молот(частично) и т.п.
Как результат - если станция при строительстве рассчитывалась на объем 800 литров воды на человека в сутки, то сейчас реально этот показатель не больше 200. Повышение концентрации и снижение потока привело к ряду побочных эффектов - в канализационных трубах рассчитанных на больший поток стал откладываться осадок, приводящий к неприятным запахам. На самой станции стало больше пахнуть.
Для борьбы с запахом Мосводоканал, в ведении которого находятся очистные сооружения проводит поэтапную реконструкцию сооружений, применяя несколько разных способов избавления от запахов, про которые и пойдет рассказ ниже.
Давайте пойдем по порядку, а точнее по току воды. Сточная вода из Москвы поступает на станцию по Люберецкому канализационному каналу, представляющему собой огромный подземный коллектор заполненный сточными водами. Канал самотечный и почти на всем протяжении идет на очень малой глубине, а порой вообще фактически над землей. Его масштаб можно оценить с крыши административного здания очистных сооружений:
Ширина канала - около 15 метров(разделен на три части), высота - 3 метра.
На станции канал приходит в так называемую приемную камеру, откуда разделяется на два потока - часть идет на старую часть станции, часть на новую. Приемная камера выглядит так:
Сам канал приходит справа-сзади, а разделенный на две части поток уходит по зеленым каналам на заднем плане, каждый из которых может перекрываться так называемым шибером - специальным затвором (на фото - темные конструкции). Тут можно заметить первое нововведение для борьбы с запахами. Приемная камера полностью накрыта листами металла. Раньше она выглядела как "бассейн" заполненный фекальными водами, теперь же их не видно, естественно сплошное металлическое покрытие практически полностью перекрывает запах.
Эти огромные шиберы позволяют перекрывать каналы идущие от приемной камеры в случае необходимости.
От приемной камеры идет два канала. Они тоже еще совсем недавно были открытыми, теперь же их полностью накрыли металлическим перекрытием.
Под перекрытием скапливаются газы, выделяющиеся из сточных вод. Главным образом это метан и сероводород - оба газа взрывоопасны при высоких концентрациях, поэтому пространство под перекрытием нужно обязательно вентилировать, но тут возникает следующая проблема - если просто поставить вентилятор, то весь смысл перекрытия просто пропадет - запах попадет наружу. Поэтому для решения проблемы МКБ "Горизонт" разработало и изготовило специальную установку для очистки воздуха. Установка находится в отдельной будочке и к ней идет вентиляционная труба от канала.
Данная установка - экспериментальная, для отработки технологии. В ближайшее время такие установки начнут массово ставить на очистных сооружениях и на канализационно-насосных станциях, которых в Москве более 150 штук и от которых тоже исходят неприятные запахи. Справа на фото - один из разработчиков и испытателей установки - Александр Позиновкий.
Принцип действия установки следующий:
в четыре вертикальные трубы из нержавеющей стали снизу подается загрязненный воздух. В этих же трубах находятся электроды, на которые несколько сот раз в секунду подается высокое напряжение(десятки тысяч вольт), в результате чего возникают разряды и низкотемпературная плазма. При взаимодействии с ней большинство пахнущих газов переходят в жидкое состояние и оседают на стенках труб. По стенам труб постоянно стекает тонкий слой воды, с которым эти вещества смешиваются. Вода циркулирует по кругу, резервуар для воды - синяя емкость справа, снизу на фото. Очищенный воздух выходит сверху из нержавеющих труб и просто выпускается в атмосферу.
Для патриотов - установка полностью разработана и создана в России, за исключением стабилизатора питания(снизу в шкафу на фото). Высоковольтная часть установки:
Так как установка экспериментальная - в ней имеется дополнительное измерительное оборудование - газоанализатор и осциллограф.
Осциллограф показывает напряжение на конденсаторах. Во время каждого разряда конденсаторы разряжаются и на осциллограмме хорошо виден процесс их заряда.
К газоанализатору идет две трубки - одна забирает воздух до установки, другая после. Кроме того есть краник, который позволяет выбрать ту трубку, которая подключается к датчику газоанализатора. Александр демонстрирует нам сначала "грязный" воздух. Содержание сероводорода - 10.3 мг/м3. После переключения крана - содержание падает практически до нуля: 0.0-0.1.
Далее подводящий канал упирается в специальную распределительную камеру(также накрытую металлом), где поток разделяется на 12 частей и идет далее в так называемое здание решеток, которое видно на заднем плане. Там сточная вода проходит самый первый этап очистки - удаление крупного мусора. Как не сложно догадаться из названия - для этого ее пропускают через специальные решетки с размером ячейки около 5-6 мм.
Каждый из каналов также перекрывается отдельным шибером. Вообще говоря, на станции их огромное количество - торчат тут и там :)
После очистки от крупного мусора вода попадает в песколовки, которые, как опять же не сложно догадаться из названия предназначены для удаления мелких твердых частиц. Принцип работы песколовок довольно прост - по сути это длинный прямоугольный резервуар, в котором вода движется с определенной скоростью, в результате песок просто успевает осесть. Также туда подается воздух, который способствует процессу. Снизу песок удаляется с помощью специальных механизмов.
Как часто бывает в технике - идея простая, а исполнение - сложное. Так и тут - визуально это самая "навороченная" конструкция на пути очистки воды.
Песколовки облюбовали чайки. Вообще чаек на Люберецкой станции оказалось очень много, но именно на песколовках их было больше всего.
Увеличил фотографию уже дома и посмеялся с их вида - забавные птички. Называются чайки озерные. Нет, темная голова у них не потому что они постоянно окунают ее туда, куда не надо, просто такая конструктивная особенность :)
Скоро им впрочем придется не легко - многие открытые водные поверхности на станции будут накрыты.
Вернемся к технике. На фото - дно песколовки (не работающей в данный момент). Именно туда оседает песок и оттуда же и удаляется.
После песколовок вода снова поступает в общий канал.
Тут можно увидеть, как выглядели все каналы на станции, до того как их начали накрывать. Этот канал прямо сейчас накрывается.
Каркас варят из нержавейки, как и большинство металлических конструкций в канализации. Дело в том, что в канализации очень агрессивная среда - вода полная всяких веществ, 100% влажность, газы способствующие коррозии. Обычное железо очень быстро превращается в труху в таких условиях.
Работы ведутся прямо над действующим каналом - так как это один из двух основных каналов, то отключить его нельзя (москвичи ждать не будут :)).
На фото небольшой перепад уровня, около 50 сантиметров. Дно в этом месте сделано специальной формы, для гашения горизонтальной скорости воды. Как результат - очень активное бурление.
После песколовок вода поступает на первичные отстойники. На фото - на переднем плане камера, в которую поступает вода, из нее она попадает в центральную часть отстойника на заднем плане.
Классический отстойник выглядит так:
А без воды - так:
Грязная вода поступает из отверстия в центре отстойника и попадает в общий объем. В самом отстойнике взвесь содержащаяся в грязной воде постепенно оседает на дно, по которому постоянно перемещается илосгребатель, закрепленный на ферме, вращающейся по кругу. Скребок сгребает осадок в специальный кольцевой лоток, а из него, в свою очередь он попадает в круглый приямок, откуда откачивается по трубе специальными насосами. Излишки воды утекают в канал проложенный по кругу отстойника и оттуда в трубу.
Первичные отстойники - еще один источник неприятных запахов на станции, т.к. в них находится фактически грязная (очищенная только от твердых примесей) канализационная вода. Для того чтобы избавится от запаха Москводоканал решил накрыть отстойники, но тут встала большая проблема. Диаметр отстойника составляет 54 метра(!). Фото с человеком для масштаба:
При этом если делать крышу, то она должна во-первых выдерживать снеговую нагрузку зимой, во-вторых иметь только одну опору по центру - над самим отстойником опоры делать нельзя, т.к. там постоянно вращается ферма. В результате было принято элегантное решение - сделать перекрытие плавающим.
Перекрытие собрано из плавающих блоков из нержавеющей стали. Причем внешнее кольцо блоков закреплено неподвижно, а внутренняя часть вращается наплаву, вместе с фермой.
Такое решение оказалось очень удачным, т.к. во-первых отпадает проблема со снеговой нагрузкой, а во вторых не образуется объема воздуха, который пришлось бы вентилировать и дополнительно очищать.
По утверждениям Мосводоканала данная конструкция снизила выбросы пахнущих газов на 97%.
Данный отстойник был первым и экспериментальным, где была отработана данная технология. Эксперимент признан успешным и сейчас на Курьяновской станции уже накрывают подобным образом другие отстойники. Со временем все первичные отстойники будут накрыты подобным образом.
Однако, процесс реконструкции длительный - отключить всю станцию сразу невозможно, реконструировать отстойники можно только друг за другом, отключая по очереди. Да и деньги нужны немалые. Поэтому, пока не все отстойники накрыты применяют третий по счету способ борьбы с запахами - распыление нейтрализующих веществ.
Вокруг первичных отстойников были установлены специальные распылители, которые создают облако веществ нейтрализующих запахи. Сами вещества пахнут не сказать чтобы очень приятно или неприятно, но довольно специфично, впрочем их задача не замаскировать запах, а нейтрализовать его. К сожалению не запомнил конкретных веществ, которые применяются, но как сказали на станции - это отходы парфюмерной промышленности Франции.
Для распыления используются специальные форсунки, которые создают частицы диаметром 5-10 микрон. Давление в трубах если не ошибаюсь 6-8 атмосфер.
После первичных отстойников вода поступает в аэротэнки - длинные бетонные резервуары. В них подается огромное количество воздуха по трубам, а также содержится активный ил - основа всего метода биологической очистки вод. Активный ил перерабатывает "отходы", при этом быстро размножается. Процесс аналогичен тому, что происходит в природе в водоемах, однако протекает во много раз быстрее из-за теплой воды, большого количества воздуха и ила.
Воздух подается из главного машинного зала, в котором установлены турбовоздуходувки. Три башенки над зданием - воздухозаборники. Процесс подачи воздуха требует огромного количества электричества, при этом прекращение подачи воздуха приводит к катастрофическим последствиям, т.к. активный ил очень быстро погибает, а его восстановление может занять месяцы(!).
Аэротэнки, как ни странно особо не источают сильных неприятных запахов, поэтому их накрывать не планируется.
На этой фотографии видно как грязная вода поступает в аэротэнк(темная) и смешивается с активным илом(коричневый).
Часть сооружений в настоящее время отключено и законсервировано, по причинам о которых я писал в начале поста - снижение потока воды в последние годы.
После аэротэнков вода попадает во вторичные отстойники. Конструктивно они полностью повторяют первичные. Их назначение - отделить активный ил от уже очищенной воды.
Законсервированные вторичные отстойники.
Вторичные отстойники не пахнут - по сути тут уже чистая вода.
Вода собираемая в кольцевой лоток отстойника утекает в трубу. Часть воды проходит дополнительное УФ обеззараживание и сливается в речку Пехорку, часть же воды по подземному каналу идет до Москва-реки.
Осевший же активный ил используется для получения метана, который потом хранится в полуподземных резервуарах - метантэнках и используется на собственной ТЭЦ.
Отработавший ил отправляется на иловые площадки в подмосковье, где его дополнительно обезвоживают и либо захоранивают, либо сжигают.
На последок панорама станции с крыши административного здания. Нажмите для увеличения.