Смывая с рук мыло или запуская стиральную машину, мы редко задумываемся, что происходит с грязной водой в канализационной системе города. Незнание порождает множество домыслов: кто-то уверен, что сточную воду сливают в природные источники без предварительной очистки, кто-то считает, что она возвращается к нам в краны непригодной для питья. Но в реальности все совсем не так.

Сточная вода – это не только бытовой сток (органические и биологические отходы жизнедеятельности человека, порошок, мыло и так далее). К ней также относятся промышленные и хозяйственно-бытовые стоки, вода, поступающая из ресторанов, кафе, салонов красоты и с автомобильных моек. Не стоит забывать и про дорожный сток, который регулярно поступает в ливневую канализацию после обильных осадков и промывок городских улиц, и воду со снегосплавных пунктов зимой.

Из квартир, с улиц и предприятий сточные воды не уходят бесконтрольно прямиком в Москву-реку и ее притоки. Сначала они попадают в канализационную сеть, состоящую из самотечных и напорных трубопроводов и коллекторов. Как отмечают специалисты Мосводоканала, приток сточных вод – величина непостоянная, она зависит как от времени суток, так и от сезона. Например, в выходные и праздничные дни объемы сточной воды меньше, чем в будни. А вот при продолжительных осадках приток существенно увеличивается.

Из коллекторов сточная вода подается на очистные сооружения города, где проходит классическую двухступенчатую очистку: механическую и биологическую.

Изучить все этапы очистки сточных вод можно на примере Люберецких очистных сооружений (ЛОС), расположенных на юге Москвы. Они входят в число крупнейших предприятий подобного типа во всем мире.

ЛОС обеспечивают прием и очистку стоков из пяти округов столицы: Северо-Западного, Северного, Северо-Восточного, Восточного и Юго-Восточного, а также ряда подмосковных городов (Химок, Долгопрудного, Мытищ, Балашихи, Люберец и других).

Территория сооружений под стать их статусу: от одного блока очистки до другого передвигаться приходится на машине. По словам инженера-технолога Ирины Сигачевой, на предприятии ежедневно трудятся около 900 сотрудников, среди которых инженеры, слесари и диспетчеры, обеспечивающие бесперебойную работу всего комплекса ЛОС.

"Ежесуточно к нам поступает в среднем полтора миллиона кубометров сточных вод. Это и бытовые воды, и промышленные, и часть воды с ливневки", – рассказывает Сигачева по пути к первому блоку механической очистки.

За последние годы объем сточной воды снизился, благодаря массовой установке водосчетчиков и водосберегающих бытовых приборов.

"Современные москвичи экономят воду, устанавливают посудомойки, практически все используют счетчики. За время пандемии наблюдалось небольшое снижение притока – многие ведь разъехались по дачам. В общем объеме благодаря экономии москвичей сточной воды стало меньше", – отмечает инженер-технолог.

Стоки на ЛОС очищаются в два этапа: сначала производится механическая очистка, а затем – биологическая. Каждая из этих ступеней в свою очередь состоит еще из нескольких процессов. Первый из них – это удаление грубых примесей и крупногабаритного мусора с помощью решеток.

Хотя существует целый свод правил о том, что можно и нельзя сливать в систему канализации, в сточных водах можно найти чуть ли не все содержимое ванных комнат горожан, рассказывает Сигачева.

"На этом этапе мы убираем из воды весь мусор. Это не только бумага, но и салфетки, ватные палочки, средства личной гигиены, нерастворимые втулки. Бывает очень много текстиля, который просто не предназначен для утилизации через канализацию", – перечисляет она.

Чтобы отделить эти отходы от стоков, на первой ступени механической очистки вода проходит через 12 специальных решеток с просветами от 5 до 9 миллиметров, которые задерживают мусор.

Затем отходы сбрасываются на транспортеры, направляются на гидропрессы для отжима лишней воды, после собираются в бункер и вывозятся на утилизацию.

По данным Мосводоканала, ежедневно после механической очистки с очистных сооружений вывозят свыше 20 тонн прессованного мусора.

После решеток сточная вода отправляется на песколовки – специальные устройства для удаления песка. Сигачева подчеркивает, этот процесс необходим, чтобы избежать скопления мелкодисперсных частиц в трубопроводах, что может негативно сказаться на их состоянии и работоспособности.

"Песок попадает в сточную воду не только с дорог, но и из квартир и с автомоек. Мы все периодически моем обувь после прогулок, моем машины, а вся эта грязь поступает в канализацию и потом к нам", – объясняет она.

Песколовки представляют собой закрытые горизонтальные емкости длиной около 20 метров. Вода по ним движется со скоростью приблизительно 0,3 метра в секунду. Из-за небольшой скорости песок постепенно оседает на дно песколовки, откуда после собирается с помощью механических скребков.

"Из приемного бункера песок подается в напорные гидроциклоны, где его отмывают, затем – в спиральные классификаторы, где из него удаляют лишнюю воду. Обезвоженный песок вывозится на утилизацию", – рассказывает Сигачева.

В среднем за сутки из сточной воды собирается до 30 тонн песка.

На третьей ступени механической очистки избавленная от мусора и песка сточная вода отправляется в первичные отстойники – круглые бассейны диаметром 40 и 54 метра. На ЛОС работает 42 таких объекта, все – под герметичными крышками.

"На сегодняшний день все сооружения механической очистки у нас закрыты – и решетки, и песколовки, и первичные отстойники. Раньше они были открытыми, но так как в районе активно строятся дома, было принято решение все перекрыть и установить газоочистные установки. Таким образом мы боремся с неприятными запахами", – говорит Сигачева.

В первичных отстойниках вода проводит около полутора-двух часов. За это время на дно бассейна выпадает слой сырого осадка, а вода становится светлее.

"Никаких реагентов или коагулянтов мы на этом этапе в воду не замешиваем, все взвешенные вещества выпадают на дно естественным образом через отстаивание", – подчеркивает Сигачева.

Этот осадок не копится на дне отстойников. Его сгребает в приямок (углубление в днище) специальный илоскреб, оттуда осадок откачивается насосами, проходит через механические решетки и поступает на сбраживание в метантенки – герметичные резервуары цилиндрической формы. В них осадок стабилизируется за счет биологического распада содержащихся в нем органических веществ. В процессе распада в метантенках образуется биогаз, состоящий из метана (65%) и углекислого газа (35%). Биогаз используется для выработки тепловой и электрической энергии. Около 50% потребности станции в тепловой и электрической энергии обеспечиваются за счет "зеленой биоэнергетики".

Пройдя решетки, песколовки и первичное отстаивание, сточная вода устремляется в аэротенки – крупногабаритные сооружения, похожие на узкие бассейны. Они делятся на четыре коридора, в каждом из которых последовательно происходит процесс очистки, объясняет инженер-технолог цеха биологической очистки Екатерина Скребнева.

"В аэротенки подается воздух, отсюда и их название. Это самый современный блок удаления биогенных элементов на ЛОС, здесь происходит глубокая очистка воды от азота и фосфора", – говорит она.

Всего на станции 26 аэротенков, вода здесь находится от восьми до десяти часов. Здесь в нее поступает так называемый активный ил – микроорганизмы, которые предназначены для биохимического окисления органики. Проще говоря, поясняет Скребнева, этот ил съедает все органические вещества и тем самым делает воду чище.

"В природе такой ил есть на дне рек, но на ЛОС его гораздо больше. Для существования этому илу нужен кислород, поэтому в коридорах стоят установки подачи воздуха. Ил поглощает все, что есть в воде, таким образом чистит ее и сам при этом растет", – рассказывает инженер-технолог.

Из аэротенков иловая смесь поступает во вторичные отстойники, в отличие от первичных они не закрыты крышками, так как вода там полностью очищена. Этой возможностью активно пользуются чайки и утки, которые спокойно плавают по водной глади.

"Они у нас практически живут", – с улыбкой отмечает Ирина Сигачева.

Во вторичных отстойниках, диаметр которых составляет от 40 до 54 метров, вода отстаивается примерно три часа. За это время активный ил естественным путем оседает на дно емкости. Оттуда его также собирают с помощью илососов или механических скребков. Основная часть ила из отстойников опять возвращается в начало процесса, в аэротенки, и продолжает работать. Избыточный ил отправляют на прессование и затем на утилизацию.

Всего на ЛОС работают 48 вторичных отстойников. Уже на этой стадии воду в них назвать сточной трудно – она чистая, прозрачная и не пахнет.

После второго круга отстаивания вода поступает на блок ультрафиолетового обеззараживания. За сутки через него проходит около миллиона кубометров стока.

"Блок УФ-обеззараживания полностью автоматизирован. Здесь вода проходит через дополнительные решетки, чтобы предотвратить попадание случайного мусора на лампы", – рассказывает Скребнева.

После решеток вода обеззараживается, проходя через восемь каналов с установленными УФ-лампами. Технология ультрафиолетового обеззараживания полностью уничтожает бактерии и вирусы. При этом технология ультрафиолетового обеззараживания является экологически чистым методом и не приводит к образованию вредных побочных продуктов.

На этом завершающем этапе полностью очищенная и обеззараженная сточная вода готова к выпуску в природный источник.

На ЛОС очищенный сток сбрасывается в реку Пехорка, которая протекает недалеко от границы предприятия. Место сброса специалисты Мосводоканала называют романтичным словом "лагуна".

Над отводным каналом клубится пар – даже в холодное время года температура очищенной сточной воды не опускается ниже +18 градусов по Цельсию.

"Мы постоянно проводим лабораторный контроль нашей воды по 16 показателям на входе и на выходе со станции. Также технологический контроль ведется на каждой стадии очистки воды", – отмечает Скребнева.

"Река Пехорка, по сути, на 80% состоит из очищенной нами воды. Очищенная вода по своим свойствам не уступает природной речной воде", – добавляет Сигачева.

Специалисты Мосводоканала отмечают: москвичи могут сделать свой вклад в эффективную и бесперебойную работу очистных сооружений. Условия очень просты – достаточно всего лишь не утилизировать через сливные отверстия текстильный мусор и упаковку.

"Главное правило – не выбрасывать текстиль, влажные салфетки, нерастворимые втулки, ватные палочки. Все это не растворяется в воде, а дополнительно ее загрязняет", – подчеркивает Сигачева.

Когда речь заходит о реконструкции очистных сооружений, то обыватели рассчитывают на свежий воздух и отсутствие неприятных запахов. Но это не единственная причина строительных работ, хотя и важная. Реконструкции требует и забота об экологии рек: в России за последние 20 лет нормативные показатели по некоторым позициям природоохранного законодательства ужесточили в 20-30 раз. На первом месте в проектах реконструкции – прогресс, который задает тон и требует новых технологических решений. Ниже мы расскажем, как меняются столичные объекты, ответственные за очистку сточных вод.

Самые новые технологии в очистке сточных вод применены на Зеленоградских очистных сооружениях, которые построены и введены в эксплуатацию в 2000 году. Работа станции полностью автоматизирована. Управление, обслуживание и контроль за технологическими процессами станции обеспечивается интегрированной автоматизированной системой.

При этом регулярно осуществляется контроль атмосферного воздуха в рамках соблюдения санитарных правил и нормативов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Они всегда соответствовали норме, однако от местных жителей все-таки поступали жалобы на неприятные запахи в районе очистных сооружений.

Для решения этой проблемы был разработан проект, которым предусмотрено устройство перекрытий сооружений, являющихся источниками неприятного запаха, а также очистка вентиляционных выбросов. Специальные перекрытия над сооружениями и каналами, а также высокоэффективные установки очистки вентиляционных выбросов решили эту проблему.

Курьяновские сооружения, построенные в 50-60-х годах прошлого века, были рассчитаны и запроектированы на очистку от органических загрязнений и взвешенных веществ. С появлением новых, более жестких нормативных требований, качество очищенных сточных вод, уже не соответствовало современным требованиям, в первую очередь по содержанию биогенных элементов (азота и фосфора), вызывающих цветение водоемов.

Для перевода очистных сооружений на технологии с удалением биогенных элементов была проведена комплексная реконструкция двух блоков комплекса, завершившаяся в 2018 году. А проблему появления неприятных запахов удалось решить за счет перекрытия емкостных сооружений и установки воздухоочистного оборудования.

В итоге удалось повысить качество очистки сточных вод и улучшить экологическое состояние акватории Москвы-реки. Применение современных технологий, материалов, оборудования и модернизация системы управления технологическим процессом обеспечили снижение затрат на эксплуатацию, надежность и продление срока службы комплекса.

Сейчас полным ходом идет модернизация и реконструкция Люберецких очистных сооружений (ЛОС), которые обеспечивают очистку сточных вод четырех округов Москвы и нескольких областных городов.

Цель реконструкции – улучшить качество очистки сточных вод, полностью автоматизировать производственные процессы, повысить энергоэффективность, внедрить безотходные технологии производства. Еще одной приоритетной задачей реконструкции является дальнейшая минимизация выбросов дурнопахнущих веществ.

В ходе реконструкции ЛОС будет применено множество инновационных технологических решений. Так, изъятие мусора из сточной воды будет проводиться в два этапа, что повысит надежность работы комплекса механической очистки, увеличит изъятие отбросов на 50% и уменьшит трудозатраты на выполнение ремонтных работ. Строительство аэротенков с применением технологий глубокого удаления азота и фосфора даст наилучшее качество очистки сточных вод. Взвешенные вещества будут доочищаться путем микрофильтрации на дисковых фильтрах. Возведение нового блока ультрафиолетового обеззараживания производительностью миллион кубометров в сутки обеспечит стопроцентное обеззараживание сточных вод. Энергоэффективные решения позволят сэкономить до 13,5 тысячи мегаватт-часов в год на процессах биологической очистки.

В техническом задании и проекте модернизации предусмотрена также обязательная очистка всех выбросов, которые могут содержать в себе дурнопахнующие вещества.

Руководство ЛОС уже пообещало, что в результате работ запах исчезнет. Таким образом, улучшится качество жизни примерно 2 миллионов жителей восточных и юго-восточных районов Москвы.

Включенные в 2012 году в состав Москвы Троицкий и Новомосковский административные округа тоже имеют очистные сооружения, построенные в 60-80-е годы прошлого века. Обследование показало, что они находятся в предаварийном состоянии. Что касается основного технологического оборудования, то там износ практически достиг 100%. Проще говоря, насосы, запорно-регулирующая арматура, воздуходувки, аэрационные системы, трубопроводы уже не пригодны для работы.

Вывод по итогам ревизии был очевиден: технология очистки сточных вод на очистных сооружениях морально устарела и не обеспечивает качества очистки, соответствующего современным нормативным требованиям.

В связи с этим была принята программа модернизации, согласно которой все имеющиеся очистные сооружения должны быть поэтапно реконструированы до 2025 года.

В ТиНАО на тех объектах, где сейчас проводится реконструкция, сразу внедряются самые современные технологии водоочистки, технологии удаления биогенных элементов, технологии микрофильтрации, системы ультрафиолетового обеззараживания очищенных сточных вод.

Сооружения оснащаются современным энергоэффективным оборудованием и системой автоматизации, а компактное размещение всех основных технологических узлов в едином производственном здании позволяет значительно сократить площади и решить проблему канализационных запахов. Таким образом, сточные воды проходят полный цикл механической, биологической очистки и доочистки.