ru
en
В Беларуси, как и в большинстве стран СНГ, для проектирования и строительства объектов водоснабжения и водоотведения до сих пор используется нормативная база 70-80 гг. бывшего СССР. Она явно устарела и не отвечает современным требованиям охраны здоровья населения, экологической и инженерной безопасности, не учитывает новые достижения науки и техники.
Известные политические и экономические события весьма негативно отразились на состоянии и развитии одной из основных инженерных систем жизнеобеспечения – системы городского водного хозяйства. В Беларуси около 60% водопроводных сетей находятся в ветхом состоянии. По официальным данным, в России к 2010 году, при непринятии экстренных мер, в категорию аварийных может перейти до 70% трубопроводов систем водопроводно-канализационного хозяйства (ВКХ). Не лучшим образом обстоят дела и с сооружениями очистки природных и сточных вод.
Определяющим звеном в выработке новой технической политики развития систем водоснабжения и водоотведения, является ее нормативная база, в частности, разрабатываемые строительные нормы (СНБ и др.). К сожалению, отсутствие в Беларуси авторитетных научных школ и организаций, способных взять на себя ответственность за их разработку, вынудило инициаторов этого процесса привлекать к разработке Государственных нормативных документов специалистов в индивидуальном частном порядке. Очевидно, что, даже обладая необходимой квалификацией в достаточно узкой области, невозможно на требуемом уровне подготовить документ, в котором в сосредоточенном виде нормируется целый ряд весьма специфичных вопросов, каждый из которых представляет собой достаточно сложную научную или инженерную задачу. В этом случае возможен только один путь, - заимствование из устаревших норм основных положений с неизбежными «усовершенствованиями».
Многоступенчатость и разобщенность структуры разрабатываемых в Беларуси документов (9 СНБ и 23 пособия к ним) [1] изначально предопределяют их весьма большой объем, неизбежные повторы и разночтения. Ущербность такой концепции подтверждается зачаточным уровнем разработки этих документов, постоянным изменением их структуры и содержания. За восемь лет работы подготовлено только малая часть запланированных СНБ и пособий, которые практически не работают в связи с ограниченностью их сферы регулирования и неконкурентоспособностью с действующими и никем не отмененными СНиПами.
Положительным примером в этом направлении является опыт России, в которой во исполнение концептуального Федерального закона «О техническом регулировании» разрабатываются отраслевые специальные технические регламенты, имеющие силу Федерального закона прямого действия. Так, разработанный проект Федерального закона – специального технического регламента «О коммунальном водоотведении» устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к составу и свойствам сточных вод, отводимых в системы коммунального водоотведения и водные объекты; требования к обработке, утилизации и размещению осадков; требования к безопасности, надежности и устройству систем водоснабжения; нормы производственного и государственного контроля за соблюдением требований закона [2]. В этом документе подкупает его лаконичность и ряд принципиально новых подходов, а высокий статус и конкретность нормируемых положений исключает неоднозначность их толкования.
В Беларуси для питьевого водоснабжения крупных городов (кроме трех) и малых населенных пунктов используются исключительно подземные воды. На большинстве разведанных и эксплуатируемых месторождений качество воды не соответствует требованиям, предъявляемым к воде питьевого назначения по содержанию железа, концентрация которого достигает 5-6 и более мг/л. На ряде водозаборов имеется превышение допустимых концентраций марганца, азотистых соединений и др. Станциями обезжелезивания оборудовано около 50% централизованных водозаборов, а в сельской местности не более 1-2 %. В последние годы существенно активизировались работы по строительству новых и реконструкции существующих станций обезжелезивания. Накоплен значительный опыт разработки технологий и их конструктивного оформления для различного состава подземных вод и сложившихся систем водоснабжения. Разработаны новые оригинальные технологические и конструктивные решения, позволяющие для подавляющего большинства случаев решить проблему качества питьевой воды любых населенных пунктов.
В 1991 году введена в эксплуатацию крупная станция обезжелезивания, производительностью более 40 тыс.м3/сут. (г. Новополоцк), на которой впервые в Беларуси и странах СНГ в таких масштабах реализован биологический метод обезжелезивания воды. При первоначальном содержании железа до 10 мг/л, а в последующем – 5-6 мг/л, станция стабильно и надежно обеспечивает его снижение до 0,15-0,2 мг/л. В последующем этот метод и его модификации получили широкое распространение и в других населенных пунктах.
Одной из основных причин низкого качества питьевой воды в малых населенных пунктах является стихийное развитие систем водоснабжения. В результате этого образовалась весьма неконструктивная (с гидравлической точки зрения) система трубопроводов, как правило, диаметром 150-200 мм, к которой присоединены до 10 и более одиночных скважин, расположенных в различных точках населенного пункта. При этом организация централизованного водозабора со станцией обезжелезивания становится практически невозможной без коренной реконструкции водопроводной сети. Анализ таких систем ряда городов Беларуси показал, что экономически и технологически более целесообразно завершить строительство децентрализованных водозаборов путем строительства нескольких групповых или локальных станций обезжелезивания. До недавних пор такое решение было трудно реализуемо, т.к. типовыми схемами предусматривалась необходимость строительства резервуаров чистой воды, насосной станции 2-го подъема с установкой мощных промывных насосов для регенерации фильтрующей загрузки и другого вспомогательного оборудования. Реализация такой громоздкой схемы на каждой одиночной скважине крайне неэкономична. В последние годы в Беларуси разработаны технологические схемы и освоено производство автоматизированных самопромывающихся станций обезжелезивания, свободных от указанных недостатков. Принятию такой концепции развития систем водоснабжения малых населенных пунктов, предшествует анализ существующей системы водоснабжения, выявление её «узких» мест и диктующих скважин, определение очередности строительства станций обезжелезивания. Такой подход позволяет рассредоточить капитальные вложения во времени, поэтапно решать задачи совершенствования системы водоснабжения и улучшения качества питьевой воды с наименьшими затратами.
Другой не менее важной проблемой, обеспечивающей экологическую безопасность региона, является проблема очистки сточных вод. Участившиеся случаи массового заражения населения гепатитом, серозным менингитом, энтеритом и другими заболеваниями подтверждают это.
Современный уровень требований к охране природных ресурсов изменил приоритеты и цели, технику и технологию очистки сточных вод. Интенсивно развивающиеся процессы эвтрофикации водоемов выдвинули на первый план проблему удаления из сточных вод биогенных элементов (азота и фосфора). В соответствии с действующими нормами проектирования сооружений для очистки бытовых сточных вод эффективность их работы рассчитывается по двум основным показателям – БПК и взвешенным веществам, с учетом содержания в стоках соединений азота и фосфора не как загрязнителей, а как биогенных элементов, необходимых для технологического процесса биологической очистки. Применяемая классическая схема сооружений «полной» биологической очистки сточных вод не может обеспечить выполнение справедливо ужесточающих требований по сбросу в водоёмы этих элементов. При этом необходимо признать ошибочными жесткие требования по доочистке биологически очищенных бытовых сточных вод от органических загрязнений (БПК) и взвешенных веществ, принятые в предыдущие десятилетия, как не имеющие должного обоснования ни по экологическим, ни по экономическим критериям.
В экологически сбалансированной водной среде поддерживается постоянство между образованием и распадом органического вещества, а также между растворением и потреблением кислорода. Этим обеспечивается постоянный избыток растворенного в воде кислорода и постоянство её химического состава. Нарушение этого баланса приводит к биологическим и химическим изменениям водной функции экосистемы. При большом количестве питательных веществ и биогенных элементов стимулируется бурный рост водорослей и другой водной растительности, что ведет к перегрузке водоемов органическими веществами при их отмирании.
Известно, например, что 1 г фосфора продуцирует в водоеме до 100 г биомассы водорослей (по сухому веществу). БПК для минерализации этой биомассы составляет примерно 140 г. Таким образом, изъятие из сточных вод 1 г фосфора равносильно снижению концентрации органических загрязнений по БПК на 140 г. Поэтому удаление из сточных вод таких биогенных элементов, как азот и фосфор, в современных очистных сооружениях является экологически необходимым и экономически более обоснованным, чем устройство традиционных сооружений доочистки для снижения БПК и взвешенных веществ.
В Беларуси более 60% населения проживает в небольших городах, поселках городского типа и селах, которые можно отнести к малым населенным пунктам. Отличительной особенностью процессов очистки сточных вод от таких поселений является весьма значительный коэффициент неравномерности расхода и концентраций загрязнения сточных вод. При конструктивном оформлении технологической схемы очистки необходимо учитывать возможный уровень эксплуатации таких очистных сооружений, который не может быть сравним с уровнем квалификации персонала, обслуживающего крупные очистные сооружения. Эти, и ряд других обстоятельств, накладывают особые ограничения и предопределяют концепцию создания очистных сооружений, предназначенных для очистки сточных вод малых населенных пунктов. Такая концепция начала реализовываться в СССР и за рубежом в 60-70 годах прошлого века путем разработки и изготовления компактных очистных сооружений полной заводской готовности с минимальным уровнем обслуживания. Они, как правило, представляли собой аэротенки-отстойники, работающие в режиме продленной аэрации или аэробной стабилизации. В них обеспечивался достаточно высокий эффект удаления органических загрязнений и взвешенных веществ. Удаление биогенных элементов не предусматривалось.
В последние годы, в связи с ужесточением нормативных требований к качеству очищенных сточных вод, сформированы новые подходы к разработке технологических и конструктивных схем малых очистных сооружений. В их основу положены следующие основные стадии:
Реализация указанных технологических процессов в условиях высокой неравномерности состава и расхода сточных вод вызывает необходимость корректировки функции канализационных насосных станций, приёмные резервуары, которых во многих случаях могут служить усреднителями и выполнять функцию одного из элементов аэробной или анаэробной стадии технологического процесса. Но основная сложность в достижении высокой эффективности удаления биогенных элементов заключается в оптимизации процессов нитри- и денитрификации и удаления фосфатов. Для этого применяются многостадийные процессы с рециркуляцией активного ила и внутренними рециклами иловой смеси, которые реализуются в биореакторах специальных конструкций или вписываются в конструкции коридорных аэротенков, широко применяемых на крупных очистных станциях.
Требования компактности и унификации установок заводского изготовления предопределили их блочно-модульное конструктивное оформление с максимальной интенсификацией протекающих процессов. Поэтому в зонах нитри-и денитрификации широко используется процессы с прикрепленной микрофлорой, а в зонах отстаивания – тонкослойные модули.
Актуальность рассмотренных выше вопросов и изменения политической и экономической ситуации предопределили возникновение множества коммерческих структур, активно продвигающих на отечественный рынок зарубежные технологии и оборудование для водоподготовки и очистки сточных вод. Основным недостатком первого этапа развития этого рынка явилось то, что во главу угла было положено получение быстрой и максимальной прибыли, а не решение технологических и технических проблем, о которых организаторы этого рынка, в большинстве случаев, имели весьма отдаленное представление. Положенный в основу их предложений принцип «фирма гарантирует», очень скоро на практике показал свою несостоятельность. Причина здесь не только в низкой квалификации поставщиков, не владеющих азами решаемых проблем, но и в недостаточной квалификации заказчиков, не владеющих ситуацией на рынке современных технологий и оборудования. Кроме того, на рынок продвигалось далеко не самое совершенное оборудование, а в ряде случает, предназначенное совершенно для иных целей.
Очевидно, что будущее за собственными производителями. В Беларуси образовалось уже несколько предприятий, успешно конкурирующих с экспортёрами зарубежного оборудования. Одним из наиболее динамично развивающихся предприятий является Витебское УП «Полимерконструкция», имеющее в своем составе исследовательский центр и проектное бюро, развитое собственное производство, оснащенное современным оборудованием и укомплектованное высококвалифицированными специалистами, а также монтажный и пусконаладочный участки. Такой подход к решению проблем заказчика выгодно отличает это предприятие от других производителей, т.к. обеспечивает комплексное решение практически всегда сугубо индивидуальных задач, начиная от предпроектной проработки и заканчивая сдачей объекта «под ключ». Основным направлением деятельности УП «Полимерконструкция» является освоение и производство высокотехнологичного водоочистного оборудования, основанного на новейших достижениях науки и техники в этой области с широким использованием конструкционных полимерных материалов.