Коммунальный комплекс России

Алексей Пронин,
заместитель директора – главный инженер Производственно-эксплуатационного управления канализационной сети АО «Мосводоканал»

Юрий Киреев,
начальник отдела водопроводной и канализационной сети Управления новой техники и технологий АО «Мосводоканал»

Загрязнение воздушного бассейна является одним из факторов, влияющих на ухудшение состояния современной городской среды. К основным источникам загрязнения относится автотранспорт и крупные предприятия энергетики. Однако выбросы загрязняющих веществ происходят и на предприятиях городского хозяйства, занимающихся очисткой канализационных стоков. Неприятные запахи выделяются от точечных источников, таких как канализационные насосные станции, вентиляционные вытяжки каналов и коллекторов. Через крышки люков и камер, а также из вентиляционных коробов и вытяжек в окружающую среду проникает сероводород (Н₂S), аммиак, органические метил/этил-меркаптаны, фенол, формальдегид и другие дурнопахнущие загрязняющие вещества. Проблема запахов существует и на очистных сооружениях, где с больших площадей открытых емкостных источников идут испарения от загрязненной воды.

По мере повышения требований к санитарно-эпидемиологической обстановке и качеству жизни людей в современном городе, все большее внимание уделяется не только безопасности воздушной среды, но и присутствию в ней веществ, формирующих неприятные запахи даже при концентрациях, не представляющих угрозу для здоровья человека.

В целях решения этой проблемы специалисты АО «Мосводоканал» активно занимаются поиском и промышленной апробацией различных методов газоочистки. Был изучен достаточно богатый зарубежный опыт в данной области, по результатам работы выбраны наилучшие доступные технологи газоочистки. В соответствии с постановлением Правительства Москвы № 176 от 14 марта 2006 г. № 176-ПП «О развитии систем водоснабжения и канализации города Москвы на период до 2020 года», СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»,
СНиП 2.04.03-85 «Кана­лизация. Наружные сети и сооружения», на предприятии разработана «Программа по удалению запахов от сооружений канализации», предусматривающая реализацию мероприятий по минимизации выделения дурнопахнущих веществ.

Приоритетными направлениями Программы являются инженерно-технические мероприятия по модернизации и реконструкции сооружений очистки сточных вод и обработки осадка, которые предус­матривают перекрытие открытых емкостных сооружений с установкой системы сбора и очистки вентиляционных выбросов. Это и усиление контроля за деятельностью абонентов в части соблюдения нормативов, установленных «Правилами холодного водоснабжения и водоотведения», недопущение несанкционированных сбросов загрязняющих веществ в городскую систему канализации. Особую значимость представляет также оснащение газоочистным оборудованием канализационных насосных станций, колодцев и вентиляционных камер, вытяжных систем, расположенных на городских канализационных каналах и коллекторах. В рамках данной публикации последнее направление будет рассмотрено более подробно.

Для определения возможности использования современного оборудования для газоочистки на сооружениях канализации проводились эксплуатационные испытания, в ходе которых проверялась эффективность работы оборудования и степени очистки газовоздушных смесей вентиляционных систем канализационных сооружений, подбирались оптимальные режимы эксплуатации оборудования и осуществлялся мониторинг выбросов дурнопахнущих веществ на источниках с установленным газоочистным оборудованием.

Оборудование для адсорбционной очистки

Одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений является адсорбционный метод. Так, применение в качестве сорбента активированного угля устраняет практически все запахи и значительно улучшает технологические показатели воздушных выбросов.

Однако при использовании активированного угля или других ад­сор­бентов необходимо удаление адсорбированного вещества и регенерация самого адсорбента. Данного недостатка, по заявлению производителей, лишена система дезодорации Uni-AdSorber (компания Unitechnics, Германия, рис. 1). Устранение запахов происходит благодаря наличию в фильтрующем материале микроорганизмов, производящих биохимическую деструкцию органических и неорганических загрязняющих соеди­нений.

Результатом деструкции является образование безвредных и не обладающих запахом веществ. Таким образом, в системе используется фильтрующий материал с саморегенерацией, очистка проводится один раз в год промывкой водой. В АО «Мосводоканал» проведены испытания системы дезодорации Uni-Adsorber Basic, предназначенной для удаления запахов от канализационных камер и колодцев. Фильтры были установлены в горловины колодцев. Оборудование показало высокую эффективность, в настоящее время оно закупается и устанавливается на объектах Мосводоканала.

Система удаления неприятных запахов была применена при реконструкции вентиляционного оборудования в непосредственной близости от канализационной насосной станции, находящейся в центре города. В связи с окончанием строительства расположенного рядом со станцией жилого дома ожидалось увеличение ее мощности, и специфический запах в зоне расположения КНС создавал дискомфорт для жителей.

При реконструкции была использована установка производства ОАО «НИИОГАЗ», состоящая из двух параллельно работающих адсорберов АТС-1200 (рис. 2), заполненных импрегнированным гранулированным активированным углем марки АУ-644. Такой активированный уголь практически полностью поглощает все компоненты, которые могут присутствовать в отходящих газах, в том числе формальдегид, аммиак, сероводород, меркаптаны, органические соединения.

При нормальной эксплуатации оборудования в течение 12–18 месяцев не требуется никакого обслуживания, а далее происходит плановая замена угольной загрузки АУ-644. Адсорбер показал достаточно высокую эффективность работы по сероводороду – до 98,2%. В результате очистки воздуха в районе насосной станции произошло сокращение концентрации сероводорода на 90%, содержание Н₂S в воздухе на границе санитарной защитной зоны составляет 0,008 мг/м³, то есть не превышает ПДК.

В ходе испытаний с компанией-производителем данного оборудования проработаны следующие комплектации по производительности: 1000, 1200, 1500, 2500 и 5000 м³/час. Оборудование производительностью 1500, 2500 и 5000 м³/час разработано в соответствии с техническими требованиями АО «Мосводоканал». Ограничение по применению данного оборудования – концентрация по сероводороду
(до 10,0 мг/м³). По результатам эксплуатации адсорберов АТС принято решение внедрять их на других КНС с отработкой оптимальных режимов эксплуатации.

Оборудование, использующее плазменный разряд

В настоящее время на рынке представлено газоочистное оборудование, работа которого основана на плазменно-каталитической очистке воздуха – газоконверторы. В нашей компании проведены тестовые промышленные испытания мобильного газоочистного комплекса Strada Factory (производство ООО «Форм-Люкс», рис. 3).

Места установки оборудования – крыша узла процеживания сырого осадка цеха механической очистки воды Курьяновских очистных сооружений (ЦМОВ КОС), помещение здания решеток КОС.

Плазменный разряд используется также в технологии газоочистки с использованием неравновесной низкотемпературной плазмы. Газо­очистное оборудование типа «Корона» (ФМКБ «Горизонт») при очистке вентиляционного воздуха использует процесс орошения водой газоразрядной камеры (промывки), вследствие чего происходит увлажнение воздушных потоков, и образующиеся диоксиды переходят в кислотную составляющую с последующим их удалением со стенок газоразрядной камеры.
В АО «Мосводоканал» проведены промышленные испытания мобильной тестовой установки «Корона-3» производительностью 500 м³/час (рис. 4).

Установка тестировалась на разных режимах и сооружениях: грабельное помещение КНС, перекрытая камера 54 распределительного канала поступающей воды на Новолюберецких очистных сооружениях (НЛОС). Были достигнуты неплохие показатели по степени очистки на КНС – около 70% и на очистных сооружениях – более 98%. Замеры проводила независимая аккредитованная химико-аналитическая лаборатория ГПБУ «Мосэкомониторинг». Результаты замеров концентрации сероводорода и степени очистки газоочистного оборудования (ГОО), полученные при проведении эксплуатационных испытаний, представлены в табл. 1.

В настоящее время на разных объектах установлено свыше 30 единиц газоочистного оборудования «Корона». Более стабильная работа наблюдается на низковольтных и высоковольтных канализационных насосных станциях, где концентрация сероводорода не превышает 30,0 мг/м³ при влажности воздуха не более 90%.

Эффективность работы газо­очистного оборудования, использующего принципы газоразрядно-каталитической очистки воздуха и низкотемпературной плазмы, при эксплуатации на сооружениях канализации зависит от ряда факторов. Так, при незначительных перепадах энергоснабжения происходит отключение газоочистного оборудования, при превышении влажности выше 80% наблюдается снижение эффективности работы оборудования с последующим отключением. В результате не обеспечивается бесперебойная работа газоочистного оборудования и, как следствие, снижение степени очистки газовоздушной смеси от сероводорода.

Фотосорбционно-каталитический метод очистки

Фотосорбционно-каталитичес­кий метод очистки от дурнопахнущих веществ является одним из наиболее перспективных и динамично развивающихся. Суть его состоит в том, что вентиляционные выбросы обрабатываются ультрафиолетовым излучением с длиной волны 185 и 254 нм, что приводит к образованию активных окислительных центров. Процессы трансформации дурнопахнущих веществ идут вначале в объемной части фотореактора, затем выбросы подаются на сорбционно-каталитическую ступень, где недоокисленные компоненты адсорбируются и доокисляются в более медленных процессах активными частицами из газовой фазы. Такая комбинация методов позволяет обеспечить высокую степень очистки при наличии сероводорода, меркаптанов, аммиака и других веществ. Устройства достаточно компактны, не нуждаются в воде и химических реагентах, поэтому данная технология является наиболее перспективной для очистных сооружений, где образуются большие объемы вентиляционных выбросов (расходы свыше 5 м³/час).

Двухстадийная обработка очищаемого газовоздушного потока была применена при реконструкции Новокурьяновских очистных сооружений. На первичных отстойниках было установлено оборудование Neutralox (Германия), производительностью 10,0 тыс. м³/ч, степень очистки составляла от 98,2% до 99,8% (рис. 5).

Одним из разработчиков фотокаталитических установок является отечественная компания НПО «ЛИТ».
Реализация пилотного проекта с применением данного метода осуществлена на Люберецких очистных сооружениях. Опытно-промышленные испытания комплекса ВЕНТЛИТ (МСД-10000, рис. 6) производительностью 10 тыс. м³/час проводились в грабельном отделении насосной станции № 5 в цехе механической очистки осадка. Для очистки вентиляционных выбросов цеха механической очистки воды в старом здании решеток запущен в эксплуатацию комплекс производительностью 40 тыс. м³/час (четыре установки ВЕНТЛИТ МСД-10000).

Положительные результаты испытаний позволили расширить сотрудничество Мосводоканала и НПО «ЛИТ» в этой области, и в настоящее время смонтировано и запущено в эксплуатацию шесть комплексов по очистке воздуха. Ультрафиолетовые системы газо­очистки установлены в горячих точках очистных сооружений, надежно защищая воздушный бассейн от загрязнения. Комплексы полностью удаляют дурнопахнущие вещества, и в очищенном воздухе сероводород и летучие органические соединения практически отсутствуют. По данным инструментально-лабораторного контроля, эффективность очистки от загрязняющих веществ при работе газоочистных установок ВЕНТЛИТ составила по сероводороду – до 100%, по аммиаку – 78% и по меркаптанам – 83%. После запуска систем газоочистки количество жалоб жителей ближайших районов по сравнению с 2014 г. уменьшилось более чем в два раза.

С целью дальнейшего улучшения санитарно-эпидемиологической обстановки в жилых массивах, расположенных рядом с территориями сооружений московской канализации, в период 2016–2018 гг. планируется установить 15 газоочистных установок производства НПО «ЛИТ» общей производительностью 119 тыс. м³/час. Общее планируемое количество установок очистки газа к 2019 г. составит 25 единиц общей производительностью 199 тыс. м³/час.

Заключение

В табл. 2 представлен перечень оборудования для удаления запахов, установленного на объектах канализации АО «Мосводоканал».

Следует подчеркнуть, что сложность подбора оборудования для газоочистки на сооружениях канализации обусловлена тем, что вентиляционный воздух характеризуется залповой нестабильной концентрацией по сероводороду, большой влажностью и дисперсными включениями. На очистных сооружениях хорошо зарекомендовало себя оборудование со смешанной технологией: обеззараживание воздуха ультрафиолетовым облучением с последующей доочисткой активированным углем (установки производства НПО «ЛИТ»). Применительно к канализационным насосным станциям малой производительности (до 5 тыс. м³/час по вентиляции) и с небольшой концентрацией сероводорода (до 10 мг/м³) может применяться оборудование адсорберного типа с угольной загрузкой, при более высокой концентрации сероводорода, как показывает практика, предпочтительно оборудование со смешанной технологией.

Открытым остается вопрос применения газоочистного оборудования на колодцах и вентиляционных камерах, вытяжных системах, расположенных на городских канализационных каналах и коллекторах. Наиболее проблематичными являются участки сети, которые работают с небольшим наполнением и с низкими скоростями течения воды, а именно:

• участки после подсоединения промышленных стоков, содержащих белковые загрязнения;
• участки, перед которыми происходит гашение напора от напорных водоводов;
• участки перед и после дюкерных переходов;
• перепады и сливы на каналах и коллекторах большого диаметра.

Реализация «Программы по удалению запахов от сооружений канализации» позволит значительно минимизировать воздействие комплекса московской системы канализации на окружающую среду и здоровье человека, повысить комфортность проживания на территориях, соседствующих с объектами канализации. ν