Cовременные системы водоснабжения являются сложными высокотехнологичными объектами. Для их модернизации требуются инновационные решения и эффективно работающее оборудование.

Инженерные коммуникации, по которым осуществляется водоснабжение, изношены и нуждаются в модернизации.

Несмотря на то что Россия по ресурсам речного стока занимает 2-е место в мире (4300 куб. м в год), рациональное обеспечение водой населения и промышленности остается актуальной проблемой. Причин несколько.

Прежде всего, водные ресурсы распределены по территории страны неравномерно: на европейскую часть приходится 10% водных ресурсов, в то время как здесь проживает 70% населения и сосредоточено приблизительно столько же промышленных предприятий.

Инженерные коммуникации, по которым осуществляется водоснабжение, изношены и нуждаются в модернизации. А в связи с тем, что большая часть воды подается из открытых источников, особо актуальна проблема ее очистки.

По оценке экологов, состояние водных объектов Санкт-Петербурга, в котором расположено 652 водоема и 396 водотоков, характеризуется как «загрязненные» и «умеренно загрязненные». Похожая ситуация в Ленинградской области и других регионах. Общей проблемой для разных регионов страны является дефицит очистных сооружений.

Мыслить стратегически

Для решения задач, связанных с обеспечением оборота воды, разработана соответствующая стратегия Российской Федерации на период до 2020 года, которая подкреплена государственными программами. На регио­нальных уровнях созданы и реализуются зеркальные стратегии.

Самым технически сложным и дорогостоящим процессом является водоподготовка, поясняет заместитель директора департамента по реализации проектов ООО «ГРУНДФОС» Игорь Кинаш. «Сегодня две трети общего водопотребления нашей страны обеспечивается из поверхностных источников, которые подвержены антропогенному воздействию. Поэтому необходима предварительная очистка и обеззараживание воды», – говорит специалист. По его мнению, внедрение инновационных технологий сдерживается противоречивым нормированием отрасли.

Как отмечает генеральный директор ООО «Трубы ХОБАС» Дмитрий ­Еременко, необходимо изменить алгоритм принятия решения. «Сначала следует определить, какую техническую задачу предстоит решить. Потом найти самое дешевое решение из всех доступных, отвечающее задаче и имеющее необходимые подтверждения и доказательства. У нас ушли от постановки задачи, заменив все разрешениями-запретами, рекомендациями, которыми можно манипулировать. К этому еще добавили спекуляции на патриотические темы. В этом и заключается наше основное отличие от другого мира, где устаревшее оборудование без труда заменяется инновационным».

Между тем инновации пробиваются на отечественный рынок. Недавно в Ленинградской области запущено новое производство по изготовлению пластиковых колодцев. Они долговечны и смогут с успехом заменить железобетонные изделия. «Повышенное внимание к экологическим параметрам инженерных сетей требует применения более совершенных технологий и материалов при их строительстве, – говорит директор по развитию компании «НЭВИЛ» Эдуард Колесников. – Альтернативой железобетонным колодцам, которые уже не могут отвечать многим современным требованиям, стали сборные пластиковые колодцы. Они изготавливаются из полиэтилена методом ротационного формования с учетом особенностей каждого отдельного проекта».

Повсеместная чистка

Для СЗФО ключевой проблемой является модернизация и совершенствование системы водоподготовки и водоснабжения. Большую роль во внедрении современных технологий в водоснабжение играет ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». «Поиск технологий для водоподготовки велся на протяжении многих лет, – рассказывает начальник службы главного технолога дирекции водоснабжения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» ­Татьяна ­Портнова. – В итоге были найдены решения, которые гарантируют эпидемиологическую безопасность водоснабжения Петербурга и полное соответствие микробиологических показателей качества воды действующим нормативам».

Эту задачу удалось решить за счет внедрения двухступенчатого обеззараживания: первичного химического обеззараживания с использованием хлораминов и вторичного – ультрафиолетового (УФ).

Все водопроводные станции и ряд повысительных насосных станций оснащены УФ-установками, которые находятся максимально близко к потребителю, что обеспечивает пролонгирующий эффект обеззараживания.

По данным городского управления Рос­потребнадзора, за 10 лет заболеваемость гепатитом А в Петербурге снизилась в два десятка раз. Специалисты Водоканала считают, что это стало результатом внедрения нового комбинированного метода очистки воды.

«Санкт-Петербург – первый мегаполис в стране, где вся питьевая вода проходит обработку ультрафиолетом. На первом этапе очистки образование в обрабатываемой воде хлораминов достигается введением безопасных реагентов – сульфата аммония и гипохлорита натрия. Это обеспечивает сохранение обеззараживающего эффекта не только в процессе обработки воды на водопроводных станциях, но и на всем протяжении ее транспортировки по водопроводной распределительной сети города.

Замена хлора на гипохлорит натрия была обусловлена тем, что хлор – опасное вещество. Его хранение и транспортировка связаны с большими рисками, – поясняет Татьяна Портнова. – Для минимизации рисков образования хлорорганических соединений дополнительно применяется технология аммонирования воды, в ходе которого свободный хлор связывается в хлорамины – более устойчивые в воде соединения».

Ученые компании «Водоканал-инжиниринг» стали инициаторами внедрения эффективной противомикробной обработки воды. Они экспериментально доказали, что качество питьевой воды будет более надежным, если ориентироваться при оценке эффективности очистки не на степень снижения в воде концентрации бактерий, включая кишечную палочку, а на динамику вирусологических показателей.

«Именно наши рекомендации были реализованы в Водоканале Санкт-Петербурга при внедрении методики комбинированной очистки питьевой воды, – рассказывает главный научный сотрудник АО «Водоканал-инжиниринг», профессор Санкт-Петербургского государственного экономического университета, академик РАЕН, профессор, доктор медицинских наук Станислав Лопатин. – Отстаивать свою позицию по обязательному внедрению передовых методов, способствующих повышению качества питьевой воды в Санкт-Петербурге, мы намерены и дальше. В частности, мы считаем, что целесообразно дополнительно осуществлять ее фторирование. Обогащение питьевой воды фтором – одна из очевидных профилактических мер, которую применяют практически во всех странах мира».

Одновременно в России все еще популярен экономичный метод дезинфекции, предусматривающий обеззараживание жидким хлором. Это позволяет уничтожить практически все виды бактерий и вирусов, подвергнуть разложению содержащиеся в воде органические примеси. Но данный метод, по мнению специалистов, имеет ряд существенных недостатков. В частности, хлору присуща высокая токсичность и взрывоопасность, что создает угрозу безопасности, поскольку зачастую водоканалы расположены в городской черте. «В Европе уже давно отказались от работы с жидким хлором именно из соображений безопасности: зарубежные водоснабжающие предприятия перешли на обеззараживание воды гипохлоритом натрия (NaClO), и сегодня это вещество используют все больше российских водоканалов», – констатирует Игорь Кинаш.

На безопасный реагент, кроме Петербурга, уже перешли водоканалы Казани, Сыктывкара, Иваново, Кингисеппа. «Теперь гипохлорит производится прямо на месте благодаря установкам GRUNDFOS Selcoperm, – дополняет Игорь Кинаш. – Например, на главном городском водозаборе Казани «Волжский», который принадлежит МУП «Водоканал Казани», в 2013–2014 годах была построена полностью автоматизированная электролизная станция, оснащенная четырьмя установками производительностью 160 кг активного вещества в час каждая. В сутки оборудование позволяет дезинфицировать до 450 000 кубометров воды, в то время как город в среднем потребляет 300 000–320 000 кубометров».

Усложнить задачу

Развитие города предполагает постоянную модернизацию объектов водоснабжения. Городской Водоканал в настоящее время реализует комплексную программу развития головных мощностей водопроводных станций, включающую реконструкцию существующих и строительство новых сооружений. По информации специалистов ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», планируется провести работы по реконструкции четырех основных водопроводных станций – Главной, Северной, Южной и Колпинской, где также будут построены новые блоки водоподготовки.

Для обеспечения подачи воды потребителям Курортного района от местных подземных источников планируется построить две новые водопроводные станции в поселках Молодежное и на площадке «Дюны».

«В августе 2014 года Водоканал запустил в пусконаладку новую насосную станцию первого подъема – водозабор на Главной водопроводной станции (ГВС) производительностью 500 000 кубометров воды в сутки», – рассказывает Татьяна Портнова. В состав новой станции входят три параллельные нитки тоннелей самотечных водоводов, каждый длиной 230 м и диаметром 1,6 м; шесть современных щелевых фильтров-оголовков, установленных на глубине 13,5 м на самотечных водоводах, по два на каждом из водоводов; и собственно насосная станция первого подъема, ее глубина 24 м, под землей размещены восемь мощных насосов.

При строительстве нового водозабора использовались сложные технологии. Например, впервые в России прокладка трубопроводов проводилась с выходом в открытую воду, а не в специально подготовленную шахту. Такой способ строительства был выбран для минимизации влияния на окружающую среду.

«Особого внимания требует оборудование, использованное при строительстве водозабора на ГВС, – прежде всего уникальные щелевые фильтры-оголовки. Именно через них в водоводы поступает вода из Невы. Каждый такой фильтр-оголовок – это конструкция весом 3,8 тонны, длиной 10 м, высотой 2,5 м и шириной 2,5 м. Ширина щелей в новых оголовках – 2 мм. Это значит, что в водоводы вместе с водой не попадет ни мусор, ни водоросли, ни рыба. Для сравнения: оголовки предыдущего поколения были снабжены простой решеткой с ячейками размером 15 см на 17,5 см», – комментирует Татьяна Портнова.

Новые фильтры-оголовки были разработаны петербургской фирмой. Новая станция первого подъема полностью автоматизирована. Управление осуществляется из диспетчерской Главной водопроводной станции.

Строительство станции первого подъема – первый этап в реконструкции ГВС. На 2019–2020 годы запланировано создание насосной станции второго подъема.

«Реконструкция ГВС позволит обеспечить бесперебойную подачу гарантированно безопасной питьевой воды населению центральных районов Санкт-Петербурга, а также повысить энергетическую эффективность объекта», – уточняет Татьяна Портнова.

Всевидящее око

Еще одним перспективным направлением развития водоканалов является создание комплекса управления водоснабжением, который обеспечит мониторинг работы водопроводной сети, рациональное использование ресурсов и экономию затрат. Работы в этом направлении уже ведутся в Петербурге. На основе зонирования в городе планируется создать системы учета количества воды, модернизировать коммерческие узлы учета расхода воды у всех абонентов, с обеспечением автоматической передачи данных. В режиме онлайн будет отслеживаться выход из строя приборов учета или возможное вмешательство абонента в работу узла учета, автоматически анализироваться состояние сетей, динамика изменения расхода, определяться наличие утечек на сетях водоснабжения.

В рамках реализации проекта планируется выполнить комплексную модернизацию повысительных насосных станций с заменой насосных агрегатов и внедрить систему частотного регулирования для управления напором.

Пилотный проект уже реализован в зоне Урицкой насосной станции, обслуживающей территорию с населением в 140 000 человек. В результате установки нового энергоэффективного насосного оборудования и запуска сквозной системы измерений в режиме онлайн объема подаваемой воды, давления, контроля ее качества среднемесячное энергопотребление снизилось более чем на 40%, на 4% сократились неучтенные потери воды.

Сейчас идет создание комплекса управления Южной зоной водоснабжения. Модернизация Центральной и Северной зон водоснабжения продолжит формирование системы управления водоснабжением Санкт-Петербурга.

По мнению генерального директора ООО «Экогидропроект» Азата Шагапова, автоматизация и диспетчеризация инженерных сетей и сооружений систем водоснабжения позволяют значительно снизить энергопотребление. «Средствами автоматики решаются различные задачи, возникающие в процессе эксплуатации объектов систем водоснабжения. В частности, обеспечивается поддержание на заданном уровне различных технологических параметров: давления, расхода воды, ее уровня и температуры, а также показателя рН, концентрации остаточного хлора, щелочности, мутности и цветности», – рассказывает специалист.

Автоматика включает и отключает насосные агрегаты при достижении заданных технологических параметров. Благодаря внедрению в системах автоматизации и диспетчеризации микропроцессорной и компьютерной техники значительно сокращается количество аппаратуры для диспетчеризации, обеспечивается высокая гибкость систем управления.

«В крупных системах водоснабжения, состоящих из нескольких водопроводных станций, регулирующих узлов, станций подкачки, сложной системы водоводов, магистралей и водопроводных сетей, создаются АСУ ТП промышленного предприятия или же целого города», – объясняет Азат Шагапов.

Всего важнее надежность

По мнению специалистов, оборудование, устанавливаемое на объектах водоснабжения, должно быть качественным, технологичным и надежным. «Сегодня, учитывая текущую экономическую ситуацию, все чаще к обязательным критериям относят и локальное производство, – говорит Игорь Кинаш. – К тому же с логистической точки зрения выгодно использовать продукты, произведенные в России: сокращается срок поставки оборудования и комплектующих».

Так, компания «ГРУНДФОС», учитывая новые реалии, на заводе «Грундфос Истра» в Подмосковье наладила выпуск наиболее востребованного оборудования – центробежных, консольно-моноблочных и одноступенчатых насосов, систем управления. В 2015 году здесь был открыт участок по сборке скважинных насосов серии SP. Надежность данного оборудования подтверждена его бесперебойным функционированием более 20 лет на одном из объектов в Кемеровской области.

«Скважинные насосы отвечают за бесперебойное обеспечение артезианской водой. Долгий срок службы обусловлен применением нержавеющей стали для изготовления оборудования, а также использованием высокопрочных композитных материалов для подшипников. Это повышает устойчивость насосов к коррозии и абразивному износу. Дополнительно подшипники смазываются перекачиваемой водой, что предупреждает накопление в них песка. Данный вид мембран – это идеальное решение для прямого получения питьевой воды из высокоцветного поверхностного источника без дополнительных стадий предподготовки», – поясняет Игорь Кинаш.

Специалисты компании «Водоканал-инжиниринг» в сотрудничестве с ОАО «ПО Киришинефтеоргсинтез» разработали технологию реконструкции нескольких блоков оборотного водоснабжения, которые являются частью техпроцесса по перегонке нефти. «В их числе реконструкция комплекса сооружений флотационной и биохимической очистки производственной канализации завода глубокой переработки нефти и другие проекты, – рассказывает инженер АО «Водоканал-инжиниринг» Марина ­Зайцева. – Мощности завода растут, а производственная площадка остается прежней. Пришлось решать задачу по размещению новых водопроводных и канализационных трубопроводных систем и реконструкции старых. Мы предложили решение, увязывающее водохозяйственные системы с основным производством. Сегодня стоки, прошедшие через построенные нами очистные сооружения, соответствуют санитарным нормам и правилам, и нефтеперерабатывающий завод не наносит никакого ущерба водной среде».

Специалисты компании также создали эффективные системы хозяйственно- питьевого водоснабжения города Сосновый Бор, промзоны ЛАЭС и ЛАЭС-2. «Мы должны объединить вновь созданную систему с существующей для того, чтобы и у города, и у АЭС были два взаимно резервируемых водоисточника, – рассказывает начальник проектно-технологического отдела АО «Водоканал-инжиниринг» Константин ­Краснобородько. – С выходом системы на проектную мощность общий объем подачи воды будет составлять 50 000 кубометров в сутки. Инженерная особенность этого проекта в том, что мы должны решать задачи водоснабжения станции не только в штатном режиме, но и в чрезвычайных ситуациях. Ведь радиационное облако, как известно, на своем пути заражает все вокруг, в том числе и водоносный горизонт».

На объекте предполагается смонтировать два водозабора. Один из них, основной, рассчитанный на штатный режим, мощностью 26 000 кубов в сутки, который в случае ЧС отключается. Второй – защищенный, с водоупором в виде слоев глины, с объемом суточной подачи до 10 000 кубов. Он способен действовать в течение 60 суток – период, достаточный для локализации ЧС. Предусмотрен также и пункт управления системой, оснащенный всеми степенями защиты, в том числе от радиации и ударной волны.

Источник:www.stroypuls.ru