Какой проект рекультивации иловых полей выберет Казань?

Проблема не меньшей сложности, чем обращение с ТКО

Несмотря на относительно небольшую площадь иловых полей (100 гектаров — площадь 1 квадратный километр), запах от них распространяется на многие километры, что делает непривлекательной для застройки всю набережную ниже Речного порта.

Если против мусорных полигонов и планируемого строительства мусоросжигательного завода активные горожане бурно протестуют, проблема утилизации канализационных сточных вод, содержащих немалое количество вредных и опасных веществ, остается без должного внимания. Трезвомыслящие горожане понимают, что стоки — это реальность, закрыть очистные сооружения и/или перенести их на значительное расстояние от города, как в случае с полигонами твердых коммунальных отходов (ТКО), не представляется возможным. В то же время проблема очистки сточных вод и утилизации илового осадка, образующегося при очистке стоков, является проблемой не меньшей сложности, чем обращение с ТКО. Так, если в Казани и окрестностях за год образуется около 500 тысяч тонн ТКО, Казанский «Водоканал» в сутки очищает канализационные стоки более 400 тысяч куб. метров (тонн).

Необходимо отметить, что у большинства граждан нет понимания проблемы канализации и очистных сооружений в целом.

Условно проблему можно разделить на четыре составляющие:

1. собственно канализация, т. е. сбор и транспортировка стоков до очистных сооружений;
2. очистные сооружения, технологии очистки, сброс очищенной воды в реку, выбросы в атмосферу;
3. иловые осадки, их переработка и/или складирование;
4. Рекультивация иловых полей, образовавшихся за полвека эксплуатации очистных сооружений.

Над первыми двумя задачами «Водоканал», ученые и специалисты работали давно, эта работа мало заметна для обывателя, тем не менее проблемы актуальны — идет масштабная реконструкция канализационных сетей («Большое Казанское кольцо должно завершиться выходом Казани к Волге») и внедрение новых технологий очистки сточных вод (применение гипохлорида натрия вместо хлора, ультрафиолетовое (УФ) обеззараживание стоков и т. д.).

В 2018 году установлены купола с системой очистки воздуха от запаха на 25 сооружениях биологических очистных сооружений ( БОС) площадью 20 тыс. кв. м. Стоимость реконструкции составила 573 млн рублей (326 млн рублей выдал бюджет РТ, 203 млн рублей — Казань, 44 млн рублей — МУП «Водоканал»).

Что касается проблем утилизации иловых осадков и рекультивации иловых полей, то они встали во весь рост и возможности их решения приняли реальные очертания относительно недавно, хотя именно они отравляют жизнь значительной части горожан, причем не только тех, кто проживает в непосредственной близости от очистных сооружений и иловых полей.

Иловые осадки очистных сооружений

Иловый осадок — это отходы биологической очистки сточных вод, в котором оседает большая часть загрязняющих веществ, содержащихся в городских сточных водах, включая промышленные стоки, отходы домашних хозяйств и уличную канализацию.

В иловом осадке скапливается комплекс опасных веществ — от тяжелых металлов до органических соединений, включая диоксины, фураны, антипирены, хлорорганические пестициды, целый ряд тяжелых металлов и других опасных веществ. Все годы эксплуатации очистных сооружений Казани иловый осадок складировался на иловых полях вблизи пос. Отары и Победилово, которые занимают площадь более 100 гектаров, создавая неудобства для жителей не только близлежащих поселков. Иногда запахи доходят и до центра города.

В настоящее время существующие технологии позволяют уменьшить объем иловых остатков в сотни раз путем сушки или сжигания и дают возможность отказаться от складирования на иловых полях. Однако сжигание иловых осадков так же опасно, как и сжигание мусора, поэтому в Казани была принята к реализации технология термообработки — сушки в барабанных сушильных камерах, работающих на газу (температура — от 200 до 400 градусов). Иловый осадок движется вместе с тепловым потоком и высыхает, микроорганизмы и болезнетворные бактерии при этих температурах погибают, образующиеся дым и газы поступают в систему газоочистки. Новое оборудование позволит ежесуточно обрабатывать 340 т илового осадка влажностью 75%, получая после термообработки до 100 т сухого гранулированного вещества. По материалам научных исследований полученный гранулят можно использовать при производстве строительных материалов, в дорожном строительстве, в качестве органоминерального удобрения ( в составе имеются фосфор и азот). Какое именно применение найдет гранулят, пока говорить рано, главный результат: переход на новую технологию обработки осадка позволит отказаться от эксплуатации иловых полей и начать их рекультивацию.

Строительство цеха по термомеханической обработке илового осадка в Казани, объявленное еще в 2017 году, идет очень медленно. Подрядчик — ПАО «Томскгазстрой» должен был построить цех не позднее 1 февраля 2019 года. Однако цеха нет до сих пор, хотя с подрядчиком заключали дополнительные соглашения о продлении сроков исполнения контракта и увеличении сметной стоимости.

Другое решение принято в городе Набережные Челны. Как и в Казани, к 2008 г. все 54 иловые карты «ЧелныВодоканала», занимающие территорию 101,3 гектара, были практически заполнены (объем стоков в городе около 200 тысяч тонн в сутки, т. е. в два раза меньше, чем в Казани). Строительство цеха механического обезвоживания осадков сточных вод (оборудование для него закупали в Германии) позволило довести влажность осадка до 80% и снижение его объема в 10—12 раз. Если раньше качали на иловые карты 1000 куб. м илового осадка в сутки, то теперь получается около 100 тонн осадков в сутки, которые вывозят автотранспортом на полигоны ТКО в качестве прослойки между твердыми бытовыми отходами. Также осадок исследуют на опытных делянках Татарского НИИ агрохимии и почвоведения на предмет использования в качестве органоминерального удобрения.

Необходимо отметить, что в США до 60% образующихся иловых осадков перерабатывается в удобрения и вносится в земли сельскохозяйственного назначения, в ЕС переработка осадков в удобрения в соответствии с требованиями Директивы ЕС с последующим внесением в сельскохозяйственные земли считается лучшим экологическим решением. В этих странах налажена система контроля качества переработки и применения удобрений из иловых осадков.

Иловые поля

Иловые поля (площадки) предназначены для обезвоживания осадков, образующихся на станциях биологической очистки сточной воды. Несмотря на широкое применение сооружений механического обезвоживания осадка (как упоминали выше до 75—80% влажности), иловые площадки являются самым распространенным в России методом обезвоживания осадка, привлекательность этих сооружений объясняется простотой инженерного обеспечения и легкостью эксплуатации. В настоящее время на иловых полях обрабатывается 90% всего илового осадка, образующегося в России.

В зависимости от степени использования природных процессов иловые поля можно разделить на две основные категории: естественного обезвоживания и сушки и интенсивного обезвоживания и сушки.

К первой категории относятся площадки, в которых используются природные процессы испарения, как правило, это площадки на естественном основании с поверхностным отводом воды.

Ко второй категории относятся площадки, в которых определенные факторы природного цикла видоизменены и/или интенсифицированы. Применение того или иного вида площадок зависит от многих факторов: специфики климата, наличия дополнительных источников энергии, свободных площадей и финансовых возможностей. На иловых полях интенсивного обезвоживания и сушки используются вертикальный и горизонтальный дренаж, возможно создание вакуума в дренажной системе, водонепроницаемые покрытия из стекла и полимерных материалов с продувкой воздухом, нагревом. Так, иловые площадки с центральным дренажом и подогревом применяются в Дунедине (США, штат Флорида). Тепловая энергия, получаемая при сжигании биогаза очистных сооружений, используется для нагрева воды, которая циркулирует в трубах, расположенных в заасфальтированной части площадок. Иловые площадки подогреваются, но не закрыты. Время подсушки осадка в среднем составляет 5 суток и увеличивается до 12 суток в период дождей. Годовая нагрузка на иловые площадки по сухому веществу колеблется от 87,9 до 209,9 кг/(кв. м год).

Кондиционирование осадка органическими флокулянтами перед обезвоживанием осадков на иловых площадках существенно сокращает продолжительность процесса обезвоживания и улучшает показатели подсушенного осадка. Этот метод в настоящее время широко применяется в ФРГ. Влажность сфлокулированных и необработанных флокулянтами сброженных осадков одной из станций после обезвоживания их на иловых площадках соответственно составляли: через 2 суток 76 и 87%, через 5 суток 73 и 86%, через 10 суток 72 и 83%, через 15 суток 71 и 80%, через 20—25 суток примерно 70 и 77%. При нормальных атмосферных условиях (ФРГ) кондиционированный осадок подсушивается на иловых площадках через 3-4 недели до влажности примерно 75% и его можно убирать бульдозерами или скреперами и отвозить автотранспортом.

В развивающихся странах широкое распространение получили иловые пруды (лагуны), выполняемые в виде канав или путем обвалования дамбами естественных углублений либо оврагов. Стоимость устройства иловых прудов меньше, чем иловых площадок, прежде всего за счет использования естественных выемок и простоты конструкции. Необходимым условием во всех случаях является залегание грунтовых вод ниже иловых прудов. После заполнения лагуны засыпаются слоем местного грунта толщиной до 40 см. Осадки перегнивают в течение нескольких лет, после чего используются в качестве удобрения.

В Казани, как и в целом по России, иловые поля эксплуатировались в режиме естественного обезвоживания, рассматривались как места постоянного складирования иловых осадков, аналогично с мусорными полигонами. Однако, в связи с новыми технологиями сушки и применения иловых осадков, необходимость в содержании иловых полей отпала, возникла необходимость рекультивации иловых полей. К этому подталкивает ужесточение экологических и санитарно-эпидемиологических требований, а также разрастание города — иловые поля, некогда построенные на окраине города, оказались в черте города и их территории представляют большой интерес для застройщиков.

Рекультивация иловых полей

Технология рекультивации иловых полей включает три задачи:

• обезвоживание илового осадка;
• обеззараживание илового осадка;
• рекультивация площадки с применением обезвоженного и обеззараженного осадка или без таковой.

Первый масштабный успешный проект по рекультивации иловых полей в России — застройка Люблинской станции аэрации в районе станции Люблино Московской железной дороги (район Марьинского парка).

Люблинская станция аэрации построена в мае 1938 года на Люблинских полях орошения, согласно проекту мощность станции составляла 300 тысяч куб. м в сутки, затем она расширялась. В 1996 году, когда было принято решение о ее закрытии (Постановление Правительства Москвы от 26.03.1996 года №251), производительность станции составляла 500 тысяч куб. м в сутки. Перед началом жилой застройки района специалистами НИиПИ Института экологии города (Москва) проводились экологические исследования, по результатам которых были даны рекомендации вывести Люблинскую станцию аэрации за пределы Москвы.

Рекультивация территории станции под застройку проводилась методом «отжима ила грунтом». Иловый осадок заменили песком (именно он лучше всего подходит для восстановления почвы), сверху по принципу «слоеного пирога» насыпали суглинок и щебенку, на которые был помещен 20-сантиметровый слой растительного грунта. Подготовка площадок длилась около трех лет. На полигоны ТБО в Подмосковье за это время было вывезено 9 млн куб. м иловых осадков и засыпано 12 млн куб. м песка. Часть ила была переработана путем обезвоживания канализационного отстоя, а сухой остаток был смешан с чистым грунтом при разбивке парка

Рекультивация земель, предложенной проектировщиками застройки района завершилась озеленением: сначала на почву высаживаются неприхотливые растения, способные насытить ее полезными веществами (например, клевер, облепиха, шиповник). Потом подготовленную таким образом почву облагораживают другими видами растений, хорошо живущими в условиях города. Объем зеленых насаждений, приходящихся на каждого жителя района, больше, чем в среднем по городу (7,65 кв. м на человека). Интересно, что Марьинский парк — первый в Москве район, в структуру которого изначально были заложены массовые посадки зеленых насаждений — парки, скверы, бульвары (раньше они, как правило, размещались по остаточному принципу).

По мнению специалистов НИиПИ Института экологии города (Москва), сегодня экологическая обстановка Марьина не отличается от состояния большинства районов Москвы.

Технология Института проблем экологии и недропользования АН РТ

Ученые Академии наук РТ разработали и тестируют метод, который может быть использован для решения проблемы с рекультивацией иловых полей. Рекультивировать иловые поля предлагается путем обработки содержимого иловых полей с использованием негашеной извести и активированного цеолита. Предложенная технология предполагает обезвоживание осадка, его обеззараживание негашеной известью и добавление в ил минерального сорбент-структурообразователя (цеолитсодержащие породы). Негашеная известь обладает сильным противомикробным свойством. Цеолиты обладают сильными сорбирующими свойствами, выполняют функцию механического фильтра, а как ионообменник обладают большой емкостью и широким спектром действия в отношении тяжелых металлов и радиоактивных элементов, сорбируют бактерии и вирусы, снижая общее микробное число.

После обработки известью и смешения с цеолитами проводится биологическая рекультивация земель и благоустройство местности.

Испытания технологии стартовали осенью 2019 года на пилотном участке, площадью 64 кв. метра. Образовалась высокая щелочная среда (pH=12), температура составляла до 50 градусов, в результате чего микроорганизмы погибли.

При этом такая технология экологически безвредная, зиждется на использовании местных материалов: в Татарстане имеются месторождения извести, есть казанский силикатный завод, который производит негашеную известь (СаО — оксид кальция, белое кристаллическое вещество, в промышленности получают термическим разложением распространенного в природе известняка (карбоната кальция — CaCO). Негашеная известь и продукт ее взаимодействия с водой — Ca(OH)2 (гашеная известь) находят обширное использование в строительном деле). Татарско-Шатрашанское месторождение природных цеолитов является одним из крупнейших в Европейской части России. Доля балансовых запасов составляет 13,3% от всех запасов России, это 88,3 млн тонн. Месторождение расположено в Дрожжановском районе Республики Татарстан.

Применением этой технологии можно будет решить проблему рекультивации иловых полей в течение нескольких лет, избавив прилегающие жилые массивы (Отары, Победилово) и часть Казани от неприятного запаха и экологических рисков. Переработка илового осадка непосредственно на месте с последующей рекультивацией иловых полей продуктами переработки осадка избавляет от транспортных издержек, которые, как видим на примере Люблинских полей аэрации, огромны. В последующем на месте иловых полей и окрестностях можно вести промышленную и жилую застройку, высаживать древесно-кустарниковые культуры и создавать парки и скверы.

По расчетам экономистов рекультивация иловых полей Казанского «Водоканала» потребует значительных финансовых затрат — от 4 до 6 млрд рублей, в общем, доступных.

Научно-технический совет Министерства экологии и природных ресурсов Татарстана одобрило новый метод рекультивации иловых полей в Казани.

На заседании совета директоров ОАО «Татнефтехиминвест-холдинг» его руководитель Рафинат Яруллин заявил: «Способы, которые предлагались ранее, в том числе иностранными компаниями, являются полумерами. Тот метод, что мы предложили, позволяет решить эту проблему полностью». По его словам, к технологии проявляют интерес и другие регионы РФ — при успешной реализации проекта в Казани, эту технологию можно будет тиражировать в других городах России.

Технологии, предлагаемые для переработки иловых осадков

Не во всех крупных городах есть необходимость рекультивации иловых полей в целях дальнейшей застройки, одним из таких городов является Волгоград. Очистные сооружениях (КОС) города Волгограда, расположены на острове Голодный на Волге, туда стекаются стоки Кировского, Советского, Дзержинского, Ворошиловского, Центрального, Краснооктябрьского, Тракторозаводского районов, где живут почти 750 тысяч волгоградцев. Сам комплекс был возведен еще в 1975 году, вторую очередь построили 11 лет назад. В настоящее время идет строительство нового блока очистительного комплекса. После ввода в эксплуатацию блок биологической очистки войдет в единый комплекс с действующими сооружениями. Новый блок будет очищать до 134 000 кубометров стоков в сутки, сооружение стоимостью 1,4 млрд рублей реализуется в рамках регионального проекта «Сохранение и предотвращение загрязнения реки Волги на территории Волгоградской области» национального проекта «Экология».

Из имеющихся технологий переработки иловых осадков необходимо отметить ферментно-кавитационную технологию обработки илового осадка, разработанного ООО «Компания по защите природы «Экотор» (г. Волгоград). Компания имеет 25-летний опыт проектирования, изготовления и поставки оборудования для очистки сточных вод и опасных отходов, более 30 успешно реализованных проектов в России и за рубежом, 18 патентов на изобретения.

Компания предлагает строительство установки по обработке илового осадка сточных вод на очистных сооружениях Волгограда, для обезвреживания опасных отходов и получения в промышленных масштабах ценного коммерческого продукта — органоминерального комплекса (ОМК) «Плодород» для широкого применения в сельском и городском зеленом хозяйстве в качестве удобрения и почвогрунта-мелиоранта.

Геотубирование — Санкт-Петербург

На Северном полигоне Санкт-Петербурга на полях фильтрации «Водоканал» проводил работы по переработке накопленного илового осадка методом геотубирования, в результате чего планировалось снижение негативного воздействия на окружающую среду. Инициаторы проекта обещали решить проблему обезвоживания илового осадка быстро и без капитальных затрат — с помощью технологии обезвоживания в фильтровальных контейнерах из геотекстиля, которые называются геотубы. Это технологический процесс гравитационного обезвоживания разнообразных по происхождению суспензий в контейнерах.

Геотубы — это специальные емкости, где осадок проходит обработку различными реагентами. Как сообщается на сайте «Водоканала», в результате такой обработки образуется безопасный субстрат, который не имеет запаха и который можно использовать для производства техногрунта (например, для подсыпки железнодорожных насыпей). Или же разместить на полях фильтрации зеленые насаждения. Завершение опытов планировалось в 2017 году, однако результаты остались на уровне эксперимента.

Геотубы в Казани

Появление в Казани проектной организации из Красноярска «Геотехпроект» с уставным капиталом в 10 тысяч рублей и не имеющего собственных технологий и специалистов с опытом работы в обращении с городскими стоками с обещаниями «Давайте из дерьма сделаем»: на месте казанских иловых полей будут яблони цвести» стало неожиданностью.

Бизнесмены из Красноярска обещают осушить иловые поля с помощью геотуб, для обеззараживания же иловых полей они предлагают еще более радикальный способ — уничтожение болезнетворных микроорганизмов «ускоренными электронами». Появление этих господ в Казани, где имеются институты РАН и АН РТ, вузы, известные ученые и специалисты, вызывает недоумение, предлагаемые ими технологии показывают, насколько эти господа далеки от наук и технологий.

Процесс обезвоживания водных суспензий в контейнерах Geotube эффективно используется в странах ЕЭС и США более 20 лет. Начиная с 2009 г. технология Geotube прошла промышленные испытания в России на объектах угольной, нефтедобывающей и горнодобывающей промышленности. В настоящее время геотубы вошли в отечественные природоохранные проекты по очистке водных объектов и предотвращению их заиливания промышленными сбросами, однако в настоящее время нет подтверждения успешного применения технологии в осушении накопленных иловых осадков.

Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 10-2019 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов» оценивает технологию «Обезвоживание осадков ГСВ в геоконтейнерах» как промежуточную между механическим обезвоживанием и иловыми площадками. Имеется один референц-объект: рекультивация накопителей осадка (Санкт-Петербург), однако данный нестабилизированный осадок хранился в накопителях много лет, а до этого был уже обезвожен в центрифугах.

На просторах интернета об этой организации написано немало. Консорциум «ГеоТехПроект» + «Техполимер» обеспечивал полигоны «Ядрово» и «Кучино» синтетическими покрытиями, к качеству и герметичности которых были массовые претензии экологов и местных жителей.

В 2017 году ООО «ГеоТехПроект» выиграло тендер на проектирование очистных сооружений в Солнечногорском районе Подмосковья. Как стало известно, что администрация Солнечногорска расторгла в одностороннем порядке контракт с ООО «ГеоТехПроект» и подала документы на его включение в реестр недобросовестных поставщиков.

В октябре 2019 года межрегиональная экологическая общественная организация «Зеленый фонд» направила обращение генеральному прокурору России (тогда еще Ю. Чайке), в котором обращала внимание на подлог и нарушение сроков по уже действующим контрактам компанией «Геотехпроект». В итоге, Красноярским УФАС факт предоставления недостоверных сведений об опыте компании в составе заявок на участие в конкурсных процедурах нашел свое подтверждение, после чего материалы проверки были направлены начальнику ГУ МВД России по Красноярскому краю для проведения дополнительной проверки и возбуждения уголовного дела. Согласно письму отдела полиции №1 межмуниципального управления МВД России «Красноярское», уголовное дело по результатам проверки было возбуждено.

В Межрегиональной экологической общественной организации «Зеленый фонд» поясняют, что обратились в генпрокуратуру после того, как выявили целый ряд грубых нарушений в процедуре оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) проекта рекультивации челябинской городской свалки весной — летом 2019 года, который подготовила красноярская компания «Геотехпроект». Ужаснувшись непрофессионализму проектировщиков, которые смогли получить заказ на один из крупнейших российских объектов по ликвидации накопленного экологического вреда, активисты без труда нашли в открытых источниках информацию о недобросовестности «Геотехпроекта» и попросили генпрокурора разобраться в очевидных и грубых нарушениях закона со стороны проектной организации. По мнению экозащитников, контракты на проектирование рекультивации полигонов ТБО «Вальцево» и «Дубна Правобережная», а также контракт на проектирование рекультивации челябинской городской свалки ООО «Геотехпроекта» удалось получить в результате подлога.

Застройка набережной и иловые поля

В предложенном мной ранее проекте масштабной застройки мелководий акваторий Куйбышевского водохранилища от Речного порта до Победилово рекультивация иловых полей и развитие БИОС занимают особое место.

Реализуемые в настоящее время в этой зоне два крупных проекта — строительство Большого казанского кольца (БКК) от ул. Тихорецкой в направлении центра и канализационной сети от КНС «Заречье» к биологическим очистным сооружениям (БИОС) могут дать новую жизнь проекту освоения набережной Куйбышевского водохранилища и развитию города в юго-западном направлении, что невозможно без рекультивации иловых полей: на их месте могли бы расположиться промышленные предприятия и жилые объекты.

Нужна синергия проектов

Освоение набережной Куйбышевского водохранилища в черте города задача комплексная, требующая коллективной работы ученых, экономистов, экологов, градостроителей, специалистов в области транспортного планирования и логистики.

Что касается финансирования проекта рекультивации иловых полей, необходимо ориентироваться не только на бюджетные средства города и республики на развитие инфраструктуры, но и на федеральные деньги, предусмотренные на оздоровление Волги. Федеральный проект «Оздоровление Волги» предусматривает значительные средства на очистку Волги и благоустройство ее берегов — на этот проект до 2025 года выделяются 257 млрд рублей.

Министр экологии и природных ресурсов РТ Александр Шадриков сообщил журналистам, что на рекультивацию иловых полей Казанского «Водоканала» в рамках национального проекта «Экология» заложено порядка 4 млрд рублей. Чтобы эти деньги были израсходованы рационально, необходимы научно обоснованные проекты, компетентные специалисты и гражданская активность горожан.