Г.П. Левин. Уникальная технология водоподготовки в Якутске

Региональное управление / РЭЭ №4, 2018

Уникальная технология водоподготовки в Якутске

Ангелина Парафейникова

Один из основных приоритетов для АО «Водоканал» – повышение качества питьевой воды. Рост этого показателя достигается путем внедрения комплекса мер направленных на совершенствование всех стадий процесса: от забора и очистки воды до доставки ее до конечного потребителя. Вторым, но не менее важным приоритетом в плане повышения качества питьевой воды остается производство работ в рамках выполнения инвестиционной программы. Об этом нам рассказал Генеральный директор АО «Водоканал» г. Якутска 
Гаврил Прокопьевич Левин.

Генеральный директор АО «Водоканал»

Гаврил Прокопьевич Левин

– Как давно в Якутске появилась проблема обеспечения жителей качественной питьевой водой?

– Проблема обеспечения Якутска качественной питьевой водой имеет давнюю историю. Основным источником воды в городе является река Лена, которая находится в низменности и имеет высокое содержание взвешенных веществ, особенно в период паводка. Качество воды в реке Лена напрямую зависит от времени года. Критическая ситуация в обеспечении водой Якутска возникает в весенне-летний период. Вода, подаваемая для питьевого водоснабжения в период с мая по сентябрь, не отвечает требованиям ГОСТ. Существующий водозабор был построен в 1972 году, его производительность составляла 35 000 куб. м в сутки. Первоначально вода из водозабора предназначалась для обеспечения водой городских котельных, однако впоследствии водозабор стал основным источником обеспечения города Якутска водой для хозяйственно-бытовых нужд. В 1986 году производительность водозабора была увеличена до 60 000 куб. м в сутки.

– Сколько горожан обслуживает АО «Водоканал» сегодня?

– Более 80% населения г. Якутска обслуживаются АО «Водоканал», из них 257 тысяч человек подключены к централизованной системе водоснабжения и 9 тысяч человек пользуются колонками. Охват населения г. Якутска централизованной системой канализации составляет 73%. Канализационные стоки от жилых домов и прочих зданий по сетям самотечной канализации попадают на квартальные канализационные насосные станции, затем перекачиваются по напорным трубопроводам на канализационные коллекторы №1 и №2, по которым попадают на ГНС-1, ГНС-2, ГНС-3 (главные насосные станции). Напорными трубопроводами от ГНС-1 и ГНС-2 стоки подаются на очистные сооружения канализации (СБОС).

– Что уже было предпринято для улучшения качества воды?

– В настоящее время в гравийном основании на дне реки Лена установлены 8 оголовков с фильтрующими элементами. Оголовки были установлены в 1997–1998 гг., так как до этого происходил постепенный размыв русла реки, что, в свою очередь, привело к значительному ухудшению технического состояния существующего водозабора. Один раз в год оголовки обязательно проверяются водолазами с целью проведения их ремонта и технического обслуживания. Оголовки с фильтрующими элементами представляют собой дренажные трубы, обернутые слоем синтетического волокна. Использование подобных оголовков предполагает только грубую очистку поступающей воды от механических примесей. Вода из реки подается четырьмя насосами, установленными в глубинном колодце (на глубине 20 метров), прилегающем к реке. Также для подачи воды в летний период в акватории водозаборных сооружений устанавливается плавучая насосная станция. Она предназначена для подачи воды только в летнее время. Следует отметить, что на водоприемных трубах плавучей насосной станции фильтрующие элементы не установлены.

– Каким образом происходит обработка воды из водозабора?

– Вода от водозабора поступает сразу в резервуары чистой воды (РЧВ) 4*5000 куб. м и обрабатывается лишь путем дезинфекции с использованием газообразного хлора. Хлор хранится в емкостях весом 800 кг каждая (вес нетто). Две емкости подключены к трубопроводу хлорирования, однако автоматическая смена подключения емкостей не предусмотрена. Вес дежурной емкости измеряется специальными весами, и учет расхода хлора ведется, исходя из изменения массы емкости. Запасные емкости с хлором хранятся на стойках рядом с дежурными емкостями. Расход хлора составляет 800 кг в неделю. Дозировка хлора контролируется вручную. Остаточная концентрация хлора измеряется ежечасно в лаборатории.

– Существуют ли какие-то специфические особенности обработки воды из реки Лена?

– Качество исходной воды в реке Лена по химическому составу, органолептическим и бактериологическим показателям значительно меняется в течение года и в значительной степени зависит от количества осадков, выпадающих на всей площади водосбора реки и ее притоков. В весенне-летний период основной проблемой обеспечения качества воды является ее высокая цветность, обусловленная высоким содержанием органических веществ (гумуса), а в зимний период – превышение допустимого порога содержания в ней солей железа.

Но общей проблемой для всех сезонов является низкая температура воды в реке Лена, делающая малоэффективными общепринятые в других регионах страны технологии очистки питьевой воды.

– Расскажите о перспективных направлениях деятельности АО «Водоканал».

– В связи со сложившейся ситуацией в 2012 году Правительством Республики Саха (Якутия) была утверждена Программа реконструкции объектов водоподготовки города Якутска, включающая в себя строительство водозаборного ковша с насосной станцией 1-го подъема и водоочистных сооружений. В настоящее время реализация проекта находится на завершающей стадии. Общая готовность объекта составляет 92%. Для завершения строительства объекта осталось провести электромонтажные работы, комплексные пуско-наладочные работы и мероприятия по благоустройству территории.

– Чьими силами реализуется данный проект?

– На сегодня участниками проекта, помимо АО «Водоканал», Республики Саха (Якутия), являются генеральный подрядчик – компания TAHAL Consulting Engineers Ltd. (Израиль), и инженер проекта – ООО «СЕСТ Инфраструктурный Консалтинг» (г. Москва).

Описание технологической схемы проекта

Общая характеристика

Новые объекты спроектированы на основе современных технических и технологических решений с установкой технологического оборудования ведущих мировых производителей.
В состав объектов входят:

  • водоприемное сооружение (ковш – затон);
  • насосная станция 1-го подъема;
  • станция водоочистки;
  • реагентное хозяйство;
  • электролизная;
  • технологические и инженерные коммуникации и вспомогательные сооружения.

Проект предусматривает полный отказ от применения технологии обеззараживания воды экологически опасным газообразным хлором. Взамен хлора будет применяться гипохлорит натрия, поступающий с электролизной станции.

Строящиеся ВЗС относятся к I категории по обеспеченности надежности водоснабжения. Общая расчетная производительность водозаборных сооружений составляет 110 000 куб. м в сутки. Режим работы равномерный и постоянный в течение суток, с расчетным часовым расходом – 4 580 куб. м в час.

Водозаборные сооружения

Водоприемный ковш-затон врезан в левый берег реки Лена и расположен ниже по течению реки от существующей площадки водозабора. Ковш-затон имеет геометрические размеры в плане: ширина по дну – 26 м, длина наибольшая – 243 м. Ось водоприемного ковша расположена под углом 135 градусов к направлению течения реки. Отметка дна ковша переменная с понижением в направлении водоприемного колодца насосной станции первого подъема НС-1, что позволяет производить забор воды при самых минимальных уровнях реки Лена (по результатам многолетних наблюдений).

В конструкции ковша для обеспечения устойчивости откосов по периметру ковша устраиваются 2 бермы шириной 4,5 м через 7 м по высоте. Конструкция крепления низового и среднего ярусов откосов ковша состоит из:

  • Обратного фильтра (щебень изверженных пород фракции 5–20 мм слоем 0,2 м по слою нетканого иглопробивного материала «геотекстиль» плотностью 400 г/м2, уложенного на спрофилированное основание откоса из грунта естественного сложения);
  • Наброска каменным материалом фракции 70–150 мм слоем 0,36 м;
  • Для восприятия ледовой нагрузки на откосах водозаборного ковша поверх наброски с коэффициентом сплошности αсп ≥0,85 укладывается балластный слой из негабаритного камня фракции 70–150 (процентное содержании фракции 120–150 ≥ 50%) слоем 0,30 м.

Крепление верхнего яруса откосов осуществляется сетчатыми матрасами типа «РЕНО» толщиной 0,17 м по слою обратного фильтра из щебня фракции 5–20 мм толщиной 0,2 м. Конструктивно матрасы представляют собой проволочный остов коробчатой формы, заполняемый камнем фракций 70–150 мм.

Гребни берм и дамб, а также дно ковша крепятся щебнем изверженных каменных пород фракции 5–20 мм слоем 0,2 м по слою нетканого иглопробивного материала плотностью 400 г/м2, уложенного на спрофилированное основание из грунта естественного сложения. По слою щебня производится защитная засыпка каменным материалом фракции 70–150 мм слоем 0,36 м. Откосы насыпи площадки со стороны затапливаемой поймы с заложением 1:8 укрепляются посевом трав. Дно водоподводящего канала ковша крепится наброской камня слоем 0,36 м по слою щебня фракции 5–20 мм слоем 0,2 м. Откос насыпи тыловой части ковша укрепляется габионами системы ТЕРРАМЕШ с заполнением камнем фракции 70–150 мм.

Вода, поступающая из русла реки Лены по водоподводящему каналу в водоприемный ковш-затон, из акватории ковша поступает к водоприемным устройствам. Основным водоприемным устройством водозабора являются водозаборные окна (6 единиц) во фронтальной стене водоприемного колодца с рыбозащитными устройствами в виде сетчатых фильтрующих кассет каркасного типа, заполненных полиэтиленовыми шариками Д = 20 мм (конструктивно является береговым водозабором). Водоприемные окна имеют размеры «в свету» 1,97 м х 3,57 м. Фильтрующие кассеты с их направляющими изготавливаются из нержавеющей стали и поставляются на объект как изделия заводской готовности. Непосредственно перед водоприемными окнами предусмотрено устройство пневмозавесы в качестве дополнительного элемента шугозащиты для водоприемных окон.

Проектом также предусмотрена возможность устройства дополнительной, резервной линии забора воды. Резервная линия может быть выполнена по двум стальным самотечным водоводам Д = 1020 мм, которые по проектному решению заглушены перед вводом их во фронтальную стену водоприемного колодца посредством фланцевых заглушек. При необходимости после снятия этих заглушек будет обеспечена возможность присоединения на фланцах внешних водоприемных устройств с присоединительным Dn 1000.

Вода через водоприемные окна с фильтрующими рыбозащитными кассетами поступает в закрытую «мокрую» приемную камеру, разделенную на две секции. Далее из нее вода по двум стальным самотечным трубопроводам, диаметром 1020 мм, поступает в приемное «мокрое» отделение насосной станции.

Береговой водоприемный колодец (подземная часть) совмещен с насосной станцией 1-го подъема (наземная часть). Подземная часть функционально включает в себя «мокрый» водоприемный колодец, состоящий из двух отсеков и «сухой» отсек камеры переключения. Глубина размещения подземной части водоприемного колодца относительно отметки 0.000 чистого пола наземной части – 26,45 м. Водоприемный колодец запроектирован железобетонным, прямоугольным в плане, с размерами 15,5 х 16 метров и разделен на две секции перегородкой.

В береговом водоприемном колодце устанавливаются погружные насосы фирмы «Flygt» типа CP 3400/865 3~630, 2 рабочих + 2 резервных с единичной производительностью Q = 2292 м3/ч каждый, напором Н=35,0 м, единичной мощностью N = 310 кВт, КПД = 84,3%, которые подают воду в напорную флейту, размещенную на отм. 0.000 в насосной станции 1-го подъема и далее по напорным стальным водоводам Dn800 из двух ниток в распределительную камеру установки осветления станции водоочистки (в рабочем режиме), либо в существующие РЧВ (в аварийном режиме).

Водоочистные сооружения

От насосной станции 1-го подъема речная сырая вода по двум стальным водоводам диаметром Dn800 мм подается на две линии очистки водоочистной станции. Подача сырой воды на каждую технологическую линию контролируется расходомерами, установленными на каждом водоводе в насосной станции первого подъема.

В осветлителе производится дозирование коагулянта и соды, а также гипохлорита натрия, подаваемого из станции производства гипохлорита (электролизной). При этом дозирование гипохлорита натрия производится периодически для санации осветлителей и фильтров и постоянно в паводковый период, в соответствии с регламентом эксплуатации. Растворы коагулянта, флоккулянтов и карбоната натрия приготавливаются в здании реагентного хозяйства.

Для смешивания воды с коагулянтом предусмотрены две камеры быстрого смешения, в которых установлены пропеллерные мешалки. Эффективный объем каждой камеры 31,5 куб. м., эффективный размер каждой камеры принят 2,2 х 2,2 х 6,5 м. Общий объем составляет – 63 куб. м. Время пребывания – 49,5 секунд.

Для смешивания воды с флоккулянтом предусмотрена трехступенчатая система камер хлопьеобразования в условиях изменения энергии вертикальных лопастных мешалок малой турбулентности. Каждая из двух линий флоккуляции состоит из первой камеры с одной установленной мешалкой, второй камеры с одной установленной мешалкой и третьей камеры с двумя установленными мешалками. Рабочий объем первой, второй и третьей камер хлопьеобразования составляет соответственно 234, 234 и 484 куб. м. Время пребывания в первой и второй камерах – 6,1 минута в каждой. Время пребывания в третьей камере хлопьеобразования – 12,7 минут. Общий эффективный объем камер составляет 1904 куб. м. Общее время пребывания в камерах хлопьеобразования составляет 24,9 минут.

Из третьей камеры хлопьеобразования вода вместе с образовавшимися хлопьями поступает во входные каналы двух полочных отстойников, где происходит обесцвечивание и осветление воды. Внутренние размеры каждого резервуара полочного отстойника с встроенным уплотнителем осадка составляют 12,4 х 12,4 м, а эффективная глубина составляет 6,5 м. В каждом полочном отстойнике имеется 2 боковых канала, 4 внутренних и 1 центральный. Между каналами располагается 6 рядов пластин по 153 в каждом ряду. Под зоной осветления с тонкослойными модулями располагается скребковый механизм для удаления осадка, который также способствует его уплотнению и оборудуется частотным преобразователем для регулирования скорости вращения.

Осветленная вода по системе каналов подается в отделение фильтрации. Отделение фильтрации состоит из двух параллельных линий скорых безнапорных двухслойных (песок-антрацит) фильтров, по 5 фильтров в каждой линии. Площадь каждого фильтра составляет 53 кв. м поверхности фильтрации. Общая площадь фильтрации составляет 530 кв. м. В качестве загрузки фильтров предусмотрены слой антрацита толщиной 0,5 м, слой песка 0,8 м и подстилающий слой гравия 0,2 м. Каждый фильтр состоит их двух половинных секций, расположенных по обеим сторонам центрального H-образного канала. Принятая скорость фильтрования в обычном режиме – 8,6 м/час, в форсированном – 9,5 м/час. Для водо-воздушной промывки фильтров используется очищенная вода, которая из резервуаров очищенной воды погружными насосами подается на промывку.

Очищенная вода самотеком поступает в емкость чистой воды и оттуда погружными насосами перекачивается в существующие резервуары чистой воды.

Строительство нового водозабора и водоочистной станции г. Якутска ведется активными темпами в соответствии с графиком работ и близится к своему завершению в октябре 2018 года. Завершение проекта не только обеспечит город Якутск качественной питьевой водой, отвечающей всем требованиям СанПиН, в достаточном объеме, но и повысит уровень жизни и здоровья его жителей.

АО «Водоканал»
г. Якутск, ул. Богдана Чижика, д. 19
тел/факс: 8 (4112) 21 21 41
vodokanal-ykt.ru
e-mail: yvdk@mail.ru

Хотите читать больше подобных новостей?

Подпишитесь на электронную рассылку!

Свежий выпуск РЭЭ с доставкой прямо в почтовый ящик