Сбор и очистка хозяйственно-бытовых сточных вод: критический обзор достигнутых результатов

БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА И ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

УДК 628.3 DOI: 10.22227/1997-0935.2019.11.1365-1407

Сбор и очистка хозяйственно-бытовых сточных вод: критический обзор достигнутых результатов

Е.И. Пупырев

Экспертно-технологический совет Российской ассоциации водоснабжения и водоотведения (Экспертно-технологический совет РАВВ); г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ

Введение. Предмет обзора — системы сбора и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в городах и поселениях (системы водоотведения селитебных территорий). Рассмотрены как системы в целом, так и их составляющие, такие как средства сбора и транспортировки сточных вод, канализационные очистные сооружения, водовыпуски и т.д. Исследование и проектирование эффективных систем водоотведения — важный фактор в обеспечении экологического благополучия селитебных территорий. Ужесточение нормативов на сбросы очищенных сточных вод в водные объекты стимулирует развитие технологий очистки и транспортировки сточных вод не только для больших городов, но и для малых поселений. Цель работы — оценить эффективность используемых на практике технологий сбора и очистки сточных вод, проанализировать научно-исследовательские разработки, сформулировать перспективные направления работ.

Материалы и методы. Использованы публикации, технические отчеты, программные продукты. Применены методы системного анализа, предложены сравнительные критерии технологий и конструкций.

Результаты. Проведено сравнение отечественного и зарубежного опыта в решении основных проблем системы сбора и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод. Особое внимание уделено выявлению причинно-следственных связей модернизации законодательных актов на государственном и региональном уровнях и развития систем водоотведения. Дана оценка экологического воздействия систем водоотведения на окружающую среду.

Выводы. Проанализированы исследования отечественных и зарубежных специалистов по данной теме. Выявлено, ^ е что практически нет исследований, посвященных моделированию и оценке эффективности работы системы водо- 5

a critical review of the achieved results

Evgeniy I. Pupyrev

Expert and Technological Council of the Russian Association of Water and Waste Water (Expert Technological Council of the RAWW); Moscow, Russian Federation

i x k и

отведения в целом. Очевидно, это вызвано недостаточным сотрудничеством исследовательских коллективов с про ектными и эксплуатационными организациями. Именно это направление следует считать наиболее перспективным ^ Я в ближайшем будущем. ф 3

сУ

СО СО

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: хозяйственно-бытовые сточные воды, очистка сточных вод, системы водоотведения, нормативы качества сточных вод, технологии очистки сточных вод, водовыпуски, оценки эффективности инженерных решений в системах водоотведения

Благодарности. Автор благодарит В.А. Герасимова за помощь в сборе и первичном анализе источников. О 9

г — § °

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Пупырев Е.И. Сбор и очистка хозяйственно-бытовых сточных вод: критический обзор до- ^ 3 стигнутых результатов // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 11. С. 1365-1407. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.11.1365-1407 § (

Collection and treatment of domestic wastewater: t S

» 0

r 6

c о

» CD

ABSTRACT 0 H

Introduction. The subject of the review is systems of collection and treatment of domestic wastewater in cities, towns, and ¡r O

settlements (drainage systems of residential areas). The review considers both the entire systems and their constituents, 3 °

i.e., the facilities of wastewater collection and transportation, wastewater treatment plants, water outfalls, etc. Research and  JO

design of effective drainage systems is an essential factor in ensuring the ecological well-being of residential areas. The . n

tightening of standards for the discharge of treated wastewater into water bodies stimulates the development of wastewater ^ n

treatment and transportation technologies not only for large cities but also for small settlements. The purpose of the review is W C

assessing the efficiency of the technologies used in practice for wastewater collection and treatment, analyzing the relevance o o of research developments, and formulating promising directions of the work.

Materials and methods. Publications, technical reports, software products were considered. Methods of system analysis 2

are applied, comparative criteria of efficiency of technologies and designs were suggested. O O

9 9

© Е.И. Пупырев, 2019 1365

Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial

Results. A comparison was conducted between foreign and domestic experience gained in solving the main problems of domestic wastewater collection and treatment systems. Special attention was paid to the revelation of cause-and-effect relations between the upgrade of legislative acts at the state and regional levels and the development of the drainage systems. Evaluation of the ecological impact of the drainage systems on the environment was given. Conclusions. Investigations by domestic and foreign specialists in the subject were analyzed. It was revealed that there is virtually no research devoted to simulation and efficiency assessment of drainage system operation as a whole. Obviously, this is due to insufficient cooperation between research teams and designers and operators. Just this direction should be considered the most promising in the nearest future.

KEYWORDS: domestic wastewater, wastewater treatment, drainage systems, standards of wastewater quality, wastewater treatment technologies, water outfalls, efficiency assessment of engineering solutions in water drainage systems

Acknowledgments. The author thanks Vladislav A. Gerasimov for his assistance in the collection and primary analysis of the sources.

FOR CITATION: Pupyrev E.I. Collection and treatment of domestic wastewater: a critical review of the achieved results. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2019; 14(11):1365-1407. DOI: 10.22227/19970935.2019.11.1365-1407 (rus.).

№ О

О О

N N

К Ф U 3

> (Л

с и 03 *

¡1

ф ф

о ё

---' "t^

о

о о

о со гм

(Л (Л

.Е о

£ ° • с ю о

8 « о ЕЕ

Ё5 °

а> ^

т-

Z £ £

Ю °

С W s1

il

О (0 ф ф

со >

ВВЕДЕНИЕ

Вода — основной ресурс человеческой жизни. Насколько нам известно, около 6 тысяч лет тому назад появились первые государства. В государствах вода в поселениях стала выполнять не только физиологические функции, но и санитарные общественные функции удаления нечистот и профилактики пандемических заболеваний. Индивидуальное водоснабжение с ростом размеров поселения также затрудняется и при общественном водоснабжении питьевая вода начинает играть санитарную профилактическую функцию. Вода выполняет функции питьевого водоснабжения, санитарного благоустройства жилищ и территорий, удаления отходов, профилактики и тушения пожаров и т.д. Поэтому качество водоснабжения и водоотведения, начиная с некоторого уровня развития человечества, становится основным показателем эффективности государственного управления, а вода превращается в общественный ресурс, экономический и политический инструменты управления обществом. Санитарные риски от однодневного отключения водоснабжения и канализации гораздо выше, чем от отключения тепла, электричества, перебоев с продуктами. Водоснабжение и водоотведение всегда оставались функциями государственного управления.

Актуальность проблемы водоотведения сохраняется и по сегодняшний день, она прямо влияет на человеческое общество.

Общая постановка проблематики водоотведения остается неизменной: необходимо собрать, транспортировать, очистить хозяйственно-бытовые сточные воды и выпустить их в водный объект, мак-

симально уменьшив вред здоровью людей и окружающей среде.

Исторически сбор и отвод сточных вод был первой и, зачастую, единственной стадией водоот-ведения, как показывают археологические раскопки древних поселений. Например, в г. Мохенджо-Да-ро, основанном 2600 лет до н.э., работали канализационные коллекторы и отстойники. По мере увеличения численности и концентрации населения в поселениях пришло понимание опасности сброса неочищенных сточных вод в водные объекты. Антисанитария была причиной эпидемий чумы в средние века в городах Европы. В XIX в. началось строительство очистных сооружений, вначале примитивных, но по мере научного и промышленного развития, появления новых материалов и реагентов повышалась и степень очистки сточных вод.

Одной из основных задач современного государства является сохранение и поддержание на соответствующем критериям цивилизованного общества уровне состояния здоровья населения, при этом очистка сточных вод — одна из главных ее составляющих.

Водоотведение в городах и поселках — это задача региональных властей. На федеральном уровне необходимо определить единую государственную политику и правовую базу водоотведения, разработать общие и обязательные для регионов нормативы. Каждый город на основании таких методических указаний должен разработать свою программу для поэтапного достижения поставленной конечной цели — гарантированного обеспечения населения водой в необходимом количестве и требуемого качества и экологически безопасного водоотведения.

Основной технологией очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в XIX-XX вв. была биологическая очистка. История применения биологической очистки началась со строительством в XIX в. первых полей фильтрации, на которых сточная вода очищалась путем фильтрования через слой почвы в естественном состоянии. Это позволило, в частности, использовать стоки в сельском хозяйстве.

Более совершенные устройства — биофильтры, разработанные по принципу полей фильтрации, однако лишенные присущих им недостатков (огромные занимаемые площади, прекращение работы в зимний период и др.), появились в Англии в 1893 г., а в России спустя 15 лет. Позднее были разработаны современные конструкции очистных сооружений, мембранные технологии и т.д.

Водоотведение — это системная проблема человечества и число публикаций в этой области измеряется тысячами. Есть и обзорные работы, но только по отдельным разделам водоотведения, больше всего по технологиям очистки.

Данная работа посвящена критическому анализу проблематики в целом, тем результатам, которые получены за последние 20 лет в различных разделах систем водоотведения, когда началось быстрое интеграционное развитие техники во всех областях и укрепились международные технологические институты. Рассмотрены проблемы менеджмента, нормативной базы, сбора и транспортировки сточной воды, ее очистки и интегральные методы оценки современных систем водоотведения хозяйственно-бытовых сточных вод в целом.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для сбора информации использовались публикации, технические отчеты, программные продукты. Использовались материалы ведущих российских предприятий, университетов и известных зарубежных организаций, таких как:

• Delft University of Technology, Delft, The Netherlands;

• Universitat Politécnica de Valencia, Camí de Vera, s/n, 46022 Valencia, Spain;

• University of California, Irvine, California 92697, United States;

• School of Architecture, Civil and Environmental Engineering, Laboratory for Environmental Biotechnology, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland;

• Shanghai Key Laboratory of Urbanization and Ecological Restoration, School of Ecological and Environmental Sciences, East China Normal University, Shanghai, 200062, China;

• Shanghai Municipal Engineering Design & Research Institute (Group) Co., Ltd, Shanghai, 200092, China;

• The State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai, 200092, China;

• Department of Environmental Engineering, Ak-deniz University, Antalya, Turkey.

Для анализа собранных материалов применялись методы системного анализа, сравнительные критерии эффективности научных результатов, технологий и конструкций. Автором анализируются и приводятся сравнительные критерии эффективности технологий и конструкций по основным направлениям систем водоотведения урбанизированных территорий: сбор и транспортировка сточных вод, их очистка, эффективность использование энергии, территории, ресурсов, экологическая безопасность. Сравнивается отечественный и зарубежный опыт в решении основных проблем. Особое внимание уделяется выявлению причинно-следственных связей модернизации законодательных актов на государственном и региональном уровнях и развития систем водоотведения.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Общие схемы построения систем водоотведения урбанизированных территорий. Централизованные, децентрализованные системы

Из всех систем инженерной инфраструктуры урбанизированных территорий система водоот-ведения является важнейшей для здоровья жителей и экологического благополучия поселений [1]. В мире действуют различные схемы водоотведения и очистки сточной воды. Общая схема состоит из точек образования отходов (абонентов), средств транспортировки сточных вод, сооружений очистки и устройств сброса очищенных сточных вод в водные объекты. Абонентом может выступать индивидуальное жилое строение, многоквартирный дом, производственные, общественные и т.п. предприятия. Сточные воды могут находиться в выгребных ямах, специальных резервуарах, либо сразу сбрасываться в трубопроводные сети. В инженерной практике сложились понятия централизованная система водоотведения и децентрализованная система. Под централизованной системой понимается система, в которой очистка сточной воды осуществляется в одном месте, куда транспортируются отходы от всех абонентов из мест их образования. Децентрализованная система предполагает очистку стоков в местах их образования [2]. Естественно,

< п

ф е t с

i Н

G Г сУ

0 w

n СО

1 w

y -Ь

J со

u s

^ I

n °

w 3

0 w

01 o n

О W

" 2 CO

0 J^

1

en со o o

w A

С o

• ) ¡r

4

«> 00  £

s у с о <D *

10 10 о о

№

О О

N N

¡г Ф

и 3 > (Л

с «

но *

И

<и ф

о ё — ^

о

сэ о

о со ГМ

(Л (Л

.Е О

¿и

• с Ю сэ

8 « сэ ЕЕ

Ё5 °

О) ^

т-2: £ £

(Л °

С <Я

О (О

ф ф

и >

существуют и смешанные варианты, т.н. кустовые схемы, в которых сбор отходов осуществляется от части абонентов и сточные воды очищаются на «кустовых» очистных сооружениях [3].

Образующиеся хозяйственно-бытовые сточные воды транспортируются до очистных сооружений по трубопроводным (коллекторным) сетям либо специальным автомобильным транспортом [4]. Коллекторные сети включают в себя:

• внутридомовые водоотводящие сети от сани-тарно-технического оборудования;

• внутриквартальные сети;

• наружные коллекторные сети;

• напорные коллекторы;

• канализационные насосные станции (КНС);

• аварийно-регулирующие резервуары (АВР).

Для контроля состояния коллекторной сети,

выполнения профилактических и ремонтных работ на сети строятся смотровые колодцы.

Существуют общесплавные системы водоотве-дения, в которых в коллекторные сети сбрасываются как хозяйственно-бытовые сточные воды, так и поверхностные (ливневые) воды с урбанизированных территорий. Во многих крупных городах действует полная раздельная система водоотведения, в которой поверхностные воды собираются отдельными трубопроводными сетями, тоже очищаются и сбрасываются в водные объекты.

Таким образом сточные воды попадают на канализационные очистные сооружения (КОС), где должны очищаться до нормативных показателей. Очищенные сточные воды сбрасываются в водный объект. Если транспортировка осуществляется специальным автомобильным транспортом — ассенизационными автомобилями, то КОС оснащаются специальными приемными камерами [5].

КОС — это сооружения и комплекс оборудования для очистки сточных вод и обработки отходов (осадков сточных вод), образующихся после очистки. Как правило, удаление загрязнений из сточных вод выполняется в несколько этапов. Вначале удаляются механические загрязнения и взвешенные вещества. Затем биохимическими методами, методами фильтрации, дополнительного отстаивания удаляются загрязнения биологического происхождения, азот, фосфор и т.п. На последнем этапе выполняется обеззараживание очищенных сточных вод [6]. Строятся также природные системы очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, т.н. системы фитоочистки.

Степень очистки сточных вод определяется тем водоемом, куда сбрасываются сточные воды. Это может быть водоем, в котором обитает фауна, используемая жителями (рыбохозяйственный водоем), водоем культурно-бытового назначения, особо охра-

няемый природный водоем. Соответственно, в государстве должны действовать нормативы сброса очищенных сточных вод в каждый вид водоема [7].

Выбор между централизованными и децентрализованными системами управления сточными водами будет зависеть от ряда факторов, но важно, чтобы в полной мере учитывались оба варианта, а не ситуация, которая существовала в прошлом, когда сеть канализация часто считалась единственной «правильной» формой городской санитарии [8]. Обратная сторона этого подхода заключается в том, что локальные системы часто рассматриваются как временные решения и, в первую очередь, для незаконных или неформальных расчетов, что затем может быть отражено в местных строительных нормах и технических стандартах, в которых не указываются соответствующие локальные системы, но основанные на предположении, что новое жилье будет обеспечено сетевой канализацией [9].

Менеджмент в очистке сточных вод. Международные и отечественные нормативы качества сточной воды

В каждом государстве деятельность в системе водоотведения управляется набором законодательных актов. Менеджмент в системе водоотведения в каждой стране строится по тем же законам, что и менеджмент в любой другой сфере деятельности.

Системы водоотведения могут находиться как в муниципальной, так и в частной собственности. В мире существуют и акционерные общества, владеющие системами водоотведения. Еще в Древнем Риме действовали 11 частных водопроводных систем. В современном мире государства практикуют различные формы собственности. Так, в США, например, в Калифорнии всего 5 % рынка водопользования находится в частных руках. В целом в США на рынке водопользования только 30 % населения пользуются услугами частных водных операторов [10].

В первой половине XX в. в США водоснабжение и канализация поселений находились в компетенции местных властей. Федеральная власть не вмешивалась и финансово не влияла на ситуацию. В целом санитария в поселениях США была неудовлетворительной. Ситуация изменилась с принятием в 1948 г. федерального закона по борьбе с загрязнением воды, который предусматривал комплексное планирование, технические услуги, исследования и финансовую помощь со стороны федерального правительства местным органам власти для строительства водной инфраструктуры. Закон неоднократно модернизировался, дополнялся новыми стандартами. В 1985 г. из федерального бюджета было единовременно выделено $24,8 млрд на исследования и разработку технологий. На протяжении

десятилетий федеральное финансирование для водоснабжения и канализации осуществлялось путем выделения грантов местным органам власти.

После 1987 г. система была изменена на кредиты через оборотные фонды. Предполагалось, что федеральное софинансирование прекратится в 1990 г., однако оно продолжалось до конца XX в.

В результате планомерных усилий федеральной власти к середине 1990-х г. около 75 % населения США пользовались услугами систем централизованного водоснабжения. По уровню во-дообеспечения поселений, сельскохозяйственных угодий, промпредприятий США намного обогнали Европу.

Усилия федеральных и местных властей привели к впечатляющим результатам: в конце XX в. в США насчитывалось 1,8 млн миль (2,916 млн км) водопроводных сетей и 1,2 млн миль (1,92 млн км) канализационных сетей. Для сравнения длина водопроводных сетей в России — 543 356 км, длина канализационных сетей — 181 580 км. При этом число жителей США было всего в 1,93 раза больше, чем в России (281,4 млн к 145,5 в 2000 г.). Относительная стоимость воды в США была в несколько раз ниже, чем в Европе, а душевое потребление в разы больше (в США 370 л в день на одного жителя). При этом вода в народном хозяйстве использовалась достаточно экономно: в расчете на $1000 ВВП в РФ было изъято из водных источников 63 м3, а в США — 43 м3 воды. Таким образом, удельная водоемкость ВВП в нашей стране в начале XXI в. была примерно в 1,5 раза выше, чем в США.

Развитию систем водоотведения способствовало гибкое законодательство, в соответствии с которым местные власти имели право в судебном порядке отклонить требования федеральных агентств по уровню очистки сточной воды. Например, в конце 1980 г. власти г. Сан-Диего и Агентство по охране окружающей среды (EPA) были вовлечены в правовой спор по требованию очистки сточных вод на очистных сооружениях местечка Пойнт Лома. Город победил, доказав, что затраты налогоплательщиков приблизительно $3 млрд не оправданы и не дают значительного эффекта для охраны окружающей среды. Требования ЕРА были отклонены «с учетом уникальных обстоятельств города». В США местная власть уполномочена разрабатывать нормативы там, где отсутствуют федеральные нормы.

В XX в. финансирование строительства систем водоснабжения и водоотведения шло не только за счет государственных средств, но и за счет фондов государственно-частного партнерства. В 1997 г. Конгресс США учредил государственный оборотный фонд питьевой воды, опираясь на успех фонда EPA, в целях финансирования инвестиций для улуч-

шения соблюдения более строгих стандартов качества питьевой воды. Всего в XX в. в США создано шесть ассоциаций для содействия развитию систем водоснабжения и водоотведения.

Развитию государственно-частного партнерства способствовали поправки 1977 г. в закон о чистой воде, разрешающий общинам рассматривать альтернативы обычной централизованной канализационной системы.

Развитие систем водоснабжения и водоотведе-ния сопровождалось созданием индустрии очистки воды, производства труб. Почти все ведущие машиностроительные концерны приняли участие в разработке материалов и оборудования. Довольно часто американский капитал покупал производителей оборудования в Европе.

Высокий уровень промышленного развития позволил в изобилии обеспечить жителей дешевой и качественной питьевой водой. Расход воды в Соединенных Штатах более чем в два раза выше, чем в развитых государствах Центральной Европы. В 2010 г. средняя американская семья потратила около $500 на воду и канализацию, т.е. примерно столько же, что и в развитых странах Европы. Средняя семья потратила всего около 1,1 % от своего дохода на воду и канализацию.

По данным Американского общества гражданских инженеров для поддержания системы водоснабжения и водоотведения необходимы ежегодные инвестиции $19 млрд/год в водоотведение и $14 млрд/год в водоснабжение. В 2005 г. федеральное правительство и местные власти инвестировали суммарно $28,5 млрд, примерно поровну в водоснабжение и канализацию, т.е. дефицит составил $4,5 млрд. По оценкам EPA в период 2003-2023 гг. в систему водоснабжения США необходимо инвестировать $276,8 млрд, а в систему водоотведения $202,5 млрд, из них $134 млрд на сбор и очистку сточных вод, $54,8 на модернизацию систем объединенного водоотведения и $9 млрд на системы сбора и очистки дождевых вод. Оценки EPA не являются полными, так как они не учитывают вложения в основной капитал компаний. В целом модель управления и развития водоснабжения и водоотве-дения США доказала свою жизнеспособность и эффективность.

В Китае сточные воды — также одна из самых больших проблем китайских рек. Заводы, городская канализация производят сбросы неочищенных сточных вод и загрязняющих веществ в реки и озера. По данным министерства водных ресурсов Китая примерно одна пятая часть рек в стране настолько загрязнены, что качество воды оценивается по категории В. Воды этой категории слишком токсичны даже на ощупь.

< п

ф е t с

i Н

G Г сУ

0 w

n СО

1 № У -Ь

J со

u s

^ I n

S> 3

о № OÜ

on

& N П 2

Ш 0

r 6 c я

h о

С n

• )

{!

4

«> 00  £

s У с о <D *

10 10 о о

№ О

О О

N N

к ш

U 3 > (Л С И

ва *

¡1

ou ф

о %

---' "t^

о

сэ о

о со гм

ОТ ОТ

.Е о

cl"

• с ю сэ

S *

сэ ЕЕ

fe ° СП ^

т-

2: £ S

от °

С w

О (О

Ф ш

ta >

Правительство КНР привлекает фирмы про-мышленно развитых стран для строительства водопроводных станций и канализационных сооружений. Только Дегремон (Франция), начиная с 1990 г. построил водопроводные станции общей производительностью более 34 млн м3 в сутки и КОС производительностью около 9 млн м3 в сутки. Китайские специалисты изучают передовые мировые технологии, создают производства и в 2013 г., например, произвели 21 % от мирового производства насосного оборудования.

В течение следующих 10 лет правительство Китая планирует инвестировать 4 трлн юаней ($634 400 000 000) в сохранение водных ресурсов страны. Из них 1,8 трлн юаней будет вложено в решение проблемы сохранения источников чистой воды до 2015 г. Как можно понять из прессы, проблемы водоснабжения и водоотведения в КНР решаются преимущественно на государственном уровне, во-доснабжающие предприятия в основном принадлежат государству или региональным властям.

Как показывает история, не во всех богатых государствах хорошо налажено водоснабжение и во-доотведение, но никогда не бывает хорошего водоснабжения и водоотведения в бедных странах [11]. Можно сказать, что развитая экономика и высокий уровень развития являются необходимым, но недостаточным условием качественного водоснабжения и водоотведения для граждан. Достаточным условием является политическая воля руководства государства, наличие финансовых и интеллектуальных ресурсов. Другой закономерностью развития систем служит то, что централизованное водоотведение во всех государствах развито меньше, чем централизованное водоснабжение.

В век всеобщей информатизации, когда достижения несекретных исследований мгновенно становятся достоянием инженерной общественности, трудно выделить мировых лидеров в технологическом развитии систем водоснабжения и водо-отведения. Безусловно, уровень развития систем водоотведения отражает общий уровень развития государства. Можно назвать несколько стран, таких как Япония, Германия, Франция, Канада, Швейцария, Норвегия, Швеция и т.д., в которых граждане из крана получают безопасную воду и могут пользоваться экологически безопасной системой водоотведения. При этом новые технологии создаются и внедряются в развитых странах как продукты коллективного международного творчества и объекты транснациональных компаний [12]. Соответственно, разработки новых технологий часто ведутся в международных исследовательских институтах [13]. В рамках сотрудничества Чехии и Китая в области нановолокон и их применения для очистки воды 6 декабря 2013

г. в Пекине, в городе технологий будущего открыт центр научных исследований GD Nanodec. Среди обеспеченных государств есть такие, которые не вкладывают значительные средства в научные исследования, но активно используют результаты разработок других предприятий и привлекают ведущие строительные фирмы для возведения сооружений по очистке воды. Это, например, Объединенные Арабские Эмираты, Норвегия, Словения и т.д. Разработка новых технологий, нового оборудования в современном мире ведется как в производственных концернах, так и в университетах, исследовательских институтах. В Европе новые технологии разрабатывают как в университетах, исследовательских институтах, так и в концернах под эгидой инвестиционных фондов. Только в Германии сосредоточено 250 вузов, и во многих из них ведутся исследования по процессам очистки воды. В Европе базируются также такие транснациональные компании — мировые лидеры как Suez Environnement, Veolia, Whilo, Wedeco, Грундфос, ЛИТ и др. В Японии, в Токио находится свыше 80 государственных, муниципальных и частных высших учебных заведений, в том числе технологический институт, крупнейшие частные университеты Васэда, Кэйо, Хосэй, Нихон, Мэйдзи и др. Научные учреждения Токио: Японская академия наук, свыше 100 научно-исследовательских институтов, лабораторий и центров при университетах, около 40 — при министерствах и ведомствах, Национальный исследовательский центр защиты от стихийных бедствий, научно-исследовательские институты здравоохранения, гигиены, природных ресурсов и др. Многие из них разрабатывают технологии очистки воды. Японский институт по инженерной очистке сточных вод (JIWET) был создан с целью создания и внедрения новых технологий.

Развитые страны образовали Международную водную ассоциацию (IWA), которая создает единое информационное пространство и способствует внедрению наиболее прогрессивных технологий очистки и транспортировки воды.

Рассмотрим, как управляются системы водоотведения в России. Системы централизованного водоотведения обслуживают всего 89,6 млн человек (63 %) населения России. Все города-миллионники, крупнейшие, крупные и большие города используют системы централизованного водоснабжения. Общая протяженность магистральных коллекторов оценивается в 190 тыс. км. Большинство очистных сооружений было построено в 70-е гг. XX в. и в настоящее время за исключением городов-миллионни-ков очистные сооружения находятся в неудовлетворительном состоянии. Особенности проектирования систем водоснабжения и водоотведения в России рассматривались в работе [14].

В худшем положении находятся малые города и сельские поселения. Здесь применяются сооружения очистки воды небольшой производительности от единиц до 5 тыс. м3/сут. Удельная стоимость строительства таких сооружений оказывается в 1,52 раза выше, чем сооружений большой производительности, регулярное обслуживание также стоит денег. Новые сооружения часто покупают не сельские поселения, а предприятия, торговые центры, обеспеченные люди, поэтому сектор рынка малые индивидуальные очистные сооружения быстро развивается в условиях достаточно жесткой конкуренции. Как правило, малые очистные сооружения не чистят воду до рыбохозяйственных нормативов, но контролирующие органы зачастую закрывают глаза, поскольку это все-таки лучше, чем септики без дна.

Структурные реформы строительной отрасли и отрасли ЖКХ последних 20 лет привели к заметным результатам. По данным Национального объединения изыскателей и проектировщиков (НОПРИЗ) доля строительной отрасли, промышленности стройматериалов и ЖКХ составляет 17 % от ВВП России. Из общего числа предприятий в отрасли 98,2 % предприятий находятся в частной собственности, в проектировании 64 % организаций, — малые частные предприятия с годовым объемом работ не более 25 млн руб. Неудивительно поэтому, что доля частных водных операторов непрерывно растет. Характерно, что водные операторы России не попадают в детальную систему государственной статистики и оценить их техническую вооруженность, изношенность оборудования, квалификацию специалистов, экономические потребности с достаточной точностью не представляется возможным. По данным НОПРИЗ население ежегодно финансирует приобретение жилья и оплату ЖКХ услуг на сумму 7 трлн руб. Из них в системы водоснабжения и водоотведения страны попадает всего 349 млрд или 5 %. Это на эксплуатацию и новое строительство.

Государство отказалось от строго централизованного управления отрасли и проблемы водоснабжения и водоотведения находятся в сфере ответственности региональных властей. Две формы собственности присутствуют на этом рынке: муниципальная и частная. Системы водоснабжения городов находятся в муниципальной собственности. Они — либо в управлении муниципального предприятия, либо частного. Например, в шести городах-миллионниках работают операторы муниципальной собственности, в остальных девяти городах — частные операторы. По данным РАВВ в настоящее время в РФ действует 14,6 тыс. водных операторов. Анализ состояния отрасли проведен в работе [15].

Тарифы в водоснабжении и водоотведении регулируются на федеральном и региональном уровнях. Из политических соображений тарифы жестко ограничиваются и с учетом инфляции за последние 5 лет средние реальные тарифы упали на 7 %. Это привело к росту убытков. По данным РАВВ более 80 % организаций водно-коммунального хозяйства (ВКХ) по состоянию на конец 2014 г. были убыточны, с чистым убытком на конец 2014 г. 20,36 млрд руб. Убыток за 2015 г. увеличился на несколько млрд руб. Для выхода из сложившейся ситуации государство проводит политику стимулирования частных инвестиций и широкого применения механизма концессионных соглашений. Отдельные проекты субсидируются либо уменьшением процентной ставки по кредитам, либо напрямую для малых населенных пунктов. Этот механизм будет совершенствоваться по мере накопления практического опыта. Достаточно устойчиво работают водоканалы городов-миллионников и крупнейших городов. Это либо крупные частные операторы, такие как РВК, РКС, Лидер, которые имеют разветвленный бизнес и могут «терпеть» временные убытки, либо МУПы богатых городов, где относительно невысокие тарифы частично компенсируются большими объемами продажи воды и приема стоков.

В России уже есть несколько крупных частных предприятий с опытом работы более 10 лет: по 35 % рынка частных операторов водоканалов занимают «Росводоканал», принадлежащий «Альфа-групп», и «Российские коммунальные системы» (РКС), связанные с группой «Ренова»; чуть уступает им АО «Евразийский» («дочка» ВЭба) с 20 % рынка. Оставшиеся 10 % делят между собой небольшие фирмы. В 2014 г. на этот рынок вышли протеже «Газпрома» — ЗАО «Лидер» и строительная компания «Мортон», последняя занимается пока сооружениями очистки воды. Большинство населения (86 %) по-прежнему пользуется услугами муниципальных водных операторов, на первую тройку частных компаний приходится 11 % рынка — таковы данные Центра развития государственно-частного партнерства. Однако пока этот опыт связан с реализацией концессий на больших водоканалах в таких городах, как Волгоград, Ростов, Пермь, Краснодар, Нижний Новгород, Дзержинск, Воронеж. Еще в трех городах — Челябинске, Хабаровске и Оренбурге — концессионные соглашения заключены с местными компаниями [16]. Практика показывает, что города с населением 300 тыс. жителей и больше попадают в концессионные соглашения в первую очередь.

Управление сточными водами должно учитывать принцип устойчивого развития в целом от источника до повторного попадания в окружаю-

< п

Ф е

¡я с

о Г сУ

О

§ СО

У -Ь о СО

и ¡з

^ I § °

О 2

о7

О §

а ^ § 2

26 А Го Г 6 С Я

^ о

С §

• ) н

4

«> оо  г

(Л п

(Я у

с о

Ф X

10 10 о о

№ О

О О

N N

¡É ш

U 3

> (Л

с и ва *

í¡

OU ф

о %

---' "t^

о

сэ о

о со гм

ОТ ОТ

.Е о

cl"

• с ю сэ

S *

сэ ЕЕ

fe ° СП ^

т-2: £ S

ОТ °

щую среду, а не концентрироваться только на отдельных или выбранных областях или сегментах процесса предоставления услуг. Системный анализ сооружений системы водоотведения проводился в работе [17]. Многие из плохо продуманных и плохо управляемых систем сегодня нарушают естественные процессы, которые очищают воду и поддерживают структуру почвы. Очевидно, что важно разработать системы управления сточными водами, которые не работают против процессов природной экосистемы1.

Перейдем к рассмотрению нормативной базы, используемой в мире для создания и эксплуатации системы водоотведения. Набор законодательных актов включает в себя как общегражданские нормативные документы, регулирующие производственную деятельность, так и специальные нормативные документы.

Из нормативных документов, регламентирующих структуру системы водоотведения хозяйственно-бытовых сточных вод, в России выделяется СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения»2. Свод правил определяет выбор схемы водоотведения с учетом: возможности сокращения объемов загрязненных сточных вод за счет внедрения безотходных и безводных производств, устройства замкнутых систем водного хозяйства, применения воздушных методов охлаждения и т.п.; возможности локальной очистки потоков сточных вод; возможности последовательного использования воды в различных технологических процессах с различными требованиями к ее качеству. Схема водоотведения должна учитывать условия спуска производственных сточных вод в водные объекты или в систему канализации населенного пункта, или другого водопользователя, условия удаления и использования осадков и отходов, образующихся при очистке сточных вод.

Производственные сточные воды, подлежащие совместному отведению и очистке с бытовыми сточными водами населенного пункта, должны отвечать действующим требованиям к составу и свойствам сточных вод, принимаемых в систему канализации населенного пункта, иначе они подвергаются предварительной очистке [18]. Запрещается предусматривать сброс в водные объекты неочищенных до установленных нормативов дождевых, талых и поливочных вод, организованно отводимых с селитебных территорий и площадок предприятий.

СП описывает порядок выбора и согласования мест размещения очистных сооружений, условия бесперебойной работы систем водоотведения.

Свод правил содержит методику расчета расходов городских сточных вод, гидравлического расчета канализационных сетей, удельных расходов, коэффициентов неравномерности расходов сточных вод. Дается методика гидравлического расчета сетей, диаметров труб, скоростей потока в сетях, описание единиц оборудования на сетях, снегоплавильных камер.

По очистным сооружениям в СП даются формулы расчета их производительности, условия рационального размещения зданий, сооружений и оборудования на площадке, набор оборудования для контроля работы очистных сооружений, степень автоматизации. Приводятся требования к сооружениям первичной (механической) стадии очистки, отстойникам, сооружениям биологической очистки, оборудованию глубокой очистки, обеззараживания очищенных сточных вод. Описываются возможные технологии обработки осадка сточных вод.

В целом СП 32.13330.20122 является единственным и основополагающим документом в России для проектирования систем водоотведения, не имеющим аналогов в зарубежной практике.

Нормирование сбросов очищенных сточных вод в России регулируется различными ведомствами, что создает некоторую путаницу. Так, сбросы очищенных сточных вод в водоемы культурно-бытового назначения регулируются Роспотребнадзо-ром3, сбросы в водоемы рыбохозяйственного назначения регулируются Минсельхозом (приказ № 552 от 13.12.2016), а сбросы очищенных сточных вод в особо охраняемые водные объекты регулируются Минприродой. Кроме того, регулируются нормативно-допустимые сбросы (НДС), нормативно-допустимые воздействия на водный объект (НДВ). Дополнительно к указанным документам разработан и утвержден Правительством РФ т.н. справочник нормативно-допустимых технологий (НДТ), в котором разрешенное качество сбросов сточных вод зависит от производительности сооружений [19].

В США региональный центр очистки сточных вод должен соответствовать строгим требованиям более чем 30 федеральных и региональных правил в отношении сброса очищенной воды, использования оборотной воды, утилизации биологических веществ, выбросов в атмосферу, требований безопасности и контроля за использованием земли4.

С W

i!

О (0 Ф ш со >

1 Wastewater Management. A UN-Water Analytical Brief. 2015. URL: https://www.unwater.org/publications/ wastewater-management-un-water-analytical-brief/

2 СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85 (с Изменениями № 1, 2).

3 СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. М. : Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000.

4 San Jose-Santa Clara Regional Wastewater Facility. 2018. URL: https://www. som.com/projects/san_jos-santa_clara_ regional_wastewater_facility_master_plan

Разрешение Фонда на очистку и сброс сточных вод в водный объект регулируется Национальной системой ликвидации выбросов загрязнителей (NPDES), находящейся в ведении Федерального агентства по охране окружающей среды (EPA). Каждый год Фонд готовит подробный годовой отчет самоконтроля, чтобы сохранить свое разрешение и выполнить нормативные требования. В отчете содержится подробная информация о потоках, стоках, биологических веществах, качестве воды, капитальных проектах, состоянии окружающей среды и экосистем, состоянии рыбы и дикой природы, персонале и многих других темах. Список контролируемых ингредиентов включает в себя BOD, COD, TSS, Turbidity, TN, TP, Oil & Grease, Dissolved Oxygen, Nickel, Gyanide, Dioxin, Total Chlorine Residual, Enterococcus Bacteria, Cyanide, Total и т.д. В США в разных штатах могут нормироваться концентрации различных ингредиентов.

В Европе сбросы очищенных сточных вод нормируются в каждой стране. В рамках ЕС изданы документы рекомендательного характера — директивы ЕС. Директива 91/271/ЕЕС описывает очистку городских стоков. В целом директива посвящена организационным и юридическим вопросам создания систем водоотведения в поселениях ЕС, но она содержит и рекомендуемые максимально допустимые нормативы сброса очищенных сточных вод в водный объект (табл. 1).

Развитие технологии транспортировки и очистки сточных вод непосредственно связаны с нормированием сбросов. Недостижимые нормативы сбросов тормозят строительство очистных сооружений [20]. С другой стороны, высокие нормативы стимулируют развитие технологий очистки вод [21].

Развитие технологий в мире идет быстрыми темпами и некогда недостижимый в России «Рыбхоз» стал достижимым на базе мировых технологий [22]. В табл. 2 приведены некоторые принятые в России нормативы в сравнении с достигнутыми экспериментальными параметрами КОС небольшой производительности [23].

Об успешном биологическом удалении фосфора сообщалось даже в условиях низкой нагрузки ила. Соответственно, достижение качества очищенных стоков Ntot < 10 мг/л (прохладный климат); Ntot < 3 мг/л (теплый климат); и Ptot < 0,3 мг/л реально. Очистные сооружения в поселении Bowie, штат Мэриленд, производительностью 12 491 м3 в сут имеют показатели по Ntot 6.6 mg/l и по Ptot 0.2 mg/l5.

В развивающихся странах принимаются нормативы с учетом реального экономического развития государства.

В Индии в связи с ростом сельского хозяйства, индустриализации и урбанизации выработка сточных вод в последние годы увеличилась, что становится потенциальным источником загрязнения питьевой воды. По оценкам, в крупных городах Индии образуется 38 354 (MLD) сточных вод, но мощность очистки сточных вод составляет всего 11 786 MLD (~ 30 %). Аналогичным образом очищается только 60 % промышленных сточных вод в основном крупных промышленных предприятий. Сброс неочищенных сточных вод в водоемы привел к загрязнению 75 % всех поверхностных водоемов в Индии6.

Качество поступающих сточных вод оценивается в Индии по стандарту Indian Standards CPHEEO, 20127. Они приведены в табл. 3. В табл. 4 указаны некоторые показатели качества очищенной сточной воды.

Технологии и оборудование сбора и транспортировки хозяйственно-бытовых сточных вод

Источник образования сточных вод — это человек и результаты его хозяйственной деятельности. Если сточные воды образуются в многоквартирном доме, то они транспортируются по внутридомо-вой канализационной сети в наружные сети [24]. Устройство внутридомовой сети, особенно в высотном доме, может быть достаточно сложным8.

Очистка сточной воды на месте ее образования остается актуальной темой [25, 26]. На рис. 1 показана исследуемая схема локальной очистки воды.

Также до сих пор значимым остается совершенствование конструкции уличных туалетов, используемых и в развитых странах [27, 28].

Транспортировка хозяйственно-бытовых сточных вод осуществляется как автомобильной техникой, так и трубопроводными системами. Ассе-низаторские автомобили могут транспортировать отходы и в холодное время [29].

Исследованиям в области трубопроводных систем посвящено относительно небольшое количество научных статей [30, 31]. С инженерной точки зрения этот вопрос актуален, т.к. стоимость сетей обычно сравнима или больше стоимости очистных

< п

ф е t о

i H k 1

G Г

c¡¡¡

о

0 со

1 2

y -Ь

J со

u I I

О °

2 3 О 2

О О

& N

О 2 2 0

26

A ГО

r œ С Я

h о

5 Biological Nutrient Removal Processes and Costs. URL: https://www.epa.gov/sites/production/files/documents/ criteria_nutrient_bioremoval.pdf

6 Indian standards in wastewater treatment — an overview. By T.I. Eldho. IFAT-2014. 2014. Pp. 1-40.

7 Indian Standards CPHEEO, 2012.

8 Технический справочник по обработке воды: в 2-х т. / пер. с фр. Л. Андриамирадо и др. / науч. ред. М.И. Алексеев и др. 2-е изд. СПб. : Водоканал Санкт-Петербурга «Новый журнал», 2007. 1695 с.

С ?

• )

ft

4

«> 00

Т

s S

s у с о (D *

10 10 о о

Табл. 1. Директива 91/271/ЕЕС Table 1. 91/271/ЕЕС directive

Параметры / Parameters Концентрация / Concentration Минимальный % снижения содержания (1) / Minimal percentage of content (1) reduction Метод измерения / Measurement method

Биохимическое потребление кислорода (БПК5 при 20 °С) без нитрификации (2) / Biochemical oxygen demand (BOD5 at 20 °С) without nitrification (2) 25 мг О/л / mg O/l 70-90 40 согласно ст. 4 (2) / 40 as per ст. 4 (2) Гомогенный, нефильтрованный образец. Определение содержания растворенного кислорода / Homogenous unfiltered sample. Determination of dissolved oxygen content

Параметры / Parameters Концентрация / Concentration Минимальный % снижения содержания (1) / Minimal percentage of content (1) reduction Метод измерения до и после 5-дневной инкубации при 20 °С ±1 °С, в полной темноте / Measurement before and after 5-day incubation at 20 °С ±1 °С in utter darkness

Химическое потребление кислорода (ХПК) / Chemical oxygen demand (COD) 125 мг О/л / mg O/l 75 Гомогенный, нефильтрованный образец дихромата калия / Homogenous unfiltered sample of potassium dichromate

Общее содержание взвешенных твердых частиц / Total suspended substances 35 мг/л (3) согласно ст. 4 (2) (ЭН более 10 000) / 35 mg/l (3) as per art. 4 (2) (EN more 10 000) 90 (3) согласно ст. 4 (2) (ЭН более 10 000) / 90 (3) as per art. 4 (2) (EN more 10 000) - фильтрование репрезентативного образца через мембрану 0,45 мкм. Сушка при 105 °С и взвешивание / filtering a representative sample through the 0.45-^m membrane, drying at 105 °С and weighing

60 согласно ст. 4 (2) (ЭН 2000-10 000) / 60 as per art. 4 (2) (EN more 200010 000) 70 согласно ст. 4 (2) (ЭН 2000-10 000) / 70 as per art. 4 (2) (EN more 200010 000) - помещение репрезентативного образца в центрифугу (минимум на 5 минут со средним ускорением 2800-3200 g), сушка при 105 °С и взвешивание / placing a representative sample in a centrifuge (at least for 5 minutes with the average acceleration of 2800 to 3200 g), drying at 105 °С and weighing

№ О

О О

N N

> (Л С И

НО *

<u ф

О ё

Примечание: (1) Снижение по отношению к содержанию в поступающих на очистку стоках.

.Е о

cl"

• с Ю о

S *

о ЕЕ

СП ^

т-

2: £ £

от °

(2) Этот параметр можно заменить другим: общее содержание органического углерода или общее потребление кислорода (ОПК), если можно установить, что между БПК5 и замещающим параметром имеется связь.

(3) Данное требование не является обязательным.

Анализ сбросов с отстойников должен проводиться на фильтрованных образцах, однако, концентрация взвешенных твердых веществ в нефильтрованных образцах не должна превышать 150 мг/л.

Notes: (1) Reduction as compared with content in influent wastewater.

(2) This parameter may be replaced for other: total organic carbon or total oxygen demand, if it is possible to identify that there is a relation between the BOD5 and a substitute.

(3) Analysis of outfalls from sediment tanks should be conducted with filtered samples. However, the concentration of suspended solid substances in unfiltered samples must not exceed 150 mg/l.

U in ф Ф

to >

Табл. 2. Нормативы по сбросу очищенной сточной воды в России Table 2. Standards on effluent outfalls in Russia

Состав сточных вод (СВ) / Wastewater

(WW) composition

Допустимые изменения состава воды в водоемах и водотоках после выпуска в них очищенных сточных вод (ОСВ) / Permissible changes of water composition in water bodies and waterways after discharging effluent into them

Водоем культурно-бытового назначения / Public water body

Водоем рыбохозяйственного назначения / Fishery water body

НДТ (Россия)/

Best available techniques

Лучшие КОС / Best WWTP

Взвешенные вещества, мг/л / Suspended substances, mg/l

При сбросе СВ содержание взвешенных веществ в контрольном створе не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на 0,25 мг/л / When discharging WW, the content of suspended substances at the checkpoint must not increase by more than 0.25 mg/l as compared with natural conditions

Требования сброса ОСВ в водоем рыбохозяйственного назначения — 5 мг/л.

При сбросе ОСВ содержание взвешенных веществ в контрольном створе не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на 0,25 мг/л / The standard value for EWW discharge into a fishery water body is 5 mg/l. When discharging WW, the content of suspended substances at the checkpoint must not increase by more than 0.25 mg/l as compared with natural conditions

5

< 2

БПК5, мгО2/л / BOD5, mg02/l

При температуре 20 °С под влиянием хозяйственной деятельности (в том числе, при сбросе сточных вод) не должно превышать 2 мгО2/л / At a temperature of 20 °С, under the impact of economic activity (including WW discharge), it must not exceed 2 mgО2/l

При температуре 20 °С под влиянием хозяйственной деятельности (в том числе, при сбросе сточных вод) не должно превышать 2,1 мгО2/л / At a temperature of 20 °С, under the impact of economic activity (including WW discharge), it must not exceed 2.1 mgО2/l

БПК , мгО/л /

поли7 2

ВОД0, mg02/l

При температуре 20 °С под влиянием хозяйственной деятельности (в том числе, при сбросе сточных вод) не должно превышать 3 мгО2/л / At a temperature of 20 °С, under the impact of economic activity (including WW discharge), it must not exceed 3 mgО2/l

Требования сброса ОСВ в водоем рыбохозяйственного назначения — 3 мг О2/л.

При температуре 20 °С под влиянием хозяйственной деятельности (в том числе, при сбросе сточных вод) не должно превышать 3 мгО2/л / The standard value for EWW discharge into a fishery water body is 3 mgО2/l. At a temperature of 20 °С, under the impact of economic activity (including WW discharge), it must not exceed 3 mgО2/l

< 5

ХПК, мгО/л / COD, mgO/l

Не должно превышать 15 мгО/л / Not to exceed 15 mgO/l

Не нормируется / Not standardized

30

10-30

Общий азот, мг/л / Total nitrogen, mg/l

< 27

Азот нитратов, мг/л / Nitrate nitrogen, mg/l

45 мг/л / mg/l

9,1 мг/л / mg/l

22

< 5,6

Азот нитритов, мг/л / Nitrite nitrogen, mg/l

3,3 мг/л / mg/l

0,01 мг/л / mg/l

Фосфор, мг Р04/л / Phosphorus, mgPO4/l

3,5 мгР04/л / mgPO4/l

0,25 мгР04/л / mgPO4/l

0,2

Фосфор общий / Total phosphorus

0,3-2,'

3

Табл. 3. Параметры концентрации различных веществ в сточной воде в Индии Table 3. Parameters of the concentration of various substances in wastewater in India

Название вещества / Substance denomination Вклад одного человека, г/чел./день / Per capita contribution, g/c/day Потребление воды, л/чел./день / Water consumption , l/c/day Удельный объем сточной воды = 80 % от потребления воды / Specific wastewater volume = 80 % of water consumption Концентрация, мг/л / Concentration, mg/l

БПК /BOD 27,0 135 108 250

ХПК/COD 45,9 135 108 425

Общие взвешенные вещества / Total suspended substances (TSS) 40,5 135 108 475

Летучие взвешенные вещества / Volatile suspended substances (VSS) 28,4 135 108 262,5

Общий азот / Total nitrogen 5,4 135 108 50

Органический азот / Organic nitrogen 1,4 135 108 12,5

Аммонийный азот / Ammonia nitrogen 3,5 135 108 32,5

Азот нитратов / Nitrate nitrogen 0,5 135 108 5,0

Общий фосфор / Total phosphorus 0,8 135 108 7,1

Ортофосфор / Orthophos-phorus 0,5 135 108 5,0

№ О

О О

N N

> (Л

с и m *

<u ф

О %

Примечание. Пример расчета БПК = 27 х 1000 (мг) / [135 х 0,8 (л)] = 250 мг/л. Note. Illustration BOD = 27 х 1000 (mg) / [135 х 0.8 (litres)] = 250 mg/l.

Табл. 4. Рекомендации по очистке сточных вод, сбрасываемых в водоем питьевого назначения в Индии

Table 4. Recommended guidelines for treated wastewater, discharged into surface water to be used as a source of drinking

water

Параметр / Parameter Нормы (А) MOEF* / MOEF* Standards (A) Рекомендуемые значения / Recommended Values

БПК, мг/л / BOD, mg/l 30 < 10

Взвешенные вещества, мг/л / Suspended substances, mg/l 100 < 10

Общий азот, мг/л / Total nitrogen, mg/l 100 < 10

Растворенный фосфор, мг/л / Dissolved phosphorus, mg/l 5 < 2

Колиформные бактерии MPN/100 мл / Faecal coliforms, MPN/100 ml Не задано / Not specified < 230

.E о

DL О

• с Ю о

s «

о ЕЕ

СП ^

т-

2: £ £

от °

О (Л ф ф

со >

Примечание. (А) Общие нормы Правил охраны природы в редакции 1986 года, утвержденной Национальным управлением акватории реки Ганг при Министерстве окружающей среды и лесного хозяйства Индии.

Note. (A) General Standards, Environmental Protection Rule, 1986 & as authorized by PCB.

*MOEF = Ministry of Environment and Forests (India) / Министерство окружающей среды и лесного хозяйства (Индия).

Рис. 1. Схема локальной очистки воды Fig. 1. Diagram of local water treatment

сооружений [32]. Экологическая безопасность трубопроводных сетей, уменьшение утечек — актуальная задача [33]. При проектировании водопроводных и канализационных сетей главным вопросом является выбор материала труб. В табл. 5 приведены сравнительные характеристики различных материалов для труб.

Технологии очистки хозяйственно-бытовых сточных вод

Современные технологии очистки сточных вод появились в мире около 200 лет тому назад в США

< п

ф е t с

i

G Г сУ

0 w

n СО

1 s

У -Ь

J со

^ I

n °

S 3

о s

о

О n

о ss " 2 co

0 J^

1

cn

С7.) О О

О.

A

и Англии. С исторических времен сточные воды либо сливались в реки, либо выливались в почву. Постепенно появились т.н. поля фильтрации, куда ассенизационные повозки или машины сливали сточные воды. Поля фильтрации до сих пор работают в слаборазвитых странах и даже в России. Очищающая способность водных объектов и почвы стала недостаточна для больших городов. Проблему очистки сточных вод обострило развитие промышленности.

Для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в подавляющем большинстве случаев использу-

С о

• )

if

4

«> 00  Т

s У с о <D Ж

10 10 о о

Табл. 5. Сравнительные характеристики различных материалов для труб Table 5. Comparative characteristics of various materials for pipes

Материал / Material Свойства / ^^ Properties Полиэтилен (ПЭ 100) / Polyethylene (PE 100) Поливинилхлорид/ Polyvinylchloride Ориентированный поливинилхлорид класс 500 (ПВХ-О 500) / Class 500 oriented Polyvinylchloride (PVKh-O 500) Чугун / Iron Сталь / Steel

Степень шероховатости внутренней поверхности / Degree of inner surface roughness Гладкие стенки, способствующие малому сопротивлению потоку / Smooth walls promote low resistance to flow Низкая шероховатость, способность к самоочистке, исключаются потери напора на трение / Low roughness, self-cleaning ability, friction losses are excluded Наименьшая. Минимальное сопротивление потоку транспортируемой жидкости/ Minimal. Minimum resistance to transported liquid flow Высокая, зависит от внутреннего покрытия (эпоксид) / High, depends on inner coating (epoxy) Подвержены зарастанию внутренней поверхности продуктами коррозии, что приводит к повышенной шероховатости / Prone to the obliteration of the inner surface with corrosion products what leads to increased roughness

Устойчивость к коррозии, зарастанию сечений / Resistance to corrosion, obliteration of passages He подвержен коррозии и зарастанию сечений / Not prone Полное отсутствие коррозии и зарастания сечений / Absolute absence of corrosion and obliteration of passages Полное отсутствие коррозии и зарастания сечений / Absolute absence of corrosion and obliteration of passages Мало подвержен коррозии (при условии обязательного наличия антикоррозийной защиты) / Slightly prone to corrosion (under the condition of mandatory anti-corrosion protection) Подвержен электрохимической коррозии и зарастанию сечений в короткий срок эксплуатации / Prone to electrochemical corrosion and obliteration of passages within a short time of usage

Устойчивость к блуждающим токам / Tolerance to roaming current Диэлектрик / Dielectric Диэлектрик / Dielectric Диэлектрик / Dielectric Проводник / Conductor Проводник / Conductor

Устойчивость к воздействию химических соединений и активных веществ, хлорированию / Resistance to chemical compounds and active substances, chlorination Высокая устойчивость к большинству химических соединений, не устойчив к активным веществам (не рекомендован для канализации)/ High resistance to most chemical compounds, no resistance to active substances (not recommended for drainage systems) Повышенная (по отношению к другим полимерам) степень химической стойкости, стойкость к хлорированию и активным веществам / Increased degree of chemical stability (as compared with other polymers), resistance to chlorination and active substances Повышенная (по отношению к другим полимерам) степень химической стойкости, стойкость к хлорированию и активным веществам / Increased degree of chemical stability (as compared with other polymers), resistance to chlorination and active substances Неустойчив к воздействию органических кислот; стыковые соединения неустойчивы к агрессивным бытовым и производственным жидкостям/ No resistance to the impact of organic acids, joints are not stable against aggressive liquids Устойчив / Stable

Материал / Material Свойства / Properties ^^ Полиэтилен (ПЭ 100) / Polyethylene (РЕ 100) Поливинилхлорид / Polyvinylchloride Ориентированный поливинилхлорид класс 500 (ПВХ-О 500)/Class 500 oriented polyvinylchloride (PVKh-O 500) Чугун / Iron Сталь / Steel

Устойчивость к воздействию биологических организмов (бактерий, грибков) / Resistance to influence of biological organisms (bacteria, fungi) В/Н B/H B/H H/L C/M

Устойчивость к УФ-излучению / UV stability Стареет при попадании прямых солнечных лучей, становится хрупким / Ages under direct sunlight, becomes fragile Устойчив, но светлеет при длительном воздействии / Stable, but gets lighter under long impact Максимально стоек по сравнению с другими полимерами / Extremely stable as compared with other polymers

Уровень износостойкости / Wear resistance B/H B/H B/H H/L C/M

Транспортировка, монтаж / Transportation, mounting Относительная простота транспортировки (за счет толщины стенки увеличивается удельный вес), поставляется в двух различных упаковках — бухтах, а также отдельными отрезками (либо связанными между собой), трубы переносятся вручную, монтаж при помощи контактной сварки и электромуфт/ The relative ease of transportation (specific weight is increased due to wall thickness), delivered in packages of two types (coils and bundles), pipes are handled manually, mounted using contact welding Простота транспортировки, раструбное соединение осуществляется механически, без применения больших физических усилий и специализированной подготовки, не требует специального оборудования, что увеличивает скорость монтажа в 5-6 раз, легки в монтаже при любых способах прокладки (значительная экономия времени и средств) / The ease of transportation, the spigot-and-faucet joint is made mechanically, not applying physical efforts and special preparation, does not require special equipment (what Простота транспортировки, раструбное соединение осуществляется механически без применения больших физических усилий и специализированной подготовки, не требует специального оборудования, что увеличивает скорость монтажа в 5-6 раз, легки в монтаже при любых способах прокладки (значительная экономия времени и средств) / The ease of transportation, the spigot-and-faucet joint is made mechanically, not applying physical efforts and special preparation, does not require special equipment (what Транспортировка, как и монтаж, требует специального дорогостоящего погрузочно-разгрузочного оборудования, имеющего большие габариты, соединение раструбное, стыковое и при помощи хомутов; большой вес трубы обязывает к применению больших физических усилий при монтаже, даже с учетом минимального контакта с телом трубы, без квалифицированного специалиста невозможно обеспечить качество монтажа / Transportation and mounting require expensive specialized loading/unloading equipment Транспортировка, как и монтаж, требует специального дорогостоящего оборудования, имеющего большие габариты; соединение на резьбе с помощью фланцев и сварки / Transportation and mounting require expensive specialized equipment that possesses considerable size; joints by means of threaded flanges or welding

6Юг 'l>l> anssi mpi эшп|од • ajnpa^qoJVPUB uojpmjsuoo uo |ешпор A|L)juo|/\| • nSOIAI Ч!и*5ЭЛ 6юг 'UU MoAuisa mPl woi. (эицио) 0099"t70ez NSSI ftuud) SC60-/66I. NSSI • AOJIfll МИН1ЭЭЯ

Материал / Material Свойства / Properties Полиэтилен (ПЭ 100) / Polyethylene (РЕ 100) Поливинилхлорид / Polyvinylchloride Ориентированный поливинилхлорид класс 500 (ПВХ-О 500)/Class 500 oriented polyvinylchloride (PVKh-O 500) Чугун / Iron Сталь / Steel

reduces the time of assembly 5 to 6 times), simple for mounting in any ways of laying (significant saving of time and resources) reduces the time of assembly 5 to 6 times), simple for mounting in any ways of laying (significant saving of time and resources) that possesses considerable size; joints are spigot-and-fau-cet, butt and clamp; significant pipe weight leads to applying considerable physical efforts for mounting; it is impossible to provide proper mounting quality without high- skill specialist

Предел прочности при разрыве, МПа / Ultimate tensile strength, MPa 20-38 30-50 >90

Коэффициент линейного расширения, МПа / Expansion coefficient 14 х 10"5(0,00012) 6 x ю-5 (0,00012) 0,8 x Ю-4

Герметичность соединений / Joint tightness Высокая / High Высокая, герметичность обеспечивают резиновые уплотнительные кольца различных конфигураций без дополнительных герметизирующих материалов / High; tightness is provided with rubber sealing rings of various configurations without additional hermetic materials Высокая, герметичность обеспечивают двухкомпонентные уплотнительные кольца специальной конструкции (из резины и полипропилена), также раструб трубы удлинен / High; tightness is provided with two-component sealing rings of special design (from rubber and polypropylene), pipe socket is lengthened Герметичность и изоляцию соединений обеспечивают качество используемого герметизирующего материала и специализированный подход к монтажу / Joint tightness and insulation are provided with the quality of hermetic material and special approach to mounting Герметичность и изоляцию соединений определяет качество сварки, при использовании фитингов из полимеров с уплотнительной резинкой герметичность обеспечивают последние / Joint tightness and insulation are defined by the quality of welding; when using polymeric fittings with sealing rubber, tightness is provided with the latter

siusjsAs Suijbsij рив 'Ajd -dns jsjeav jbujsjui 'SuiAbj suipdid usdo / кинэкиохо и виюждвнэойоа гшэхэиэ BWoaEBd ввнюсЬАна 'Bl/oaoduogAdx B^fBiraodn BBXiadxio ssuipdid ¡то piIB SBo 'S5[JOAVJ3U SoBUTBip 'SJ3 -SuBipxs jbsij 'ssuipdid ррв '(s5[j0A\pii amssaid) Ajddns J3JBAV SlipfUUp рив Э1Ш0110ЭЭ Р1°Э / хвйоюхйюлфэн и-оевх 'ХВХЭЭ ХНННОЙПВЕШГВНВЯ 'хвяиннэидоокгох 'xBl/oaodnoxoEOKa а '(ихээ энЫоивн) эиюждвнэойоа эоаэчхип-оннэахэивЕОХ SSUipdld JBIJJSnpUI 'S5[JOA\J3lI uoTjBgun '(s5[Joavj3u amssaid) Ajddns jsjbav Sirojirap рив от -шоиоээ рртэ / iaKoaoduogAdx aiaHHammaModu 'ийгжпкИи ихээ '(ихээ энЫопвн) эинэждвнэойоа эоаэчхип-оннэахэивЕОХ Ajddns J3JBAV SlipfUIjp рив этшоиоээ pj03 '(ajnssajd -иои рив amssaid) siuajsAs Эовшвхр jBiuajxa рив jBiuajuj / эинэждвнэо^оа эоаэахип -оннэахэивЕох эонКоеох '(HOHdOHBHESg И HOHdonBH) ийпвеиевнвя иoнжAdвн и иэннэЛьАна 1аиэхэиэ ssutpdid SB§ ui pssn 'A^ddns jsjbav Sut5[inip рив этшоиоээ joj 'ssinpdTd jsj -BAV 'A|ddns J3JBAV р|ОЭ {BlUSJUI рив JBUJSJXg / ИЙПВЖфИЕВХ а иэхошнэиж1ц 'кинэждвнэо^оа охоаэчхип-оннэахэивЕох ви!/ 'aol/oaodnol/oa эахэапэхиойхэ ndn 'эинэждвнэо^оа эон!/оеох ээннэйхАна и sonacAdBH uoijB3i|ddB jo ppih[ / KHHSHSMHdn ахэвядо

— — oSjapuQ / нэжdэalz'oц Оохэрид / нэжdэalI'oп Оохэрид / нэжdэalI'oп ошрАээ^д / BxxogBdsdsn BBHMidoxg

SJSpiUBip jjbius Apsoiu 'sipSusj jo sSuBj эртж 'ssdAj sdid jsijjo ijjiav suoijosiraoo JOJ воШЩ OU 'JBIUJOJ J33JS-0J-p3JS, Aq psjiiuij si sjsjdBpB jo 3§UB~g / аойхэивиК хшгви SHHBl/BEgosdn 'нин!/ ноевпвиК praodmn 'хшАахэхАэхо gAdx иивйга HraixAdlz' о ихэвь эннапэхиниКэоэ '«аквхэ - аквхэ» иохв^оф HShHHBdjO иэквхэй хннноэвф хнэишЛоээу SJ3P -швтр SoJBJ Apsoiu '(ш £ OJ l) siflSusj jo sSuBj jjbius в 'ssdid 3iJ3iuAjod ijjiav suoipsiraoo joj Soiling jo AjijiqBjiBAB 'sjs -jdBpB .uoji-oj-uoji, jo sSiibj jsba у / аосЬэивиК xmnairog 3HHBl/BEgo3dn '(и £ ol/ j хо) шпй( ноевпвиК иошаподэн 'иивдАйх иигпМэгашоц о иинэниКэоэ шй/ аохнихиф ЭИКИ1ГВН '«нАхАь - нАхАь» BXBMdo$ иэквхэ!/ хннноэвф хюишЛоээв praodmn виаээд SoUIJJJJ UOJT pjBpUBJS asn oj ajqissod si jj sjajdBpB uoij -эпрэх 'sSuijdno3 jiBdaj 'sSuijd -noo 'вхорэшюэ / ихнихиф энннАхАь эгпшМ/нвхэ axKHaraidu ахэонжоиЕоа эжжх чхэд iaKoxadau aiaHHOitiraAu'ad 'нхфАи siaHXHOMsd 'нхфАи 'iaKoaxo sSinjjno jo jsqiunu эщ sszTiuiuTiu sjspiuBip рив sipSusj jo sSubj эртж issoB|d sssooB-oj-jpiogjip ш ssuipdid SutAb{ 'sdAj Айв jo ssdid ijjtav иотрэшюэ эщ spiAOjd рив sssujuStj хэцп sssssod sdBqs SllOUBA JO SoUIJlT^ / ВЖВХНОИ ЭЕЭоп ao^Esdgo озхээкиеол xsAdHEHMHHHM 'aodxsHBHft и шпй( ноевпвиК praodnm 'хвхээи xiaHnAxool/OHli'Adx a aol/oaodnogAdx AWBraodn хшваиьэпээдо 'gAdx 1шв1/иа ииндшп о эинэниКэоэ гаанжоиЕоа ХШВЕЭ!/ И CHaXOOHhKLSMdaj ионной xorol/BEgo ихнихиф siaHEBdgooHEBd -онаихлАЛюно^ (SJUSIUSSS JSJSIU-JJ '¡юз ит ш 001) sjusiuSss Suo{ иг psjnpBjnuBiu are sszis jsoiu isjsjdBpB 3ii3{AnpApd-uoji рив 3U3|Aip3Apd-p3js рив Sui -ррж jjnq joj sju3uodiuo3 juiof jo sSuBj spiyw / (w Zl ижэйхо 'и 001 вххАд) иивжэйхо иигпМэионнин!/ вэхэвлэАшаа aodsMEBdoinix чхэвь ввнаонэо '«нэкихешоп - нАхАь» '«нэкихеиЕоп - аквхэ» iafoxsdsn и шахэа иМваэ ин!/ иэквхэ!/ х1анаЕэхишй1'эоэ BdAxBiMHSMOH BB^odHjn SolIBJ puois -usiuip 'sjbijsjbiu jsipo ipiAV Suiuiof jo Ajipqissod sip 'sSuijjg jo Aji|iqB|iBAy / НОЕВПВИК HHHdsWEBd 'HMBifBHdsxBM HMHjAdl/ э винэниКэоэ ахэонжоиЕоа 'аохнихиф эиыигвн

psjs / ашзхэ uojj / нАхА^ (00£ О-ЧЗЛс!) apjjojij3jAuiAAjod рэщэио оо s ssbjo/(oos о-хап) 00£ ээвга l/Hdoirxionniaiiiron HiaHHBaodnxHSHdo эриощэ^АшлА^од / l/HdoirxirHHHaHEon (001 3d) susjAijp -^lod / (001 СП) нэкихешоп ssijjsdojj / вахэиоаэ IBIJ3JB]/\[ / ьгак!эхв]Д[

Материал / Material Свойства / Properties Полиэтилен (ПЭ 100) / Polyethylene (PE 100) Поливинилхлорид / Polyvinylchloride Ориентированный поливинилхлорид класс 500 (ПВХ-О 500)/Class 500 oriented polyvinylchloride (PVKh-O 500) Чугун / Iron Сталь / Steel

Срок службы / Service life He менее 50 лет / At least 50 years He менее 50 лет / At least 50 years He менее 50 лет (по ИСО 9080). Гарантированный срок службы по ТУ производителя — 100 лет / At least 50 years (as per ISO 9080). The guaranteed service life of 100 years as per manufacturer's specification Гарантийный срок для материала — 80 лет при правильно осуществленном монтаже (по ТУ производителя) / Guaranteed service life is 80 years (as per manufacturer's specification) if mounting is correct Невысокая долговечность (15-25 лет), в связи с низкой коррозионной устойчивостью к транспортируемой жидкости / Low endurance (15 to 25 years) due to low corrosion resistance to transported liquid

Индивидуальные свойства / Individual properties Низкая термостойкость до 40 °C; рекомендован для использования в болотных местностях; сопротивление к проникновению водяных паров; отсутствие потребности в уходе и обслуживании; обладает повышенной эластичностью; сварные соединения имеют такую же или более высокую прочность, чем сама труба; высокие санитарно-гигиенические показатели / Low thermal stability (up to 40 °C); recommended for use in marsh areas; resistance to water vapor penetration; do not require attendance and maintenance; possesses increased elasticity; welded joints possess the same or higher strength as compared with a pipe; high sanitary and hygienic parameters Более жесткий, химически- и светостойкий, чем ПЭ; стоек к воздействию кислотной среды; обладает совершенными гидравлическими свойствами, не изменяет вкус и химические свойства транспортируемой жидкости, при прокладке канализационных наружных систем отсутствует взаимодействие с почвой и грунтовыми водами; пониженная горючесть по сравнению с другими полимерами; хрупкий, высокие санитарно-гигиенические показатели / Stiffer, more stable to chemical compounds and light than PE; stable to acids; perfect hydraulic properties; do not change taste and chemical properties of transported liquid; when laying external drainage systems, there is no interaction with soil and groundwater; lower combustibility as compared with other polymers; fragile; high sanitary and hygienic parameters Более прочный, чем трубы из всех полимерных материалов, светостойкий, инертный материал. Трубы имеют максимальное сечение, что позволяет уменьшать диаметр труб. Трубы являются самыми легкими. Высокие санитарно-гигиенические показатели / More strong than any other polymeric pipes; lightproof inert material. Pipes have a maximal area of cross-section, which allows reducing pipe diameter. Pipes are the lightest in weight. High sanitary and hygienic parameters Высокая устойчивость к температурным воздействиям. Высокая прочность, невысокая сопротивляемость внешним и внутренним динамическим воздействиям, большой расход материала при производстве труб; повышенная пожаробезопас-ность; низкая пластичность (хрупкий)/ High thermal stability. High strength, low resistance to outer and inner dynamic loads, high consumption of material in pipe manufacturing; increased fire safely; low plasticity (fragile) Обладает повышенной прочностью, способность выдерживать высокие динамические, статические и изгибающие внешние и внутренние нагрузки, ограниченная область применения (условия прокладки ограничены уровнем промерзания грунта); высокая теплопроводность; проницаема для кислорода / Increased strength, ability to bear high dynamic, static and bending outer and inner loads; the limited field of application (conditions of laying are limited by the depth of frost penetration); high thermal conductivity; permeable for oxygen

ются методы биологической очистки, заимствованные у природы. Все известные технологии очистки хозяйственно-бытовых сточных вод включают в себя блоки механической очистки, блок биологической очистки, блок вторичного отстаивания и обеззараживания. Самая простая технологическая схема биологической очистки для малых поселений показана на рис. 2.

В малых поселениях образуется относительно небольшое количество сточных вод, которые можно очистить методами биологической очистки до допустимых показателей. В поселениях с числом жителей менее 50 тыс. чел. технологическая схема КОС может быть построена так, как показано на рис. 3. Она уже содержит более сложную конструкцию аэ-ротенка с удалением азота и фосфора.

Для больших городов, где образуются ежесуточно сотни тысяч кубометров сточных вод, технологическая схема очистки усложняется, в нее добавляется третья ступень очистки, как показано на рис. 4.

Третья ступень очистки или блок доочист-ки чаще всего представляет собой многослойный фильтр. Приведенные схемы распространены по всему миру и развитие их идет в направлении разработки методов расчета характеристик отдельных блоков, исследовании отдельных видов оборудования [34], свойств материалов [35] и реагентов. Исследуются и особенности работы технологий в различных внешних средах [36], и свойства ила [37].

Проводятся исследования процессов удаления биогенных загрязнителей [38] и очистки сточных вод от нитратов [39].

С развитием технологий и производства мембран изменились и технологии очистки сточных вод. Блок биологической очистки превратился в различные мембранные конструкции, чаще в мембранный биореактор (МБР). При использовании МБР может измениться и технология в целом, например, исключены вторичные отстойники. Использование МБР улучшает качество очистки сточных вод [40]. Исследуются возможности нанотехнологий для очистки сточных вод [41]. Относительно немного работ по новым технологиям и конструкциям блоков механической очистки сточных вод. В основном здесь совершенствуется конструкция механических решеток. Это Му Projekt, Tsurami, Акви ТЭК и многие другие производители. Развитие концепции наилучших доступных технологий с целью ускорения строительства очистных сооружений в России проводится в работе [42].

Внимание исследователей и разработчиков постоянно привлечено к канализации и очистке сточных вод сельских поселений Земли, где проживает 3 303 866 404 человек. На базе известного с древних времен метода очистки в биологических прудах в последнее время активно развиваются технологии т.н. фитоочистки. Она рассматривается как инновационный метод очистки сточных вод [43]. Суть метода фитоочистки заключается в том, что на

< п

(D (D W О

is

О I с о

со со

Насосно-воздуходувная станция / Air blowing station

Решетка / Grate

Отбросы / Garbage

Песколовка / Sand trap

Песок / Sand

Ha сооружения утилизации отходов / То waste recycling plants

Первичный отстойник /

Primary sediment tank

Аэротенк / Aeration tank

Вторичный отстойник / Secondary sediment tank

Циркуляционный поток / Circulation flow

Сырой осадок / Wet sediment

Фильтрат /Filtrate

Обеззараживание / Disinfection

Водный объект/ lWater body у

Избыточный активный un / Surplus sludge

Сооружение обработки осадка / Sediment treatment plant

т

На сооружения утилизации осадка / То sediment treatment plants

Рис. 2. Технологическая схема биологической очистки для малых поселений Fig. 2. Process flowchart of biological treatment for small settlements

у

о cd

° S

i

3 °

sl8

о СП

o5

О 5'

" i\J

CO

о

Q. >

8 °

CD ^D

ñ <D

«> 00  T

ЗГ  «i *s с о <D *

10 10 о о

№ О

О О

N N

Сточная вода / Wastewater

Решетка / Grate

Мусор / Garbage

Песколовка / Sand trap

Песок / Sand

Денитри- Нитрифи- Отстойник /

фикатор / катор / Sediment

Denitrifier Nitrifier tank

Циркулирующий поток активного ила / Activated sludge circular flow

Фильтрат, Filtrate

Обеззараживание / Disinfection

Водный объект / Water body

Избыточный активный ил / Surplus sludge

Сооружение обработки осадка / Sediment treatment plant

т

На сооружения утилизации осадка / To sediment treatment plants

Рис. 3. Технологическая схема биологической очистки для малых поселений с глубокой очисткой от соединений азота и фосфора

Fig. 3. Process flowchart of biological treatment for small settlements with deep purification of nitrogen and phosphorus compounds

¡É (V U 3 > (Л

с и 03 *

í¡

OU ф

О %

---' "t^

о

о о

is

о (ñ » ф ta >

Насосно-воздуходувная станция / Air blowing station

Сточная вода / Wastewater

Решетка / Grate

Возвратный ил / Return sludge

Песколовка / Sand trap

•Е о

DL

• с Ю сэ

s гс

сэ ЕЕ

feo

СП ^ т-

<л

41 >

О

Мусор / Garbage

Песок / Sand

Осветленный фильтрат / Clarified filtrate

4 , r

Денитри-фикатор / Denitrifier Нитрифи-катор / Nitrifier

Воздух / Air

Активный ил / Activated sludge

Отстойник / Sediment tank

Блок доочистки / Tertiary treatment unit

Циркулирующий поток активного ила / Activated sludge circular flow

Реагентное хозяйство / Chemical feed plant

Осветлитель / Clarifier

Фильтрат / Filtrate

Осадок / Sediment

Обеззараживание / Disinfection

Водный объект/ Water body

Избыточный активный ил / Surplus sludge

Сооружение обработки осадка / Sediment treatment plant

На сооружения утилизации осадка / To sediment treatment plants

Рис. 4. Технологическая схема биологической очистки для малых поселений с глубокой очисткой от соединений азота и фосфора и блоком доочистки

Fig. 4. Process flowchart of biological treatment for small settlements with deep purification of nitrogen and phosphorus compounds and tertiary treatment unit

территории строится искусственное болото, в котором высажены растения и в которое стекает сточная вода. Растения и болотная фауна используют азот и фосфор, как питательные вещества, и очищают сточную воду до приемлемых показателей. Разработаны системы фитоочистки, которые комбинируют в себе функции, выполняемые аэротенками, вторичными отстойниками, песчаными фильтрами, окислительно-восстановительными установками и даже системами дезинфекции. В то же время системы фитоочистки гармонично вписываются в ландшафт территории и не нарушают пейзаж. Самая простая конструкция сооружения фитоочистки показана на рис. 5 [44]. Разработаны несколько технологий фитоочистки вплоть до аэрируемых сооружений. Системы фитоочистки быстро распространяются по всему миру [45]. Анализ уже достигнутых результатов в различных странах мира приведен в работе [44]. В странах с холодным климатом, например в Канаде, системы фитоочистки также применяются. Естественно, возникают проблемы с БПК, биогенными элементами. Разрабатываются концептуальные модели, основанные на процессных механизмах, полученных на основе экспериментальных исследований, которые могут помочь снизить факторы безопасности путем компенсации сезонных и температурных изменений [46].

Для стран с теплым климатом конструкции сооружений фитоочистки допускают большее разнообразие и даже интересные архитектурные формы [47].

Развитие технологий очистки хозяйственно-бытовых сточных вод — это процесс, который прежде всего зависит от общего уровня развития промышленности и уровня благосостояния страны [48]. В ближайшее время следует ожидать появления новых нанотехнологий, новых химических реагентов, повышающих эффективность очистки сточных вод до возможности их повторного использования в различных хозяйственных сферах [48]. Интересный анализ применимости различных технологий с учетом особенностей государства дан в [49].

Конструкции канализационных очистных сооружений

Одна и та же технология очистки хозяйственно-бытовых сточных вод может быть реализована по-разному: в бетонных конструкциях, в блочном исполнении из пластика, в полностью закрытом помещении и т.д. [50]. Канализационные сооружения производительностью от 10 тыс. м3 в сутки, как правило, выполняются из бетонных емкостей [51]. Системный анализ сооружений очистки хозяйственно-бытовых сточных вод был проведен в труде [17].

Вариантов размещения сооружений на местности (генпланов) множество. Например, на рис. 6 показано размещение на местности Люберецких очистных сооружений (г. Москва, Россия), а на рис. 7 — размещение КОС в Сан-Хосе (Калифорния, США).

Обе станции построены примерно по одной и той же технологии, но географические, экономические условия обусловили различное исполнение КОС. Применение на последней стадии очистки на КОС в Сан-Хосе трехслойного фильтра с последним угольным слоем позволило достичь высоких показателей по степени очистки воды. Показатель по общему фосфору составляет 0,45 мг/л.

Рассмотрим технические решения блоков КОС по ходу движения воды. Блок механической очистки может включать в себя измельчитель (дробилку), решетки и песколовки.

Дробилки предназначены для измельчения крупных составляющих в потоке сточной воды на входе в КОС. В настоящее время их производят в большинстве развитых государств от США до Китая. На рис. 8 показана дробилка «Монстр» (США).

Решетки также предназначены для задержания механических примесей во входящем потоке сточной воды. Решетки выпускаются с шириной прозоров от 1 до 50 мм и рабочей шириной от 338 до 1200 мм. На современных сооружениях в конструкциях решеток стали часто применяться тонкие прозоры от 2 до 6-8 мм. Современные решетки чаще изготавливаются из нержавеющего материала. Технологии их разработки и производства хорошо известны, они также производятся во всех развитых странах мира [52] (рис. 9).

Песколовки горизонтальные, вертикальные, тангенциальные (со шнеком и без), маленькие (Са-мэнвиро, рис. 10, а) и большие, вертикальные, аэрируемые и нет, исследуются и производятся десятки лет. Схема песколовки с круговым движением воды разработки компании «Воронеж-Аква» показана на рис. 10, Ь.

Первичные отстойники чаще всего изготавливаются в радиальном и горизонтальном исполнении. Методы расчета отстойников известны достаточно давно и развитие конструкций идет в направлении применения новых материалов и конструкций перекрытий. На рис. 11 показаны радиальные отстойники самых больших в мире Люберецких канализационных очистных сооружений.

Аэротенки больших сооружений традиционно изготавливаются в виде бетонных емкостей. На рис. 12 показан новый блок многокоридорных аэротенков Люберецких канализационных очистных сооружений с удалением азота и фосфора.

< п

е

¡я с

о Г сУ

О

§ СО

У -Ь о СО

и ¡з

^ I § °

О 2

о7

О §

а ^ § 2

2 6

А ГО

Г 6 С Я

^ о

С §

• ) н

4

«> оо  г

(Л п

(Я у

с о

Ф X

10 10 о о

Рис. 5. Схема сооружения фитоочистки: 1 — зона распределения притока, заполненная крупными камнями; 2 — водонепроницаемый слой; 3 — фильтрационный материал; 4 —растительность; 5 — уровень воды в бассейне; 6 — зона сбора выпуска

Fig. 5. Diagram of phytotreatment plant: 1 is inflow distribution zone filled with large stones; 2 is impervious layer; 3 is filtration material; 4 is vegetation; 5 is water level in the tank; 6 is outflow collection zone; 7 is drainage pipe; 8 is outflow structure with water level adjustment

№ О

О О

N N

¡г Ф

U 3

> (Л

с и 03 *

¡1

ф ф

о ё

---' "t^

о

о о

о со ГМ

(Л (Л

.Е о

£ ° • с Ю о

S *

о ЕЕ

Ё5 °

а> ^

т-

2: £ £

ю °

a «я s1

О (Л ф ф

со >

Рис. 6. Размещение на местности Люберецких очистных сооружений Fig. 6. Terrain arrangement of Lyubertsy WWTP

< П

ф е

t с

i H

G Г сУУ

0 сл

n СО

1 2

y

J со

U i ^ i

n ° о s

Рис. 7. Размещение на местности КОС в Сан-Хосе. Комплекс водоочистных сооружений: трассировка потока и станции забора образцов исходной и очищенной воды. Процесс очистки сточных вод состоит из улавливания загрязнений решетками, удаления мелких твердых частиц, первичного осаждения, вторичной очистки

Fig. 7. Terrain arrangement of WWTP in San-Jose. Water Pollution Control Plant: flow routing and influent and effluent sampling stations. The wastewater treatment process consists of screening, grit removal, primary sedimentation, secondary (biological nutrient removal) treatment, secondary clarification, filtration, disinfection, and dechlorination

Рис. 8. Дробилка «Монстр»

О о

О SS " 2

CO О

О.

A

С о

• ) ¡Г

4

i» 00  т

(Л У

с о (D *

10 10 о о

№ О

О О

СЧ N

а ш о з

> (Л С И

ва ^

ÎÎ

OU ф

О % —

о

сэ о

о со ГМ

ОТ ОТ

.Е о

DL

• с Ю сэ

s гс

сэ ЕЕ

СП ^

т-

2: £ £

от °

Е «Я

iE 3S

О (О

ф ф

со >

Исходная вода / Influent water

Очищенная вода / Effluent water

Направление потока сточных вод / Wastewater flow direction

Движение механических примесей / Mechanical impurity moiion

Удаление осадка / Sediment removal

Рис. 10. а — песколовки малой производительности; b — схема песколовки с круговым движением воды

Fig. 10. а is low-capability sand traps; b is a diagram of a sand trap with circular water flow

a

Рис. 11. Радиальные отстойники на Люберецких канализационных очистных сооружениях Fig. 11. Radial sediment tanks of Liubertzy WWTP

Рис. 12. Блок многокоридорных аэротенков Люберецких канализационных очистных сооружений с удалением азота и фосфора

Fig. 12. Multi-corridor aeration tank unit of Liubertzy WWTP with nitrogen and phosphorus removal

Важнейшими элементами здесь являются воздушные и водные насосы и мешалки. Критерием выбора оборудования прежде всего является энергоэффективность.

Анализ показывает, что есть большой выбор как отечественных, так и зарубежных водных насосов таких фирм, как «ГМС насосы», «Ампика», «Джилекс», «Взлет», «ОКТБ Кристалл», «Пинский опытно-механический завод», "WILO", "GRUND-FOS", "PEDROLLO", "ETATRON", "CALPEDO", "ZENIT", "BUSCH".

Воздушные наосы потребляют более 50 % общего электрического потребления КОС. Полный

< п

ф е t о

i H k 1

G Г

c¡¡¡

о n

l z y

J CD

U¡ I

n

szS

0 z

01 о n

u

OSS " 2

со

0

1

СП СП о о

о. A

анализ воздуходувных станции можно наити в работе [34].

Вторичные отстоИники строятся по тоИ же технологии, что и первичные, но рассчитываются по другим исходным данным, они, как правило, меньше по диаметру и по количеству [53].

Блок доочистки для больших сооружении выполняется обычно в виде засыпных фильтров однослойных (песчаных) или многослойных, например гравий, песок, уголь.

Блок обеззараживания на современных сооружениях изготавливается чаще по технологии уль-

С о

• ) ¡r

4

«> 00

т

s S

s у с о (D *

10 10 о о

Рис. 13. Блок ультрафиолетового обеззараживания на Курьяновских очистных сооружениях Fig. 13. UV disinfection unit at Kuryanovo treatment plant

№ О

О О

N N

К Ф

U 3 > (Л

С И

to *

si

<U ф

О % —

о

сэ о

о со ГМ

(Л (Л

.Е о

£ ° • а Ю сэ

S гс

сэ ЕЕ

fe ° а> ^

т-

2: £ £

ю °

a «я s1

О (П

ф ф

и >

трафиолетового обеззараживания [54], как на Курьяновских очистных сооружениях (рис. 13).

Для обеззараживания могут применяться и химические вещества, например, озон. Наиболее широко озон используется в подготовке питьевой воды и для доочистки сточных вод. Процесс очистки воды озоном проводят в специальных контактных реакторах-смесителях озонированным воздухом или кислородом. Озон токсичен (более токсичен, чем хлор и СО), сильно раздражает глаза и дыхательные пути, в воздухе допустимая концентрация менее 0,1 мг/м3. После очистки остаточный газообразный озон термическим или каталитическим методом превращают в кислород, не загрязняющий окружающую среду. Озон хорошо растворяется в воде. Озонированная вода не содержит токсичных хлорсодержащих соединений [6], присутствующих в хлорированной воде. Применение озона как окислителя в водоподготовке соответствует 12 принципам Зеленой химии.

Сложный и часто неопределенный состав загрязненной воды лишь в редких случаях позволяет надежно прогнозировать целесообразность применения того или иного метода очистки. В случае применения технологии озонирования обязательно необходимы предпроектные изыскания.

В заключение скажем несколько слов об автоматизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП). По стоимости АСУ ТП составляет около 2 % полной стоимости сооружений, однако она позволяет экономить до 30 % об-

служивающего персонала. Мировой рынок АСУ ТП занят немецкими, японскими, китайскими производителями. По самым радужным оценкам доля отечественных компонентов в России — 20 %.

Водовыпуски

Выпуски очищенных сточных вод — это важный блок системы водоотведения. В соответствии с нормативными документами выпуск всегда осуществляется в водный объект. Классификация водо-выпусков в речной водный объект и их особенности даны в работе [55] и показаны на рис. 14.

Задачами проектирования водовыпусков являются максимальное рассеивание очищенной воды без нанесения экологического вреда и сохранения гидродинамических режимов в водном объекте [56]. В море выпуск очищенных сточных вод осуществляется по коллектору, длина которого по нормативным документам России определяется в 1,8 морских мили, а за рубежом рассчитывается по математическим моделям [57]. Математическое моделирование морских водовыпусков исследуется и в России [58].

Проектирование и строительство протяженных водовыпусков в сложных условиях может производиться с помощью бестраншейных технологий микротоннелирования [59], что позволяет улучшить экологическое состояние побережья, прилегающего к акватории (рис. 15).

Влияние водовыпусков на прибрежные территории и водную акваторию исследуются и с помощью спутников, позволяющих отследить и динами-

Фасад / Facade

ГМВ /

^ЩШ

гвв/

HWL

-FMB-/-

~LWL

17Г7ТГ/

ГВВ/

HWL

' ГМВ/ LWL

Рис. 14. Классификация выпусков очищенных сточных вод: a — выпуск, затопленный при наличии укрепляемой набережной; b — то же при отсутствии набережной; c — то же, не затопленный с откосом, укрепленным железобетонной плитой

Fig. 14. Treated wastewater outfall classification: a is submerged outfall in the presence of reinforced quay; b is ditto in the absence of quay; c free outfall with concrete slab-reinforced slope

ку, и площадь распространения очищеннои сточной воды, и возможные аномалии [60].

Вопросы сохранения работоспособности и эффективности рассмотрены в труде [61]. Изучается динамика работы и показывается, как меняются характеристики водовыпуска при неисправности оголовков.

В целом тема разработки конструкций водо-выпусков актуальна, работы ведутся в небольшом количестве, больше в теоретическом русле, практически конструкции водовыпусков, элементы оголовков не меняются десятки лет.

Оценки экологического воздействия систем водоотведения на окружающую среду. Экологические нормативы. Проблемы осадков сточных вод

Системы водоотведения, как любые инженерные системы, воздействуют на окружающую среду. Это прежде всего воздействие на водный объект, куда сбрасываются очищенные стоки, экологические проблемы с избыточным илом и с отходами из блока механической очистки, с решеток и первичных отстойников, выбросы в атмосферный воздух из отстойников и аэротенков [62].

< п

ф е t с

i

G Г сУ

0 сл

n СО

1 2 У -Ь

J со

^ I

n °

2 3

0 2

01

О n

О 2 " 2 CO

0 J^

1

cn

CO о о

о. A

С о

• )

if

4

«> n

T

s

(Л У

с о <D X

10 10 о о

а

b

Рис. 15. Процесс бестраншейной прокладки водовыпуска Fig. 15. Water outfall trenchless pipe laying process

№ О

О О

N N

К Ф

U 3 > (Л

С И

to *

si

<U ф

О % —

о

О О

о со гм

(Л (Л

.Е О

£ ° а

Ю сэ

S *

сэ ЕЕ

fe ° а> ^

т-2: £ £

ю °

С w

s i

О (П

ф ф

со >

Чтобы избежать выбросов в атмосферу из блока механической очистки конструктивно выполняют этот блок в закрытом здании с приточной вентиляцией и очисткой исходящего воздуха [63]. Для исключения запахов от первичных отстойников их перекрывают [64].

Различные виды воздействия на окружающую среду, прежде всего выбросы химических веществ, с учетом жизненного цикла рассмотрены в исследовании [65].

Важнейшая экологическая проблема КОС — это утилизация избыточного ила. Осадок сточных вод, образуемый в аэротенках (избыточный ил), это хлопьеобразная суспензия, состоящая из аэробных бактерий и простейших микроорганизмов с адсорбированными загрязнениями. Активный ил содержит бактерии, водоросли, грибы, протисты, червей, водных членистоногих. На сооружениях биологической очистки обычно обнаруживаются водоросли, относящиеся к четырем отделам: BacШarюphyta, Chlorophyta, Cyanophyta (Cyanobacteria), Euglenophyta. Цианобактерии могут вызывать «вспухание» при дисбалансированном питании активного ила (в основном, недостаток азота и фосфора). Биоценоз активного ила аэротенков почти полностью гетеротрофен. Однако условия обитания во вторичных отстойниках (отсутствие перемешивания и присутствие света) дают возможность развиваться автотрофным водорослям, которые принимают активное участие в очистке сточных вод, поскольку постоянно присутствуют и достигают массового развития в обрастаниях стенок отстойников [66]. Водоросли на очистных со-

оружениях следует рассматривать как облигатные виды для вторичных отстойников и факультативные для аэротенков. В первичных отстойниках в связи с высоким содержанием загрязняющих веществ обычно развиты только представители вольвоксо-вых и цианобактерий [67].

Объемы образования избыточного ила составляют около 0,6 % от производительности КОС. Необработанный избыточный ил представляет экологическую опасность и опасность для здоровья человека. Директива 91/271/ ЕС привела к увеличению произведенного осадка сточных вод с 6,5 млн т сухого вещества в 1992 г. до более 10 млн т в 2005 г. в странах ЕС. В соответствии с директивой 99/31/ЕС Совета ЕС необработанный осадок сточных вод не может быть утилизирован без дополнительной биологической или химической обработки.

Основная технологическая задача — обработка осадка с целью уменьшения его объема для дальнейшего складирования на полигонах или использования в хозяйстве. Дезинвазия осадка никогда не была целью складирования.

Уменьшить вредное экологическое воздействие избыточного ила и его объем можно различными способами. Анализ методов уменьшения объема избыточного ила в очистных сооружениях проводился в труде [68]. Авторы рассматривают класс сооружений, для которых в линии выведения избыточного ила применяются различные воздействия, такие как озонирование, хлорирование, воздействие ультразвуком, другие химические, механические, электрические, тепловые воздействия, которые приводят к уменьшению объема избыточного ила, по данным

авторов до 90 %. В работе [69] исследованы проблемы создания технопарков по обработке отходов КОС.

Наиболее популярные методы обработки избыточного ила в России и за рубежом:

• хранение на полигонах после отжима осадка;

• сбраживание осадка в метантенках, получение биогаза и затем вывоз осадка на полигоны или использование в агрокультуре;

• обработка осадка с получением удобрений;

• сжигание осадка;

• газификация осадка;

• обработка осадка паром и дальнейшее складирование (SCWO);

• вывоз сырого осадка на сооружения фито-очистки.

Дезинвазия осадка происходит естественным путем при его обезвоживании, так как сырой осадок плохо отдает воду и приходится использовать либо известь, либо специальные реагенты. За сотни лет накоплен инженерный опыт в обработке осадка.

В работе [70] (США, Испания) проводится системный анализ и сравнение различных методов обработки осадка по экономическим и экологическим критериям. Эффективным оказывается термофильное сбраживание и дальнейшее использование осадка в агрокультуре. Исследование метода SCWO, проведенное авторами для КОС на эквивалентное число жителей 1 млн человек, показало его преимущество с экологической и экономической точки зрения при равных паритетах. Наихудшим оказалось сжигание осадка. Сбраживание осадка в метантен-ках применяется практически на всех очистных сооружениях большой производительности (рис. 16). Получаемый при этом газ используется для производства электроэнергии.

Новая инновационная технология обработки сточных осадков — это использование сырого осадка в системах фитоочистки (рис. 17). Использование растений для очистки сточных вод без образования избыточного ила известно сотни лет [71]. В послед-

Рис. 16. Метантенки КОС на 1,5 млн м3 в сутки в Ньютаун-Крик

Fig. 16. WWTP anaerobic digesters for 1.5 million cubic meters per day at Newtown Creek

< DO

<d е

t с

i H

G Г сУ

0 w

n CO

1 2

У -b

J to

u s

^ I

n °

0 2

01

О n

С w

Рис. 17. Схема утилизации осадка методом фитоочистки [43] Fig. 17. Sludge phytotreatment diagram [43]

о. A

i\j со

0

1

со

CO о о

С о

• )

if

4

«> DO  т

(Л У

с о (D *

10 10 о о

№ О

О О

N N

¡É Ф

U 3

> (Л

с и m *

Sí

<U ф

о %

---' "t^

о

сэ о

о со гм

ОТ ОТ

.Е О

cl"

• с ю сэ

S *

сэ ЕЕ

fe ° а> ^

т-2: £ £

ОТ °

С W i

iE 3S

О (О ф ф

со >

нее время эта тема вновь стала актуальной в связи с появлением новых знаний, новых материалов и оборудования. На рис. 17 показана схема утилизации осадка методом фитоочистки.

Французская система тростниковых площадок для обработки сточных вод с большим количеством взвешенных частиц и удаления влаги из осадков водоочистки (шлама септиков, избыточного ила, отработанного активного ила аэробных и анаэробных реакторов) обычно предшествует площадкам сушки осадка. Жидкий шлам последовательно загружается насосом на площадки поверхности резервуара посредством распределительных трубопроводов и поверх обезвоженного осадка, оставшегося от предыдущего процесса. Далее осуществляется его обработка путем комбинации физических и биохимических процессов. Со временем в тростниковых бассейнах происходит уменьшение осадка. За счет обезвоживания (дренаж и испарение) масса твердых веществ осадка остается на поверхности резервуара в виде остаточного шлама, в то время как большая часть воды уходит вертикально через фильтрующий слой. Корка твердых взвешенных частиц растет со скоростью 1-2 см в год. Рабочий цикл накопления осадка — приблизительно 10 лет. После 10 лет эксплуатации осадок достигает высоты примерно 1,21,5 м с содержанием сухих веществ 30-40 %. В процессе очистки блокируются неприятные запахи, так как поверхностная корка шлама поддерживается в аэробных условиях как благодаря способу подачи воды, так и благодаря растениям.

Оценка эффективности инженерных решений в системах водоотведения. Интегральные оценки эффективности работы. Оценка жизненного цикла

Эффективность — соотношение между достигнутым результатом и использованными ресурсами (ISO 9000:2015).

Экономически эффективным принято считать такой способ производства, при котором фирма не может увеличить выпуск продукции без увеличения расходов на ресурсы и одновременно не может обеспечить тот же объем выпуска, используя меньшее количество ресурсов одного типа и не увеличивая при этом затраты на другие ресурсы.

Эффективность производства складывается из эффективности всех действующих предприятий. Эффективность предприятия характеризуется производством товара или услуги с наименьшими издержками. Она выражается в его способности производить максимальный объем продукции приемлемого качества с минимальными затратами и продавать эту продукцию с наименьшими издержками. Экономическая эффективность предприятия,

в отличие от его технической эффективности, зависит от того, насколько его продукция соответствует требованиям рынка, запросам потребителей. Рассмотрим эффективность не только КОС, но и систем водоотведения в целом.

Эффективность систем водоотведения в России долгое время оценивалась по форме 2-ТП Вод-хоз. Форма 2-ТП Водхоз включает в себя три вида оценок:

1. Код водного объекта, куда сбрасываются очищенные сточные воды, расстояние от точки сброса до устья. Код определяется в соответствии с приказом Минприроды от 29 мая 2007 г. № 138.

2. Объем отведения сточных вод в соответствии с табл. 6.

3. Объемы загрязнений в соответствии с табл. 7.

Недостатками формы 2-ТП Водхоз являются:

отсутствие прямых данных о концентрации очищенной сточной воды, сбрасываемой в водный объем; отсутствие финансовых показателей работы системы водоотведения и других производственных показателей, например, эффективности трудовых ресурсов.

Внутри предприятий, эксплуатирующих очистные сооружения и канализационные сети, используются расширенные оценки эффективности работы. Это, например, основные консолидированные показатели, сбытовые показатели, производственные показатели, финансовые показатели (см. годовые отчеты Мосводоканала, Росводоканала, Oddvar Lindholm, James M. Greatorex, Adam M. Paruch, 2007). Такие показатели уже учитывают электрические затраты на транспортировку и очистку воды, финансовые затраты на персонал и материалы и т.п.

В инженерной практике применяются шесть основных критериев для оценки качества принятых проектных решений сооружений для очистки воды [72]:

1. Удельные капитальные затраты на очистку воды, руб./м3.

2. Удельная площадь, занимаемая сооружениями, на единицу производительности, м2/м3.

3. Удельная установленная мощность, кВт/м3.

4. Удельное энергопотребление, кВтч/м3.

5. Удельная себестоимость произведенной воды, руб./м3.

6. Удельные эксплуатационные затраты, руб./м3.

Значения первых трех критериев определяются

в результате проектирования и зависят как от объективных данных, таких как качество исходной воды, местоположения сооружений, инфраструктуры и т.п., так и субъективных данных, таких как квалификация проектировщиков. Значения следующих трех критериев могут быть вычислены по первым трем и уточнены в процессе опытной эксплуатации.

Табл. 6. Объем отведения сточных вод Table 6. Wastewater drainage volume

Номер строки / Line number Коды / Codes Допустимый объем водоот-ведения / Permissible drainage volume Отведено воды, всего за год / Drained water, totally over a year Учтено средствами измерений / Recorded by measurement instruments Отведено в водные объекты / Drained into water bodies Мощность очистных сооружений / WWTP capacity

категории качества воды / water quality categories noOKA-TO / per ARCATU ВХУ / water-resources region загрязненных / polluted нормативно чистых (без очистки) / pure (without treatment) to standard quality нормативно-очищенных / treated to standard quality

без очистки / without treatment недостаточно очищенных/ undertreated код очистного сооружения / WWTP code объем / volume

A 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

21

Примечание: Таблица составляется как по годовым, так и по месячным объемам сбросов. Note: The table is compiled from both yearly and monthly wastewater volumes.

Табл. 7. Объемы загрязнений Table 7. Pollutant volumes

Номер строки/ Line number Содержание загрязняющих веществ

Код/ Code Масса / Mass Код/ Code Масса / Mass Код/ Code Масса / Mass Код/ Code Масса / Mass Код/ Code Масса / Mass Код/ Code Масса / Mass Код/ Code Масса / Mass Код/ Code Масса / Mass

A 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

21

6Ю2 'l>l> anssi mpi эшп|од • ajnpajiqojvpue uojpnjjsuoQ uo |ешпор Л|щио|/\| • nSOIAI 4!U)S3A 6юг 'UU MOÄuisa mPl woi. (эицио) 0099"t70ez NSSI öuud) SC60-/66I. NSSI • AOJI/ll МИН1ЭЭЯ

№ О

О О

N N

¡É Ф

U 3

> (Л

с и со *

Sí

<U ф

о %

---' "t^

о

СЭ О

о со гм

ОТ ОТ

.Е О

cl"

• с ю сэ

S *

сэ ЕЕ

fe ° а> ^

т-2: £ £

ОТ °

С W i

í!

О (О ф ф

со >

На эти значения влияют и субъективные факторы, такие как норма прибыли, квалификация персонала, покупательная способность населения и т.д. Такие критерии как удельная установленная мощность и удельное энергопотребление распространены на практике. До начала проектирования установленная мощность необходима для получения технических условий. В процессе проектирования она уточняется. Удельное энергопотребление — важнейший показатель качества сооружений, оно, если объективно рассчитано, также показывает энергоэффективность сооружения. Поэтому в большинстве исследовательских работ анализируются сооружения по очистке воды, оптимальные по критериям удельной стоимости, удельной площади, удельного энергопотребления, либо удельной мощности.

Указанные критерии могут частично противоречить друг другу. Совсем не обязательно, что сооружения, которые будут потреблять очень мало электроэнергии, не обеспечат требуемое качество очистки воды, а сооружения, которые будут потреблять много электроэнергии, будут очень хорошо очищать воду [73]. Рассматривать энергоэффективность в отрыве от объемных и площадных критериев неверно, необходимо стремиться проектировать энергоэффективные сооружения с учетом площадных и стоимостных критериев, тогда результаты будут иметь практическое значение.

Поэтому следующим этапом исследования эффективности систем водоотведения стала разработка интегральных критериев эффективности и различных видов свертки частных оценок. Разрабатываемые модели и критерии используются для сравнения эффективности как проектных решений, так и уже построенных сооружений. Так, например, в работе [74] на базе модели нечеткой логики в сочетании с энтропийным подходом разрабатывается метод комплексной оценки и анализа эффективности работы станций очистки сточных вод (КОС). При этом для каждого ингредиента используются эвристические весовые коэффициенты. Возможность применения этого метода была подтверждена на основе фактических данных восьми очистных сооружений, расположенных в городе на севере Китая.

В большинстве работ интегральные оценки могут интерпретироваться как расстояние между точками «-мерного пространства. Расстояния могут считаться по упрощенным формулам и по более сложным моделям, как в работе [75].

В общем виде обобщенная функция желательности рассчитывается по формуле среднего геометрического взвешенного набора вещественных чисел с вещественными весами (а1 ... аи; Р1 ... в ) и определяется как

D = k (и (daí) = dd?,

где n — число показателей; d. — частная функция желательности; а и в — весовые коэффициенты, K " а Д.. Предлагается следующая интерпретация весовых коэффициентов: а. — коэффициент, учитывающий класс опасности i-го загрязняющего вещества; в.. — коэффициент, учитывающий превышение среднего измеренного значения концентрации показателя над нормативом. Обобщенная функция желательности есть средняя геометрическая частных функций желательности d,, и если хотя бы одна из d . равна нулю, то и D = 0.

В соответствии с классом опасности загрязняющего вещества вводится его весовой коэффициент, в соответствии с качеством очистки сточных ввод определяется функция желательности. Работа представляет безусловный интерес, к сожалению, неизвестны примеры ее широкого практического применения.

Исследование эффективности может производиться и по одному параметру [76]. В этой работе интересно то, что по энергетическим характеристикам отдельных блоков КОС можно сделать выводы о степени очистки сточной воды, эксплуатационным затратам, гидравлическим нагрузкам. Принимая во внимание конкретные результаты проведенного исследования, важно определить фазы очистки сточных вод, конкретное рабочее устройство и условия регулирования, которые представляются наиболее важными с точки зрения энергии; там должно быть сосредоточено усилие на улучшение растений и процессов. Вместе с предсказуемыми характеристиками операционных затрат и влияния на результаты обработки до внедрения этих улучшений, принимая во внимание затраты на модификацию установки и затраты на эксплуатацию новых схем, требуется экономический анализ. Следовательно, возможно определить, какие меры могут быть применены в короткие сроки и характеризуются более низкими затратами и, напротив, более сложными решениями, которые приводят к длительному сроку окупаемости. Общий системный подход (Infrastructure asset management — IAM) описывается в работе [77] скорее с теоретической стороны.

Сравнение эффективности децентрализованных систем очистки сточной воды в Индии проводится в работе [73]. Авторы отмечают, что имеется очень ограниченная информация об эффективности и экономическом анализе децентрализованных систем очистки сточных вод, действующих в развивающихся странах. Развивающиеся страны обычно используют анаэробные и комбинированные системы очистки для небольших сообществ; однако

доступны только ограниченные данные оценки эффективности, а экономическая оценка практически отсутствует. Очень трудно сравнивать стоимость различных систем очистки сточных вод, потому что цены на сырье и затраты на прокладку канализационных систем в развитых странах намного выше. Тем не менее авторы учитывают опыт развитых стран и планируют использовать его в Индии. Они обращают внимание на природные аэробные системы очистки сточных вод.

Большую комплексную работу по оценке энергоэффективности КОС в Китае опубликовали в [78].

Была проведена комплексная общенациональная программа расследований для анализа 1184 городских КОС в Китае за период 30 лет (1984-2013). Это исследование включало в себя сводную оценку основных проектных параметров (производительность, процесс очистки и стандарт очистки сточных вод), различных единиц очистки и географического распределения КОС с точки зрения потребления

Юго-запад / Southwest

jm

Ш

I?

~ Восточный Китай /

East China

Wm

Среднее удельное энергопотребление КОС, кВт-ч/м3 / Average unit energy consumption of WWTPs, kWh/m1

0,20-0,23 I 0,23-0,26 0,26-0,30 0,30-0,32 0,32-0,34 Ш 0,34-0,40 Ш 0,40-0,45

I_I Удельное энергопотребление / Unit energy consumption

-*- ВВП на душу населения / GDP per capita --Среднее / Average

12 000

11 000 t, и

a

OLi

10 000 §

-9000

8000

7000

6000

5000

< a

и

§

в

N

E

NE

S

NW

4000 С за

Регион / Region

b

< П

л> е

t с

i H

G Г

сУ

0 сл

n CO

1 z

У

J to

U I

^ I

n °

о 2

oÜ

О n

о -z " 2

CO

0

1

cn

CO о о

о. A

Рис. 18. Сводная оценка основных проектных параметров, различных единиц очистки и географического распределения КОС с точки зрения потребления энергии в Китае за период 30 лет

Fig. 18. Summary estimation of main project parameters, various treatment units, and geographic distribution of WWTPs in the view of energy consumption in China through 30 years

С о

• ) ¡r

4

«> n

T

s 3

s У с о <D *

10 10 о о

a

№ О

О О

N N

¡г Ф

U 3 > (Л С И

m *

¡1

Ф ф

О % —

о

СЭ О

о со ГМ

(Л (Л

.Е О

£ ° а

ю сэ

S *

сэ ЕЕ

Ё5 °

а> ^

т-2: £ £

(Л °

a «я s i

О (О ф ф

со >

энергии (рис. 18). Были предоставлены конкретные контрольные показатели, рекомендации, стратегии и будущее развитие.

Причины эффективной и провальной работы КОС в слаборазвитых странах исследовались в работе [79]. Многокритериальный анализ включает социально-экономические, исторические, технологические, экологические и бизнес-аспекты с привлечением местных заинтересованных сторон. Тем не менее методология анализа в том виде, в каком она была первоначально разработана, не может применяться количественно для оценки существующих сооружений. Были внесены изменения, позволяющие определить приоритетность действий для успешного управления с учетом аспектов, связанных с институциональными и людскими ресурсами [80].

В идеале эффективность сооружений и систем должна сохраняться в течение всего срока эксплуатации. В технической литературе был введен термин «оценка жизненного цикла» LCA [81]. Исследования в этой области носят эвристический характер, хотя предлагаются и математические модели. Так, в трудах [82, 83] предлагаются подходы к оценке стоимости жизненного цикла. В первой работе разрабатывается оценка на базе т.н. net environmental benefit (NEB). Во второй работе предлагается свертка параметров качества сооружений с использованием весовых коэффициентов.

Эффективность очистки сточных вод напрямую зависит от предписываемых нормативов содержания загрязняющих веществ в очищенных сточных водах [84]. Большие значения концентраций ингредиентов веществ, разрешенных к сбросу очищенных сточных вод, не способствуют развитию технического прогресса и не сохраняют качество воды в водном объекте [85].

Подведем некоторые итоги обзора по данному разделу.

Чаще всего исследователей привлекает разработка интегральных оценок эффективности работы КОС. Строятся как математические, так и эвристические модели [86]. Сложнее всего оценить их адекватность с реальной практикой, и некоторым авторам это удается сделать. При разработке интегральных оценок необходим учет не только материальных затрат, но и человеческих ресурсов. Практически все интегральные оценки носят эвристический характер, поэтому это направление будет развиваться и в будущем.

Исследование эффективности сооружений очистки с учетом жизненного цикла пока не вылилось в создание нормативного документа, работы ведутся, можно ожидать результатов и здесь. Основную трудность составляет бесконечное число видов, применяемых в строительстве и эксплуатации мате-

риалов, реагентов. Ожидается, что новая структура ISO 14045 постепенно начнет сдвигать определение экологической эффективности в сторону перспективы жизненного цикла, используя оценку жизненного цикла LCA в качестве метода оценки воздействия на окружающую среду вместе с методом оценки системных значений для экономического анализа. Был исследован набор из 22 станций очистки сточных вод (СОСВ) в Испании, проанализирован на основе критериев экологической эффективности с использованием LCA и калькуляции жизненного цикла LCC в качестве метода оценки системной ценности [87].

Практически нет исследований, посвященных моделированию и оценке эффективности работы системы водоотведения в целом. По-видимому, это вызвано недостаточным сотрудничеством исследовательских коллективов с проектными и эксплуатационными организациями. Именно это направление работ следует считать наиболее актуальным в ближайшем будущем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Водоотведение хозяйственно-бытовых сточных вод развивается уже тысячи лет. Оно является неотъемлемой частью развития человеческой цивилизации. Развитие систем водоотведения в мире идет вместе с развитием цивилизации, нормативной базы, созданием новых материалов, оборудования, технологий, исследованием новых принципов очистки воды. Все, что открывает человечество, все, что оно придумывает, специалисты пытаются применить для очистки сточных вод. Уровень водо-отведения в государстве зависит от экономического уровня жизни граждан, от уровня развития государства в целом.

Управление сточными водами должно учитывать принцип устойчивого развития в целом от источника до повторного попадания в окружающую среду, а не концентрироваться только на отдельных или выбранных областях, или сегментах процесса предоставления услуг. Многие из плохо продуманных и плохо управляемых систем сегодня нарушают естественные природные процессы, которые очищают воду и поддерживают структуру почвы, сохраняют экологический баланс окружающей среды.

Большое внимание специалистов привлечено к проблемам менеджмента в системах водоотведения. Государство в большинстве развитых стран отказалось от строго централизованного управления отрасли и проблемы водоснабжения и водоотведе-ния находятся в сфере ответственности региональных властей. Две формы собственности присутствуют на этом рынке: муниципальная и частная.

Системы водоснабжения городов находятся в муниципальной собственности. Исследования в этой области направлены на совершенствование механизмов управления в целях национальных интересов.

Одним из таких механизмов является развитие нормативной базы. Нормативная база в разных государствах различная и тем не менее есть общие показатели, которые вытекают из общемирового понимания безопасности для здоровья человека и экологической безопасности окружающей среды. В век международной интеграции и цифровизации нормативная база различных государств должна быть комплементарная и над этим работают специалисты разных государств.

В век всеобщей информатизации, когда достижения несекретных исследований мгновенно становятся достоянием инженерной общественности, трудно выделить мировых лидеров в технологическом развитии систем водоснабжения и водо-отведения. Безусловно, уровень развития систем водоотведения отражает общий уровень развития государства. В большинстве развитых стран граждане из крана получают безопасную воду и могут пользоваться экологически безопасной системой водоотведения. При этом новые технологии создаются и внедряются в развитых странах как продукты коллективного международного творчества и объекты транснациональных компаний. Соответственно, разработки новых технологий часто ведутся в международных исследовательских институтах. Развитие технологий в мире идет быстрыми темпами и некогда недостижимые в России «рыбохозяй-ственные нормативы» стали достижимыми на базе мировых технологий.

Исследованиям в области трубопроводных систем посвящено относительно небольшое количество научных статей. С инженерной точки зрения этот вопрос актуален, так как стоимость сетей обычно сравнима или больше стоимости очистных сооружений. При проектировании водопроводных и канализационных сетей главным вопросом является выбор материала труб. При проектировании сетей в целом актуальны задачи устойчивой динамики систем, управление давлением в сетях.

Развитие технологий очистки хозяйственно-бытовых сточных вод — процесс, который прежде всего зависит от общего уровня развития промышленности и уровня благосостояния страны. В ближайшее время следует ожидать появления новых нанотехнологий, новых химических реагентов, по-

вышающих эффективность очистки сточных вод до возможности их повторного использования в различных хозяйственных сферах.

Остается актуальной и задача разработки новых конструкций водовыпусков, хотя работы ведутся в небольшом количестве, больше в теоретическом русле, практически конструкции водовыпусков, элементы оголовков не меняются десятки лет.

В системах водоотведения важна их экологическая безопасность, в частности утилизация избыточного ила. Наиболее популярные методы обработки избыточного ила в России и за рубежом:

• хранение на полигонах после отжима осадка;

• сбраживание осадка в метантенках, получение биогаза и затем вывоз осадка на полигоны или использование в агрокультуре;

• обработка осадка с получением удобрений;

• сжигание осадка;

• газификация осадка;

• обработка осадка паром и дальнейшее складирование (SCWO);

• вывоз сырого осадка на сооружения фито-очистки.

Оценка эффективности систем водоотведе-ния — постоянно актуальная тема. Чаще всего исследователей привлекает разработка интегральных оценок эффективности работы КОС. Строятся как математические, так и эвристические модели. Сложнее всего оценить их адекватность с реальной практикой, и некоторым авторам это удается сделать. При разработке интегральных оценок необходим учет не только материальных затрат, но и человеческих ресурсов. Практически все интегральные оценки носят эвристический характер, поэтому это направление будет развиваться и в будущем.

Исследование эффективности сооружений очистки с учетом жизненного цикла пока не вылилось в создание нормативного документа, работы ведутся, можно ожидать результатов и здесь. Основную трудность составляет бесконечное число видов, применяемых в строительстве и эксплуатации материалов, реагентов.

Практически нет исследований, посвященных моделированию и оценке эффективности работы системы водоотведения в целом. По-видимому, это вызвано недостаточным сотрудничеством исследовательских коллективов с проектными и эксплуатационными организациями. Именно это направление работ следует считать наиболее актуальным в ближайшем будущем.

< п

е

¡я с

о Г сУ

О сл

§ СО

У -Ь о СО

^ I § °

О 2

о7

О §

а ^ § 2

2 6

А ГО

Г 6 С Я

^ о

С §

• ) н

4

«> оо  г

(Л п

(Я у

с о

Ф X

10 10 о о

ЛИТЕРАТУРА

1. Koné D. Making urban excreta and wastewater management contribute to cities' economic development: a paradigm shift // Water Policy. 2010. Vol. 12. Issue 4. Pp. 602-610. DOI: 10.2166/wp.2010.122

2. Parkinson J., Tayler K. Decentralized wastewater management in peri-urban areas in low-income countries // Environment and Urbanization. 2003. Vol. 15. Issue 1. Pp. 75-90. DOI: 10.1177/095624780301500119

3. Orth H. Centralised versus decentralised wastewater systems? // Water Science and Technology. 2007. Vol. 56. Issue 5. Pp. 259-266. DOI: 10.2166/ wst.2007.579

4. Никитина И.Н., Смирновская А.М. Обеспечение санитарной надежности территорий при использовании вывозной системы водоотведения // Строительство: наука и образование. 2015. № 4. С. 4.

5. Engin G.O., Demir I. Cost analysis of alternative methods for wastewater handling in small communities // Journal of Environmental Management. 2006. Vol. 79. Issue 4. Pp. 357-363. DOI: 10.1016/j. jenvman.2005.07.011

6. Автушко Е.А. О целевой программе «Чистая   вода» на 2011-2017 гг. // Вестник Сибирского госу-°  дарственного индустриального университета. 2014.

№ 4 (10). С. 56-59.

7. Басаргин В.Ф. Проблемы водоснабжения и о з водоотведения в Российской Федерации и пути их Е J2 решения // Водоснабжение и санитарная техника. U * 2011. № 5. С. 10-13.

ф 8. Самойлова К.И., Тратникова А.А. Проблемы

g Ц водоснабжения и водоотведения в Российской Феде-£ 75 рации и пути их решения // Colloquium-journal. 2019. Д ^ № 2-2 (26). С. 58-59.

JE § 9. MassoudM.A., Tarhini A., Nasr J.A. Decentral-

O & ized approaches to wastewater treatment and manage-

0 £ ment: Applicability in developing countries // Journal § < of Environmental Management. 2009. Vol. 90. Issue 1. g ! Pp. 652-659. DOI: 10.1016/j.jenvman.2008.07.001

Я § 10. Пупырев Е.И. Вода и власть. М. : Экспо-

^ '-Ö Медиа-Пресс, 2014. 124 с.

— -t 11. Мартынова Г.А., Туренко Ф.П. Проблемы

Е о обеспечения качества очистки сточных вод и их

>т О

УЪ с влияние на гидрохимический состав водоприемни-

со ка очищенных стоков // Омский научный вестник.

9 Е 2004. № 4 (29). С. 82-86.

^ п

§ ° 12. Magdeburg A., Stalter D., Schlüsener M.,

11 j= Ternes T., Oehlmann J. Evaluating the efficiency of ad-

^ -н

$ § vanced wastewater treatment: Target analysis of organic

T ^ contaminants and (geno-)toxicity assessment tell a dif-

£ Э ferent story // Water Research. 2014. Vol. 50. Pp. 35-

1 8 47. DOI: 10.1016/j.watres.2013.11.041

it 13. Manchikanti P., Bandopadhyay T.K. Nanoma-

x ё terials and effects on biological systems: development of

о ю effective regulatory norms // NanoEthics. 2010. Vol. 4.

И > Issue 1. Pp. 77-83. DOI: 10.1007/s11569-010-0084-9

14. Пупырев Е.И. Особенности проектирования систем водоснабжения и водоотведения в России // Водоснабжение и санитарная техника. 2011. № 7. С. 5-10.

15. Пупырев Е.И., Примин О.Г. Проблемы современного состояния систем водоснабжения и водоотведения в России // Водоснабжение и канализация. 2014. № 3-4. С. 10-18.

16. Орешкина А. Частные водопроводчики. Готов ли бизнес быть партнером государства. 2016. URL: https://ko.ru/index.php?option=com_k2&view=i tem&layout=item&id=132196

17. Пупырев Е. Системный анализ сооружений очистки хозяйственно-бытовых сточных вод // Экология и промышленность России. 2016. Т. 20. № 3. С. 18-23. DOI: 10.18412/1816-0395-2016-3-18-23

18. Данилович Д.А. НДТ очистки сточных вод поселений: концепция информационно-технического справочника // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2015. № 3-4. С. 13-17.

19. Будницкий Д.М., Данилович Д.А. C 2019 года порядок нормирования сбросов водоканалов кардинально изменится // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2017. № 4. С. 2-7.

20. Волков В.А., Миташова Н.И., Агеев А.А. Определение показателей качества сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества // Известия Московского государственного технического университета (МАМИ). 2014. Т. 3. № 1 (19). С. 68-76.

21. Даниилович Д.А., Эпов А.Н., Кануннико-ва М.А. Анализ данных работы очистных сооружений российских городов — основа для технологического нормирования // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2015. № 3-4. С. 18-28.

22. Егоров И.С., Золотокопова С.В., Егорова В.И. Биоинженерная технология уменьшения загрязнения рыбохозяйственных водоемов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2014. № 4. 45-50.

23. Melin T., Jefferson B., Bixio D., Thoeye C., De Wilde W., De Koning J. et al. Membrane bioreactor technology for wastewater treatment and reuse // Desalination. 2006. Vol. 187. Issue 1-3. Pp. 271-282. DOI: 10.1016/j.desal.2005.04.086

24. Wirahadikusumah R., Abraham D., Iseley T. Challenging issues in modeling deterioration of combined sewers // Journal of Infrastructure Systems. 2001. Vol. 7. Issue 2. Pp. 77-84. DOI: 10.1061/

25. Lopez Zavala M.A., Funamizu N., Takaku-wa T. Onsite wastewater differential treatment system: modeling approach // Water Science and Technology. 2002. Vol. 46. Issue 6-7. Pp. 317-324. DOI: 10.2166/ wst.2002.0695

26. Савин П.А., Стрельников П.В., Веялко П.А., Корзун Н.Л. К вопросу выбора автономного водоот-ведения и индивидуальных систем очистки сточных вод // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2013. № 1 (4). С. 106-120.

27. Randall C.W. Changing needs for appropriate excreta disposal and small wastewater treatment methodologies or the future technology of small wastewater treatment systems // Water Science and Technology. 2004. Vol. 48. Issue 11-12. Pp. 1-6. DOI: 10.2166/ wst.2004.0789

28. Мелехин А.Г., Бартова Л.В., Надь Д. Отведение и утилизация фекального стока на дачном участке // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2013. № 2. С. 33-39.

29. Бородин Д.М., Конев В.В., Райшев Д.В. Создание опытного образца системы утилизации тепла для вакуумной машины // Фундаментальные исследования. 2016. № 3-3. С. 456-460.

30. Venkatesh G., Hammervold J., Bratteb0 H. Combined MFA-LCA for analysis of wastewater pipeline networks // Journal of Industrial Ecology. 2009. Vol. 13. Issue 4. Pp. 532-550. DOI: 10.1111/j.1530-9290.2009.00143.x

31. Botrous A., El-Hattab I., Dahab M. Design of wastewater collection networks using dynamic programming optimization technique // Environmental and Pipeline Engineering, 2000. 2000. DOI: 10.1061/40507(282)55

32. Tee K.F., Khan L.R., Chen H.P., Alani A.M. Reliability based life cycle cost optimization for underground pipeline networks // Tunnelling and Underground Space Technology. 2014. Vol. 43. Pp. 32-40. DOI: 10.1016/j.tust.2014.04.007

33. Примин О.Г., Пупырев Е.И. Методы повышения экологической безопасности трубопроводов канализационных сетей // Экология и промышленность России. 2013. № 3. С. 13-17.

34. Березин С.Е., Баженов В.И. Воздуходувные станции с регулируемыми центробежными компрессорами. Симферополь : ИТ «Ариал», 2019. 188 с.

35. Liu Y., Tay J.-H. State of the art of biogranulation technology for wastewater treatment // Biotechnology Advances. 2004. Vol. 22. Issue 7. Pp. 533-563. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2004.05.001

36. Meeroff D.E., Bloetscher F, Bocca T., Mo-rin F. Evaluation of water quality impacts of on-site treatment and disposal systems on urban coastal waters // Water, Air, and Soil Pollution. 2008. Vol. 192. Issue 1-4. Pp. 11-24. DOI: 10.1007/s11270-008-9630-2

37. Lettinga G. Challenge of psychrophilic anaerobic wastewater treatment // Trends in Biotechnology. 2001. Vol. 19. Issue 9. Pp. 363-370. DOI: 10.1016/ s0167-7799(01)01701-2

38. Foresti E., Zaiat M., Vallero M. Anaerobic processes as the core technology for sustainable domestic wastewater treatment: consolidated applications, new trends, perspectives, and challenges // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2006. Vol. 5. Issue 1. Pp. 3-19. DOI: 10.1007/s11157-005-4630-9

39. Larsen T.A., MaurerM., UdertK.M., Lienert J. Nutrient cycles and resource management: implications for the choice of wastewater treatment technology // Water Science and Technology. 2007. Vol. 56. Issue 5. Pp. 229-237. DOI: 10.2166/wst.2007.576

40. Melin T., Jefferson B., Bixio D., Thoeye C., De Wilde W., De Koning J. et al. Membrane bioreactor technology for wastewater treatment and reuse // Desalination. 2006. Vol. 187. No. 1-3. Pp. 271-282. DOI: 10.1016/j.desal.2005.04.086

41. Qu X., Alvarez P.J.J., Li Q. Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment // Water Research. 2013. Vol. 47. Issue 12. Pp. 39313946. DOI: 10.1016/j.watres.2012.09.058

42. Данилович Д.А., Максимова А.А., Пупырев Е.И. Оценка объемов неорганизованного дополнительного притока сточных вод в систему канализации // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. № 10. С. 31-38.

43. Брешиани Р. Фитоочистка как инновационный метод водоочистки // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 7. С. 885-900. DOI: 10.22227/19970935.2019.7.885-900

44. Vymazal J. Constructed wetlands for wastewater treatment // Water. 2010. Vol. 2. Issue 3. Pp. 530549. DOI: 10.3390/w2030530

45. Kivaisi A.K. The potential for constructed wetlands for wastewater treatment and reuse in developing countries: a review // Ecological Engineering. 2001. Vol. 16. Issue 4. Pp. 545-560. DOI: 10.1016/s0925-8574(00)00113-0

46. Werker A.G., Dougherty J.M., McHenry J.L., Van Loon W.A. Treatment variability for wetland waste-water treatment design in cold climates // Ecological Engineering. 2002. Vol. 19. Issue 1. Pp. 1-11. DOI: 10.1016/s0925-8574(02)00016-2

47. Park J.B.K., Craggs R.J., ShiltonA.N. Wastewater treatment high rate algal ponds for biofuel production // Bioresource Technology. 2011. Vol. 102. Issue 1. Pp. 35-42. DOI: 10.1016/j.biortech.2010.06.158

48. Van Loosdrecht M.C.M., Brdjanovic D. Anticipating the next century of wastewater treatment // Science. 2014. Vol. 344. Issue 6191. Pp. 1452-1453. DOI: 10.1126/science.1255183

49. Zaharia C. Decentralized wastewater treatment systems: Efficiency and its estimated impact against onsite natural water pollution status. A Roma-

< 00

<D е t с

i

G Г сУ

0 w

n CO

1 s

У -b

J to

El

^ I

n °

S> 3

0 SS

01

О n

i N

П 2 S 0

s 6

r 6 c я

h О

С о

• )

if

4

«> 00  T

(Л У

с о  X

10 10 о о

№ О

О О

N N

¡É ш

U 3

> (Л

с и НО *

Sí

CD ф

О ё

---' "t^

о

О У

о со гм

ОТ ОТ

.Е о °

• а ю о

S *

о ЕЕ

feo

а> ^

т-

2: iE £

ОТ о

Е «я

i i! ES

О (О Ф ш со >

nian case study // Process Safety and Environmental Protection. 2017. Vol. 108. Pp. 74-88. DOI: 10.1016/j. psep.2017.02.004

50. Назюта Л.Ю., Малыхин В.Д., Корнев Г.В., Рубан С.В. Анализ работы и перспективы усовершенствования станции очистки сточных вод города Мариуполя // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2004. № 5 (40). С. 186-190.

51. Гогина Е.С., Саломеев В.П., Побегай-ло Ю.П., Макиша Н.А. Устройство, особенности строительства и эксплуатации индивидуальных очистных сооружений в РФ // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 10 (93). С. 142-147.

52. Саломеев В.П. Реконструкция и модернизация очистных сооружений водоотведения в Московской области // Известия Московского государственного технического университета (МАМИ). 2013. Т. 2. № 3 (17). С. 205-211.

53. Денисов А.А., Розаева А.В., Шаманова Л.А., Королева М.В., Павленко А.И., Канарская З.А. Способ расчета оптимальных размеров и режима работы вторичного отстойника в технологии биологической очистки сточных вод // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. № 3. С. 101-104.

54. Левковская В.В., Бурдова М.Г. Анализ методов обеззараживания в компактных сооружениях очистки сточных вод // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2014. № 3. С. 17-21.

55. Алексеева Г.Н., Аракчеева С.В., Корноухо-ва И.Е. Выпуски сточных вод в водоемы // Волог-динские чтения. 2009. № 76. С. 112-114.

56. Давыдов Ю.Ф. Экологические аспекты работы выпусков сточных вод // Вестник Казахстан-ско-Американского свободного университета. 2013. № 6. С. 33-39.

57. Zhao L., Chen Z., Lee K. Modelling the dispersion of wastewater discharges from offshore outfalls: a review // Environmental Reviews. 2011. Vol. 19. Issue NA. Pp. 107-120. DOI: 10.1139/a10-025

58. Bondur V.G., Zhurbas V.M., Grebenyuk Yu.V. Mathematical modeling of turbulent jets of deep-water sewage discharge into coastal basins // Oceanology. 2006. Vol. 46. Issue 6. Pp. 757-771. DOI: 10.1134/ s0001437006060014

59. Орлов В.А., Сторожев А.П., Герасимов В.А. Бестраншейные технологии на службе экологии // С.О.К. 2019. № 1 (205). С. 26-30.

60. Дулов В.А., Юровская М.В., Козлов И.Е. Прибрежная зона Севастополя на спутниковых снимках высокого разрешения // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 43-60.

61. Лапшев Н.Н., Федоров С.В. Оценка функционирования рассеивающего выпуска при условии

отключения отдельных оголовков // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 112.

62. Болдырева О.Н., Усков В.М. Качество очистки сточных вод экологически опасных технологий. Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2016. № 1-1 (7). С. 308-312.

63. Залетова Н.А., Воронов Ю.В. Новые технологии для решения современных задач очистки сточных вод // Вестник МГСУ. 2012. № 2. С. 109111. DOI: 10.22227/1997-0935.2012.2.109-111

64. Шубов Л.Я., Борисова О.Н., Доронкина И.Г. Повышение экоэффективности технологии очистки сточных вод // Сервис в России и за рубежом. 2014. № 1 (48). С. 153-162.

65. Yildirim M., Topkaya B. Assessing environmental impacts of wastewater treatment alternatives for small-scale communities // CLEAN — Soil, Air, Water. 2011. Vol. 40. Issue 2. Pp. 171-178. DOI: 10.1002/ clen.201000423

66. Соловьева Е.А. Технология очистки сточных вод и обработки осадков при глубоком удалении азота и фосфора из сточных вод // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2016. № 1. С. 93-99.

67. Шкундина Ф.Б., Шкундина Р.А., Габидулли-на Г.Ф. К вопросу о разработке онтологии биологической очистки сточных вод // Вестник Башкирского университета. 2008. Т. 13. № 2. С. 277-278.

68. Wang Q, Wei W., Gong Y., Yu Q., Li Q., Sun J. et al. Technologies for reducing sludge production in wastewater treatment plants: State of the art // Science of The Total Environment. 2017. Vol. 587-588. Pp. 510521. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.02.203

69. Жуков В.В., Величко Е.Г., Шевченко А.С., Переведенцев С.В., Цховребов Э.С., Шканов С.И. Технико-экономические вопросы создания эко-технопарков в сфере деятельности по обработке и утилизации отходов очистки сточных вод // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 8. С. 1057-1073. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.8.1057-1073

70. Garrido-Baserba M., Molinos-Senante M., Abelleira-Pereira J.M., Fdez-Güelfo L.A., Poch M., Hernández-Sancho F. Selecting sewage sludge treatment alternatives in modern wastewater treatment plants using environmental decision support systems // Journal of Cleaner Production. 2015. Vol. 107. Pp. 410-419. DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.11.021

71. Савичев О.Г. Биологическая очистка сточных вод с использованием болотных биогеоценозов // Известия Томского политехнического университета. 2008. Т. 312. № 1. С. 69-74.

72. Пупырев Е.И., Шеломков А.С. Экономическое обоснование экологически безопасных технологий очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2014. № 1. С. 5-13.

73. Singh N.K., Kazmi A.A., Starkl M. A review on full-scale decentralized wastewater treatment systems: techno-economical approach // Water Science and Technology. 2015. Vol. 71. Issue 4. Pp. 468-478. DOI: 10.2166/wst.2014.413

74. Hao R.X., Liu F., Ren H.Q., Cheng S.Y. Study on a comprehensive evaluation method for the assessment of the operational efficiency of wastewater treatment plants // Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 2013. Vol. 27. Issue 3. Pp. 747-756. DOI: 10.1007/s00477-012-0637-2

75. Гелашвили Д.Б., Лисовенко А.В., Безруков М.Е. Применение интегральных показателей на основе функции желательности для комплексной оценки качества сточных вод // Поволжский экологический журнал. 2010. № 4. С. 343-350.

76. Panepinto D., Fiore S., Zappone M., Ge-non G., Meucci L. Evaluation of the energy efficiency of a large wastewater treatment plant in Italy // Applied Energy. 2016. Vol. 161. Pp. 404-411. DOI: 10.1016/j. apenergy.2015.10.027

77. Alegre H., Sérgio T. Infrastructure asset management of urban water systems. Water Supply System Analysis — Selected Topics. 2012. Pp. 49-73. DOI: 10.5772/52377

78. He Y., Zhu Y, Chen J., Huang M, Wang P., Wang G. et al. Assessment of energy consumption of municipal wastewater treatment plants in China // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 228. Pp. 399-404. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.04.320

79. BassanM., Koné D., MbéguéréM., Holliger C., Strande L. Success and failure assessment methodology for wastewater and faecal sludge treatment projects in low-income countries // Journal of Environmental Planning and Management. 2014. Vol. 58. Issue 10. Pp. 1690-1710. DOI: 10.1080/09640568.2014.943343

80. Zhao J., Jin J., Zhu J., Xu J., Hang Q., Chen Y. et al. Water resources risk assessment model based

on the subjective and objective combination weighting methods // Water Resources Management. 2016. Vol. 30. Issue 9. Pp. 3027-3042. DOI: 10.1007/s11269-016-1328-4

81. Пупырев Е.И., Корецкий В.Е., Волковин-ский В.В. Краткий водохозяйственный словарь. М. : Прима-Пресс Экспо, 2008. 224 с.

82. Godin D., Bouchard C., Vanrolleghem P.A. Net environmental benefit: introducing a new LCA approach on wastewater treatment systems // Water Science and Technology. 2012. Vol. 65. Issue 9. Pp. 16241631. DOI: 10.2166/wst.2012.056

83. Баженов В.И., Пупырев Е.И., Самбур-ский Г.А., Березин С.Е. Разработка методики расчета стоимости жизненного цикла оборудования, систем и сооружений для водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 2. С. 10-19.

84. Sala-Garrido R., Molinos-Senante M., Hernández-Sancho F. Comparing the efficiency of wastewater treatment technologies through a DEA metafrontier model // Chemical Engineering Journal. 2011. Vol. 173. Issue 3. Pp. 766-772. DOI: 10.1016/j.cej.2011.08.047

85. Pesce S. Use of water quality indices to verify the impact of Córdoba City (Argentina) on Suquia River // Water Research. 2000. Vol. 34. Issue 11. Pp. 29152926. DOI: 10.1016/s0043-1354(00)00036-1

86. Khambete A., Christion R. Predicting efficiency of treatment plant by multi parameter aggregated index // Journal of Environmental Research and Development. 2014. Vol. 8. No. 3. Pp. 530-539.

87. Lorenzo-Toja Y., Vázquez-Rowe I., Amores M.J., Termes-Rifé M., Marín-Navarro D., Morei-raM.T., Feijoo G. Benchmarking wastewater treatment plants under an eco-efficiency perspective // Science of The Total Environment. 2016. Vol. 566-567. Pp. 468479. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.05.110

< DO

<D e t о

i H k 1

G Г

c¡¡¡

о n

13 о

y -Ь

J со

Ei i

n

о s о

о n

Поступила в редакцию 30 августа 2019 г. Принята в доработанном виде 16 октября 2019 г. Одобрена для публикации 31 октября 2019 г.

Об авторе: Евгений Иванович Пупырев — доктор технических наук, профессор, председатель; Экспертно-технологический совет Российской Ассоциации водоснабжения и водоотведения (Экспертно-технологический совет РАВВ); 119334, г Москва, Ленинский пр-т, д. 38, корп. 2; e.pupyrev@gmail.com.

REFERENCES

E со С œ

1. Koné D. Making urban excreta and wastewater management contribute to cities' economic development: a paradigm shift. Water Policy. 2010; 12(4):602-610. DOI: 10.2166/wp.2010.122

Q.

A

2. Parkinson J., Tayler K. Decentralized wastewater management in peri-urban areas in low-income countries. Environment and Urbanization. 2003; 15(1):75-90. DOI: 10.1177/095624780301500119

i\j

CO

0

1

cn

CO о о

С о

• ) ¡r

4

«> DO

T

s S

s у с о (D *

10 10 о о

3. Orth H. Centralised versus decentralised wastewater systems? Water Science and Technology. 2007; 56(5):259-266. DOI: 10.2166/wst.2007.579

4. Nikitina I.N., Smirnovskaya A.M. Ensuring sanitary reliability of territories when using removable sewerage system. Construction: Science and Education. 2015; 4:4. (rus.).

5. Engin G.O., Demir I. Cost analysis of alternative methods for wastewater handling in small communities. Journal of Environmental Management. 2006; 79(4):357-363. DOI: 10.1016/j.jenvman.2005.07.011

6. Autushko E.A. About the target program "Pure Water" for 2011-2017. Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2014; 4(10):56-59. (rus.).

7. Basargin V.F. Problems of water supply and wastewater disposal in the Russian Federation and ways of their solution. Water Supply and Sanitary Technique. 2011; 5:10-13. (rus.).

8. Samoilov K.I., Tratnikova A.A. Problems of water supply and sanitation in the Russian Federation and their solutions. Colloquium-journal. 2019; 2-2(26):58-59. (rus.).

9. Massoud M.A., Tarhini A., Nasr J.A. Decentralized approaches to wastewater treatment and manageon c ment: Applicability in developing countries. Journal o o of Environmental Management. 2009; 90(1):652-659. " " DOI: 10.1016/j.jenvman.2008.07.001

10. Pupyrev E.I. Water and power. Moscow, Ex-g § po-Media-Press, 2014; 124. (rus.).

11. Martynova G.A., Turenko F.P. Problems of ¿q ^ ensuring the quality of wastewater treatment and their

impact on the hydrochemical composition of the wa-^ E ter intake of treated effluents. Omsk Scientific Bulletin. o | 2004; 4(29):82-86. (rus.).

12. Magdeburg A., Stalter D., Schlusener M., £ £ Ternes T., Oehlmann J. Evaluating the efficiency of g o advanced wastewater treatment: target analysis of or-q ganic contaminants and (geno-)toxicity assessment tell g | a different story. Water Research. 2014; 50:35-47. DOI: % "g 10.1016/j.watres.2013.11.041

co ^ 13. Manchikanti P., Bandopadhyay T.K. Nanoma-

2: terials and effects on biological systems: development of

ot 2 effective regulatory norms. NanoEthics. 2010; 4(1):77-

~ | 83. DOI: 10.1007/s11569-010-0084-9 .E o

cl ^ 14. Pupyrev E.I. Features of designing of water g ° supply and wastewater disposal systems in Russia. Wao E ter Supply and Sanitary Technique. 2011; 7:5-10. (rus.). o5 o 15. Pupyrev E.I., Primin O.G. Problems of the cur-

03

rent state of water and wastewater systems in Russia.

ot Water Supply and Sewerage. 2014; 3-4:10-18. (rus.). in ^

— 2 16. Oreshkina A. Private plumbers. Is business

Sj ready to be a partner of the state. 2016. URL: https://

1- ko.ru/index.php?option=com_k2&view=item&layout=

E item&id=132196

I 17. Pupyrev E.I. System analysis of domestic

¡3 In waste water treatment facilities. Ecology and industry of

Russia. 2016; 20(3):18-23. DOI: 10.18412/1816-03952016-3-18-23

18. Danilovich D.A. BAT for wastewater treatment in settlements: the concept of an information and technical reference book. Best Available Water Supply and Sanitation Technologies. 2015; 3-4:13-17. (rus.).

19. Budnitsky D.M., Danilovich D.A. Starting from 2019, the procedure for regulating the discharge of water utilities will change dramatically. Best Available Technologies. 2017; 4:2-7. (rus.).

20. Volkov V.A., Mitashova N.I., Ageev A.A. Determination of quality of wastewater containing surfactants. IzvestiyaMGTUMAMI. 2014; 3:1(19):68-76. (rus.).

21. Daniilovich D.A., Epov A.N., Kanunniko-va M.A. Analysis of the operation data of treatment facilities in Russian cities is the basis for technological rationing. Best Available Technologies. 2015; 3-4:1828. (rus.).

22. Egorov I.S., Zolotokopova S.V., Egorova V.I. Bioengineering technology of reduction of pollution of fishery ponds. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Fishing Industry. 2014; 4:45-50. (rus.).

23. Melin T., Jefferson B., Bixio D., Thoeye C., De Wilde W., De Koning J. et al. Membrane bioreac-tor technology for wastewater treatment and reuse. Desalination. 2006; 187(1-3):271-282. DOI: 10.1016/j. desal.2005.04.086

24. Wirahadikusumah R., Abraham D., Is-eley T. Challenging issues in modeling deterioration of combined sewers. Journal of Infrastructure Systems. 2001; 7

25. Lopez Zavala M.A., Funamizu N., Takaku-wa T. Onsite wastewater differential treatment system: modeling approach. Water Science and Technology. 2002; 46(6-7):317-324. DOI: 10.2166/wst.2002.0695

26. Savin P.A., Strelnikov P.V., Veialko P.A., Ko-rzun N.L. On choice of independent water disposal and customized systems of sewage treatment. Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2013; 1(4):106-120. (rus.).

27. Randall C.W. Changing needs for appropriate excreta disposal and small wastewater treatment methodologies or the future technology of small wastewater treatment systems. Water Science and Technology. 2004; 48(11-12):1-6. DOI: 10.2166/wst.2004.0789

28. Melekhin A.G., Bartova L.V., Nagy D. Disposal and disposal of fecal runoff at a summer cottage. Vestnik of Perm National Research Polytechnic University. 2013; 2:33-39. (rus.).

29. Borodin D.M., Konev V.V., Rayshev D.V. Prototyping heat recovery system for vacuum machines. Fundamental Research. 2016; 3-3:456-460. (rus.).

30. Venkatesh G., Hammervold J., Bratte-b0 H. Combined MFA-LCA for analysis of waste-

water pipeline networks. Journal of Industrial Ecology. 2009; 13(4):532-550. DOI: 10.1111/j.1530-9290.2009.00143.x

31. Botrous A., El-Hattab I., Dahab M. Design of wastewater collection networks using dynamic programming optimization technique. Environmental and Pipeline Engineering, 2000. 2000. DOI: 10.1061/40507(282)55

32. Tee K.F., Khan L.R., Chen H.P., Alani A.M. Reliability based life cycle cost optimization for underground pipeline networks. Tunnelling and Underground Space Technology. 2014; 43:32-40. DOI: 10.1016/j. tust.2014.04.007

33. Primin O.G., Pupyrev E.I. Methods for improving the environmental safety of sewer network pipelines. Ecology and Industry of Russia. 2013; 3:1317. (rus.).

34. Berezin S.E., Bazhenov V.I. Blower stations with adjustable centrifugal compressors. Simferopol, Arial Publ., 2019; 188. (rus.).

35. Liu Y., Tay J.-H. State of the art of biogranulation technology for wastewater treatment. Biotechnology Advances. 2004; 22(7):533-563. DOI: 10.1016/j. biotechadv.2004.05.001

36. Meeroff D.E., Bloetscher F., Bocca T., Mo-rin F. Evaluation of water quality impacts of on-site treatment and disposal systems on urban coastal waters. Water, Air, and Soil Pollution. 2008; 192(1-4):11-24. DOI: 10.1007/s11270-008-9630-2

37. Lettinga G. Challenge of psychrophilic anaerobic wastewater treatment. Trends in Biotechnology. 2001; 19(9):363-370. DOI: 10.1016/s0167-7799(01)01701-2

38. Foresti E., Zaiat M., Vallero M. Anaerobic processes as the core technology for sustainable domestic wastewater treatment: consolidated applications, new trends, perspectives, and challenges. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2006; 5(1):3-19. DOI: 10.1007/s11157-005-4630-9

39. Larsen T.A., Maurer M., Udert K.M., Lienert J. Nutrient cycles and resource management: implications for the choice of wastewater treatment technology. Water Science and Technology. 2007; 56(5):229-237. DOI: 10.2166/wst.2007.576

40. Melin T., Jefferson B., Bixio D., Thoeye C., De Wilde W., De Koning J. et al. Membrane bioreac-tor technology for wastewater treatment and reuse. Desalination. 2006; 187(1-3):271-282. DOI: 10.1016/j. desal.2005.04.086

41. Qu X., Alvarez P.J.J., Li Q. Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment. Water Research. 2013; 47(12):3931-3946. DOI: 10.1016/j. watres.2012.09.058

42. Danilovich D.A., Maksimova A.A., Pupyrev E.I. Estimation of volumes of unorganized wastewater inflow into sewerage system. Water Supply and Sanitary Technique. 2008; 10:31-38. (rus.).

43. Bresciani R. Constructed wetland technology as an innovative water treatment method. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2019; 14(7):885-900. DOI: 10.22227/19970935.2019.7.885900 (rus.).

44. Vymazal J. Constructed wetlands for wastewater treatment. Water. 2010; 2(3):530-549. DOI: 10.3390/ w2030530

45. Kivaisi A.K. The potential for constructed wetlands for wastewater treatment and reuse in developing countries: a review. Ecological Engineering. 2001; 16(4):545-560. DOI: 10.1016/s0925-8574(00)00113-0

46. Werker A.G., Dougherty J.M., McHenry J.L., Van Loon W.A. Treatment variability for wetland wastewater treatment design in cold climates. Ecological Engineering. 2002; 19(1):1-11. DOI: 10.1016/ s0925-8574(02)00016-2

47. Park J.B.K., Craggs R.J., Shilton A.N. Wastewater treatment high rate algal ponds for biofuel production. Bioresource Technology. 2011; 102(1):35-42. DOI: 10.1016/j.biortech.2010.06.158

48. Van Loosdrecht M.C.M., Brdjanovic D. Anticipating the next century of wastewater treatment. Science. 2014; 344(6191):1452-1453. DOI: 10.1126/ science.1255183 < n

49. Zaharia C. Decentralized wastewater treatment $ C systems: Efficiency and its estimated impact against 2. x onsite natural water pollution status. A Romanian case M k study. Process Safety and Environmental Protection. n 3 2017; 108:74-88. DOI: 10.1016/j.psep.2017.02.004 g O

50. Nazyuta L.Yu., Malykhin V.D., Kornev G.V., § Ruban S.V. Analysis of the work and prospects for im- § $ proving the wastewater treatment plant in the city of y 1 Mariupol. Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. 2004; o § 5(40):186-190. (rus.). §§

51. Gogina E., Salomeev V., Pobegailo Y., Maki- § S sha N. Design, construction and operation features of § p small capacity wastewater treatment plants in the Rus- § a sian Federation. Proceedings of Irkutsk State Technical r $ University. 2014; 10(93):142-147. (rus.). a N

52. Salomeev V.P. Reconstruction and upgrading § 3 of wastewater treatment facilities in the Moscow region. d g IzvestiyaMGTUMAMI. 2013; 2(3)(17):205-211. (rus.). § 6

53. Denisov A.A., Rozaeva A.V., Shamano- a o

va L.A., Koroleva M.V., Pavlenko A.I., Kanarska- pfo ' ' ' a 1

ya Z.A. The method of calculating the optimal size and 5 5'

mode of operation of the secondary sump in the tech- • •

nology of biological wastewater treatment. Herald of l O

Kazan Technological University. 2016; 19(3):101-104. ^ S

(rus.).  .

54. Levkovskaya V.V., Burdova M.G. Analyzing . m disinfection methods in compact devices for cleaning ^ | waste waters. Izvestiya Tula State University. 2014; £ C 3:17-21. (rus.). SS

55. Alekseeva G.N., Arakcheeva S.V., Kornouk- SS hova I.E. Wastewater discharges into water bodies. 0 0 Vologda Readings. 2009; 76:112-114. (rus.). 9 9

o o

N N

¡É o

U 3 > in C M

to *

Sí

<u <D

O % — "t^ O

O O

o

CO CM

ÍD ID

.E o

£ ° • d LO O

o EE

CD ^

t

z £ £

CO °

í: w i

i! o iñ o a ta >

56. Davydov Yu.F. Ecological aspects of the work of wastewater releases. Bulletin of the Kazakhstan-American Free University. 2013; 6:33-39. (rus.).

57. Zhao L., Chen Z., Lee K. Modelling the dispersion of wastewater discharges from offshore outfalls: a review. Environmental Reviews. 2011; 19(NA):107-120. DOI: 10.1139/a10-025

58. Bondur V.G., Zhurbas V.M., Grebenyuk Yu.V. Mathematical modeling of turbulent jets of deep-water sewage discharge into coastal basins. Oceanology. 2006; 46(6):757-771. DOI: 10.1134/s0001437006060014

59. Orlov V.A., Storozhev A.P., Gerasimov V.A. Trenchless technologies in the service of ecology. C.O.K. 2019; 1(205):26-30. (rus.).

60. Dulov V.A., Yurovskaya M.V., Kozlov I.E. Coastal zone of Sevastopol on high resolution satellite images. Marine Hydrophysical Journal. 2015; 6:43-60. (rus.).

61. Lapshev N.N., Fedorov S.V. Estimation of operation of the dispersion discharge in terms of some of the outlet portals are disconnected. Modern Problems of Science And Education. 2012; 3:112. (rus.).

62. Boldyreva O.N., Uskov V.M. Quality of wastewater treatment of environmentally hazardous technologies. Modern Technologies for Ensuring Civil Defense and Emergency Response. 2016; 1-1(7):308-312. (rus.).

63. Zaletova N.A., Voronov J.V. New technologies to solve the present-day challenges of waste water treatment. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012; 2:109-111. DOI: 10.22227/1997-0935.2012.2.109-111 (rus.).

64. Shubov L.I., Borisova O.N., Doronkina I.G. On improving the eco-efficiency of wastewater treatment technologies. Services in Russia and abroad. 2014; 1(48):153-162. (rus.).

65. Yildinm M., Topkaya B. Assessing environmental impacts of wastewater treatment alternatives for small-scale communities. CLEAN — Soil, Air, Water. 2011; 40(2):171-178. DOI: 10.1002/clen.201000423

66. Solovieva E.A. Technology for wastewater treatment and precipitation treatment with deep nitrogen and phosphorus removal from wastewater. Proceedings of Petersburg Transport University. 2016; 1:93-99. (rus.).

67. Shkundina F.B., Shkundina R.A., Gabidullina G.F. On the ontology of biological treatment of waste waters. Bulletin of Bashkir University. 2008; 13(2):277-278. (rus.).

68. Wang Q., Wei W., Gong Y., Yu Q., Li Q., Sun J. et al. Technologies for reducing sludge production in wastewater treatment plants: state of the art. Science of the Total Environment. 2017; 587-588:510-521. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.02.203

69. Zhukov V.V., Velichko E.G., Shevchen-ko A.S., Perevedentsev S.V., Tskhovrebov E.S., Shkanov S.I. Technical and economic issues of creation

of eco-industrial parks in the field of waste water treatment tails recycling. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2019; 14(8):1057-1073. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.8.1057-1073 (rus.).

70. Garrido-Baserba M., Molinos-Senante M., Abelleira-Pereira J.M., Fdez-Güelfo L.A., Poch M., Hernández-Sancho F. Selecting sewage sludge treatment alternatives in modern wastewater treatment plants using environmental decision support systems. Journal of Cleaner Production. 2015; 107:410-419. DOI: 10.1016/j.jclepro.2014.11.021

71. Savichev O.G. Biological wastewater treatment with use marsh ecosystems. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2008; 312(1):69-74. (rus.).

72. Pupyrev E.I., Shelomkov A.S. Economic assessment of environmentally safe wastewater treatment technologies. Water Supply and Sewerage. 2014; 1:513. (rus.).

73. Singh N.K., Kazmi A.A., Starkl M. A review on full-scale decentralized wastewater treatment systems: techno-economical approach. Water Science and Technology. 2015; 71(4):468-478. DOI: 10.2166/ wst.2014.413

74. Hao R.X., Liu F., Ren H.Q., Cheng S.Y. Study on a comprehensive evaluation method for the assessment of the operational efficiency of wastewater treatment plants. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. 2013; 27(3):747-756. DOI: 10.1007/ s00477-012-0637-2

75. Gelashvili D.B., Lisovenko A.V., Bezru-kov M.E. Usage of integral desire-function-based indices for complex estimation of sewage quality. Povolzhs-kiy Journal of Ecology. 2010; 4:343-350. (rus.).

76. Panepinto D., Fiore S., Zappone M., Ge-non G., Meucci L. Evaluation of the energy efficiency of a large wastewater treatment plant in Italy. Applied Energy. 2016; 161:404-411. DOI: 10.1016/j.apener-gy.2015.10.027

77. Alegre H., Sérgio T. Infrastructure Asset Management of Urban Water Systems. Water Supply System Analysis — Selected Topics. 2012; 49-73. DOI: 10.5772/52377

78. He Y., Zhu Y., Chen J., Huang M., Wang P., Wang G. et al. Assessment of energy consumption of municipal wastewater treatment plants in China. Journal of Cleaner Production. 2019; 228:399-404. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.04.320

79. Bassan M., Koné D., Mbéguéré M., Holliger C., Strande L. Success and failure assessment methodology for wastewater and faecal sludge treatment projects in low-income countries. Journal of Environmental Planning and Management. 2014; 58(10):1690-1710. DOI: 10.1080/09640568.2014.943343

80. Zhao J., Jin J., Zhu J., Xu J., Hang Q., Chen Y. et al. Water resources risk assessment model based on the subjective and objective combination weight-

ing methods. Water Resources Management. 2016; 30(9):3027-3042. DOI: 10.1007/s11269-016-1328-4

81. Pupyrev E.I., Koretsky V.E., Volkovin-sky V.V. Brief water management dictionary. Moscow, Prima-Press Expo Publ., 2008; 222. (rus.).

82. Godin D., Bouchard C., Vanrolleghem P.A. Net environmental benefit: introducing a new LCA approach on wastewater treatment systems. Water Science and Technology. 2012; 65(9):1624-1631. DOI: 10.2166/ wst.2012.056

83. Bazhenov V.I., Pupyrev E.I., Samburskii G.A., Berezin S.E. Development of the method of life cycle costing of the equipment, systems and facilities for water supply and wastewater disposal. Water Supply and Sanitary Technique. 2018; 2:10-19. (rus.).

84. Sala-Garrido R., Molinos-Senante M., Hernández-Sancho F. Comparing the efficiency of wastewa-

ter treatment technologies through a DEA metafron-tier model. Chemical Engineering Journal. 2011; 173(3):766-772. DOI: 10.1016/j.cej.2011.08.047

85. Pesce S. Use of water quality indices to verify the impact of Córdoba City (Argentina) on Suquia River. Water Research. 2000; 34(1):2915-2926. DOI: 10.1016/s0043-1354(00)00036-1

86. Khambete A., Christion R. Predicting efficiency of treatment plant by multi parameter aggregated index. Journal of Environmental Research and Development. 2014; 8(3):530-539.

87. Lorenzo-Toja Y., Vázquez-Rowe I., Amores M.J., Termes-Rifé M., Marín-Navarro D., Morei-ra M.T. et al. Benchmarking wastewater treatment plants under an eco-efficiency perspective. Science of the Total Environment. 2016; 566-567:468-479. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.05.110

Received August 30, 2019.

Adopted in its final form on October 16, 2019.

Approved for publication October 31, 2019.

Bionotes: Evgeniy I. Pupyrev — Doctor of Technical Sciences, Professor, Chairman; Expert and Technological Council of the Russian Association of Water and Waste Water (Expert Technological Council of the RAWW); ^ n

build. 2, 38 Leninskii ave., Moscow, 119334, Russian Federation; e.pupyrev@gmail.com. s c

i x

G 1

о 2

& N

§ 2 » 0 2 ¡6

r ¡ C §

• ) ¡r

4

«> 00  T

s У с о <D X

10 10 о о