Проблемы отведения и очистки поверхностного стока в Санкт-Петербурге

Т.И. Лысова, В.А. Гвоздев, О.Н. Рублевская, ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»

На фото: Аккумулирующий резервуар

Санкт-Петербург – самый крупный мегаполис, расположенный на берегах Балтийского моря, с населением более 5,3 млн человек, с развитой промышленной и транспортной инфраструктурой. Соответственно масштабам города и степень его ответственности за состояние Балтийского моря. Поэтому одним из ключевых мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую среду стала реализация в нашем городе Программы по прекращению сброса неочищенных сточных вод в водные объекты.

Наличие сброса неочищенных сточных вод в городские водоемы через прямые выпуски является основной экологической проблемой, требующей решения. Именно сброс неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод – одна из главных причин загрязнения водоемов, что приводит к деградации водных экосистем, ухудшению санитарно-гигиенических качеств воды и к снижению способности воды к самоочищению.

Несмотря на достигнутые результаты в области очистки хозяйственно-бытовых стоков, полностью проблема сброса неочищенных сточных вод пока не решена. До 70% площади территории города имеет общесплавную систему канализации, остальные 30% – раздельную, где поверхностный сток
собирается отдельно в ливневую систему водоотведения. И если на данный момент только около 1,0% общесплавных и хозяйственно-бытовых стоков сбрасывается в водные объекты без очистки, то поверхностный сток ливневой канализации практически в полном объеме поступает в водные объекты без очистки.

С целью дальнейшего сокращения поступления загрязнений в водоемы-водоприемники с неочищенными сточными водами во вновь разработанной «Схеме водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербурга на период до 2025 года с учетом перспективы до 2030 года», утвержденной Постановлением Правительства Санкт-Петербурга №989 от 11.12.2013 года, предусматривается решение проблемы отвода и очистки поверхностного стока.

Однако еще не принято концептуальное решение по технологиям очистки поверхностного стока города. Для решения вопроса очистки поверхностного стока очень важно уже сегодня выбрать наиболее эффективную и экономически целесообразную технологию очистки, основываясь на данных по объему поверхностного стока и его загрязненности. Основными загрязнениями поверхностного стока, определяющими необходимость его очистки, являются взвешенные вещества и нефтепродукты.

Расчет объемов поверхностных вод ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» проводит на основании методики, утвержденной Приказом Минстроя России от 17.10.2014 №639/пр «Об утверждении Методических указаний по расчету объема принятых (отведенных) поверхностных сточных вод». В последние годы из-за изменений климатических условий участились случаи выпадения нерасчетных дождей, что отрицательно сказывается на работе водоотводящих сетей и канализационных очистных сооружениях. Также в связи с интенсивным городским строительством в городе увеличивается площадь водонепроницаемых поверхностей – крыш зданий, асфальтовых покрытий и т. п., что приводит к увеличению поверхностного стока, поступающего в систему канализации. При этом наблюдается значительное неравенство в выпадении осадков на территории собственно города и административно входящих в Санкт-Петербург пригородов.

В целях обеспечения более полного учета количества выпавших атмосферных осадков и расчета на основании этих сведений объема поверхностного стока в Санкт-Петербурге создана автоматизированная система, состоящая из 34 осадкомерных пунктов.

Информация, полученная от сети осадкомеров, передается в единую систему обработки данных, после чего поступает для анализа в Федеральную службу по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Для проведения расчетных операций с абонентами обработанная информация из системы хранения данных направляется в автоматизированную систему расчетов (биллинговую систему), которая связана с геоинформационной системой водоснабжения и водоотведения «Балтика», содержащей цифровые планы поверхностей территорий. На основании этих данных производится расчет объема поверхностного стока индивидуально для каждого абонента в зависимости от того, в какой части города он расположен и какой уровень осадков там выпал.

В связи с неравномерностью выпадения атмосферных осадков АИС «Осадки» позволяет оперативно регулировать наполняемость канализационных сетей во время интенсивных дождей, проводить точный расчет объемов поверхностного стока для конкретных территорий города Санкт-Петербурга и его пригородов, что в свою очередь помогает оперативно реагировать на ситуацию и предотвращать подтопления районов города, на которых фиксируется выпадение осадков с наибольшей интенсивностью.

Преимущества автоматизированной информационной сети учета атмосферных осадков:
• минимизация погрешности измерений и исключение влияния «человеческого фактора», повышение качества учета атмосферных осадков;
• оперативная передача достоверной информации о количестве выпавших атмосферных осадков;
• требуемое покрытие пунктами измерений территории города (в соответствии с рекомендациями Всемирной метеорологической организации);
• возможность формирования сверхкраткосрочных прогнозов (до 12 часов) для территории города;
• возможность использования данных о количестве атмосферных осадков для каждой конкретной территории.

Концентрации загрязнений поверхностного стока могут колебаться в широких пределах и зависят от многих факторов: загрязненности воздушного бассейна, характера застройки, интенсивности движения транспорта, характеристики дождей и интенсивности снеготаяния, продолжительности междождевых периодов. На рис. 2 показано распределение нагрузки на водоемы-приемники по взвешенным веществам и нефтепродуктам в общем объеме сброса сточных вод.

Как видно из графиков, нагрузка на водоемы-водоприемники по загрязнениям, поступающим с поверхностным стоком, весьма существенна.

С целью оценки закономерности сезонной динамики изменения химического состава поверхностных сточных вод, поступающих в городскую систему водоотведения, ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» проводит работу по определению качественного состава поверхностного стока, поступающего с городских территорий (дорог, селитебных территорий, парков и скверов) в дождевую канализационную сеть раздельной системы  коммунальной канализации Санкт-Петербурга.

Для определения качественных характеристик состава поверхностных сточных вод проводится отбор проб поверхностных сточных вод во все сезоны календарного года и в различных районах Санкт-Петербурга с проведением аналитических исследований состава сточных вод. Выбраны точки на четырех типах поверхности:

• магистраль (дорога 1-го ранга) с интенсивным автомобильным движением,
• улица (дорога 2-го ранга) с умеренным автомобильным движением,
• селитебная территория,
• зона зеленых насаждений.

По предварительным результатам обследования выявлено, что наибольшее загрязнение поверхностных сточных вод наблюдалось на дорогах 1-го ранга в зимний период после таяния снега, выступающего как депонирующая среда.

Выбор типа очистных сооружений поверхностного стока (ОСПС) определяется их производительностью, необходимой степенью очистки по приоритетным показателям загрязнения и гидрогеологическими условиями (наличием территории под строительство, рельефом местности, уровнем грунтовых вод и т. д.).

В настоящее время в Санкт-Петербурге эксплуатируется 7 комплексов очистных сооружений поверхностного стока: очистные сооружения в городе Колпино, в поселке Осиновая Роща и очистные сооружения «Пулково-3», очистные сооружения поверхностного стока «Муринский квартал», очистные сооружения поверхностного стока 1, 2, 3 пос. Шушары. Охарактеризуем некоторые из них.

Канализационные очистные сооружения поверхностных сточных вод в г. Колпино предназначены для механической очистки дождевых и талых вод, поступающих с центрального района г. Колпино перед сбросом в Ижорский пруд.

Канализационные очистные сооружения поверхностных сточных вод «Осиновая Роща» предназначены для очистки дождевых и талых сточных вод, собираемых с территории поселка Осиновая Роща Выборгского района г. Санкт-Петербурга.

Год ввода в эксплуатацию – 2016.
Проектная производительность ОСПС – 30 л/сек (две параллельные линии производительностью 15 л/сек каждая).
Исполнение: подземное.

Канализационные очистные сооружения поверхностных сточных вод «Пулково-3» предназначены для механической очистки и обеззараживания сточных вод с территории нежилой зоны Пулково-3 (площадью 55,4 га, в том числе 90% с твердым покрытием и 10% без твердого покрытия) перед сбросом их в мелиоративную канаву и в р. Волковка.

Год ввода в эксплуатацию – 2005.
Производительность ОСПС – 60 л/сек.
Исполнение: наземное.

Проблема сбора и очистки поверхностного стока в Санкт-Петербурге решается по целому ряду направлений:
• уточненный расчет объемов с учетом актуализированной оцифровки поверхностей города, использования данных осадкомеров, расположенных равномерно по площади города, а также с помощью актуализированной методики расчета поверхностного стока;
• работы по оценке грязевой нагрузки от поверхностного стока по сезонам года;
• поиск наиболее оптимальных технологических решений по его очистке.

Решение данных проблем должно быть реализовано согласно «Схеме водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербурга» и позволит существенно снизить негативное воздействие на водные объекты города.

Кроме того, ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» совместно с ведущими институтами города (ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова», ФГБУ «Государственный гидрологический институт») и с Геологической службой Финляндии (ведущий партнер проекта), городами Миккели и Лахти, коммунальным объединением HSY по оказанию экологических услуг региону Хельсинки принимает участие в международном проекте «Повышение адаптационного потенциала при управлении городскими водными ресурсами» (далее – проект RAINMAN).

Проект стартовал 1 января 2019 года и рассчитан на три года. Его цель – разработка инновационных решений, которые смогли бы сохранить пресноводные водоемы в условиях изменения климата и более интенсивного использования земель за счет уменьшения площадей территорий, подвергающихся затоплению и подтоплению; максимально защитить водные объекты от поступления загрязнений неочищенными поверхностными сточными водами.

Проект RAINMAN нацелен на поиск типовых решений по предотвращению перегрузок канализационных систем из-за увеличения объемов поступления ливневых вод в результате:
• изменения климата, характеризующегося увеличением количества выпадения краткосрочных интенсивных атмосферных осадков;
• увеличения площадей запечатанных и искусственных поверхностей (например, крыш, улиц, парковок);
• увеличения количества теплых дней в зимние месяцы.

Все эти факторы влияют на формирование в больших объемах поверхностных сточных вод и уже сегодня приводят к перегрузке существующих канализационных систем, городским наводнениям, а также увеличению загрязнений поверхностным стоком как поверхностных, так и подземных источников.

Для устойчивого управления ливневыми водами необходимы реализуемые краткосрочные и долгосрочные решения. Проект предоставит информацию о текущем и будущем изменении климата (до 2050–2100 годов) для Санкт-Петербурга, г. Миккели и г. Лахти, а также информацию о системах водоотведения, которые уже при текущих климатических условиях чувствительны к подтоплениям и могут оказывать негативное воздействие на пресноводные ресурсы. Планируется разработать набор альтернативных решений для снижения негативного воздействия ливневых вод на пресноводные ресурсы и среду обитания на основе передового опыта и новых инноваций.

Указанные работы будут способствовать разработке оптимальных решений по организации схем очистки поверхностных сточных вод города. Сейчас в Санкт-Петербурге не охвачено очисткой порядка 300 выпусков поверхностных сточных вод в различных районах города, что подразумевает определенные сложности организации очистки в условиях мегаполиса. При этом ориентирование на качество очищенных стоков на уровне «рыбохозяйственных» ПДК требует значительных городских площадей и неоправданных капитальных вложений. Надеемся, что оптимизации решений в этом направлении также будут способствовать новации природоохранного законодательства по переходу объектов негативного воздействия на окружающую среду (НВОС) на технологическое нормирование на основе технологических показателей наилучших доступных технологий (для объектов 1-й категории НВОС – в обязательном порядке, для объектов 2-й категории НВОС – в добровольном порядке).

Основой для утверждения технологических показателей НДТ являются информационно-технические справочники, утверждаемые Росстандартом Российской Федерации. Применительно к очистке коммунальных сточных вод (в том числе поверхностных) такой справочник был утвержден Приказом Росстандарта от 15.12.2015 №1580.

За истекший период опыт эксплуатации Водоканалами очистных сооружений поверхностного стока показал необходимость ужесточения требований к составу и модификации НДТ по очистке поверхностного стока. Так, исходя из опыта эксплуатации очистных сооружений поверхностного стока в Санкт-Петербурге, проектировщиками (ввиду недостаточного технического регулирования требований к составу схем очистки) зачастую не учитывался ряд таких аспектов, как:

• необходимость установки на входе очистных сооружений перед резервуаром-аккумулятором механической предочистки с определенной эффективностью задержания мусора и песка;
• необходимость частотного регулирования для поддержания равномерной подачи сточной воды на линии очистки (что предупреждает вынос загрязнений и загрузки из сооружений доочистки);
• необходимость оснащения аккумулирующих емкостей системой по предотвращению образования отложений осадка и т. д.

схем очистки сточных вод и уточнения технологических показателей НДТ в 2019 году была проведена актуализация технологического Справочника ИТС-10-2015 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений и городских округов». В актуализации принимали участие представители науки, ФОИВ, Водоканалов, проектных институтов. Справочник в новой редакции утвержден Приказом Росстандарта РФ от 12.12.2019 №2881 и вступил в силу с 1 сентября 2020 года. В справочнике были уточнены значения технологических показателей очистки для имеющихся НДТ и требования к оснащению НДТ для очистки поверхностных сточных вод.

Категории водных объектов и их частей, в которые осуществляется сброс	Технологические показатели (среднегодовые значения концентрации загрязняющих веществ в поверхностных сточных водах, сбрасываемых в водные объекты, мг/л (для всех категорий очистных сооружений централизованных систем водоотведения поселений или городских округов по мощности)
	взвешенные вещества	нефтепродукты	ХПК	БПК5	фосфор фосфатов
А	5	0,3	30	5	0,5
Б	15	1	50 <*>	10	1
В	15	2	60	12	1
Г	15	2	60	12	5

Показатели ИТС-10-2019 стали основой для утверждения Правительством РФ «Технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов» (постановление №1430 от 15.09.2020). Постановление устанавливает следующие требования к технологическим показателям применительно к очистке поверхностных сточных вод:

Технологические показатели Для очистных сооружений централизованных систем водоотведения поселений или городских округов, предназначенных для очистки поверхностных сточных вод.

<*> При сбросе сточных вод в водоемы, указанные в перечне водоемов, которые полностью расположены на территориях соответствующих субъектов Российской Федерации и использование водных ресурсов которых осуществляется для обеспечения питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения двух и более субъектов Российской Федерации, утвержденном распоряжением Правительства Российской Федерации от 31.12.2008 №2054-р, среднегодовое значение концентрации ХПК составляет 40 мг/л.

К составляет 40 мг/л.
В таблице выделены технологические показатели для условий Санкт-Петербурга (согласно постановлению Правительства РФ от 26.09.2019 №1379 «Об утверждении Правил отнесения водных объектов к категориям водных объектов для целей установления технологических показателей наилучших доступных технологий в сфере очистки сточных вод  с использованием централизованных систем водоотведения поселений или городских округов», водосборный бассейн, куда отводятся сточные воды Санкт-Петербурга, относится к категории Б – Балтийскому морю).

Такие технологические показатели реально достижимы при применении проектировщиками современных технологий очистки поверхностных сточных вод, что будет учитываться при разработке схем регулирования и очистки поверхностного стока в Санкт-Петербурге.