Технологии чистой воды

Развитие водной инфраструктуры становится одной из ключевых тем для Казахстана и всего региона — рост населения, изменение климата и модернизация коммунальных сетей требуют новых инженерных подходов. Генеральный директор Xylem Central Asia Лев Аппаков рассказал, как меняется отрасль, какие вызовы стоят перед проектировщиками и почему энергоэффективность становится стратегическим фактором.

Несмотря на международный масштаб, Xylem остается мало известной широкой аудитории. Как вы формулируете свою миссию и ключевое направление работы компании?

— За последние десять лет Xylem прошла путь от производителя насосов до глобального партнера по вод­ным решениям с оборотом более $8,6 млрд. Само название отражает суть нашей работы: ксилема в растениях отвечает за транспортировку и очистку воды, и мы стремимся выполнять ту же работу — помогать сообществам устойчиво управлять водными ресурсами. Наш офис Xylem Central Asia расположен в Алматы и отвечает за страны Центральной Азии, а также за Азербайджан, Армению и Грузию.

В Казахстане в рамках утвержденного Национального инфраструктурного плана до 2029 года значительное внимание уделено модернизации систем водоснабжения. Как изменился подход к проектированию очистных сооружений?

— Сегодня энергоэффективность стала одним из ключевых ориентиров. Если раньше проектирование опиралось на консервативный эмпирический опыт, что нередко приводило к избыточности решений, то теперь отрасль переходит на инженерные подходы, основанные на данных. Использование моделирования, цифровых двойников и интеллектуальных систем управления позволяет точнее прогнозировать эксплуатационные сценарии, оценивать будущие нагрузки, минимизировать энерго­потребление и обеспечивать соответствие экологическим нормам. Проектирование перестало быть набором отдельных технологичес­ких шагов, это комплексная интеграция биологических, химичес­ких и гидравлических процессов.

Какие вызовы сегодня наиболее актуальны для водоканалов и проектировщиков?

— Главные сложности связаны с биологическими процессами, которые остро реагируют на температурные колебания. Зимой процессы нитрификации и денит­рификации заметно замедляются, поэтому требуется больше времени для контакта микроорганизмов со стоками. Летом, наоборот, реакции ускоряются, но это сопровождается увеличением потребности в кислороде и активности бактерий, что нередко снижает эффективность удаления фосфора.

К этому добавляются практические проблемы: недогруженность сооружений, проникновение ливневых и грунтовых вод, приводящее к разбавлению стока, снижение биологической активности из-за низких потоков, необходимость точного соблюдения экологических норм и влияние изменения климата, которое повышает требования к стабильности работы. Все это требует гибких стратегий управления, сезонных корректировок и интеллектуально спроектированных систем распределения воздуха.

Можете привести пример применения передовых технологий в Казахстане?

— Яркий пример — расширение КОС в Астане. При проектировании был создан цифровой двойник очистных сооружений с использованием платформ BioWin, GPS-X и SUMO. Цифровой двойник моделирует поведение биологических процессов и гидравлических потоков в реальном времени. Благодаря этому специалисты смогли заранее оценить, как станция будет работать при стандартных и экстремальных нагрузках, определить оптимальные режимы энергопотребления и протестировать различные варианты технологического управления до их фактического внедрения. Модель также позволила спрогнозировать развитие объекта на перспективу, учитывая рост населения и климатические изменения.

Какой этап очистки оказывает наиболее сильное влияние на энергоэффективность?

— Наибольшая доля энергопотреб­ления — от 40 до 60 % — приходится на вторичную очистку. Она играет центральную роль в удалении азота и фосфора, что особенно важно для соблюдения экологических норм. Эффективность работы здесь напрямую зависит от аэрации, и оптимизация ее конструкции влияет как на капитальные, так и на эксплуатационные затраты.

Современный подход включает гибкие схемы подачи воздуха, применение мелкопузырчатой аэрации, использование переключаемых зон для сезонного регулирования нитрификации и денитрификации, а также создание анаэробных зон для биологического удаления фосфора. Важна и точная работа аналитических датчиков — по кислороду, аммонию и нитратам, — которые позволяют автоматизировать управление процессами.

Считается, что продвинутый подход удорожает проекты. Так ли это на самом деле?

— На практике это не всегда так. В традиционной схеме каж­дая часть системы — диффузоры, трубо­проводы, воздуходувки — подбирается отдельно, разными постав­щиками. В результате система получается фрагментированной и не всегда эффективной.

Мы анализировали пример небольших КОС в Центральной Азии с двумя аэротенками. Оптимизированная конфигурация предусматривала увеличение количества диффузоров, но снижение мощности воздуходувок. Это поз­волило сохранить общий бюджет, но при этом сократить энергопотреб­ление примерно на четверть. Такой результат стал возможен только благодаря комплексному проектированию, когда все элементы подбираются как единая система.

Каким вы видите рынок вод­ных технологий в регионе в ближайшие годы?

— По оценкам экспертов, Цент­ральная Азия неизбежно столкнется с дефицитом водных ресурсов. Это означает, что вопросы эффективности и экологичности выйдут на первый план. Казахстан уже находится в ситуации активной урбанизации и роста населения, поэтому модернизация очистных сооружений становится задачей стратегического уровня.

В условиях резко континентального климата температурные колебания напрямую влияют на биологию процессов очистки, поэтому здесь особенно важны адаптивные принципы проектирования и управление, основанное на моделировании. Энергоэффективные решения будут выгодны и водоканалам, и населению, так как обеспечат стабильность тарифов через снижение эксплуатационных расходов.

Очистные сооружения будущего — это уже не просто объекты, обеспечивающие качество стока. Это интеллектуальные и динамичные системы, которые оптимизируют ресурсы, минимизируют расходы, повышают экологическую устойчивость и создают основу для долгосрочного развития городов и регионов. Переход к таким технологиям уже начался, и преимущества этого перехода — экономические, экологические и технологические — слишком значимы, чтобы их игнорировать.