Введение

Район специального назначения в Чикаго, штат Иллинойс, США

Окружной водоочистительный район Большого Чикаго (MWRD), первоначально известный как Санитарный округ Чикаго, является специальным районом, учрежденным для осуществления деятельности в округе Кук, штат Иллинойс, с 1889 года. Несмотря на то, что название может ввести в заблуждение, он не входит в состав органов местного самоуправления города Чикаго, а создан правительством штата Иллинойс с выборным советом комиссаров. Основными задачами MWRD являются очистка и рекультивация сточных вод, а также предотвращение наводнений в округе Кук с целью защиты здоровья и безопасности граждан и водных ресурсов региона. В 1900 году округ совершил значительный переворот, изменив течение реки Чикаго, и в настоящее время участвует в масштабном многолетнем строительстве системы "Глубокий туннель" – плана туннелей и резервуаров (TARP).

Организация и управление

MWRD управляется Советом Комиссаров, состоящим из девяти членов, избираемых по всему округу Кук, штат Иллинойс, на шестилетний срок. Сроки полномочий распределены таким образом, что каждые два года переизбираются три председателя комиссий. Два раза в год совет избирает из своего состава президента, вице-президента и председателя финансового комитета. Все члены совета получают 70 000 долларов в год, за исключением вице-президента и председателя финансового комитета, которые получают 75 000 долларов, а президент – 80 000 долларов. Комиссары выполняют функции законодательной ветви MWRD, разрабатывая политику и процедуры для достижения целей округа.

Вице-президенты правления

Лица, занимавшие должность вице-президентов совета директоров, с указанием дат их пребывания в должности: Два важных ранних проекта включали в себя изменение русла реки Чикаго, предназначенное для отвода сточных вод от озера Мичиган, и строительство Чикагского санитарного и судоходного канала в 1900 году, которое способствовало оттоку воды из озера Мичиган, являющегося источником питьевой воды в регионе. Канал также позволил крупным судам торгового флота перемещаться от Великих озер к Мексиканскому заливу по рекам Де-Плейнс, Иллинойс и Миссисипи. Санитарно-судоходный канал оказался настолько успешным, что были построены еще два канала. В 1910 году был завершен канал Северного берега для обеспечения дренажа заболоченных территорий к северу от города и направления воды из озера в Северную ветвь реки Чикаго для разбавления. Канал Кал-Сэг был готов к эксплуатации в 1922 году, в том же году была завершена первая очистная станция Санитарного округа Чикаго. Канал Кал-Сэг изменил течение рек Калумет. Хотя первоочередной задачей округа было изменение русла реки и строительство обширной сети водных путей, первым препятствием стало его становление. Существовала срочная необходимость в создании санитарного округа из-за быстрого роста населения, опасений по поводу заболеваний, передаваемых через воду, качества питьевой воды из озера Мичиган и загрязнения реки, однако две предыдущие попытки принятия законодательства в Генеральной Ассамблее штата Иллинойс были заблокированы из-за опасений по поводу сброса очищенных сточных вод ниже по течению. Специальная комиссия, состоявшая из мэра Чикаго Джона Роша, двух членов Палаты представителей и двух членов Сената штата Иллинойс, была назначена для сбора общественного мнения и подготовки к новому раунду законодательных процедур. Комитет предложил строительство канала, достаточно широкого для прохода пароходов, что удовлетворило бы интересы регионов, расположенных за пределами Чикаго. Возможность стимулировать экономическое развитие, связав Великие озера с Мексиканским заливом, в конечном итоге убедила остальную часть штата принять законодательство. 29 мая 1889 года Генеральная Ассамблея одобрила «Акт о создании санитарных округов и об устранении препятствий в реках Дес-Плейнс и Иллинойс». Закон об учреждении требовал проведения референдума для определения границ округа, охватывающих примерно 185 квадратных миль от берега озера на западе до проспекта Гарлем и от проспекта Девон на севере до 87-й улицы на юге. Услуги округа были настолько востребованы, что жители предлагаемой территории подавляющим большинством голосов – 70 958 против 242 – высказались за его создание. По мере того как округ создавал новую Чикагскую систему водных путей (CAWS), были достигнуты новые успехи в технологиях очистки воды, что привело к созданию очистных сооружений и перехватывающих коллекторов, которые транспортировали воду из местных систем сбора на заводы для очистки. MWRD построил 560 миль перехватывающих коллекторов и напорных трубопроводов диаметром от 6 дюймов до 27 футов. Перехватывающие коллекторы питаются примерно 10 000 подключениями от местных канализационных систем и играют решающую роль в управлении ливневыми стоками и сохранении водных путей. С 1955 по 1988 год округ назывался Метрополитенским санитарным округом Большого Чикаго. Чтобы обеспечить более точное отражение текущих функций и обязанностей округа, 1 января 1989 года, в соответствии с Законом о метрополитенском водоотведении, название было изменено на Метрополитенский округ водоотведения Большого Чикаго. Архивы строительства и ремонта канализационной системы Чикаго хранятся как в физическом, так и в цифровом виде в Чикагской коллекции канализационных систем в библиотечном центре Гарольда Вашингтона.

Локпортская электростанция

Локпортская электростанция, расположенная на расширении главного канала в Локпорте, штат Иллинойс, была построена в 1907 году и знаменует собой юго-западную границу управляемой MWRD Чикагской системы водных путей (CAWS). Электростанция находится непосредственно перед соединением Чикагского санитарного и судового канала с рекой Де-Плейнс. Данный объект является неотъемлемой частью работы MWRD по управлению CAWS и снижению риска наводнений на всей территории обслуживания MWRD. Локпортская электростанция позволяет MWRD контролировать уровни воды в канале. Помимо своей роли в управлении водными путями, Локпортская электростанция приносит финансовую выгоду за счет производства гидроэлектроэнергии. Вода, проходящая через объект, используется двумя турбинами для выработки безопасного и экологически чистого источника гидроэлектроэнергии, которая продается обратно компании Commonwealth Edison. Локпорт генерирует более 1 миллиона долларов электроэнергии ежегодно. Годовая выработка электроэнергии (в киловатт-часах) и суммы доходов для Lockport Powerhouse по годам:
2022 21 929 152 кВтч $836 182,59
2021 32 499 834 кВтч $779 450,48
2020 37 608 633 кВтч $868 630,58
2019 41 131 268 кВтч $1 093 794,89
2018 42 004 233 кВтч $1 135 079,84
2017 37 583 707 кВтч $1 041 780,24
2016 35 595 896 кВтч $990 097,68
2015 41 595 703 кВтч $1 299 793,17
2014 41 518 650 кВтч $1 390 418,00
2013 33 070 255 кВтч $1 012 462,00
2012 23 589 171 кВтч $686 081,00
*В 2012 году не зарегистрировано осадков.
2011 42 412 425 кВтч $1 341 578,13
2010 36 333 757 кВтч $1 093 103,26
2009 50 638 344 кВтч $1 978 605,23
2008 49 021 024 кВтч $2 728 545,44
2007 44 586 717 кВтч $1 759 241,20
2006 40 946 609 кВтч $1 742 566,04
2005 38 014 571 кВтч $1 741 079,14
2004 38 677 031 кВтч $1 769 698,61
2003 36 352 051 кВтч $1 658 073,69
2002 42 389 222 кВтч $1 949 350,25

Обязанности и программы

Территория округа охватывает примерно 91% площади суши и 98% оценочной стоимости округа Кук, штат Иллинойс; и, в отличие от других санитарных округов, округ имеет полномочия эксплуатировать объекты за пределами своих границ. Он обслуживает территорию площадью 883 квадратных мили (2287 км2), включающую город Чикаго и 128 пригородных муниципалитетов. Сеть перехватывающих канализационных коллекторов округа протяженностью 901 км связана с приблизительно 10 000 локальными подключениями. В MWRD работает почти 2000 сотрудников.

Управление по управлению штормовыми водами

В 2004 году Генеральная Ассамблея штата Иллинойс предоставила MWRD полномочия по управлению ливневыми водами на территории округа Кук, и с тех пор MWRD работает над решением проблем региональных наводнений. В октябре 2013 года Совет комиссаров MWRD единогласно утвердил Постановление об управлении водосборными бассейнами округа Кук (WMO). Постановление WMO устанавливает единые правила управления ливневыми водами для округа Кук с целью предотвращения усугубления наводнений при реализации новых и реконструируемых коммерческих, муниципальных и жилых проектов. Постановление WMO доступно для скачивания по адресу http://wmo.mwrd.org.

Дезинфекция

В июне 2011 года Совет комиссаров MWRD проголосовал за внедрение технологии дезинфекции на очистных сооружениях Calumet WRP в Чикаго и North Side (O'Brien) WRP в Скоки. К марту 2012 года MWRD выбрала оптимальную технологию для дезинфекции очищенных сточных вод на заводах по очистке воды Калумет и О'Брайен после того, как экспертная группа оценила все доступные технологии дезинфекции, используя комплексный подход, учитывающий экономические, экологические и социальные критерии. 16 сентября 2013 года бывший администратор Агентства по охране окружающей среды США, Регион 5, Сьюзан Хедман, бывший директор Агентства по охране окружающей среды штата Иллинойс Лиза Боннетт, депутат штата Робин Гейбел, мэр Скоки Джордж Ван Дусен и другие представители региона присоединились к Совету комиссаров MWRD для начала строительства дезинфекционного комплекса на очистных сооружениях O’Brien WRP. Значительную поддержку этим проектам оказали лидеры на местном, государственном и федеральном уровнях. В 2011 году сенаторы США Ричард Дёрбин и Марк Кирк, а также конгрессмен Майк Куигли совершили поездку по водным путям Чикаго и объявили о своей поддержке проектов дезинфекции. В апреле 2012 года мэр Чикаго Рам Эммануэль, бывший губернатор Иллинойса Пэт Куинн и Агентство по охране окружающей среды США выделили MWRD 10 миллионов долларов в рамках капитальной программы Illinois Jobs Now! Это финансирование дополнило 21 миллион долларов, необходимые для инженерных и проектных работ по созданию дезинфекционных установок MWRD. Помимо непосредственного улучшения качества воды, два проекта по дезинфекции создали 750 рабочих мест в сфере строительства, эксплуатации и технической поддержки. Строительство было завершено к декабрю 2015 года, а дезинфекция была введена в эксплуатацию к сезону рекреации 2016 года.

Восстановление ресурсов

С момента своего основания МДЗР работает над улучшением состояния окружающей среды и защитой здоровья населения, однако с 1889 года подход к своей работе претерпел изменения. Сточные воды больше не рассматриваются как отходы, а как совокупность ресурсов, которые следует извлекать и повторно использовать. МДЗР внедряет ряд инноваций в области возобновляемой энергетики, а также занимается извлечением и разработкой возможностей повторного использования водорослей, биогумуса, воды, фосфора и других питательных веществ, собираемых в процессе очистки сточных вод.

Водоросли

Водоросли естественным образом поглощают фосфор и азот из воды для поддержания своего роста посредством фотосинтеза, используя солнце в качестве источника энергии. Этот же подход может быть применен к очистке сточных вод для удаления фосфора из стока без использования неорганических химических веществ или дополнительной энергии, что является текущим способом удаления питательных веществ. MWRD исследует устойчивость выращивания водорослей в "вертикально-вращающейся" системе, что позволит уменьшить занимаемую площадь для выращивания эквивалентной биомассы водорослей по сравнению с поверхностным прудом и упростить процесс сбора урожая. Водоросли могут удалять не менее 50 процентов фосфора из сточных вод и могут быть собраны и использованы для производства биопластика, биохимикатов, биотоплива, фармацевтических препаратов и красителей, а также в качестве удобрения или корма для аквакультуры. MWRD также экспериментирует с использованием водорослей для удаления питательных веществ на очистных сооружениях O’Brien WRP. Их можно использовать в качестве удобрения, в метантенке или в качестве корма для аквакультуры, возвращая фосфор в круговорот питательных веществ. MWRD может производить 24 тонны водорослей в день. Это потенциально может стимулировать экономику региона Чикаго за счет размещения предприятия по производству пластика рядом с очистными сооружениями и снижения зависимости от нефти. MWRD поддерживает передовые исследования в этой области, чтобы сделать технологию водорослей практичным и устойчивым подходом к управлению питательными веществами для городских очистных сооружений. В процессе очистки воды, в оранжерейной исследовательской лаборатории на очистных сооружениях O’Brien WRP используется технология вращающихся биофильмовых реакторов с водорослями, разработанная учеными Университета штата Айова, которые изначально применяли ее в сельском хозяйстве.

Биосолиды

Биосолиды – это экологически безопасный продукт процесса очистки воды, который обеспечивает почву органическими веществами, улучшает ее структуру и пористость, позволяя растениям более эффективно использовать питательные вещества. В соответствии с Законом штата Иллинойс об охране окружающей среды, вступившим в силу в 2015 году, биосолиды были официально признаны безопасным, полезным и возобновляемым ресурсом, который следует использовать на местном уровне. Вместо того, чтобы, как это было в прошлом, перевозить биосолиды на большие расстояния к отдаленным фермам и полигонам, теперь в округе Кук они используются повторно с пользой для окружающей среды. Высушенные на воздухе биосолиды выглядят и ощущаются как темный, мелкозернистый верхний слой почвы и применяются для ухода за газонами на полях для гольфа, спортивных площадках, в парках и других рекреационных зонах, а также для рекультивации загрязненных территорий и других нарушенных земель. Для создания продукта с добавленной стоимостью MWRD сотрудничает с городом Чикаго для совместного компостирования древесной щепы, образующейся в ходе регулярной обрезки деревьев в городе, и древесной щепы, собранной с ясеневых деревьев, погибших из-за нашествия агрофагу ясеня. Это позволяет получить компост в соотношении 3:1 древесная щепа к биосолидам. Компост производится в валах, температура в которых поддерживается не ниже 131 градуса Цельсия в течение минимум 15 дней и переворачивается пять раз в течение этого периода, как того требует протокол USEPA. За активным периодом компостирования следует четырехмесячный период созревания, после чего продукт просеивается через сито с размером ячейки полдюйма для удаления крупных кусков древесной щепы и подвергается испытаниям.

Возобновление использования воды

MWRD производит 1,2 миллиарда галлонов чистой воды ежедневно. Для промышленных нужд не всегда требуется забор пресной воды из озера Мичиган. В 2017 году Совет комиссаров MWRD установил первоначальную цену в 1 доллар за тысячу галлонов производимой ими чистой воды, с возможностью корректировки цены в зависимости от рыночной конъюнктуры. Они сотрудничали с компанией American Water и поставили цель поставлять повторно используемую воду промышленному сектору в объеме около 10 миллионов галлонов в день. Промышленные потребители платят более высокую цену за пресную воду из озера Мичиган. MWRD считает, что воду можно использовать повторно, что приносит пользу. Также требуется меньше энергии для подачи этой воды, и сохраняется больше пресной воды из питьевых источников региона – озера Мичиган. Помимо использования, вода также непосредственно повторно используется в процессе очистки. Ежедневно 15,1 миллиона галлонов используются для промывки трубопроводов, охлаждения двигателей нагнетателей, промывки центрифуги и очистки резервуаров. На водоочистной станции Стикни ежедневно используется 6 миллионов галлонов очищенной воды, что позволяет экономить энергию и средства и снижает нагрузку на систему питьевого водоснабжения. Кроме того, MWRD изучает дополнительные возможности повторного использования высококачественной воды, производимой на водоочистных станциях. Сотрудничество с крупными промышленными потребителями в районах Калумет и Стикни для поиска возможностей повторного использования может обеспечить экономию затрат для промышленности и увеличить доступность пресной воды для населения.

Теплоэнергия канализации

MWRD и Университет Иллинойса в Чикаго разработали новый источник энергии, используя грант в размере 87 500 долларов, предоставленный Фондом сообщества чистой энергии Иллинойса в 2010 году; финансирование помогает покрыть общую стоимость в 175 000 долларов. Это партнерство привело к значительной экономии энергии и средств на очистных сооружениях Кирий (Kirie Water Reclamation Plant, WRP). Экономия включает снижение потребления электроэнергии на 25–50% для нужд отопления и охлаждения, а также сокращение расходов на техническое обслуживание и выбросов загрязняющих веществ, связанных с раздельными системами отопления и охлаждения. По данным новостей Университета Иллинойса, средний суточный поток очистных сооружений Кирий составляет 52 миллиона галлонов в день (MGD), пропускная способность – 100 MGD, сооружения работают круглосуточно, 7 дней в неделю, 52 недели в году. Очистные сооружения Кирий обслуживают территорию площадью 65,2 квадратных мили и около 217 000 человек. MWRD изначально приступил к реализации проекта из-за роста стоимости энергии и стремления к большей экологичности. Система Кирий – одна из первых, использующих сточные воды для рекуперации тепла, и предоставляет MWRD возможность оценить эффективность и общую производительность как открытых, так и закрытых систем. MWRD и UIC совместно разработали технико-экономическое обоснование для очистных сооружений Кирий, включая проектирование системы, требования к оборудованию, исторические данные, требования к площади и монтаж. Система теплоснабжения и охлаждения, использующая энергию канализационных стоков, использует энергию очищенной воды и обеспечивает до 40% потребностей очистных сооружений Кирий в отоплении и охлаждении. Этот план может служить моделью для обеспечения потребностей в энергии для отопления и охлаждения других объектов MWRD. Система, использующая энергию канализационных стоков, будет использовать относительно стабильно высокую температуру очищенных сточных вод и потреблять всего 20% или меньше энергии, чем требуется для традиционной системы прямого отопления. Вместо извлечения тепла из земли, как это обычно делается в геотермальных системах, система MWRD предназначена для извлечения тепла из очищенных сточных вод, которые поддерживают стабильную минимальную температуру 55 градусов по Фаренгейту.