Система водоснабжения и канализации

11.1. Водоснабжение

Один из семи мудрецов древности, Фалес Милетский (624-548 гг. до н. э.), провозгласил воду началом всех вещей. Считалось, что с древнейших времен у человека есть четыре существенные задачи в отношении воды: найти ее, провести, избрать и сохранить.

На языке древних шумеров слово "вода" называлось "А". Так же звучит первая буква алфавита практически всех народов мира. АКВА - ВОДА - первая необходимейшая субстанция жизни.

Уже в древние времена знали, что вода воде рознь. Люди повторяли о воде всякие были и небылицы, большинство из которых оказывалось чистой правдой.

На заре своей цивилизации люди сообразили, что можно не только ходить за водой к реке, бассейну или колодцу, но и принести ее в свой дом. Это было великое изобретение, без которого человечество не может обойтись вот уже много тысячелетий.

Предполагают, что первое водохранилище построил легендарный фараон Египта Менес около 5 тыс. лет тому назад. Он возвел новую столицу - Мемфис. А в 10 км от своей будущей резиденции, по свидетельству древнегреческого историка Геродота, Менес построил плотину на Ниле и отвел его воды в искусственное озеро. Уровень озера был выше уровня столицы, что обеспечивало ее бесперебойное водоснабжение.

Города древнейшей индийской цивилизации Моженджо-Даро, основатели которых были современниками первых египетских фараонов, поражают не только правильной планировкой, но и развитым водоснабжением. К воде относились с величайшим почтением.

Общий объем воды на земном шаре огромен - около 1,5 млрд куб. км. Но следует учесть, что 94,2% ее сосредоточено в океане, а на континентах большая часть воды находится под землей, только 4 млн куб. км - в зоне активного водообмена. Остальная вода распределена так: озера - 230 тыс. куб. км, почвенная влага - 75, ледники - 24 и пары атмосферы - 14 тыс. куб. км.

Мировой расход воды на все виды водоснабжения быстро увеличивается. В последней трети ХХ в. он составил немногим более 600 куб. км, в том числе безвозвратно 150 куб. км, или менее 1% ресурсов устойчивого стока. Казалось бы, немного. Но, во-первых, основной забор воды для промышленности, энергетики и бытовых нужд приурочен к сравнительно небольшим и часто недостаточно обводненным территориям. Во-вторых, на очистку 1 куб. м неиспользованной воды тратится 12-15 куб. м чистой, естественной. Неудивительно, что в настоящее время в хозяйственный оборот вовлечено уже более 12% устойчивого стока.

Один горожанин расходует на бытовые нужды в среднем 450 л воды в день, житель Вашингтона - 700, Нью-Йорка - 800, Рима -1000 л.

По своим водным ресурсам Россия на втором месте в мире - после Бразилии с ее Амазонией. На одного жителя в России приходится примерно 30 тыс. куб. м воды в год, тогда как в Европе - немного более четырех. Казалось бы, не должно быть проблем. Но проблемы есть, примерно половина населения России вынуждена пить жидкость, которая, как замечено в одной из публикаций, водой называется лишь по недоразумению

Почти два века назад по указу Екатерины II началось строительство первого централизованного водопровода в Москве. Императрица повелела генерал-поручику Бауэру изыскать и провести в город воду хорошего качества для питья. В октябре 1804 г. первый водопровод был построен, и ключевая вода из источника в верховьях реки Яузы вблизи села Большие Мытищи самотеком поступила в Москву. Из городских водоразборных фонтанов (на нынешней Сухаревской площади, у Большого театра и т. д.) наши предки в сутки могли зачерпнуть не больше 330 тысяч ведер воды. Сейчас мощность московского водопровода - около 7 млн куб. м.

Вода - это жизнь. Без воды превращается в пустыню земля. 80% наших болезней (по данным ЮНЕСКО) связаны именно с недоброкачественной питьевой водой.

Поверхностные воды (реки, озера), из которых черпает большая часть страны, очень серьезно загрязнены. Например, Дон, Северная Двина, Урал, Обь, Томь, Тура, Амур, Братское и Усть-Илимское водохранилище.

По словам профессора А. Порядина, руководителя Высшей инженерной школы экологии и безопасности, Москва-река и Упа, протекающая через Тулу, ниже городов, не годятся даже для полива огородов. Однако Москва в последнее время снова сумела добиться экологически безопасного водопользования.

От химического загрязнения не отстает биологическое, главным образом из-за канализации. Причем положение год от года становится все мрачнее по причине аварийных отбросов - коллекторы и станции очистки стоков изношены.

Подземные воды нередко тоже далеки от идеала - грязь просачивается в водоносные горизонты. Особенно неладно в Московской, Смоленской, Орловской, Тульской и Нижегородской областях. В глубоком кризисе Дагестан, Калмыкия, Бурятия, Архангельская, Кемеровская, Калининградская, Курганская, Томская, Ярославская области.

Экономический ущерб - затраты на лечение таких болезней - в мире выливается в триллионы долларов.

Однако чаще всего исследования проблем носят локальный характер, не учитывают всех причинно-следственных связей. Ученые ЦНИИ организации и информатизации здравоохранения и сотрудники Федерального центра госсанэпиднадзора в июне 2002 г. завершили беспрецедентное исследование - многофакторный анализ между загрязнением вод Волжского бассейна и заболеваемостью и смертностью населения огромного региона - 37% всего населения России. Итоги работы, опубликованные в июне 2002 г., стали сенсацией в медицинском мире.

Принято считать, что за годы экономических реформ экология стала чище: объемы промышленного производства уменьшились почти в два раза, поэтому загрязнений воздуха, воды и почвы стало меньше. Однако при этом упускается из виду, что всевозможные очистные сооружения также физически и морально устаревают и выполняют свои функции хуже. Более того, чем быстрее будет выходить из кризиса промышленность, тем быстрее станет нарастать степень загрязнения окружающей среды, особенно - воды.

Еще в 1996 г. была принята правительством концепция федеральной программы "Возрождение Волги", посвященной оздоровлению экологической обстановки на реках Волжского бассейна. Однако оценка влияния факторов среды на состояние здоровья населения была ограничена лишь масштабами либо методом анализа. Впервые предпринималась попытка провести многофакторный анализ методами математической статистики на огромном массиве данных.

Волга - крупнейшая река Европы: протяженность - 3531 км, площадь бассейна - 62,2% Европейской части России. В этом бассейне проживает 53,1 млн человек, или 36,7% населения России. В Волгу и ее водохранилища впадают 2600 рек.

Со сточными водами в Волгу ежегодно сбрасывается примерно 300-350 тыс. тонн органических веществ, 13-18 тыс. тонн нефтепродуктов, 100-110 тыс. тонн азота аммонийного, 90-92 тонны фенолов, 350-375 тонн меди, 1000-1200 тонн цинка, 750-850 тонн хрома. Среднегодовая токсическая нагрузка на экосистемы Волги и ее притоков в пять раз превосходит токсическую нагрузку на другие водные экосистемы России.

"В регионе расположено 39 субъектов РФ, здесь различные формы водопользования, различная степень превышения ПДК в разных водах, огромен и перечень возможных заболеваний, связанных с качеством воды, - говорит доктор медицинских наук А. Киселев, руководитель группы специалистов, разработавших математическую модель исследования. Достаточно сказать, что корреляционная матрица, построенная на первом этапе работы, включала в себя более 177 000 парных корреляций, а на заключительном этапе было построено более 250 регрессивных моделей. Работа уникальна по объему не только для России".

В целом, по оценке специалистов, индекс экологического неблагополучия бассейна Волги на 27% выше среднего по России, и лишь на четырех территориях (Пермская, Нижегородская, Тверская области и Удмуртия) он несколько ниже. А по состоянию водных ресурсов неблагополучие еще разительнее - его индекс превышает среднероссийский на 41%. Специалисты проследили связь между данными и высоким уровнем общей заболеваемости в регионе (она на 12% выше среднероссийской).

Связь инфекционной заболеваемости с микробиологическим загрязнением воды неоспорима. Ртуть и свинец высокотоксичны, хлороформ влияет на генетический аппарат и связан с развитием рака, марганец способен вызвать рождение неполноценного ребенка, никель - аллергию.

Все эти зависимости известны науке, определены предельно допустимые концентрации (ПДК) инфекционных агентов, химических элементов и соединений в воде, превышение которых опасно. Но как именно влияют на организм человека все эти "добавки" порознь и вместе, как влияют на здоровье меньшие их концентрации, - на эти вопросы ученые хотели найти точный ответ.

Первым этапом исследования был корреляционный анализ. Его результаты оказались ошеломляющими. Количество достоверно установленных положительных зависимостей заболеваемости от качества воды в сумме встретилось 2155 раз (56%), а количество отрицательных - 1695 раз (44%). В смысловом отношении это было абсурдом: получалось, что почти в половине случаев чем больше были загрязнения, тем лучше здоровье населения! Но компьютер не обманешь. Это могло произойти только в одном случае - если неадекватна базовая статистика.

Тем не менее ученые смогли составить перечень заболеваний, возникновение которых достоверно зависело от загрязненной питьевой воды (табл. 11.1).

Источник. ЦНИИ организации и информатизации здравоохранения и Федерального центра госсанэпиднадзора (Известия - наука. 2002. 21 июня).

С 1 января 2002 г. в России введены новые санитарно-эпидемиологические правила и нормы по питьевой воде.

Система водоснабжения большого города - это прежде всего водоисточник, вода которого пригодна для питья по большому количеству показателей: химических, органолептических (вкус, запах, цвет), бактериологических, радиационных и т. д.

Экологическая "реконструкция воды" требует, без всякого преувеличения, немедленного решения сразу многих вопросов всеми отраслями народного хозяйства и всеми сферами научно-технической деятельности.

Прежде всего, как минимум, надо модернизировать водопроводные сети - из худых труб вытекает по меньшей мере 15% очищенной воды. А длина российского водопровода - 456 тыс. км (более 11 раз земной шар опоясать можно).

В начале 1993 г. западносибирские газеты сообщили об экологической ситуации в регионе. Содержание нефтепродуктов, фенолов, пестицидов в реках Обь и Иртыш достигло угрожающих размеров и превышает предельно допустимую концентрацию в двадцать-сорок раз.

Экологическую опасность представляет разветвленная сеть внутрипромысловых трубопроводов, 20% которых находилось в аварийном состоянии. Только в 1992 г. в результате 1173 аварий на месторождениях в водоемы и на поверхность земли было сброшено 7523 т нефти.

Возникает, естественно, тревога за здоровье людей, особенно коренных, и так малочисленных народов, ведущих традиционный образ жизни. Согласно статистической отчетности общая заболеваемость населения, характеризуемая врожденными аномалиями, в результате неблагоприятной экологической обстановки возросла за пятнадцать лет (1978-1993 гг.) вдвое. В районах добычи углеводного сырья (в Сургутском, Нижневартовском) детская смертность за пять лет (1988-1993 гг.) держалась на цифре 60-68 на тысячу родившихся, тогда как в целом по округу - 18^{1Жизнь Югры. 1993. 11 марта.}.

В 1999 г. в Совете Федерации прошли парламентские слушания, на которых прозвучало, что ежегодно мы сливаем куда придется 50 куб. км сточных вод. На тех же слушаниях в Совете Федерации говорилось также о том, что медики установили зависимость болезней от качества воды в Кемерове, Юрге, в Свердловской области. Например, хлорсодержащие соединения могут провоцировать спонтанные аборты и врожденные аномалии (Кемерово, Югра). Появились и новые данные. Например, специалисты Оренбургской медицинской академии сообщили о чрезвычайно высоком загрязнении источника питьевого водоснабжения Оренбурга хлорорганическими соединениями. Эта вода представляет значительную опасность для функций почек, печени, обладает канцерогенными свойствами.

В 2002 г. сфера управления водоснабжением была передана с федерального уровня на муниципальный. Но далеко не все муниципальные органы оказались готовыми такую ношу нести - и с точки зрения экономики водопользования, и с точки зрения техники управления.

Проблемы экономии воды постоянно находятся в центре внимания администрации городов. В пределах Москвы, мегаполиса с многомиллионным населением, потери исчисляются сотнями тысяч рублей.

В 2004 г. начался новый этап в проведении жилищно-коммунальной реформы в Москве - переход на расчеты с населением за фактическое потребление холодной и горячей воды. С этой целью 10 февраля 2004 г. было принято постановление Правительства г. Москвы № 77-ПП "О мерах по улучшению системы учета водопотребления и совершенствованию расчетов за холодную, горячую воду и тепловую энергию в жилых зданиях и объектах социальной сферы г. Москвы".

Водоснабжение города Москвы как отрасль и инженерную систему принято отсчитывать со строительства 1488 г. Водовзводной башни (теперь это памятник архитектуры) Московского Кремля по проекту итальянского архитектора Антона Фрязина. В 1633 г. здесь была установлена насосная машина для подачи воды из реки Москвы в Кремль.

Население города почти до конца ХVIII в. пользовалось водой из рек, колодцев и прудов без очистки, а слив загрязненной воды происходил в эти же источники водоснабжения. Такая система, естественно, способствовала распространению инфекционных заболеваний и высокой смертности, особенно детей.

Первая система централизованного водоснабжения - Мытищинский водопровод (начало строительства 1781 г.) - использует подземные (грунтовые воды); был построен трубопровод протяженностью около 16 км к нескольким фонтанам Садового кольца.

Современное водоснабжение Москвы представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, включающий:

• водоисточники. Прежде всего канал имени Москвы, построенный для снабжения города водой из реки Волги, Иваньковского, Химкинского водохранилищ и подземных источников: Мытищинского и Рублевского;
• водопроводные станции. Их пять: Водосточная, Западная, Рублевская, Северная и Новозападная (или Вазусская, протяженностью более 200 км), - гидротехническая система, расположенная вблизи города Зубцова Тверской области и питающаяся из реки Вазус;
• водопроводная сеть. Общая протяженность так называемой "уличной водопроводной сети" составляет 6800 км. Уличная сеть распределяется в разводную сеть зданий и сооружений.

Руководство системой, организующей санитарное обеспечение водоисточников и очистку воды, экологическое наблюдение за состоянием водного хозяйства, производственно-аварийное обслуживание водопроводной сети осуществляет "Мосводоканал", образованный в 1934 г.

По словам руководителя Комплекса городского хозяйства г. Москвы П. Н. Аксенова^{2Капля — рубль бережет // Каретный ряд. 2005. № 1.} предполагается, что полное оснащение жилых домов приборами учета (к концу 2005 г.) поможет не только выявить и устранить утечки питьевой воды, потери тепловой энергии, но и позволит жителям города платить за реально потребленные ресурсы, что в итоге должно привести к экономному потреблению питьевой воды и доведению удельного водопотребления до уровня европейских городов. При этом бюджет города получит до 10% экономии ресурсов в виде дотаций. Но получать их будет не население, а подрядные организации.

Считается, что из капающего по капле крана только за одни сутки утекает 320 л воды. Первые счетчики, установленные в некоторых московских квартирах, отметили экономию 250-350 л воды в сутки и, соответственно, денежных средств семей.

Для осуществления контроля за потребляемыми ресурсами и возможности своевременных начислений жителям за услуги холодного, горячего водоснабжения и отопления через единые информационно-расчетные центры (ЕИРЦ) предполагается передача информации со всех устанавливаемых приборов учета с помощью автоматизированной системы в Объединенные диспетчерские пункты (ОДС) и (ЕИРЦ).

Показатель расхода воды на одного жителя города называется удельным водопотреблением, иногда нормой водопотребления. Величина удельного водопотребления только в жилых районах Москвы, используемая на коммунальные нужды, составляет 320-390 л/чел в сутки, на промышленные нужды - достигает 600-700 л в сутки. Эта величина превышает (иногда значительно) аналогичные показатели городов России и других стран. Так, например, в Германии - 130 л/чел в сут., в Дании - 134, в Южной Калифорнии (США) - 190 л/чел. Специалисты объясняют такое положение следующими причинами:

• естественным износом городских и домовых коммуникаций;
• плохим состоянием водоразборной арматуры и сантехники в квартирах: "утечка" воды достигает 30-40% потребляемого объема;
• нерациональным использованием воды в промышленности;
• отсутствием необходимого учета потребления воды как на производстве, так и в жилых домах;
• более суровыми климатическими условиями по сравнению с зарубежными.

Основные направления развития систем водоснабжения, включенные в Генеральный план развития г. Москвы на период до 2020 г., предусматривают:

• снижение суммарных объемов расходования питьевой воды с 6000 до 5300 тыс. куб. м/сут и удельных объемов расходования с 470 до 435 л/чел, в том числе в жилых зданиях с 370 до 235 л/чел в сутки за счет комплекса водосберегающих мер, включающих;
• установку водосберегающей арматуры;
• учет водопотребления в зданиях и квартирах, введение платы за воду по фактическому потреблению;
• перевод промышленных предприятий с питьевого на техническое водоснабжение объемом до 1400 тыс. куб. м/сут;
• поэтапное прекращение подачи воды из городской системы в города ближнего Подмосковья.

Повышение надежности системы водоснабжения:

• путем использования подземных вод из предусмотренной к строительству объединенной системы водоснабжения Москвы и Московской области объемом до 2600 тыс. куб. м/сут;
• увеличением емкости резервуаров питьевой воды с 40 до 70% суточного объема подачи воды в город;
• реконструкцией существующих и строительством 2400 км новых водопроводных сетей.

Обеспечение комплекса международных стандартов качества питьевой воды:

• путем эффективной защиты источников поверхностного водоснабжения;
• перехода с двух- на четырехступенчатую систему очистки воды на всех водопроводных станциях.

По социологическим данным, больше половины москвичей готовы установить в своих квартирах счетчики расхода воды. Об этом 17 марта 2005 г. на пресс-конференции сообщил генеральный директор Московского государственного унитарного предприятия "Мосводоканал" Станислав Храменков, ссылаясь на опрос Всероссийского центра изучения общественного мнения. По данным социологов, к идее установки счетчиков сейчас положительно относятся 62% жителей столицы. "Это в несколько раз больше, чем во время опроса 2002 года, - отметил г-н Храменков. - Тогда к установке квартирных водосчетчиков положительно относились лишь 12% респондентов". Несмотря на позитивный настрой москвичей, пользуются услугами хваленых счетчиков пока лишь немногие жители многомиллионного города. По словам генерального директора "Мосводоканала", в настоящий момент приборами учета оснащено всего 20,5 тыс. жилых домов. При этом он отметил, что согласно официальной программе компании счетчики должны быть установлены во всех жилых зданиях столицы уже к 1 сентября 2005 г. "Это общедомовые счетчики горячей и холодной воды, показания которых будут делиться на количество жителей дома", - подчеркнул г-н Храменков. Пока же, как признал на последнем заседании правительства г. Москвы глава городского департамента ЖКХ Николай Павлов, для начисления платежей используется не более 5-7% уже установленных приборов учета. Но в "Мосводоканале" уверены, что к осени коммунальщики установят счетчики в каждом доме. Тем более, что сами водные службы заинтересованы в этом больше простых горожан. "Оборудование позволит не только экономить воду, но и перейти к коренной модернизации всего водопроводно-канализационного хозяйства Москвы, уменьшится нагрузка на природные источники воды и улучшится экология", - пояснил г-н Храменков.

Вода в Москве, несмотря на применение реагентов, абсолютно безопасна для питья и соответствует всем санитарным нормам. Об этом 23 марта 2005 г. сообщил журналистам начальник отдела водоисточника Московского ГУП "Мосводоканал" Алексей Белов. По его словам, "Мосводоканал" в 2005 г. на 15-20% сократил расходы на закупку реагентов для очистки воды. С конца 2004 г. специалисты "Мосводоканала" совместно с министерством сельского хозяйства области провели несколько проверок сельскохозяйственных объектов. В результате было выявлено 16 сельхозпредприятий, находящихся на берегах рек, которые не убирают со своей территории навоз. Во время паводка, когда происходит активное таяние снега, органические отходы сельскохозяйственных предприятий попадают в воду. По словам Белова, из-за загрязнения воды такими отходами специалисты вынуждены применять для очистки большее число реагентов. "Поэтому вода приобретает неприятный запах, на который так часто жалуются москвичи", - пояснил Белов.

Преимущество гипохлорита натрия состоит в том, что он классифицирован как химически неопасное, нетоксичное вещество. На это вещество постепенно перейдут на Западной, Рублевской, Северной и Восточной водопроводных станциях Москвы. Для поэтапной реализации этой задачи "Мосводоканал" уже в 2005 г. разработает обоснования инвестиций по переводу технологии водоподготовки водопроводных станций Москвы на гипохлорит натрия, определив при этом экономически обоснованную схему размещения и строительства современного производства гипохлорита. После того как обоснования будут подготовлены, предполагается на конкурсной основе определить инвестора на финансирование этих работ. Предполагается, что постепенный перевод водопроводных станций Москвы на гипохлорит натрия начнется уже в 2006 г.

Современные проблемы водоснабжения городов можно объединить следующим образом:

1. Несовершенство водохозяйственной политики в развитии систем водоснабжения городов и поселков. Низкая обеспеченность централизованным водоснабжением сельского населения. Недостаточная обеспеченность систем водоснабжения сооружениями водоподготовки для питьевых целей. Ведомственная раздробленность систем хозяйственно-питьевого водоснабжения населения. Несовершенство методологии планирования и проектирования перспективного развития систем водоснабжения, населенных мест республики.
2. Низкий охват приборным учетом сооружений забора, подачи, распределения воды и потребителей. Нерациональное использование воды. Большие непроизводительные потери воды. Отсутствие экономического стимулирования рационального использования воды. Несоответствие тарифов фактическим затратам. Отсутствие унифицированной системы отчетности, учета, паспортизации и контроля. Использование подземных вод на технологические нужды.
3. Отсутствие защищенности водоисточников от воздействия внешних факторов. Несовершенство градостроительной политики в вопросах резервирования подземных водоисточников. Несовершенство планирования в проведении поиско-разведочных, проектных и строительных работ водозаборов подземных вод. Отсутствие единой методологии проектирования зон санитарной охраны на основе современного моделирования. Нарушение режима зон санитарной охраны водоисточников. Необеспеченность сельского населения качественной питьевой водой.
4. Несовершенство и недостаточность нормативной и правовой базы. Низкий уровень проектно-изыскательных, буровых и ремонтно-восстановительных работ. Технически устаревшие и изношенные буроремонтная техника и оборудование водозаборных скважин (фильтры, арматура, насосы). Низкий уровень эксплуатации и технического обслуживания скважин (невыполнение диагностических и регламентных работ по регенерации скважин). Нерациональные режимы и параметры эксплуатации водоподъемного оборудования скважин. Несовершенство системы контроля качества добываемой воды. Недостаточное использование новых методов интенсификации водоотбора из действующих водозаборов.
5. Несоответствие действующих технологий очистки и обеззараживания качеству обрабатываемой воды. Неполный охват установками обезжелезивания и обеззараживания воды централизованных систем водоснабжения. Несовершенство процессов обработки воды, не учитывающих ее коррозионную активность. Недостаточное использование новых технологий обезжелезивания.
6. Разрегулированность систем подачи и распределения воды. Недостаточность информации о техническом состоянии. Недостаточный охват приборным учетом всего водоподающего оборудования. Высокий износ и аварийность оборудования и трубопроводов. Несовершенство технологии диагностирования утечек. Устаревшие технологии и механизмы ремонтно-профилактических работ. Низкий уровень проектирования, строительства и эксплуатации (наиболее характерно для малых и средних поселков). Отсутствие резерва объемов регулирующих резервуаров. Отсутствие активного и полного водообмена. Низкая эффективность очистки и дезинфекции трубопроводов, резервуаров и башен. Низкое качество изготовления и строительства емкостных сооружений.
7. Ведомственная разобщенность и отсутствие единой системы управления водоснабжением города, района, области и республики. Нежелание местных исполнительных органов власти выделять службы водопроводно-канализационного хозяйства в самостоятельные предприятия. Вмешательство в текущую деятельность предприятий ВКХ и принятие решений некомпетентными лицами.
8. Отсутствие единой системы нормативов и правил. Несовершенство нормативно-технической документации.
9. Отсутствие координации научных исследований по проблемам водного хозяйства. Невостребованность существующих разработок.