Идеология развития водоснабжения в ХХI веке
Новое тысячелетие требует определения государственной политики в водном хозяйстве страны. Об этом шла речь и на международном саммите, который проходил в 20О2 г. в Иоханнесбурге и был организован Всемирным советом по воде. В итоговом документе саммита было отмечено, что первоочередной задачей каждого государства в ХХI в. является определение национальной политики в водном хозяйстве и водоснабжении.
Для Москвы и Московской области основные направления концепции развития водопровода отражены в Генеральной схеме водоснабжения Москвы, разработанной в соответствии с Ге-неральным планом и Основными направлениями градостроительного развития города и области на период до 2010 г. Перспективы развития водохозяйственного баланса, вопросы развития водоисточников, организация централизованных систем водоснабжения решены в Генеральной схеме комплексно с учетом интересов обоих субъектов Федерации. Суть новой идеологии в том, что старая концепция непрерывного наращивания мощностей водопроводных сооружений заменена концепцией экономии и рационального использования водных ресурсов, создания независимого источника водоснабжения на базе подземных вод, внедрения современных технологий водоподготовки и повышения уровня надежности всей системы. Все это необходимо для обеспечения высокого качества питьевой воды, что является залогом здоровья нации .
В этот период ежегодно проводятся международные конференции по основным проблемам водоснабжения и канализации, по новым эффективным технологиям. Обмен опытом с их участниками - коллегами из Франции, Германии, Канады, США, Нидерландов и других стран - позволяет быть в курсе всего нового, что появляется в отрасли, не отставать от требований времени.
Для сокращения непроизводительных расходов воды в системах водоснабжения предлагается комплекс мероприятий, в их числе:
• введение систем оборотного водоснабжения на водопроводных станциях;
• модернизация городской водопроводной сети, улучшающая гидравлические параметры ее работы.
Обследование систем водоснабжения в жилищном фонде позволило определить причины повышенного расхода водных ресурсов:
• завышенное давление в сетях, прежде всего на вводах в жилые дома;
• несоблюдение температурного режима в системе горячего водоснабжения;
• утечки в изношенных сетях и прохудившихся трубопроводах, а также в сантехнических устройствах жилых домов;
• неучтенные водопотребители из-за огромной миграции и большого числа проживающих в городах без прописки и регистрации.
Учитывая важность сокращения непроизводительных потерь воды, разработан комплекс водосберегающих мероприятий в жилфонде:
• реконструкция и наладка систем холодного и горячего водоснабжения в жилых домах;
• установка преобразователей частоты на насосах холодного и горячего водоснабжения;
• установка современной сантехнической арматуры в квартирах;
• установка водосчетчиков на каждом вводе в жилые дома. Реализация этих мер, например в Москве, позволила с 1998 по 2003 г. сократить в муниципальном жилфонде на 40 л суточный расход воды на человека.
{mospagebreak}
Создание независимого, защищенного от антропогенного воздействия источника водоснабжения на базе подземных вод позволит комплексно решать вопросы повышения надежности системы водоснабжения и улучшения качества питьевой воды.
В Москве существующая система водоснабжения базируется на двух поверхностных источниках - реках Волга и Москва и их притоках. Водоподготовку выполняют 4 водопроводные станции. В дополнение к этому, учитывая сказанное, по заказу правительства Москвы и Московской области разработано технико-экономическое обоснование Южной системы водоснабжения на базе подземных вод московского артезианского бассейна. В настоя шее время оно прошло экологическую и государственную экспертизы и утверждено приказом Госстроя России.
Урбанистические нагрузки на поверхностные источники все более увеличиваются по мере роста населения городов и застройки берегов рек коттеджами без инженерного обустройства территорий.
Загрязнение поверхностных источников требует все более эффективных средств и методов водоочистки. Естественно, ведется поиск новых технологических процессов, улучшающих качество питьевой воды.
В целях совершенствования классической технологии водоподготовки (реагентная обработка воды, отстаивание, фильтрование) на водопроводных станциях внедряются принципиально новые методы обработки воды - это прежде всего озонирование, озоносорбция, мембранное фильтрование и др. Осваиваются более эффективные технологии, например водовоздушная промывка фильтров. Активно внедряются новые реагенты, позволяющие оптимизировать процесс очистки в зависимости от состава загрязнений исходной воды: полимерный флокулянт для улучшения процесса коагулирования; оксихлорид алюминия, который более эффективен, чем обычно применяемый сульфат алюминия, особенно в зимнее время. Постоянно проводятся лабораторные и пилотные эксперименты по оценке возможности применения того или иного реагента или материала: двуокиси хлора, нескольких десятков коагулирующих реагентов, порошкообразных углей и т.д.
28 октября 2004 г. исполнилось 200 лет Московскому водопроводу. Значимым событием в юбилейном году было начало строительства крупного уникального объекта - Юго-Западной водопроводной станции (ЮЗВС). Новая станция нужна не для увеличения мощностей подачи воды, а для освоения самых современных технологий водоочистки и реализации проекта реконструкции соседней, Западной водопроводной станции, а в дальнейшем - и всех действующих станций Московского водопровода (Рублевской, Восточной и Северной).
Учитывая социальную значимость проекта и трудности с бюджетным финансированием, правительство РФ приняло решение о строительстве ЮЗВС с привлечением иностранных инвестиций. Технологическая схема очистки воды на строящейся станции кроме традиционных стадий осветления и обеззараживания будет включать озоносорбцию и мембранное фильтрование, что исключит попадание в питьевую воду токсичных органических соединений и обеспечит ее полную дезодорацию. Никакие природные аномалии не будут влиять на качество полученной чистой и вкусной питьевой воды.
Решая главную задачу, необходимо помнить об экологических аспектах. Жидкий хлор, поставляемый на водопроводные станции, - источник постоянной опасности. Замена его на га-зообразный хлор, концентрация которого в 400 раз меньше, или на гипохлорит натрия позволит снизить во много раз опасность транспортировки хлора. Также с целью увеличения безопасности работы вместо аммиака используется его водный раствор - аммиачная вода.
{mospagebreak}
Остается наиважнейшим делом дальнейшая автоматизация в системах водоснабжения. Автоматизируются водовоздушная промывка фильтров, дозирование хлора, аммиака, коагулянтов и других реагентов, работа насосной станции II подъема, а также вся система информации по технологическим вопросам. Чтобы проиллюстрировать эффект автоматизации, приведем один пример: автоматизация дозирования коагулянта на Северной водопроводной станции Москвы сберегает 5 % ценного реагента: за год это миллионы рублей!
Прежде достаточно трудоемкой операцией была промывка фильтров. Теперь фильтр-операторы определяют состояние фильтра и загрузочного материала по приборам и принимают соответствующие технологические решения.
Одним из важнейших элементов системы водоснабжения города, выполняющих функцию подачи и распределения воды, являются водопроводные сети. Без них вода не придет в наши квартиры. Это, по сути, - кровеносные сосуды системы водоснабжения, их значение трудно переоценить. Учитывая, что в России износ коммунальных сетей составляет 50-60 %, следует сказать, что сети - самое узкое и уязвимое место всей системы водоснабжения.
Например, Московский водопровод насчитывает более 10 тыс. км трубопроводов, большую их часть - 71 % составляют стальные трубы, 27 % - чугунные, на остальные - железобетонные, полиэтиленовые, поливинилхлоридные - приходится лишь 2 %. Средний срок службы стальных труб - 33-35 лет, чугунных - 71 год. Более половины всех трубопроводов отслужили амортизационный срок. Конечно, при таком износе аварии неизбежны. Повышению долговечности и снижению аварийности сетей водоснабжения способствуют:
• применение труб из коррозионно-стойких материалов;
• использование новых конструкций запорно-регулирующей арматуры;
• создание математической модели управления системой водоснабжения.
Необходимо обеспечить не только надежность функционирования водопроводной сети, но и не допустить вторичного загрязнения воды, а это требует постоянного контроля внутреннего состояния трубопроводов. Концепция модернизации водопроводной сети предусматривает большой комплекс мер:
• применение труб из высокопрочного чугуна с эффективной внутренней и наружной изоляцией;
• снижение избыточных напоров в распределительной сети;
• обеспечение необходимого водовоздушного режима работы водопроводной сети;
• внедрение новых технологий и оборудования для безаварийного водоснабжения;
• применение перспективных технологий восстановления водопроводных сетей и магистралей;
• использование информационных технологий.
С учетом достижений научно-технического прогресса предлагается использовать трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в кристаллической решетке (ВЧШГ). Эти трубы отвечают международным стандартам качества, соединяя в себе коррозионную стойкость чугуна с механическими свойствами стали.
Надежность системы водоснабжения повышают также с помощью сетевых регуляторов давления, которые стабилизируют давление в зонах с низкими геодезическими отметками земли.
Ряд проблем в эксплуатации трубопроводов создает скопление в повышенных точках нерастворенного воздуха (до 4 %), содержащегося в питьевой воде. Негативное воздействие этого явления сводится к следующему:
• существенно увеличивается гидравлическое сопротивление в трубопроводах, что приводит к дополнительным затратам электроэнергии при подаче воды потребителю;
• создается потенциальная опасность возникновения гидравлического удара;
• ускоряется процесс коррозии внутренней поверхности трубопроводов и оборудования.
{mospagebreak}
В связи с этим особую важность приобретает обеспечение оптимального водовоздушного режима в водопроводной сети, что создается с помощью вантузов рычажного типа. Их использование снижает потери напора в сетях и дает значительную экономию электроэнергии.
Применение новых методов проведения аварийно-восстановительных и профилактических работ на сетях позволяет существенно сократить трудозатраты. В частности, этому способствуют установка серийно выпускаемых муфт ПФРК (патрубок фланец - раструб компенсаторный) и ДРК (двойной раструб компенсаторный), ремонт раструбных соединений с помощью стандартных ремкомплектов, а также восстановление герметичности раструбных соединений методом бандажирования и др.
Внутренняя коррозия и обрастание отложениями стенок стальных и чугунных трубопроводов снижают их пропускную способность, нарушая режим подачи и ухудшая качество воды, при этом существенно возрастают удельные затраты электроэнергии на ее транспортирование и подачу потребителям.
Существуют оригинальные технологии бестраншейного ремонта трубопроводов, нашедшие широкое распространение как у нас в стране, так и за рубежом. Они являются альтернативой традиционным раскопкам, которые сопровождаются вскрытием дорожного полотна, что многократно увеличивает трудоемкость, а также стоимость работ и сроки ликвидации повреждений.
Нанесение цементно-песчаных покрытий, использование полимерных рукавов, протаскивание в ремонтный трубопровод труб меньшего диаметра - эти методы восстановления внутренней поверхности трубопроводов (санацию) применяют все шире.
В последние годы при нарушении герметичности раструбных соединений используется метод бандажирования. Перечисленные методы позволяют восстановить утратившие работоспособность трубопроводы, обеспечить им стабильную (на 50 лет и более) пропускную способность при сохранении высокого качества транспортируемой воды.
Современные технологии модернизации водопроводной сети существенно снизили число повреждений и аварий на трубопроводах.
Активное внедрение информационных технологий в практику эксплуатации водопроводных сетей также способствует повышению надежности их работы. Диагностическое обследование трубопроводов позволяет объективно оценить состояние водопроводной сети, а формирование базы данных способствует выяснению причин и характера аварий, а также дестабилизирующих факторов.
Следует учитывать, что повреждения трубопроводов имеют как вероятностный, так и прогнозируемый характер, в связи, с чем проводимые работы могут быть двух типов:
• аварийно-восстановительные (при вероятностном характере);
• планово-предупредительные (при прогнозируемом).
Улучшение качества профилактических работ и переориентация эксплуатационных служб с аварийно-восстановительного режима на режим профилактического обслуживания - также необходимое условие снижения аварийности на сетях. Для реализации этой задачи требуется создать базу данных по инвентаризации с заключениями инспекторов технического надзора, а также по профилактическим и аварийно-восстановительным работам. База данных служит для определения регламента работ.
В перспективе при корреляции информационных баз данных по эксплуатации трубопроводов появится возможность долгосрочного планирования развития и реконструкции системы подачи и распределения воды.
В заключение отметим, что развитие и дальнейшее совершенствование системы водоснабжения - гарантия качественной питьевой воды, которая является составляющей здоровья и долголетия наших соотечественников.
