Введение

Несомненно, главную роль в жизни каждого человека играет вода.

Не один человек не может обойтись без воды, так как организм человека на 90% состоит из воды, поэтому к воде должны быть предъявлены высокие санитарные требования.

Организация водоснабжения представляют собой комплекс инженерных сооружений и устройств, обеспечивающих получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям. Системы водоснабжения предназначены также для удовлетворения потребителей в воде промышленности и сельского хозяйства.

Обеспечения населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных заболеваний, передаваемых через воду. Подача достаточного количества воды в населенный пункт позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных городов в воде, требуется громадное ее количество, измеряемое в миллионах кубических метров в сутки. Выполнение этой задачи, а также обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требует тщательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях. Некоторые промышленные предприятия предъявляют к качеству потребляемой воды специальные требования.

1. Организация водоснабжения в городах Российской Федерации

Без правильного подхода к организации водоснабжения многие города могут остаться без воды, а это значит, что многие предприятия приостановят свою работу, поэтому нужно грамотно организовать подачу воды в города.

Прежде всего, нужно заняться очищением природных источников от загрязнений, так как некоторые предприятия, особенно электростанции, потребляют огромное количество воды на охлаждение. Нагретая вода сбрасывается обратно в реки и еще больше нарушает биологическое равновесие водной системы. Также пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, металлы и химикалии из промышленных сточных вод сумели проникнуть в пищевую цепь водной среды, что может иметь непредсказуемые последствия.

После очищения природных источников нужно перейти к сооружениям. Организация водоснабжения представляют собой комплекс инженерных сооружений и устройств, обеспечивающих получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям. Организация водоснабжения предназначены также для удовлетворения потребителей в воде промышленности и сельского хозяйства. Водопроводные сети и водоводы занимают особое место в системах водоснабжения. Водопроводная сеть запроектирована с учетом требуемой надежности водообеспечения потребителей.

Дальнейшая организация водоснабжения связана также с совершенствованием и созданием новых видов механического и электрического оборудования, разработкой и внедрением новых реагентов для обработки воды, средств автоматического контроля и регулирования. Широкое внедрение средств вычислительной техники позволит решать задачи проектирования и эксплуатации сооружений систем водоснабжения на качественно новом уровне, обеспечивающем требования экономичности и надежности. К числу таких задач относятся гидравлические расчеты систем подачи и распределения воды, расчеты по защите водоводов от гидравлических ударов, выбора оптимальных режимов, расчеты отдельных сооружений и всей системы водоснабжения в целом, а также ряд других сложных задач.

3. Объект водоснабжения

Объектом водоснабжения является город, расположенный на берегу реки и промышленные предприятия, находящиеся в границах городской застройки.

Для построения объекта нужно учитывать местность расположения города, для охарактеризования земной отметки, площадь города, плотность населения, число жителей, так же нужно учитывать жилые застройки города, оборудованных водопроводом, канализацией и ванными с газовыми водонагревателями. Также учитывается, сколько предприятий находится в городе, учесть расход воды на производственные нужды промышленных предприятий. Полив зеленых насаждений и мойка улиц.

Если речная вода не отвечает требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», то в состав сооружений по водоснабжению будут входить очистные сооружения, располагаемые в непосредственной близости от водозаборных сооружений. На территории очистных сооружений будут располагаться резервуары чистой воды и насосная станция II подъема. Для подачи воды в город предусматривается проложить напорные водоводы.

Санитарная охрана источников водоснабжения является необходимой и имеет следующие цели:

1. обеспечения населения доброкачественной водой для хозяйственно-питьевых нужд в достаточном количестве;

2. предупреждение загрязнения, как открытых источников водоснабжения, так и подземных;

3. установление условий и проведение мероприятий, при которых возможно использование водоемов для хозяйственно-питьевых целей.

4. Роль водоснабжения в состоянии здоровья населения

Одной из основных задач государства является сохранение и поддержание состояния здоровья населения на уровне, соответствующем критериям цивилизованного общества. При этом безопасность питьевого водоснабжения является одной из главных составляющих безопасности населения. Как следует из предыдущего раздела, ситуация с питьевым водоснабжением в России неблагополучная.

Главной целью Федеральной целевой программы «Обеспечение населения России питьевой водой» является бесперебойное, гарантированное удовлетворение потребностей населения России в питьевой воде в необходимом количестве с качеством, соответствующим нормативам физиологических, санитарно-гигиенических и хозяйственно-питьевых нужд. При этом методы и средства снабжения населения питьевой водой разрабатываются применительно к региональным особенностям и экономически финансовым возможностям региона.

Разработку программы нужно проводить с учетом следующих, новых для России факторов

- Изменение ответственности за водоснабжение между регионами и федеральным центром и, соответственно, схем финансирования, появление частных операторов на рынке водоснабжения.

- Заметное увеличение доли коттеджной застройки вблизи крупных городов. Расширяющееся использование альтернативных технологий питьевого водоснабжения, в частности бутилирование воды.

- Внедрение новых технологий производства питьевой воды в системах централизованного водоснабжения, что в десятки раз удорожает ее стоимость.

- Стремление России к тесной кооперации с Европейским Союзом, развитие экономики и коммунального хозяйства.
Всё выше сказанное подтверждает актуальность разработки новой Целевой программы обеспечения населения городов и поселений России питьевой водой.

Водоснабжение населения, - задача региональных властей, направленная на удовлетворение потребностей населения и обеспечения хозяйственной деятельности в регионе. Поэтому федеральная программа должна определить единую государственную политику и правовую базу водоснабжения России, разработать общие и обязательные для регионов нормативы и схемы водоснабжения. Программа строится на основании следующих принципов:

1. Максимальный учет географических и геологических свойств, мощности водных бассейнов на территории административного образования.

2. Сбалансированное развитие системы водоснабжения и промышленности региона. Соблюдение принципа устойчивого развития, чтобы не истощать водные ресурсы территории.

3. Гибкая организационно-техническая структура системы водоснабжения, сочетающая централизованное, нецентрализованное и автономное водоснабжение.

5. Варианты построения систем водоснабжения городов и поселений России

Разработка для каждого города или поселения детальной программы водоснабжения в рамках единой Федеральной программы задача нереальная. Поэтому в разрабатываемой программе вводится классификация городов по множеству признаков, существенных для задачи водоснабжения.

К числу таких признаков могут относиться:

1. Количество населения:

- большие города;

- средние;

- малые;

- поселки.

2. По типу источников водоснабжения:

- поверхностное;

- подземное;

- смешанное;

3. По запасам воды в источниках

- достаточное для развития города;

- достаточное для существования города;

- недостаточное;

4. По типу системы водоснабжения:

- централизованное;

- децентрализованное;

- смешанное;

5. По типу системы водоотведения:

- централизованное;

- децентрализованное;

6. По качеству питьевой воды:

- отвечающее СанПиН;

- условно отвечающее нормам;

- не отвечающее нормам,

7. По системе очистки сточных вод:

- отвечающая федеральным и региональным требованиям;

- условно отвечающая;

- не отвечающая;

8. По типу собственности систем:

- государственная;

- частная;

- смешанная

В процессе работы над программой признаки будут уточнены.
Проведенный анализ позволит выделить классы типовых городов и поселков. Безусловно, их будет значительно меньше, чем общее число поселений. Для каждого выделенного типового класса можно разработать полный комплекс типовых мероприятий и определить приоритеты их реализации.

Необходимо провести предварительный анализ финансовых потребностей, необходимых для выполнения поставленных задач. При этом требуется рассмотреть несколько вариантов технического обеспечения и модернизации существующих сооружений, реально оценить прогнозируемое потребление воды и потребность на планируемый период.

6. Вода и здоровье

Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Санитарное состояние большей части открытых водоемов России в последние годы улучшилось из-за уменьшения сброса стоков промышленных предприятий, но все еще остается тревожным.

Чаще всего низкое качество питьевой воды из централизованных систем водоснабжения связано с повышенным содержанием в ней железа и марганца. Избыток железа природного происхождения характерен для подземных вод в южной и центральной частях России, а также в Сибири. Кроме того, концентрация железа повышается при коррозии стальных и чугунных водопроводных труб. От этого страдает Санкт-Петербург, где коррозии способствует мягкая вода. По данным региональных органов санэпидемслужбы, около 50 млн. человек, т.е. треть населения страны, пьют воду с повышенным содержанием железа. Низкое качество питьевой воды сказывается на здоровье населения. Микробное загрязнение нередко служит причиной кишечных инфекций.

Во многих местах актуальна проблема фтора. Как известно, его биологическая роль различна в зависимости от концентрации в воде. Повышенное содержание фтора оказывает неблагоприятное влияние на костную, нервную и ферментативную системы организма, обусловливает поражение зубов, а недостаток влечет за собой кариес.

Чтобы улучшить снабжение населения питьевой водой, санитарно-эпидемиологические органы совершенствуют санитарное законодательство и нормативную базу, устанавливающую критерии безопасности питьевой воды. Продолжается работа над проектом Закона РФ «О питьевой воде и питьевом водоснабжении». В ряде субъектов РФ уже приняты законы «О питьевой воде». Подготовлена федеральная программа «Обеспечение населения России питьевой водой». В большей части субъектов РФ разработаны региональные программы по улучшению снабжения населения питьевой водой, кое-где такие программы в стадии подготовки (Башкортостан, Самарская, Новосибирская области и др.). С 1 января 1998 г. введен в действие новый норматив «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».

7. Развитие системы водоснабжения в России

История водопроводов в России насчитывает многие века. По результатам археологических раскопок и упоминаниям в летописях известны водопроводные системы в Великом Новгороде, относящиеся к ХI-ХII векам. Это водопровод из деревянных труб на Ярославовом дворище, а также водосточный и дренажный каналы. Самотечные водопроводы для обеспечения водой промыслов солеварения и квасоварения устраивались в XII-ХV веках в Новгороде и Старой Руссе.

В Москве в 1491 году по повелению царя Ивана Грозного от Москвы-реки за стены Кремля была проложена дубовая труба к глубокому колодцу-тайнику, откуда жители доставали воду бадейками. В 1492 году при строительстве Кремля из кирпича под Свибловой и Собакиной башнями были сооружены тайники-водопроводы. А в 1631-1634 годах там же построен первый не только в России, но и в Европе напорный водопровод. Вода из Москвы-реки по деревянным трубам самотёком поступала в колодец внизу Свибловой (ныне Водовзводной) башни. Оттуда при помощи «водяного взвода» - подъёмной машины с конным приводом - вода поднималась в бак на башне и, по свинцовым трубам, в регулирующий резервуар, распределявший воду по дворцам, поварням, в царские бани и на полив садов.

Большая заслуга в развитии водопровода в России принадлежит Петру I. С начала XVIII века строятся и далее успешно функционируют водопроводы в царских резиденциях Санкт-Петербурга, Петергофа, Царского Села, Стрельни.

На рубеже ХIХ-ХХ веков в истории развития городов России чётко обозначился переход от децентрализованного водоснабжения к централизованному. К этому времени развитии российских городов сложилась кризисная ситуация. Бурное развитие промышленности привело к быстрому росту численности городского населения, а плохое качество питьевой воды, ее нехватка или отсутствие приводили к возникновению эпидемий дизентерии, чумы, холеры.

С появлением централизованных систем водоснабжения повышен уровень благоустройства жилья, кардинально улучшена санитарно-эпидемиологическая обстановка, создана прочная основа для новых архитектурно-планировочных решений по дальнейшему развитию городов и других населенных пунктов.

К 1910 году централизованные водопроводы были построены в 149 городах России против 10 - 1864 году. Протяженность уличных сетей водопроводов достигала 4800 верст, в том числе в Москве, Санкт-Петербурге, Варшаве и Одессе было построено 1689 верст.

К началу 30-х годов ситуация с водоснабжением в России оставалась неудовлетворительной. В Москве к водопроводной сети было присоединено лишь 42% всех домов, а на одного жителя приходилось лишь 128 литров воды в сутки. В других городах положение было намного хуже. Тем не менее, индустриализация дала мощный толчок развитию водопроводов по всей стране. Проектирование водопроводов стали вести на основе генеральных планов развития городов. В 30-е годы на многих коммунальных водопроводах впервые было осуществлено строительство станций очистки воды из поверхностных источников. Как правило, применяли двухступенчатую технологию очистки воды - отстаивание и фильтрование.

В годы первых пятилеток был построен уникальный водопровод из подземных источников (родников) с самотечной подачей воды для г. Грозного. В нем комплексно решены задачи водопользования и охраны окружающей среды. По существу, был создан водный заповедник, благодаря чему освоенные более 70 лет назад источники продолжают обеспечивать водой население г. Грозного до настоящего времени.

Существенной особенностью развития водоснабжения в этот период стало комплексное решение задач отрасли. Возникла необходимость подачи воды на большие расстояния. В таких условиях оказалось целесообразным строить в некоторых случаях групповые водопроводы с расчетом обеспечения водой не только всего города, но и группы других населенных пунктов, например, водопровод Новокузнецк-Прокопьевск-Киселевск в Кузбассе.

Вторая половина 50-х годов знаменательна переходом на индустриальные методы строительства и началом массового возведения жилья из сборного железобетона. Необходимо было обеспечить районы новой застройки по всей стране достаточным количеством качественной питьевой воды. За эти годы было построено более 35 тыс. городских водопроводных и 25 тыс. км канализационных трубопроводов. Именно в этот период Советский союз практически решил санитарно-гигиенические проблемы и покончил со вспышками эпидемий. Во второй половине века они возникали уже крайне редко и только на окраинах территории страны.

В 60-е годы началась серьезная механизация производственных процессов. С этого периода налаживается производство землеройной техники, компрессоров, откачивающей аварийной, ассенизационных машин. Начато строительство водоводов из сборного железобетона с цементно-песчаным покрытием. Активно внедряется типовое проектирование, которое позволило вести то грандиозное строительство, которое осуществлялось в СССР.

В этот период создаются системы эксплуатационных организаций - водоканалы. Они обеспечивали эксплуатацию объектов водопроводно-канализационного хозяйства от забора воды до ее подачи потребителю. Они же стали заниматься и аварийным обслуживанием.

В 70-80-е годы водопроводно-канализационное хозяйство развивались достаточно стабильно. В условиях динамичного развития областных, краевых центров средняя мощность водоочистных станций в них возросла за 1970-1980 гг. на 50% и достигла 100 тыс. м3/сут, в других городах и поселках она держалась на уровне 19-22 тыс. м3/сут. Рост количества водоочистных станций происходил в основном за счет малых и средних городов, ранее не имевших сооружений по очистке воды. На 70-е годы приходится переход на новый стандарт в водоснабжении ГОСТ 2874,73 «Вода питьевая».

К 1980 году системы централизованного водоснабжения имели 965 городов 995 городов РСФСР. Тем не менее, только 10% из них имели системы водоснабжения, объекты которых по производительности и технической оснащенности отвечали требованиям надежного и бесперебойного водоснабжения населения при стандартном качестве воды.

К началу 1991 г. централизованным водоснабжением в РСФСР было охвачено 99% городов и 86% поселков. Средний уровень водопотребления на одного человека на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды достиг 327 литров в сутки. Ресурсы пресных природных вод (поверхностных и подземных) позволяли, за редким исключением, надежно решать задачу полного удовлетворения потребности населения Российской Федерации в воде питьевого качества с учетом перспективы. Мощности действующих городских водопроводов при рациональном использовании воды могли обеспечивать нормальное водоснабжение.

Сложившиеся системы коммунального водоснабжения, их конструктивные и технологические элементы были проверены многолетней практикой.

Изменения в России, обусловленные переходом от государственной экономической политики к рыночной, перестройкой ранее сложившихся производственных связей, общим экономическим кризисом, оказали неблагоприятное воздействие на состояние водопроводно-канализационного хозяйства. Состояние ВКХ непрерывно ухудшалось. Начало этого ухудшения наблюдалось уже в 80-х годах в ходе начавшейся перестройки. Реконструкция распределительных систем водоснабжения, оптимизация режима их работы приобрели первостепенное значение, тем более, что износ трубопроводов в то время уже превышал 40% и с каждым годом нарастал, более одной трети водопроводных сетей и насосов требовали полной замены. Ежегодно на водопроводных сетях происходило около 75 тыс. порывов.

В результате в период перехода к рыночной экономике отрасль в целом и подавляющее большинство ее предприятий оказалось в кризисном состоянии. В 90-е годы среднесуточный объем питьевой воды, подаваемой в сеть, в целом по стране уменьшился примерно на 15%; заметно увеличилась доля ветхих сетей, требующих замены, и почти вдвое возросли утечки и неучтенные расходы воды. Средний уровень водопотребления на одного человека на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды к 2000 году сократился до 327 литров в сутки.

По данным Российской ассоциации водоснабжения и водоотведения, в 2000 г. средний износ водопроводных сетей по 70 Водоканалам составил 75% с колебаниями от 56% до 92%. При этом ежегодно восстанавливалось лишь по 0,72% общей протяженности сетей вместо необходимых 5%.

В 28% городов утечки и неучтенный расход воды превысил 1/3 от объема воды, поданной в сеть. Число аварий и повреждений в год на 1 км сети в отдельных городах многократно превысило среднестатистическую величину, которая, в свою очередь, в 2-3 раза выше, чем, например, в городах Германии и Финляндии.

Почти во всех российских городах значительная часть водопроводных сооружений и сетей находится в эксплуатации свыше 30 лет, а, следовательно, физически и морально устарела.

В 2003 году Правительство РФ призвало крупные российские компании к активному участию в реформировании жилищно-коммунального комплекса, привлечению к управлению коммунальными предприятиями современного менеджмента и крупных инвестиций, необходимых для модернизации и развития коммунальной инфраструктуры.

8. Общие экологические проблемы использования подземных вод для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения

Подземные воды являются одним из наиболее перспективных источников питьевого водоснабжения. В Российской федерации из 3597 разведанных крупных месторождений подземных вод в настоящее время эксплуатируется только 46%. Причем для нужд питьевого водоснабжения из них используется меньше половины. Подземные воды характеризуются высокой стабильностью физико-химических и бактериологических показателей качества и поэтому в большинстве случаев не требуют применения таких дорогостоящих и сложных систем очистки и обеззараживания, как при эксплуатации поверхностных вод. В то же время высокая степень общей минерализации, повышенное содержание соединений железа, марганца, фтора, стронция и других веществ может осложнять работу систем водоснабжения, базирующихся на подземных источниках и негативно влиять на здоровье людей.

Подземные воды в значительно большей степени защищены от воздействия внешних факторов, по сравнению с поверхностными водами, однако загрязнение водоносных горизонтов все же происходит. По официальным данным госэпидемнадзора на 1999 в стране было зарегистрировано более 1800 очагов загрязнения подземных вод, из которых 78% расположено на территории европейской части России. По экспертным оценкам суммарный расход загрязненных подземных вод в 1999 г. составлял 5-6% от их общего количества, используемого для питьевого водоснабжения, и, к сожалению, с каждым годом эта цифра возрастает.

Источники загрязнения приурочены в основном к районам

интенсивной хозяйственной деятельности. С крупных сельскохозяйственных массивов, навозохранилищ животноводческих комплексов и птицефабрик в подземные воды поступают органические и минеральные удобрения, пестициды, бактериальные и паразитарные загрязнения. В районах интенсивной промышленной деятельности, а также вблизи накопителей промышленных и бытовых отходов отмечено загрязнение подземных вод тяжелыми металлами, свинцом, ртутью, кадмием, фенолами и.др. В первую очередь загрязнению подвержены водоносные горизонты, расположенные над уровнем водоупорных горных пород. В густонаселенных районах загрязнения проникают и в более глубокие горизонты вследствие их интенсивной откачки. При этом образуются так называемые воронки депрессии, в которых происходит подпитка подземных вод из расположенных выше загрязненных горизонтов. Одна из таких воронок отмечена в Москве и прилегающих к ней территориях.

Участившиеся в последнее время случаи загрязнения подземных вод делают актуальной проблему очистки от органических загрязнений и в частности от пестицидов. Большинство этих соединений обладает высокой токсичностью и их присутствие в питьевой воде крайне нежелательно. Для очистки воды от органики ее обрабатывают различными окислителями - хлором, перманганатом, озоном. Высокий эффект дает сорбция на фильтрах, загруженных активированным углем. Наиболее дешевым способом удаления органики является аэрация.

Заключение

Состояния источника питьевого водоснабжения - одна из наиболее ответственных задач при проектировании системы водоснабжения, при решении которой определяется, характер и тип водозаборных и водораспределительных сооружений, необходимость использования той или иной технологии очистки воды, а, следовательно, стоимость строительства и эксплуатации.

Помимо того, что источник водоснабжения должен обеспечивать необходимое потребителям количество и качество воды, его эксплуатация не должна нарушать сложившуюся экологическую систему. Источники хозяйственно питьевого водоснабжения могут быть подземными (скважины, колодцы, родники) и поверхностными (реки, озера).

Особенностью речной воды является высокая мутность, цветность, концентрация органических веществ, обилие микроорганизмов. Качество воды и ее расход в реках претерпевают существенные колебания в течение года. Эти показатели также зависят от погодных условий - количества осадков и температуры, а также загрязнений антропогенного происхождения. В то же время, по сравнению с подземными водами, речная вода характеризуется низким содержанием минеральных солей и сравнительно небольшой жесткостью. Вода озер, как правило, содержит меньше взвешенных веществ, по сравнению с речной, в то же время степень ее минерализации может существенно меняться в зависимости от конкретных экологических условий.

Правильное инженерное сооружение и устройство ведет к хорошему поступлению очищенной питьевой воды в жилые сектора города, на предприятия, тем самым, улучшая работу способность населения и поддерживать здоровье людей.

Литература

1. Драчев С.М. Борьба с загрязнением рек, озер и водохранилищ промышленными и бытовыми стоками. М.; Л.: Наука АСВ, 1995. 328 с.

2. Алексеев М.И., Протасовский Е.М. Охрана окружающей среды. Учеб. Пособие / ЛИСИ. Л.: 1990. 80 с.

3. Вернадский В.И. Биосфера М.: Мысль, 1967. 232 с.