книги / Стратегия устойчивого развития урбанизированных территорий

им. Москвы, который является основным источником хозяйственнопитьевого и производственного водоснабжения г. Москвы и всей московской городской агломерации, создание ряда водохранилищ и каналов для водоснабжения крупных городов и иных поселений в ранее мелководных районах нашей страны.

В инфраструктуре населенных пунктов одно из ведущих мест в обеспечении благоприятных санитарных условий жизни населения занимает рационально ориентированные водоснабжение и водоотведение. В особенности важно обеспечение населения хозяйственно-питье- вой водой в достаточном количестве и нужного качества.

Характер и форма водоснабжения населения изменялись исторически в связи с изменениями социально-экономических условий жизни, прогрессом технических и естественных наук, общим подъемом культуры. В настоящее время удовлетворение потребностей населенных мест в воде осуществляется преимущественно централизованными системами водоснабжения – хозяйственно-питьевым водопроводом. Вместе с тем для небольших населенных мест, а также для отдаленных жилых объектов, наряду с централизованными системами водоснабжения, используется в значащих масштабах и децентрализованное водоснабжение из автономных водоисточников (буровых и шахтных колодцев, водозаборных скважин, каптажей, родников и ключей, автономных водозаборов из поверхностных водных объектов – рек, ручьев, озер и т.п.).

Вне зависимости от вида организации системы водоснабжения населения (централизованное/децентрализованное) обязательным условием является обеспечение подачи достаточного количества воды, необходимого для удовлетворения потребностей в питье и для иных нужд жителей, и качества подаваемой воды, обеспечивающего санитарногигиеническую и эпидемиологическую безопасность (отсутствие возбудителей инфекционных заболеваний, содержание загрязняющих веществ не выше их предельно допустимых концентраций для питьевой воды) и благополучные органолептические свойства (цвет, запах, привкусы, прозрачность, температура).

Соблюдение этих условий определяет необходимый набор требований к источникам хозяйственно-питьевого водоснабжения населения.

151

4.2.2. Источники хозяйственно-питьевого водоснабжения урбанизированных территорий. Зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения

Вкачестве источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения может использоваться водный объект (подземные или поверхностные водоисточники, ледовые и снежные образования, кяризы и т.п.), который отвечает следующим обязательным условиям:

– источник должен обеспечивать возможность постоянного получения необходимого количества воды;

– качество воды в источнике должно отвечать санитарногигиеническим требованиям таким образом, чтобы непосредственно в исходной воде или после корректировки ее качества доступными методами водоподготовки и очистки на водопроводных очистных сооружениях оно отвечало требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством»;

– должна быть обеспечена возможность организации зоны санитарной охраны водоисточника с целью исключения случайного или умышленного ее загрязнения в пределах, превышающих допустимыйуровень.

Вкачестве источника децентрализованного хозяйственно-питье- вого водоснабжения могут использоваться водные объекты (подземные, поверхностные и иные водоисточники), которые обеспечивают возможность постоянного получения необходимого количества воды,

акачество ее должно соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к воде из этих источников в зависимости от вида этих источников (общественных или индивидуальных шахтных и буровых колодцев, водозаборных скважин, децентрализованных водозаборов из поверхностных водных объектов и т.п.).

При выборе источника централизованного/децентрализованного водоснабжения предпочтение отдается подземным по сравнению с поверхностными водоисточниками. Это связано с тем, что глубокозалегающие подземные водоносные горизонты обычно достаточно надежно защищены от проникновения загрязнений с поверхности, а область их питания далеко отнесена от района залегания, что обеспечивает постоянство состава и свойств этих вод. Наиболее предпочтительны глубоко залегающие артезианские водоносные горизонты (как напорные – самоизливающиеся, так и безнапорные), обычно перекрытые сверху водоупорными слоями пород (глинами, суглинками и др.).

152

Вместе с тем необходимо учитывать, что в районах антропогеннонагруженных территорий, где интенсивно используется подземное пространство для устройства глубокозаложенных фундаментов сооружений, канализационных и иных трубопроводных систем (нефте- и продуктопроводов) с возможными утечками из них загрязняющих веществ, а также наличия брошенных незатампонированных разведочных и иных скважин, вскрывающих эти водоносные горизонты и являющихся потенциальными или реальными проводниками загрязнений, следует весьма осторожно оценивать санитарную надежность этих водоносных горизонтов.

Грунтовые воды (верховодка) малонадежны как источник водоснабжения в случаях неглубокого залегания и отсутствия достаточно надежной защиты от проникновения в них загрязнений с поверхности. Для верховодки характерно совмещение районов их питания и залегания, сезонные и более частые колебания расхода, свойств и качества воды в зависимости от частоты и расхода выпадающих атмосферных осадков, проникновения ливневых вод от таяния снега, возможной гидравлической связи с поверхностными водными источниками, в том числе и загрязненными.

При использовании поверхностных водных объектов в качестве источников водоснабжения необходимо учитывать, что в большинстве случаев они являются приемниками сточных вод (как концентрированных – точечных в местах организованных выпусков сточных вод – береговых или рассеивающих), так и площадных (линейных) неорганизованных выпусков – поверхностного смыва с удобренных сельхозугодий, ливневого стока с береговых загрязненных территорий, автомобильных и иных дорог и т.п.

При размещении водозаборов необходимо учитывать возможность их расположения выше выпусков сточных воды по течению на проточных водных объектах или на достаточном удалении от ближайшего выпуска сточных вод в непроточных водных объектах и исключающем влияние нагонных (ветровых) перебросов загрязненных масс воды в места расположения водозаборов.

Необходимо исключить размещение водозаборов на мелководных участках, для которых характерно сезонное колебание уровня воды вплоть до возможного обнажения водозаборных устройств в меженные периоды, перемерзания или забивания шугой при отрицательных тем-

153

пературах, а также перегрева забранной воды в высокотемпературные периоды, что приводит к цветению водных масс (интенсивное развитие сине-зеленых и иных водорослей) с последующим их отмиранием и разложением их биомассы, замора и гибели рыбы и других водных организмов, обескислороживания с неблагоприятными санитарными последствиями.

При прочих благоприятных условиях (приемлемого постоянного расхода воды и надлежащего ее качества, соответствующего нормативными требованиям) в качестве источников централизованного водоснабжения могут быть использованы только те из них, для которых могут быть организованы необходимые зоны санитарной охраны.

Зоны санитарной охраны хозяйственно-питьевых водопроводов (ЗСО) из поверхностных/подземных источников водоснабжения организуются в соответствии с действующим законодательством на основании положения и проектировании ЗСО водных источников и инструкций по их установлению.

ЗСО является территория, которая располагается вокруг источниками (или его части) водоснабжения и водопроводных сооружений достаточного размера, на которой должен соблюдаться специально разработанный санитарный режим, который ставит своей задачей предупреждение всяких действий (случайных или умышленных), которые могут повлечь за собой изменения количества и качества воды используемого водоисточника.

Предупредительный характер ЗСО заключается в том, что они не только обеспечивают требуемый уровень санитарной безопасности в текущее время, но и исключают возможность появления новых источников загрязнения в будущем.

При установлении ЗСО используются материалы санитарного обследования водоисточника и прилегающей территории в пределах зоны возможного неблагоприятного влияния на качество воды в нем, а также результаты гидрологических, гидрогеологических, санитарно-химичес- ких, бактериологических, гидробиологических и эпидемиологических обследований, для того чтобы определить границы ЗСО и комплексы санитарных мероприятий в охранной зоне.

При проектировании ЗСО хозяйственно-питьевых водопроводов из открытых водоисточников устанавливаются три пояса ЗСО – первый, второй и третий с различными границами и режимами в них.

154

К первому поясу ЗСО для хозяйственно-питьевых водопроводов из открытых водоемов предъявляются следующие требования. Размеры территории должны быть достаточными для размещения водозаборных сооружений, насосных станций, водоочистных сооружений и определяются мощностью водопровода, комплексом очистных сооружений и решением иных технологических вопросов.

В границы первого пояса включается часть водного пространства (акватория) водоисточника, примыкающая к водозабору на протяжении 200 м выше и ниже водозабора. Головные сооружения должны быть окружены полосой не менее 50 м для размещения зеленых насаждений. Вдоль берега водоема эта полоса должна быть расширена до 100 м, с тем чтобы обеспечить необходимое минимальное расстояние между водозабором и возможным источником загрязнения.

Границы второго пояса ЗСО устанавливаются на основании расчетов, определяющих расстояния, обеспечивающие самоочищение водного объекта от поступающих в него загрязнений выше и ниже по течению на проточных водоемах и от нагонных ветровых и иных течений, перемещающих загрязненные массы воды на непроточных водных объектах (прудах, водохранилищах).

Из практики известно, что для рек европейской части России средней и большой мощности по расходу воды верхняя граница ЗСО (второго пояса) обычно находится в пределах 30–60 км. Для малых рек в границы второго пояса включают всю реку и весь водосборный бассейн в силу ограниченных возможностей ее процессов самоочищения [1].

При установлении границ второго пояса ЗСО вглубь территории от берегов реки для малых рек обычно в них включают весь водосборный бассейн вплоть до водораздела (3–6 км), а для средних и больших рек обычно включают не более 2–3 км исходя из принципа, что лучше включить в зону 2-го пояса меньшую территорию, но обеспечить в ее пределах более надежное соблюдение необходимого санитарного режима [4].

Второй пояс ЗСО при водозаборе из рек обычно распространяется на территорию 300–500 м ниже по течению реки, иногда и более, с тем чтобы исключить возможность достижения водозабора загрязненных масс воды в силу нагонных ветровых течений.

Для водозаборов из малых водохранилищ (прудов) границы 2-го пояса ЗСО включают в его площадь водосбора и весь водный объект.

155

Для крупных водохранилищ границы второго пояса ЗСО определяются расчетным путем и на основании эмпирических данных в зависимости от ряда факторов (гидрологических, метеорологических, вида

ихарактера использования водохранилища – только для нужд водоснабжения или комплексного рыбохозяйственного, энергетического, транспортного использования, сплава леса, рекреационного использования и т.д.).

Третий пояс ЗСО поверхностных водных объектов включает зону наблюдений за возможными источниками загрязнений, обычно это значительная часть водосборного бассейна средних и крупных рек и водохранилищ с учетом скорости самоочищения водного объекта от поступающих в него загрязнений.

ЗСО для подземных водоисточников включает два пояса – первый

ивторой.

Первый пояс обычно не превышает 30–50 м в зависимости от гидрогеологических условий, радиуса депрессионной воронки при максимальном понижении уровня воды в водозаборных скважинах.

Границы 2-го пояса ЗСО подземных водоисточников устанавливаются расчетным путем или на основании эмпирических данных, и их размеры зависят от местных санитарных и гидрогеологических условий. При этом обычно учитывается величина депрессионной воронки, взаимное влияние водозаборных скважин, скорость фильтрации, расход, угол наклона и скорость подземного потока воды, наличие перекрывающих водоупоров, их сплошность и ряд других факторов. Известны математические методы и формулы для расчетного определения границ 2-го пояса, которые позволяют ориентировочно оценить расстояния, исключающие возможность проникновения в район водозабора бактериальных загрязнений от границ 2-го пояса ЗСО [3].

Важным является разработка и соблюдение предупредительных охранных мероприятий в пределах ЗСО, с тем чтобы обеспечить их надежность в части исключения загрязнения водного объекта в пределах, превышающих допустимые уровни.

156

4.2.3. Характеристика и классификация водозаборно-очистных сооружений и комплексов. Общая технологическая схема водоснабжения урбанизированных территорий.

Нормы водопотребления

Водозаборные устройства хозяйственно-питьевых водопроводов существенно различаются в зависимости от вида водоисточника. Из открытых водоемов забор воды осуществляется обычно самотеком посредством выноса водозаборного устройства на определенное расстояние от берега в русло реки (или в прибрежную зону водохранилища, озера), с тем чтобы его приемная часть постоянно находилась в слое воды на глубине от поверхности воды не менее, чем на расстояние, исключающее его обнажение при сезонных или иных снижениях уровня, и не перемерзало, и не забивалось частицами льда (шугой) при отрицательных температурах.

Отверстия водозаборного устройства (приемные окна) могут располагаться на одном или нескольких уровнях, с тем чтобы была возможность забора воды из нужного горизонта, но не ближе, чем на 0,5 м от поверхности дна. Водозаборное устройство может быть выполнено в виде трубчатых водозаборов или водозаборных галерей. Приемные отверстия (окна) для забора воды должны оборудоваться решетками (сетками) с зазором, обеспечивающим пропуск воды, но исключающим попадание в них плавающих предметов (рыб, мелких животных, плавающего мусора и т.п.).

Наряду с береговым водозаборным устройством для забора воды применяются вынесенные в русло реки (водохранилища), в зону, где обеспечиваются наиболее благоприятные условия для забора воды (исключаются мелководные, застойные участки, зоны берегообрушения и переработки берегов, отложения наносов и т.п.).

В отдельных случаях применяются устройства для забора подрусловых вод, что несмотря на более сложную их организацию по сравнению с традиционными береговыми и русловыми водозаборами, обеспечивают более высокое качество забираемой воды и снижают зависимость от изменяющегося уровенного режима в водном объекте.

При резких колебаниях уровня воды в водоисточнике могут применяться плавающие водозаборные устройства с постоянным заглублением приемной части (оголовка) водозаборного устройства в водный слой.

157

Из водозаборного устройства вода самотеком поступает в береговой колодец, а из него на насосную станцию первого подъема, откуда под напором подается на водоочистные устройства – головные водопроводные сооружения (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Схема хозяйственно-питьевого водопровода при заборе воды из поверхностного водоисточника [4]: 1 – водозаборное устройство с береговым колодцем; 2 – насосная станция первого подъема; 3 – отстойники (с коагуляцией); 4 – фильтры; 5 – хлораторная; 6 – резервуары чистой воды; 7 – насосная станция второго подъема; 8 – водоводы; 9 – водонапорная башня; 10 – распределительная

водопроводная сеть

Технологическая схема водоочистных сооружений выбирается в зависимости от производительности водопровода, качества и свойств забираемой из водоисточника воды, требований к качеству очищенной воды и технико-экономических соображений.

Выбор тех или иных методов очистки забираемой из поверхностных водных объектов воды с доведением ее качества и свойств до требований стандарта питьевой воды определяются на основании комплексных критериев, включающих технико-экономические показатели, конкретные местные климато-географические условия, производительность (объем потребляемой воды), целевое назначение водопровода (только хозяйственно-питьевое или иное использование воды – для производственных и других нужд). При этом должен соблюдаться основной принцип – независимо от использования для удовлетворения различных нужд (технических или иных) вся вода, подаваемая хозяйст- венно-питьевым водопроводом, должна отвечать требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

158

Обычно для подготовки хозяйственно-питьевых вод из поверхностных водных источников применяют одноили двухступенчатые реагентные схемы водоочистки с последовательным использованием набора различных очистных сооружений. Наиболее часто на практике применяются сооружения, основанные на использовании следующих основных методов очистки воды:

–удаление грубодисперсных взвешенных веществ путем отстаивания, фильтрования с предварительной коагуляцией и флотацией или на сочетании этих методов;

–удаление мелкодисперсной взвеси путем коагулирования;

–обеззараживание воды – освобождение ее от находящихся в ней патогенных микроорганизмов, простейших, яиц гельминтов, других мелких водных организмов;

–стабилизация воды путем удаления из нее веществ, вызывающих коррозию металла и бетона;

–дезодорация воды путем устранения запахов и привкусов;

–умягчение и обессоливание воды до нормативных пределов;

–очистка от химических и радиоактивных загрязняющих веществ;

–корректировка (кондиционирование) содержания в воде железа, марганца, кремниевой кислоты, фтора, йода, других веществ.

Реагентные схемы очистки воды их поверхностных водоисточников для получения питьевой воды представлены в общем виде на рис. 4.3.

Удаление крупнодисперсных веществ осуществляется отстаиванием и фильтрацией через слой крупнозернистой загрузки – на медленных или скорых фильтрах. Мелкодисперсные взвеси удаляются из воды методом коагулирования. В результате применения коагулянта происходит укрупнение взвешенных частиц и их осаждение. Для ускорения процесса коагуляции применяют флокулянты. Укрупненные частицы взвешенных веществ удаляются в отстойниках или в осветлителях (со взвешенным осадком или в контактных осветлителях).

Обеззараживание воды производится дезинфицирующими реагентами – газообразным хлором или хлорсодержащими веществами (хлорной известью, хлорамином, двуокисью хлора, гипохлоритами), озоном, солями тяжелых металлов и физическими агентами (ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, проникающей радиацией и др.).

159