Современные технологии, оборудование и материалы, применяемые в системах водоснабжения и канализации


Признавая важнейшую роль водных ресурсов в будущем планеты, Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций провозгласила 2003 год - Международным годом пресной воды.

Пресная вода является самым ценным элементом жизни на Земле. Она крайне необходима для удовлетворения самых элементарных потребностей человека, здравоохранения, производства продуктов питания, выработки электроэнергии и поддержания региональных и глобальных экосистем. Хотя 70 процентов поверхности Земли покрыто водой, лишь незначительная ее часть — 2,5 процента — это пресная вода, 70 процентов которой — это ледники. Остальная вода присутствует в качестве почвенной влаги. В результате, человек может пользоваться лишь менее 1 процента ресурсов пресной воды мира.

Россия обладает, по данным ЮНЕП, третьей частью всех мировых запасов пресной воды. Однако водные ресурсы распределены неравномерно: 80% населения России живет там, где сосредоточено всего 8 % воды. К тому же, с каждым годом обостряется дефицит экологически чистой воды, ухудшается ее качество.

Так, 2002-й год принес нам очень много природных катастроф, среди них: наводнение на юге России, засуха в Центральной части, лесные пожары, пожары на торфяниках, смог, который стоял на протяжении августа-сентября в Москве и, наконец, засушливое лето - маловодный год. С одной стороны, может показаться, что все эти природные явления произошли только в этом году и характерны только для 2002 г. На самом деле это не так.

Человек всегда находится во власти природы, и природные катаклизмы были и будут всегда. Готовы ли мы противостоять природным аномалиям? Или нет? Достаточна ли научно-техническая база, чтобы предвидеть, спрогнозировать эту ситуацию? Для этого нужна хорошо отлаженная система предупреждения и прогнозирования этих явлений. Нам нужно бороться не с последствиями природных катастроф и тратить не на это огромные ресурсы, а на систему прогнозирования и предупреждения населения о возможных природных явлениях. Это будет намного дешевле и практичнее, с меньшим числом жертв и разрушений. Пример с маловодным годом. В период весеннего половодья 2002 г. все водохранилища Москворецкой и Волжской систем были заполнены до расчетных отметок, гарантирующих бесперебойное водоснабжение до 2003 г.. Однако, уже в июле, в связи с установившейся жаркой погодой, был сделан прогноз с оценкой различных вариантов: полное отсутствие атмосферных осадков; количество атмосферных осадков, равное 50 % нормы; количество осадков, равное норме. (Для Московского региона норма атмосферных осадков в июне - 65 мм, в июне — 84 мм, в августе - 70 мм).

По всем вариантам были разработаны мероприятия по управлению водными ресурсами, введен в действие план по перекачке воды из водохранилищ Вазузской гидротехнической системы (20 % всего объема потребления воды городом). Вместе с тем население города было заблаговременно проинформировано о сложившейся ситуации. Обращение к общественности, жителям города через средства массовой информации дало свои результаты. В МГП «Мосводоканал» люди обратились с письмами, позвонили по телефону диспетчерской службы с различными предложениями, например, отключить все фонтаны в городе; пожары тушить песком, а не водой; поливку городских территорий производить водой из р. Москвы и др.
Главное состоит в том, что люди, исходя из сложившейся ситуации, с учетом своих познаний, здравого смысла занимают активную жизненную позицию в вопросах водопользования.
Общественность не только должна знать обо всех неблагоприятных явлениях и своевременно быть проинформирована о состоянии водоисточников, о запасах воды, о качестве воды, но и активно участвовать в выработке решений.

Масштабы потребления услуг водоснабжения и канализации в Московском мегаполисе огромны. Здесь, на 0,3% территории России, сконцентрировано 10% всего населения страны.

И, несмотря на катаклизмы природы, МГП "Мосводоканал" бесперебойно обеспечивает услугами водоснабжения и канализации город Москву, а также близлежащие города и населенные пункты Московской области. Москва - это самый северный мегаполис. Население города - около 9 млн.человек, а вместе с населением прилегающих территорий и гостями столицы в Москве ежедневно находится около 12,0 млн.человек. Это, примерно, 10-я часть всего населения России.
Для обеспечения питьевой водой такого большого количества людей, в город ежедневно подается более 5,0 млн.куб.м питьевой воды. Такое же количество сточной воды каждые сутки проходит очистку на сооружениях канализации города.

В последние годы наблюдается четкая тенденция уменьшения недопотребления в Москве за последние несколько лет. Одна из причин, повлекших снижение ежесуточного расхода воды в городе, обусловлена внедрением Мосводоканалом ряда мероприятий по экономии воды в жилом фонде, включающих:

-Оптимизацию режимов работы технологического оборудования в центральных тепловых пунктах (ЦТП);
-Выдача рекомендаций по наладке систем холодного и горячего водоснабжения при реконструкции ЦТП;
-Проведение работ по установке водосберегающей сантехарматуры в жилищном фонде города, дающее снижение водопотребления в жилом секторе до 15% (арматура установлена в 150 тысячах квартир);
-Проведение работ по совершенствованию учета воды: установка приборов учета на жилые дома и в ЦТП перед водонагревателем, установка комбинированных приборов учета у потребителей, имеющих большие диапазоны колебаний расходов воды;
-Внедрение системы оперативного контроля давления и расхода воды в центральных тепловых пунктах и жилых домах;
-Выполнение указанных мероприятий дает экономию воды до 40%.


Здоровье москвичей всегда находится в центре внимания городских властей. За все время существования Московского водопровода не зарегистрировано ни одного случая возникновения массовых заболеваний жителей города по причине некачественной воды. Контроль качества питьевой воды всегда был, и будет, главным показателем работы нашего предприятия. Все возрастающие требования российских и европейских стандартов ведут к поиску и переходу на новые современные технологии. Серьезным достижением во внедрении современных технологий является пуск на Рублевской водопроводной станции нового блока по очистке питьевой воды с использованием озоносорбционной технологии мощностью 240 тысяч кубометров воды в сутки. Эта технология в России применяется впервые, как многое из того, что внедряется на нашем предприятии. В дальнейшем озоносорбционная технология станет применяться на всех станциях Москвы.

Важным элементом в жизнеобеспечении города является водопроводная система. Среди основных сооружений системы водоснабжения наиболее ответственной является система подачи и распределения воды,
Основными требованиями, которым должна удовлетворять сеть, являются:

• достаточная степень санитарно-технической надежности;
• бесперебойная подача воды, в требуемых количествах (с учетом обеспечения внутреннего и наружного пожаротушения) и должного качества, к местам ее потребления;
• экономичность в процессе ее строительства и эксплуатации.

Сеть московского водопровода насчитывает почти 10 тыс.км трубопроводов диаметром от 50 до 2000 мм. Наиболее распространены диаметры 100 мм и 300 мм. 71,4% трубопроводов стальные, 26,7% - чугунные, 1,9% приходится на железобетонные, ПЭ и ПВХ трубопроводы. Средний возраст стальных труб - 33 года, чугунных - 71 год. Более 50% трубопроводов самортизировано.

Надежность водопроводных сетей города является одним из основных факторов, обеспечивающих надежность системы водоснабжения в целом, и определяется соответствующими требованиями: применением коррозионностойких материалов труб, регулированием напоров в сети, ликвидацией факторов вторичного загрязнения воды в трубопроводах, темпами замены аварийных труб и т. д. В целях повышения надежности функционирования городской водопроводной сети, в МГП "Мосводоканал" разработана концепция ее модернизации, которая предполагает комплексный подход к решению этих вопросов, а именно: снижение напоров в распределительной сети города; оптимизация режимов работы насосных станций и водопроводных сетей; модернизация арматуры; применение труб с внутренней и наружной изоляцией; внедрение новых технологий в систему профилактических работ; увеличение объемов перекладки и санации водопроводных сетей и магистралей.

С целью всестороннего повышения надежности и долговечности системы водоснабжения, снижения энергоемкости и затратного механизма строительства и реконструкции, с учетом достижений научно-технического прогресса и ресурсосберегающих технологий, в МГП "Мосводоканал" разработана и реализуется новая техническая политика в области проектирования и строительства водопроводных сетей и магистралей. Одним из основных направлений этой политики является прокладка труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в кристаллической решетке (ВЧШГ). Эти трубы отвечают международным стандартам качества и обладают высокой надежностью и долговечностью; они соединяют в себе коррозионную стойкость чугуна с механическими свойствами стали.

Для снижения давления в распределительных сетях до нормативных значений в МГП "Мосводоканал" проводятся работы по оптимизации режимов работы насосных станций с применением частотных регуляторов на насосных агрегатах; по установке в зонах повышенного напора сетевых регуляторов давления. К настоящему времени в городе выделено более 10-ти зон, в которых стабильно работают регуляторы давления отечественного производства, разработанные совместно с МГП "Мосводоканал". Их использование позволяет повысить эффективность и надежность системы водоснабжения за счет:

- уменьшения аварийности в зоне пониженного и стабилизированного давления за счет снижения статической и динамической нагрузки на трубопроводы, арматуру и насосное оборудование станций подкачки;
- уменьшения водопотребления по микрорайону за счет снижения потерь воды по зоне водоразбора.

В питьевой воде, подаваемой по трубопроводам водопроводной сети, содержится до 4% нерастворенного воздуха. Присутствие воздуха в транспортируемой воде и особенно его скопление в повышенных точках создает ряд проблем в эксплуатации трубопроводов:

- существенно увеличивается гидравлическое сопротивление трубопровода, что приводит к дополнительным затратам электроэнергии при подаче воды потребителю;
- создается потенциальная опасность возникновения гидравлического удара;
- ускоряется процесс коррозии труб и оборудования.

В связи с этим особую важность приобретает обеспечение водо-воздушного режима водопроводной сети, что достигается установкой вантузов. За счет снижения потерь напора в водопроводных сетях и экономии электроэнергии, срок окупаемости вантузов составляет в среднем 6 месяцев.

Применение новых методов и материалов при проведении аварийных и профилактических работ на сети позволяет существенно сократить время и трудозатраты. Так, в последние годы, в практику эксплуатации прочно вошли такие приемы, как установка серийно выпускаемых муфт ПФРК (патрубок-фланец-раструб компенсаторный) и ДРК (двойной раструб компенсаторный), ремонт раструбных соединений стандартными ремкомплектами (уплотнительное резиновое кольцо, разъемные металлическое кольцо и фланец), уплотнение штока задвижек сэвиленовыми кольцами взамен сальниковой набивки ХБСД.

Внутренняя коррозия и обрастания стальных и чугунных трубопроводов, не имеющих внутреннего специального покрытия, существенно сказывается на нарушении режима подачи воды. Снижается пропускная способность эксплуатируемых трубопроводов, ухудшается качество питьевой воды, увеличиваются удельные затраты электроэнергии на подачу воды потребителям.

Существуют оригинальные технологии восстановления трубопроводов водопровода и канализации без разрытия земной поверхности, которые опробованы и нашли широкое применение как у нас в стране, так и за рубежом:

- метод пластикового рукава позволяет восстанавливать трубопроводы канализации из чугуна, стали, керамики и железобетона диаметром от 100 мм до 1000 мм. Время восстановления одного интервала канализационной сети до 8 часов;
- метод цементно-песчаного покрытия способствует предотвращению коррозии внутренней поверхности стальных трубопроводов, уменьшению утечек, улучшению гидравлических характеристик действующих трубопроводов, тем самым увеличению срока службы труб. Диапазон диаметров обрабатываемых труб - 100-1400 мм. Продолжительность технологического цикла на максимальной захватке (230 м) - 3-5 дней;
- метод пневмопробойника с последующим протягиванием полиэтиленовой трубы позволяет восстанавливать чугунные, керамические, стальные трубы диаметром 400-1400 мм, длиной до 100 м;
- метод "Феникс" - санирование внутренней поверхности трубопроводов полиэтиленовым рукавом - применяется для восстановления работоспособности изношенных стальных и чугунных трубопроводов диаметром от 100 до 900 мм с рабочим давлением до 10 бар.

Данные методы позволяют вовлечь в активную эксплуатацию потерявшие работоспособность трубопроводы, обеспечить им стабильную на длительный срок (50 лет) пропускную способность и сохранить при этом высокое качество транспортируемой воды за счет неподверженности внутренней поверхности труб коррозии и зарастанию.

В результате выполненных работ по планам модернизации удалось приостановить рост количества повреждений в земле и существенно снизить количество повреждений с изливом воды в колодцах.

Канализационная система города обеспечивает прием и отведение сточных вод с территории города и лесопарковой зоны столицы.
Протяженность канализационной сети составляет на сегодняшний день 7 000 км, из которых 4076,0 км трубопроводов со 100%-ой амортизацией. Ежегодно такого уровня износа достигает 150 - 300 км сетей. Для оперативного принятия решений по профилактике и предупреждению аварийных ситуаций на сети функционирует лаборатория телевизионной диагностики, оснащенная комплексами, позволяющими осматривать трубопроводы диаметрами от 125 мм до 4,0 м. В прошедшем году было осмотрено 141,0 км трубопроводов. На основании полученной информации, составляются планы и проводятся работы по восстановлению ветхих трубопроводов.

Начиная с 1991 года, восстановлено 309,62 км сети методами пневмопробойника и пластикового рукава. Темпы восстановления ветхих сетей позволяют сдерживать аварийность трубопроводов на определенном уровне, однако не достаточны для ее кардинального снижения.

В целом можно с уверенностью сказать, что бестраншейные технологии занимают все более прочное место, как в системах водоснабжения, так и в системах канализации.

В среднем, если сравнивать два варианта:

-перекладка ветхих трубопроводов открытым методом (100%)
-санация старых трубопроводов различными бестраншейными методами (50-80%),
то становится очевидным преимущество бестраншейных технологий перед традиционными методами.

Очистка сточных вод осуществляется на 4 станциях аэрации: Курьяновской, Люберецкой, Южное Бутово и Зеленоградской.
Московские станции аэрации выполняют барьерную роль по задержанию загрязненных веществ перед сбросом в водоемы.

Приоритетными направлениями развития московской канализации являются: повышение надежности канализационной сети за счет строительства новых и усиления существующих каналов и коллекторов; наращивание мощностей бестраншейного ремонта и перекладки ветхих сетей; развитие локальных систем канализации со строительством новых очистных сооружений; реконструкция существующих сооружений с повышением качества очистки сточных вод, прежде всего по соединениям азота и фосфора; создание технологически законченного цикла обработки и утилизации осадков сточных вод.

Выполнены комплексные научно-практические исследования в области переработки осадков городских сточных вод, накопленных в сооружения естественной сушки осадка (иловых площадках), с последующей их рекультивацией и передачей в фонд перераспределения земель.

Использование технологических решений, заложенных в сооружениях обработки осадка московских станциях, требует наличие порядка 1800 га отчужденных территорий в Московской области, на которых происходит подсушка осадка в естественных условиях на специально оборудованных иловых площадках. Отсутствие организованных полигонов для последующего депонирования подсушенных осадков привело к нарушению технологического цикла и превращению иловых площадок в резервуары накопители. Наличие таких загрязненных территорий в ближнем Подмосковье оказывает негативное влияние на экологическую ситуацию в Юго-восточном регионе Москвы и Подмосковья.

Разработанные и внедренные технические решения, основанные на передовых достижений в химической отрасли и в Машиностроении, позволили создать не имеющие аналогов, как в России, так и за рубежом, специализированные природоохранные комплексы. Расположенные непосредственно на рекультивируемых иловых площадках, они позволяют перерабатывать как накопленный осадок, так и осадок образованный, в процессе очистки сточных вод, с использованием его в качестве рекультиванта. Использованные решения экологически безопасны, что подтверждено государственными и экологическими экспертизами Москвы и Московской области. Построенные природоохранные комплексы, позволили рекультивировать и подготовить под жилищную застройку порядка 800 га территории иловых площадок с переработкой 15 млн. м3 осадков сточных вод. На этих землях возведены микрорайоны Люблино, Марьино и Марьинский парк, в которых проживает около 300 тыс. жителей. Решение поставленной проблемы, позволит многим городам России решить одну из основных задач современного коммунального хозяйства - переработку и утилизацию как накопленных, так и образующихся осадков сточных вод, значительно оздоровить экологическую ситуацию и вернуть в оборот отчужденные земельные угодья.

В Москве, как ни в одном из мегаполисов мира, остро стоит проблема очистки улиц от снега, и его последующего удаления. Каждую зиму выпадает 110-190 см снега (неуплотненного). С учетом таяния и уплотнения, при фактически убираемой площади улиц 75 кв.км, общее количество подлежащего удалению снега составляет 25-36 млн. куб.м.
Еще в 80-х годах родилась идея приема снега в систему городской канализации. Данное направление предполагает плавление снега с использованием тепла городских сточных вод и транспортирование полученной смеси стоков и талых вод на городские очистные сооружения с последующей очисткой.
На всех снегосплавных пунктах оборудованы автоматизированные системы контроля доступа автотранспорта и учета снега. По существу, сегодняшние снегосплавные камеры это высокомеханизированные мини-заводы по приему и транспортировке снега.

В условиях дефицита финансовых средств Правительство Москвы и Мосводоканал вынуждены вовлекать в сферу развития коммунальных услуг отечественные и иностранные инвестиции.
Главными препятствиями для притока инвестиций в российскую экономику являются политические риски, сложность и запутанность существующей налоговой системы, высокая доходность государственных бумаг и ставка рефинансирования ЦБ, а следовательно дорогие кредиты российских инвестиционных институтов; организационные факторы и разразившийся в 1998 году финансовый кризис.
Кроме того, специфика инвестирования в объекты коммунального хозяйства состоит в том, что они хотя и надежны, но не относятся к быстроокупаемым проектам.

Несмотря на это, высокий авторитет Правительства Москвы и «Мосводоканала» позволяют на приемлемых условиях привлекать инвестиции, используя различные способы: межгосударственное кредитование, инвестирование с использованием моделей «BOOT» и «DBO», лизинговая схема, смешанное финансирование. В настоящее время, в «Мосводоканале» находится в стадии развития и реализации 6 инвестиционных проектов с привлечением внебюджетного и частного капитала, общий объем вложений по которым составляет около 500 млн. долларов, в том числе 470 млн. долларов -иностранные инвестиции.

Одними из таких проектов, успешно реал изуемых в настоящее время германской фирм! «СХВ Хельтер Вассертехник» является строительство станции очистки сточных вод Южное Бутово и в Зеленограде по модели «BOOT», разработанной МГП "Мосводоканал".
Модель «BOOT» (в переводе с английского языка означает: строить, владеть, эксплуатировать, передавать) широко применяется в международной практике. Эта схема основывается на концессионном соглашении с Правительством города или муниципалитетом.

Классическая схема обеспечивает сооружение объектов инженерной инфраструктуры за счет привлечения частных инвестиций с возмещением расходов инвестора в течение длительного срока эксплуатации построенного объекта (10-25 лет). Возврат инвестиций и получение соответствующей прибыли инвестором осуществляется через реализацию производимой предприятием продукции или услуг.

Развитие системы водоснабжения и канализации нашей столицы в XX в., явилось настоящим прорывом, как в санитарном, так и в техническом отношении. Достаточно отметить, что за весь минувший век в Москве ни разу не было отмечено эпидемий, связанных с употреблением недоброкачественной воды!


С.В.Храменков, А.Н.Пахомов
МГП "Мосводоканал"