К вопросу технического состояния и поддержания систем сельскохозяйственного водоснабжения в работоспособном состоянии

УДК 631.672

К ВОПРОСУ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ СИСТЕМ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

В РАБОТОСПОСОБНОМ СОСТОЯНИИ

ФГНУ ВНИИ «Радуга», Московская обл., пос. Радужный, Россия

Одной из важнейших проблем современности является обеспечение сельского населения и производства водными ресурсами. Без ее кардинального решения невозможно сохранение санитарно-эпидемиологического благополучия населения, решение многих социальных проблем, связанных с повышением уровня жизни людей.

Напряженная ситуация с водообеспечением населения вызвана недостаточным развитием систем водопроводно-канализационного хозяйства, старением его основных производственных фондов, низким качеством вод поверхностных водных объектов, слабым внедрением в практику передовых научно-технических достижений в области водообеспечения и водоотведения, отставанием отечественной научно-производственной базы в этой области.

Системы водоснабжения имеют невысокий технический уровень. Из 177475 буровых скважин на воду 83413 (или 47%) эксплуатируются более 17 лет и имеют износ, близкий к критическому. Общая протяженность трубопроводов систем централизованного водоснабжения на селе составляет 265,3 тыс. км, из которых свыше 105 тыс. км отслужили нормативный срок и требуют реконструкции. В результате этого 51140 систем (или 55%) нуждаются в техническом улучшении.

На селе отсутствует единый подход к эксплуатации систем сельскохозяйственного водоснабжения. В большинстве республик, краев и областей эксплуатацию систем осуществляют их владельцы: ЖКХ, ТОО, акционерные общества, ООО, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции.

Новые экономические отношения на селе, преобразование колхозов и совхозов в акционерные общества или разделение их на фермерские хозяйства часто оставляют локальные системы без должного хозяина.

Всего в России 92,97 тыс. систем централизованного водоснабжения, они представлены в основном локальными системами, имеющими водозабор из трубчатого колодца, водонапорную башню, резервуар чистой воды и водопроводные сети, средняя производительность которых – 110 м3/сут. У большинства локальных водопроводов отсутствуют очистные и обеззараживающие установки.

Одним из наиболее слабых мест в сельскохозяйственном водоснабжении является организация эксплуатации существующих систем и сооружений, находящихся на балансе различных организаций, предприятий и учреждений. Особенно эта проблема обострилась в связи с реорганизацией колхозов и совхозов. Вместо них на селе создано 11,2 тыс. ТОО, около 2 тыс. сельскохозяйственных кооперативов, 258 тыс. самостоятельных крестьянских (фермерских) хозяйств и другие.

Развитие канализации отстает как от потребности в ней населения, так и от развития водоснабжения. Только 2,6% сельских населенных пунктов имеют централизованную канализацию, при этом сточные воды, сбрасываемые в нее, составляют всего 13% от водоподачи централизованными системами водоснабжения. Местные канализационные очистные сооружения представляют собой, в основном, простейшие септики, поля подземной фильтрации, отстойники, фильтрующие траншеи и колодцы.

Качество воды, подаваемой сельскому населению, предопределяет повсеместное загрязнение источников питьевого водоснабжения сточными водами промышленных и сельскохозяйственных производств.

Наибольшими загрязнителями являются предприятия нефтяной, угольной, горнодобывающей, целлюлозно-бумажной, химической, пищевой промышленности, цветной и черной металлургии, животноводческие комплексы, а также хозбытовые сточные воды городов и сельских населенных пунктов.

Кроме того, водоносные горизонты многих регионов загрязнены продуктами промышленных и сельскохозяйственных технологических отходов (тяжелые металлы, соединения азота, фенолы, нефтепродукты, сплав, сульфаты, хлориды и т. д.). По данным Роскомнедра по состоянию на 01.01.01 г. на сельской территории России выявлено 520 участков загрязнения подземных вод, в том числе на 102 участках – отходами сельскохозяйственного производства. В отдельных районах с неканализационной жилой застройкой встречается бактериальное загрязнение водоносного горизонта.

Существующие технологии приготовления питьевой воды, разработанные рядом институтов: НИИКВОВ Академии коммунального хозяйства, ВНИИВОДгео, ПО «Совинтервод», Новочеркасский инженерно-мелиоративный и др. делают возможным создавать системы очистки природных вод, гарантирующие качество питьевой воды согласно ГОСТ «Вода питьевая» и позволяют применять серийно выпускаемые установки.

Эти технологии подразделяют на следующие группы:

I группа – для осветления и обеззараживания вод поверхностных источников;

II группа – для обезжелезивания вод подземных источников;

III группа – для опреснения вод подземных источников;

IV группа – для обеззараживания вод подземных источников;

V группа – для удаления антропогенных загрязнений.

Однако из-за неудовлетворительного обеспечения реагентами, фильтрующими материалами, отсутствия обслуживания установок у отдельных предприятий-изготовителей, дороговизны самих установок массового применения они не получили.

Организация управления и контроля за обеспечением населения питьевой водой наиболее надежна на групповых водопроводах и локальных системах, находящихся на техническом обслуживании специализированных организаций – ремонтно-эксплута-ционных управлений (РЭУ), объединенных по территориальному признаку в строительно-эксплутационные объединения (СЭО).

Эти специализированные эксплутационные службы водохозяйственных организаций являются государственными предприятиями, отвечают за санитарно-гигиеническое состояние вверенных им водопроводов перед местными санэпидстанциями и административными органами местного управления.

На каждом групповом трубопроводе имеется центральная лаборатория, которая следит за химическим и бактериологическим состоянием воды, подаваемой сельскому потребителю, за соблюдением технологического режима работы очистных сооружений. Кроме того, имеются лабораторные посты, оснащенные передвижными лабораториями, позволяющими экспресс-методом анализировать состав воды в водовыпусках (водоразборные колонки, вводы в сельские дома). Но такой специализированной эксплуатацией на селе обеспечивается менее 30% подаваемой воды централизованными системами.

На большей же части локальных систем и децентрализованных источников водоснабжения, владельцами которых являются различные собственники (ЖКХ, СЗАО, акционерные общества, ТОО и т. д.), систематическому контролю качество питьевой воды не подвергается. Договоры на проведение соответствующих анализов, заключаемые между органами санэпидемнадзора и собственниками водопроводных систем, в ряде случаев не выполняются из-за отсутствия у сельских собственников соответствующих средств.

Основными нормативными документами, регламентирующими питьевое водоснабжение являются:

ГОСТ 2874-92 «Вода питьевая, гигиенические требования и контроль за качеством»;

ГОСТ 2764-94 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические и технические требования и правила выбора»;

СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»;

СанПиН 4630-88 «Санитарные правила и нормы»;

СП 2.15.1059-01 «Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения. Санитарные правила».

Основными причинами сложившейся негативной ситуации с обеспечением сельского населения доброкачественной водой являются:

повсеместное загрязнение поверхностных и подземных источников водоснабжения;

очистные сооружения построены на существовавший уровень загрязнения водоисточников и в настоящее время не справляются с очисткой подаваемой на них воды;

свыше 30% сельского населения потребляют воду из колодцев, открытых водоемов без какой-либо очистки;

при строительстве локальных водопроводов отсутствовал должный контроль за соблюдением требований к зонам санитарной охраны водозаборов;

несоблюдение правил технической эксплуатации водопроводов.

В не лучшем положении оказались и системы внутреннего водоснабжения. За рубежом в системах внутреннего водоснабжения сравнительно широко используются трубы из цветных металлов, а также пластмассовые трубы. В нашей стране системы внутреннего водоснабжения монтируются, как правило, из стальных труб без внутренних защитных покрытий или, в лучшем случае, из стальных оцинкованных труб. Вследствие недостаточной стойкости оцинковки эти вида трубы практически одинаково подвергаются внутренней коррозии. В результате срок службы систем внутреннего водоснабжения оказывается значительно меньше срока службы самих зданий. Замена же труб требует затрат многократно превышающих их первоначальную стоимость.

Используемая в системах водоснабжения водозапорная, регулирующая и предохранительная трубопроводная арматура серийного изготовления не отвечает современным требованиям. В качестве показателя надежности запорной арматуры указывается число циклов срабатывания «до первого отказа». Этот показатель недостаточно характеризует качество запорной арматуры, особенно в тех случаях, когда «наработка» производится при «стоячей» воде или при ее протоке со сравнительно небольшими скоростями.

Пунктом 8.18 СНиП 2.04.02-84 определено, что для демонтажа, профилактического осмотра и ремонта фланцевой трубопроводной арматуры должны применяться монтажные вставки. На практике в большинстве случаев это требование не выполняется. В результате профилактический осмотр и своевременный ремонт арматуры не производятся, и дефекты обнаруживаются лишь при попытках отключения поврежденного участка трубопровода.

Прекращение подачи воды скважинными насосами в ночное время, когда водозабор резко сокращается, приводит к опорожнению трубопроводов подземной прокладки, расположенных на сравнительно высоких отметках, образованию в них обширных вакуумных зон. Это создает непосредственную угрозу проникновения в трубопроводы загрязнений из окружающего грунта, особенно при высоком уровне грунтовых вод.

Следует, однако, указать, что образование в трубопроводах подземной прокладки вакуумных зон может происходить не только в результате недостаточной производительности источника водоснабжения. Оно может вызываться нарушениями нормального режима работы насосных станций или аварийными повреждениями напорных трубопроводов, сопровождающихся значительными сбросами воды из системы. В результате и при нормальной суммарной подаче воды в систему может происходить образование обширных вакуумных зон в трубопроводах подземной прокладки в первоначальный период аварийного состояния системы – до локализации аварии, то есть до отключения поврежденного участка трубопровода.

Для повышения эффективности работы систем водоподачи большое значение имеет рациональное использование регулирующих емкостей. В зарубежной практике использованию регулирующих емкостей уделяется большое внимание. В нашей стране они используются совершенно недостаточно. Следует подчеркнуть, что регулирующие емкости оказываются эффективными лишь при управлении режимом их пополнения и срабатывания. При «стихийном» пополнении и срабатывании регулирующие емкости могут не улучшить, а ухудшить условия работы системы подачи и распределения воды. Поэтому СНиП 2.04.02-84 (п. п. 4.10 и 4.11) предусмотрено, что объемы и расположение регулирующих емкостей должны определяться на основании расчетов их совместной работы с водоводами, сетью и насосными станциями. Как уже указывалось, для проведения таких расчетов необходимо иметь исходные данные по всем элементам системы подачи и распределения воды, соответствующие с достаточной степенью точности их фактическому состоянию. Раздел 4 СНиП 2.04.04-84 ориентирован на проведение таких расчетов. Однако в п. 9.2 раздела 9 (емкости для хранения воды) лишь указывается, что «Регулирующий объем воды должен определяться на основании графиков поступления и отбора воды», но ничего не говорится о том, что для улучшения реальных графиков пополнения – сработки, необходимо проведение расчетов совместной работы всех взаимосвязанных элементов системы подачи воды.

За рубежом широко используются локальные регулирующие емкости, обслуживающие отдельные группы зданий или даже отдельные крупные здания. В современных условиях использование локальных емкостей в нашей стране весьма перспективно, особенно при разноэтажной застройке. В этом случае их, по-видимому, окажется целесообразным размещать сравнительно невысоко с тем, чтобы вода из них поступала самотеком лишь на 2…3 нижних этажа, а для подачи остальным потребителям использовались насосы.

Зонирование системы подачи воды потребует прокладки дополнительных трубопроводов, но позволит существенно снизить затраты энергии на подачу воды и кардинально уменьшить опасность образования вакуумных зон в трубопроводах подземной прокладки. При устройстве таких локальных емкостей значительно упрощается диспетчеризация управления работой всей системы подачи воды – от станций очистки до потребителей.

В заключение необходимо подчеркнуть, что строительство и эксплуатация систем подачи воды, соответствующих современным техническим и санитарным требованиям, сопряжены с большими затратами. Поэтому при разработке мероприятий особое внимание должно быть уделено снижению этих затрат путем оптимизации принимаемых решений.

Основой повышения эффективности работы систем подачи и распределения воды должно явиться управление взаимодействием основных насосных станций и магистральной сети с распределительными (фермами, мастерскими и т. п.) сетями и системами водоснабжения зданий, включая подачу горячей воды. Для перехода к такому управлению эксплутационным организациям необходимо иметь единые гидравлические схемы подачи воды от головных сооружений до потребителей, представляющие достаточно точно фактическое техническое состояние ее элементов и уровень водопотребления в рассматриваемый момент времени. Использование таких схем позволит своевременно выявлять абонентов, расходование воды которыми превышает нормативное вследствие утечек или нерационального пользования воды, принимать меры к их снижению путем использования регуляторов для ограничения избыточных свободных напоров или обратных клапанов с регулируемой степенью открытия. При необходимости ограничения подачи воды (при аварийных ситуациях) не допускать опорожнения неблагоприятно расположенных участков сети, снижая для этого свободные напоры в «благополучных» районах.

Библиографический список

1.  Инвентаризация существующих систем и сооружений сельскохозяйственного водоснабжения в сельских населенных пунктах. Центр-Сервис проект. М., 1995.

2.  Водоснабжение, наружные сети и сооружения. СНИП 2.04.02-84.