CC BY
21
O.D. LUKASHEVICH, I.V. BARSKAYA
TECHNOLOGICAL MODELING OF THE PROCESS OF WATER PURIFICATION FROM IRON CONTAINED ADMIXTURES
Some variants of the laboratory adjustments for technological modeling of the process of water purification that is polluted by iron manganese complex compounds having organic substances are suggested.
УДК 6.28.112.2 (571.1) + 556.11.003
В.К. ПОПОВ, докт. геол.-минер. наук, профессор,
А.В. БОЧАРОВ, аспирант,
ТГАСУ, Томск
СОСТОЯНИЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ Г. ТОМСКА И ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
В статье проводится анализ ситуации, связанной с водоснабжением жителей областного центра, обозначены общие проблемы и тенденции развития в природопользовании на примере Обь-Томского междуречья, намечены основные пути решения.
Еще из школьного курса известно, что большинство ресурсов на земном шаре ограниченно, а отнесение питьевой воды к стратегическим запасам планеты делает все более актуальной проблему изучения, учета и бережного отношения к этому жизненно важному ресурсу. Необходимо отметить, что в Европе средний уровень водопотребления на человека составляет 150-200 л/сут. В Сибири этот показатель равен 275-370 л/сут. При этом только 5 % подаваемой воды расходуется на приготовление пищи, 5 % - на мытье посуды, 3 % - на уборку квартиры, а 77 % - на коммунальные услуги (туалет, ванна, душ). С одной стороны, централизованное водоснабжение позволило решить проблему обеспечения потребителя питьевой водой, с другой стороны, учитывая, что на нужды пищеприготовления и использования для внутреннего потребления расходуется лишь малая часть ресурса, становится актуальным вопрос ежегодно увеличивающейся стоимости воды и понимание необходимости не только экономии данного ресурса, но и рассмотрения вопросов раздельного водоснабжения. Однако и в стоимостном выражении себестоимость ресурса в Европе кратно превышает аналогичный российский показатель, и это стимулирует потребителей более экономно относиться к данному ресурсу.
Не секрет, что на сегодняшний день единственным в своем роде локальным монополистом в части оказания услуг в г. Томске по обеспечению потребителей питьевой водой является муниципальное предприятие «Томск-водоканал». Уникальность данного предприятия обусловлена тем, что оно
© В.К. Попов, А.В. Бочаров, 2008
единственное в Сибирском федеральном округе, которое обеспечивает жителей питьевой водой из артезианских источников подземного водозабора Объ-Томского междуречья. В структуру предприятия входят два водозабора (поверхностный и подземный), 3 станции 3-го подъема, 14 канализационных станций перекачки стоков, более 200 артезианских скважин, 500 км водопроводных сетей и 300 км канализации.
Не секрет, что стоимость ресурса определяется произведением тарифа на норматив потребления. В состав тарифа в своей основе входят все затраты по подъему, транспортировке и доведению ресурса до каждого конкретного потребителя. Что касается определения нормативов потребления, то здесь не все так однозначно. Так, при установлении нормативов потребления для населения г. Томска, которые действуют до настоящего времени, представительные органы власти руководствовались техническим заключением по установлению эксплуатационных норм водопотребления, выполненным МП «Томск-водоканал» под руководством ГУПИ «СибГипрокоммунводоканал». Согласно данному заключению для натурных работ по расчету конкретных эксплуатационных норм водопотребления населением (ЭНВН) была проведена выборка жилых домов, расположенных в различных районах города, которые отличались этажностью; численностью и плотностью населения; давлением воды на водопроводном вводе; уровнем эксплуатации системы водоснабжения и т. д.
Натурные обследования объектов и измерения давлений, расходов воды производились по 36 водомерам в 43 жилых домах без учета расходов воды субабонентами - арендаторами, находящимися в жилых домах. Все подготовительные работы по врезкам, заменам приборов учета воды (водомеров) и т. п. выполнялись в период июль - сентябрь 2001 года. Фактические измерения суточных расходов воды и давления были произведены в течение недели с 24.10.2001 по 30.10.2001 гг. В результате проведенной работы установлено, что фактическое удельное среднесуточное водопотребление в жилом фонде г. Томска в среднем составило для зданий с централизованным горячим водоснабжением:
- при «открытой» системе горячего водоснабжения (существующая норма 200 л/чел. сут) - 229 л/чел. сут, т. е. на 29 л/чел. сут больше утвержденной нормы;
- при «закрытой» системе горячего водоснабжения (существующая норма 320 л/чел. сут.) - 363 л/чел. сут, т. е. на 34 л/чел. сут больше утвержденной нормы.
Однако необходимо отметить следующее: ЭНВН определяются на основании натурных исследований. Выборка объектов для проведения натурных измерений должна формироваться с учетом следующих требований: количество объектов не менее 25-30; из выборки должны быть исключены объекты с перебоями в водоснабжении, с плохой циркуляцией в системе централизованного горячего водоснабжения. Для каждого из отобранных объектов должны быть представлены данные абонентского отдела о фактических расходах воды за 12 последних месяцев; измерения расходов должны проводиться в течение 2-3 недель.
С целью опровергнуть либо подтвердить расчеты ГУПИ «СибГипро-коммунводоканал» в Государственной жилищной инспекции Томской области была создана рабочая группа, проводившая выборочные проверки технического состояния внутридомовых сетей в жилых домах, водопотребление в которых выше нормативного. Результаты проверки следующие:
- ул. Сибирская, 102/3. Госповерка водосчетчика отсутствует. Напор на вводе в здание - 68 м вод. ст. при необходимом 46 м (СНиП 2.04.02-84 п. 2.26). Регулятор давления отсутствует. Подвальные помещения в удовлетворительном состоянии.
- ул. Сибирская, 111. Госповерка водосчетчика отсутствует. Напор на вводе в здание - 58 м вод. ст. при необходимом 42 м (СНиП 2.04.02-84 п. 2.26). Регулятор давления отсутствует.
- ул. Мокрушина, 14/1. Госповерка водосчетчика отсутствует.
- мкр. «Солнечный». Обследовано 3 жилых дома: ул. Бирюкова, 26, ул. Клюева, 4, ул. Обручева, 14. Натурные измерения проводились по счетчикам, установленным на ЦТП. По данным обслуживающей организации МЖЭП-31 и жителей микрорайона, в течение 2002-2003 гг. в мкр. «Солнечный» имели место аварии на внутриквартальных сетях водопровода, подпадающих под учет водосчетчиков, установленных на ЦТП. Утечек на внутридомовых сетях не установлено. Госповерка счетчиков, установленных на вводах в жилые дома, отсутствует (кроме жилого дома по ул. Клюева, 4). По ряду проверяемых квартир обнаружено несоответствие температуры горячей воды в точке водоразбора установленным минимальным стандартам (ниже предельного уровня - 50 °С).
Необходимо также отметить, что определяющим показателем, характеризующим техническое состояние внутридомовых систем водоснабжения, является ночной расход, который указывает на величину прямых утечек воды в жилых зданиях. МП «Томскводоканал» этот показатель не учтен при расчете ЭНВН.
Из указанного следует, что натурные исследования, выполненные МП «Томскводоканал», по установлению ЭНВН проведены с отклонением от Методических рекомендаций по установлению эксплуатационных норм водопо-требления населением: срок проведения измерений - менее недели, количество объектов - менее 25, госповерка водосчетчиков, установленных на вводах в дома, отсутствует. В связи с этим возникает сомнение в объективности измерений, выполненных обслуживающими организациями совместно с МП «Томскводоканал». В итоге недостаточная представительность натурных измерений не позволяет сделать правильный вывод о величине сверхнормативного потребления воды населением и величине утечек воды в жилищном фонде за счет низкого качества технической эксплуатации внутриквартальных и внутренних систем водоснабжения и, главное, величине потребления воды, подлежащей оплате населением. Кроме того, следует отметить, что в процессе натурных измерений на ряде внутридомовых сетей жилых зданий имели место высокие давления, достигавшие 60-70 м вод. ст. В соответствии с проведенными техническими расчетами известно, что при повышении давления на 10-15 м вод. ст. расход воды на одного жителя может увеличиться более чем
на 20 литров в сутки. Тенденция повышения расхода воды с повышением давления проявляется практически для всех зданий, где напор на вводе более 42 м вод. ст.
Тем не менее решением Томской городской думы от 20.04.2004 № 626 «О нормативах потребления жилищно-коммунальных услуг» были установлены нормативы водопотребления для жителей г. Томска, основанные на данном техническом заключении по установлению эксплуатационных норм во-допотребления.
Параллельно, анализируя предоставленные МП «Томскводоканал» данные о количестве поданной воды в сеть и фактически реализованной, можно сделать вывод о том, что по-прежнему отсутствует должный контроль и учет данного ресурса на всех стадиях технологического процесса от подъема, транспортировки и до конечной реализации потребителю (табл. 1).
Таблица 1
Динамика производственных показателей по подъему и реализации воды МУП «Томский энергокомплекс» (МП «Томскводоканал») за 2001-2007 годы, тыс. м3
№ п/п Наименование Факт
2001 2003 2005 2007
1 Поднято воды (насосными станциями 1-го подъема) 70785,4 69694,4
2 Пропущено воды через очистные сооружения 70122,5 68944,2
3 Расход воды на собственные нужды 2585,9 3003,9
4 Подано воды в сеть 70446,1 71678 67452,4 66431,952
5 Утечки и неучтенные расходы воды 31656,3 35590,2 22721,4 21203,6
6 Реализовано воды: всего в том числе населению бюджетным организациям промышленным предприятиям 38789,8 32774,7 3648.0 2367.1 36087.8 31338.9 3533,7 2615,4 38897,7 31993,97 3484,53 3419,16 36475,6 29651,2 3270,8 3553,68
До настоящего времени существенную роль в производственном процессе играют утечки и неучтенные расходы воды, оплачиваемые потребителями в составе тарифа с учетом нормативов потребления. В 2001 году этот показатель составил 45 % от всей поданной воды в сеть, в 2003 - 49 %, в 2005 - 34 %, в 2007 - 32 %. Хотя и наметилась тенденция к его снижению, тем не менее этот показатель по-прежнему достаточно высок. Так в соответ-
ствии с заключением ГУП «Сибирский институт Гипрокоммунводоканал» в настоящее время как такового норматива на утечки по сетям в России не имеется, но из опыта эксплуатации в городах с аналогичными условиями утечки ориентировочно составляют около 20 %.
Учитывая ежегодно возрастающую стоимость электроэнергии, материальных ресурсов, а также стоимость работ по ремонту и замене сетей, являющуюся базовой определяющей тарифа, необходимо понимать, что стоимость питьевой воды, соответствующей установленным стандартам качества, ежегодно будет расти. С учетом изложенного уже сегодня необходимо уделять особое внимание проблемам бережного и рационального использования данного ресурса, при этом в комплексе решая вопросы:
- контроля и учета на всех стадиях производственного процесса от подъема и подачи воды в сеть до ее доставки конкретному потребителю;
- формирования и реализации как производственных, так и инвестиционных программ организаций коммунального комплекса при обязательном условии проведения внятной тарифной политики с целью своевременного проведения плановых ремонтных работ;
- организации в средствах массовой информации, в детских учреждениях, школах систематической и целенаправленной пропаганды о необходимости бережного отношения к данному ресурсу, сокращения нерационального потребления, утечек воды;
- стимулирования установки приборов учета потребителями;
- соблюдения организациями коммунального комплекса требований законодательства по предоставлению потребителям коммунальных услуг, соответствующих установленным стандартам качества.
При этом нельзя не учитывать и возникающие побочные (сопутствующие) проблемы, связанные с водохозяйственной деятельностью на территории агломерации г. Томск, ЗАТО Северск, Томский район. К таким проблемам можно отнести: изменение гидродинамических и гидрохимических характеристик гидросферы в связи с образованием крупной депрессионной воронки, снижение уровня грунтовых вод, развитие процессов истощения и загрязнения подземных вод, преобразование природных ландшафтов в результате изменения подземного стока и т. д.
При исследовании зарубежного опыта установлено, что уровень подземных вод неуклонно понижается в ряде регионов Азии - на Ближнем Востоке, на большей части Индии и практически везде в Китае. На СевероКитайской равнине, где собирают 40 % урожая страны, он падает со скоростью 1,5 м в год. В Индии забор подземных вод вдвое превышает их пополнение, в результате уровень воды падает на 1-3 м в год. По предварительным оценкам специалистов, уже в ближайшее время производство зерновых может сократиться более чем на 25 %.
Подобные проблемы (хотя и не так остро) стоят и перед населением Обь-Томского междуречья.
Подземные воды, как и вся природная среда Томской области, испытывают разного рода техногенную нагрузку. По степени и характеру воздействия хозяйственная деятельность человека разнообразна, но в любом случае
она оказывает влияние на режим, баланс и качество подземных вод. Анализ эксплуатации подземных вод на Обь-Томском междуречье за последние 25 лет показывает, что проводимые в настоящее время в неполном объеме природоохранные мероприятия, а также нерациональное отношение к природным ресурсам привели к интенсификации отрицательных необратимых процессов (табл. 2).
Таблица 2
Факторы и следствия техногенных нарушений гидросферы в районе городов Северска, Томска и Томского района
Наименование техногенного фактора Нарушения в гидросфере
гидрогеодинамические гидрогеохимические
Непосредственное воздействие на поверхностные водотоки и подземные воды
Эксплуатация крупного Томского и двух относительно небольших Северских водозаборов из подземных источников Изменение режима подземных вод в зоне влияния водозаборов, изменение режима влажности в зоне аэрации, привлечение загрязненных поверхностных и подземных вод четвертичных отложений Изменение химического состава подземных вод в сравнении с фоновым
Эксплуатация мелиоративных систем При осушении - нарушение баланса поземных вод, при орошении - создается дополнительное инфильтра-ционное питание Изменение химического состава подземных вод
Разгрузка загрязненных вод с территории городов Томска, Северска и других урбанизированных территорий Дополнительное питание Загрязнение вод органическими веществами, тяжелыми металлами
Подземное захоронение жидких отходов и токсичных веществ Дополнительное питание, формирование куполов регрессии Химическое и радиохимическое загрязнение подземных вод, изменение характера миграции веществ
Добыча гравия Изменение кольматации грунтов Загрязнение нефтепродуктами, тяжелыми металлами, радионуклидами
Добыча торфа Нарушение баланса поверхностных и подземных вод Загрязнение нефтепродуктами
Окончание табл. 2
Наименование техногенного фактора Нарушения в гидросфере
гидрогеодинамические гидрогеохимические
Складирование и хранение удобрений и ядохимикатов Нарушение природного равновесия в саморазви-вающейся и самоорганизующейся системе «вода -порода - газ - органические вещества» Химическое загрязнение поверхностных и подземных вод
Скотомогильники Загрязнение азотсодержащими и органическими веществами, бактериальное загрязнение
Складирование твердых отходов Загрязнение вод органическими веществами, тяжелыми металлами, азотсодержащими соединениями
Возделываемые сельскохозяйственные поля Загрязнение вод пестицидами, веществами - компонентами удобрений
Сбросы неочищенных коммунальных стоков Загрязнение органическими веществами, тяжелыми металлами, аммонийным азотом, фосфором, бактериальное загрязнение
Эксплуатация асфальтобетонного завода Загрязнение нефтепродуктами, поверхностноактивными веществами, полиароматическими углеводородами, тяжелыми металлами
Вырубка лесов Изменение инфильтраци-онного питания, истощение ресурсов подземных вод Загрязнение нефтепродуктами, тяжелыми и радиоактивными металлами
Опосредованное воздействие на гидросферу
Выпадение загрязненных атмосферных осадков Загрязнения соединениями серы, хлора, тяжелыми металлами, радионуклидами
Эксплуатация транспортных систем Загрязнение соединениями серы, хлора, тяжелыми металлами, нефтепродуктами
Отличительной чертой Обь-Томского междуречья является существование обширной воронки депрессии, образовавшейся в результате интенсивного водоотбора. С одной стороны, ее развитие влечет за собой ухудшение качества воды в результате усиления водообмена за счет повышения скоростей внутри- и межпластовых перетоков и подтягивания некондиционных вод. С другой стороны, происходит постепенная сработка уровней подземных вод эксплуатируемого горизонта. В результате сельское население междуречья испытывает негативные последствия этого процесса в виде деградации древостоя, исчезновения небольших поверхностных водоисточников, осушения колодцев и ухудшения качества воды в них.
В этой связи необходимы серьезные мониторинговые исследования гидродинамики и качества подземных вод, а также изменения состояния природных вод под воздействием естественных, техногенных и естественнотехногенных факторов с целью предупреждения возникновения негативных последствий и принятию упреждающих мер.
Также вызывает беспокойство снижение качества воды в кранах у потребителей. Причиной вторичного загрязнения воды является сильный износ сетей. К примеру, увеличение количества хлоридов, нарушение углекислотного равновесия создают условия для быстрого износа металлов. Существует тесная взаимосвязь между состоянием водопроводных труб и составом воды. Для обоснованного вывода о характере воздействия степени изношенности сетей на качество воды необходима более детальная оценка стабильности воды и ее коррозионной активности.
Учитывая, что не менее 60 % подземных коммуникаций отработали свой нормативный срок и наступает предельное состояние конструкций, следует полагать, что начинается их массовый выход из строя. Этому способствует наличие неудовлетворительной работы по диагностике, прогнозированию состояния сетей. В связи с чем необходимо не только провести инвентаризацию технического состояния подземных коммуникаций и особенно канализационных сетей, выявить и постановить на учет бесхозяйные сети, но и ужесточить административную ответственность по отношению к собственникам за несвоевременное проведение работ по восстановлению либо замене коммуникаций.
Существующая схема водопроводной сети города за последние годы претерпела существенные изменения. Прежде всего, это связано с градостроительной политикой, не учитывающей особенности развития инженерных коммуникаций. Кольцевая сеть водопровода превращается в тупиковую, что значительно снижает ее надежность. При этом износ водопроводных сетей составляет более 70 %. С целью недопущения увеличения износа и своевременного проведения ремонтных работ необходимо, в том числе, проводить объективное тарифное регулирование, основанное на реальном состоянии дел и технических показателях, без учета политической составляющей либо прямого вмешательства со стороны власти, устанавливающей предельные уровни тарифа (индексы).
Необходимо отметить, что в настоящее время мониторинговые исследования в области питания вод продуктивного горизонта проводятся по двум на-
правлениям. Часть исследований осуществляется ТЦ «Томскгеомониторинг», другая часть - собственными силами МП «Томскводоканал». Несмотря на осуществление программы по ведению мониторинга, обработка и анализ полученных результатов проводятся не в полном объеме, а при интерпретации преследуются узковедомственные интересы. С целью получения более объективной картины необходимо расширить перечень контролируемых показателей для некоторых специфических загрязнителей, пересмотреть существующие схемы наблюдательной сети. Созданная более 25 лет назад, она не удовлетворяет потребностям сегодняшнего дня. При этом надо понимать, что инвентаризация системы режимных наблюдений, а также сам мониторинг являются достаточно серьезной финансовой проблемой, затраты по реализации которой должны быть учтены при определении себестоимости воды и тарификации.
Также одним из существенных факторов, относящихся к категории потенциальных угроз загрязнения подземных вод, является осуществление деятельности предприятий Северного промузла г. Томска (СХК, ТНХЗ и т. д.). Игнорирование данной проблемы может привести к развитию негативных техногенных процессов и, как следствие, к изменению гидродинамики, химического состава вод, что в дальнейшем может привести к необходимости перехода системы водоснабжения на новые более дорогостоящие технологии очистки воды.
Таким образом, основные результаты выполненного анализа эксплуатации подземных вод Объ-Томского междуречья позволяют установить общие проблемы и тенденции развития в природопользовании и наметить основные пути их решения.
Библиографический список
1. Эколого-экономические аспекты эксплуатации подземных вод Обь-Томского междуречья / В.К Попов, О.Д. Лукашевич, В.А. Коробкин [и др.]. - Томск : Изд-во ТГАСУ, 2003. - 174 с.
2. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты / В.И. Данилов-Данильян, К.С. Лосев; Институт водных проблем РАН. - М. : Наука, 2006. - 221 с.
3. Рогов, Г.М. Проблемы использования природных вод бассейна реки Томи для хозяйственно-питьевого водоснабжения / Г.М. Рогов, В.К. Попов, Е.Ю. Осипова. - Томск : Изд-во ТГАСУ, 2003. - 218 с.
4. Материалы проверок Государственной жилищной инспекции Томской области.
V.K. POPOV, A.V. BOCHAROV
WATER SUPPLY PROBLEM AND ITS ECOLOGY-ECONOMIC CONSEQUENCES IN CITY TOMSK
The analysis of water supply situation in the regional center Tomsk and the general problems and tendencies of development in natural resources use on the example of Ob-Tomsk country between two rivers are given in the paper. The basic ways of the improvement of this situation are suggested.
