Как очищается вода городского водопровода

Как очищается городская водопроводная вода

Проблема чистоты воды в мегаполисах стоит острее, чем в небольших населенных пунктах. Урбанизация привела к резкому увеличению количества бытовых стоков. Для обеспечения жизнедеятельности человека в водопроводные магистрали ежедневно подаются кубокилометры питьевой воды. Понятно, что водоснабжение отдельного домовладения легко организовать с помощью шахтного колодца. В отдельных случаях поселки и города снабжаются из артезианских скважин или других естественных водоемов, но в общей массе вода забирается из искусственных водохранилищ. Да-да, именно из тез больших водоемов, где водится рыба, купаются отдыхающие, стекают атмосферные осадки, попадают бытовые и промышленные отходы.

Чтобы простая пресная вода превратилась в питьевую, она должна пройти серьезную очистку, состоящую из нескольких этапов, и только тогда, пройдя долгий путь, она потечет из крана. Возможно, недостаточно вкусная, скорее всего с различными примесями и специфическим запахом, но безопасная для здоровья. Теоретически, представители водоканалов регулярно проводят заборы и контролируют ее качество. В этой статье мы собрали информацию, как именно очищают воду и что в нее добавляют в разных городах и странах. Способы очистки отличаются, ведь в каждой части мира есть свои сложности и проблемы. Среди них: повышенные концентрации микроорганизмов, фекальные стоки, тяжелые металлы, пестициды.

Чем и как чистят воду для населения в России

Чистая питьевая вода в городских водопроводах отсутствует не только в России, но и в других странах. Приятное исключение – некоторые европейские страны, которые защищают воду конституцией. Остальным приходится довольствоваться тем, что течет из крана. Качество российской водопроводной воды способствует развитию отрасли бытовых фильтров и бутылированной воды.

Вода, забираемая из открытых водохранилищ чище, чем та, что подается из подземных резервуаров. Эта проблема затрагивает Подмосковье и часть Новой Москвы. К 2025 году планируется полная реконструкция системы водоснабжения

В Москву воду поставляют из Волги и Москвы-реки и обрабатывают на четырех станциях водоподготовки. После забора она транспортируется в регулирующий бассейн, где она проходит первый этап фильтрации. Из воды отсеивают крупные фракции мусора, растительность и рыбу. Процеженная вода отправляется в смесительную емкость для дезинфекции.

Сначала добавляют порошок активированного угля. В следующей емкости ее под высоким напором смешивают с коагулянтом полиоксихлоридом алюминия. От такой процедуры сначала смесь покрывается пеной. Добавление флоакулянта собирает пену в крупные хлопья. В ней содержатся все связанные вредные вещества. В отстойниках под собственным весом загрязнения осаждаются и убираются со дна. Повторный цикл фильтрации, проходя через песчаные и угольные фильтры.

Несколько последних лет московский водоканал начал практиковать обеззараживание и очистку питьевой воды с помощью озоносорбции. Озон получают искусственным путем. Это опасный газ, вдыхание которого приводит к летальному исходу.

После фильтрации и озонирования вода становится пригодной для питья и отвечает всем санитарно-гигиеническим нормам. К сожалению, ее нельзя сразу подавать в водопровод. Тысячи километров труб, недостаточная циркуляция и тупиковые ответвления станут отличной средой для микроорганизмов.

Мировая практика – использовать для санитарной обработки питьевой воды хлор. Он дешевый и эффективный, хотя и не безвредный. Раньше применяли жидкий хлор, поэтому сейчас переходят на его менее опасный аналог – гипохлорит натрия. На выходе из станции водоподготовки остаточные концентрации хлора в воде находится в пределах 0,8-1,2 мг/л. Превышение или занижение нормы – влечет за собой уголовную ответственность. Соблюдение технологии контролируется Роспотребнадзором.

В питерском университете Петра Великого создали электролизный агрегат, который в будущем сможет заменить хлорирование. Активный реагент феррат натрия расщепляет токсины на малотоксичные производные и уничтожает микроорганизмы, не оставляя в воде опасных остаточных продуктов

Специалисты отмечают, что специфический запах водопроводной воды должен ощущаться, если его нет, возможно, были нарушения технологии обеззараживания. Он оценивается по пятибалльной шкале. Летом запах сильнее из-за того, что высокие температуры способствуют размножению бактерий, и приходится использовать больше хлора для обработки воды.

Отношения между местным предприятием водоканала и потребителем водопроводной воды регулируются законодательно. Если из крана течет вместо питьевой воды, странная жидкость с цветом и физическими примесями, то вы имеете право подать на поставщика некачественной услуги в суд, собрав анализы и пакет документов.

Очистка воды заграницей

В разных странах практикуются разные алгоритмы водоподготовки. Главная задача – получить безопасную воду, но, например, в Японии вода должна быть еще и вкусной. Оказывается, что из японских кранов течет вода, которая вкуснее многих видов бутылированной. Этого добиваются озонированием и фильтрацией. Здесь самые строгие стандарты. Хлорирование питьевой воды в Японии обязательно, но содержание остаточного хлора составляет до 0,4 мг/л. Чтобы поддерживать концентрацию без превышения, она отслеживается и в случаи снижения препарат добавляется на насосных станциях.

Хлорированием очищается более 90% водопроводной воды во всем мире. Около сотой доли приходится на озонирование и другие методы. Недостаток альтернативных методик – нет долгосрочного обеззараживающего эффекта. Обработанная хлором вода безопасна в микробиологическом плане, но содержит в себе галогенсодержащие соединения, в основном – тригалометаны. Использование гипохлоритов только способствует их образование. Самый простой способ снизить концентрации органических веществ природного происхождения на стадиях водоподготовки предшествующих хлорированию.

Стран, которые отказались от хлорирования питьевой воды немного, а результаты противоречивые. В Германии – все хорошо, требования к водопроводной воде строже, чем к бутылированной, в Перу – случилась эпидемия холеры

Финляндия входит в топ-10 стран с самой чистой водой. Для очистки используется сульфат железа, который связывает органические вещества. Дальше вода последовательно проходит песчаные фильтры, озон, активированный уголь и ультрафиолет. Уже в распределительной системе добавляется хлорамин.

Во Франции алгоритм похож, но без ультрафиолета. Кроме того для защиты труб используется ортофосфорная кислота. Жители Австрии наслаждаются водой с минимальными количествами двуокиси хлора.

Как правило, чем более развита страна, тем жестче прописаны предельно допустимые концентрации побочных продуктов хлорирования. Они находятся в пределах 0,06-0,2 мг/л. В российской водопроводной воде ПДК в несколько раз выше.

Альтернативные методы очистки

Заменой хлорированию могут стать обработка ультрафиолетом, ультразвук и озонирование. В продаже есть стационарные установки для подготовки воды, но хлорка пока остается однозначным монополистом в сфере дезинфекции. Отказаться от нее без введения достойной антибактериальной обработки, значит поставить здоровье и жизни потребителей под угрозу.

Ультрафиолет считается самым эффективным из нехимических вариантов. Технология развивается почти четверть века, как только ученые обнаружили, что любой химический способ очистки дает вредные для человеческого организма побочные эффекты.

Пока в отечественных водопроводах со старыми трубами течет вода не совсем питьевого качества, потребителям приходится тратиться на доочистку с помощью кипячения, отстаивания и фильтрования. Это объясняет почему, растет спрос на строительство колодцев. Выбрав хорошую компанию, клиент получит более качественную воду.

По передовым технологиям: как в Москве очищают питьевую воду

Сергей Собянин 13 октября посетил Рублевскую станцию водоподготовки, где был введен дополнительный блок озоносорбации. Благодаря использованию самых передовых технологий вода, которая поступает горожанам, стала более чистой, прозрачной, у нее нет запаха.

Объем московской питьевой воды, очищенной с помощью технологий озонирования, озоносорбции и мембранной фильтрации, достиг 64 процентов. Качество воды в Москве будет улучшаться и дальше.

Всего в Москве четыре станции водоподготовки: Рублевская, Западная, Северная и Восточная. Путь от водозабора до крана в квартире вода проходит за восемь — 12 часов. Главный инженер управления водоснабжения Мосводоканала Алексей Бабаев — один из тех, кто знает, как превратить воду из водохранилища в питьевую. О том, как это происходит, он рассказал mos.ru.

11 резервуаров и насосных станций

— Как проходит процесс очистки питьевой воды?

— У нас в Москве работают четыре станции водоподготовки, которые обрабатывают поверхностную воду и делают из нее питьевую. Протяженность городской сети суммарно — около 13 тысяч километров трубопровода различного диаметра. На территории города действует 11 регулирующих узлов — это резервуары и насосные станции. Резервуары нужны для того, чтобы принять воду со станций водоподготовки. Затем насосы ее закачивают в городскую сеть и по цепочке в квартиры москвичам.

— Сколько времени проходит с того момента, когда вода берется из источников, до того, когда она поступает в квартиры?

— Весь цикл — от восьми до 12 часов.

— Откуда Москва берет воду?

— На 99 процентов — из поверхностных водоисточников. Это Волжский водоисточник и Москворецкий. В состав Москворецкого входят Москва-река и несколько водохранилищ — Истринское, Можайское, Рузское, Озернинское. Кроме того, есть резервная Вазузская гидротехническая система. Она используется в засушливые годы, когда не хватает воды в наших водохранилищах. У нас есть возможность через систему каналов и насосных станций закачать воду на Москворецкий склон. А волжская вода подается из реки Волги, перекачивается по каналу имени Москвы — это целый каскад насосных станций. Наши водозаборы расположены на Учинском и Клязьминском водохранилищах. На воде Волжского источника работают Северная и Восточная станции, на воде Москвы-реки — Западная и Рублевская.

— А оставшийся один процент — это что за источники?

— Он приходится на подземные источники, это территории за МКАД и ТиНАО. Та часть ТиНАО, которая ближе к старым границам Москвы, снабжается водой, подаваемой с Западной станции, а та, которая дальше, — из подземных водоисточников, то есть из скважин.

Для нас новым направлением не так давно стали как раз Троицкий и Новомосковский округа, где есть подземные водоисточники. Тут на каждом водоносном горизонте имеются свои особенности, проблемы. Где-то мы применяем обезжелезивание, где-то умягчение, где-то удаляем соли тяжелых металлов с помощью обратного осмоса.

Вся московская вода — средней жесткости

— Насколько вода отличается в районах города? Можно сказать, что где-то она мягче, где-то жестче, где-то даже, может быть, вкуснее?

— В принципе, вся вода в городе характеризуется средней жесткостью. Она незначительно меняется по сезонам. Весной мягкая талая вода поступает к нам в водохранилище, на водозаборы, поэтому в этот период показатель жесткости чуть меньше. В процессе водоподготовки мы этот показатель не меняем, то есть это так называемая природная жесткость.

Что касается вкуса, то тут очень много зависит от индивидуального восприятия человека. Кто-то чувствует какие-то оттенки изменения запаха, привкуса, кто-то говорит, что вся вода одинаковая, где бы он ее ни попробовал.

— Как показатели жесткости меняются в течение года?

— Есть, конечно, диапазон — от трех до пяти с половиной градусов жесткости. Например, зимой он приближается к пяти с половиной при нормативе семь градусов, а весной составляет около трех градусов жесткости. Но потребителю практически невозможно почувствовать это на вкус.

— А как еще может влиять на воду то или иное время года?

— Зимой и весной, когда снег сходит с прилегающей к водохранилищам территории, вместе с ним в воду могут попасть различные загрязняющие вещества, из-за которых появляется, например, запах. Осенью во время дождевых паводков в водоисточники также могут поступать загрязняющие вещества. Однако москвичи надежно защищены и из крана в это время все равно течет чистая питьевая вода. На станциях водоподготовки корректируется режим обработки воды: меняются дозы реагентов, скорость фильтрации, мы чаще промываем наши сооружения.

Кроме того, есть еще период цветения воды — это массовое развитие фитопланктона в водохранилищах. Как правило, это происходит летом, когда вода хорошо прогревается. Тогда мы вводим специальные режимы обработки воды, корректируем дозы реагентов. Но на качестве питьевой воды, которая выходит со станции, это не сказывается. Она круглый год соответствует санитарным нормативам.

Приятный вкус и отсутствие запаха

— В Москве качество воды за последние годы улучшилось. С чем это связано?

— Да, это действительно так. С 2002 года в Москве строятся современные сооружения, то есть наша классическая технология отстаивания и фильтрации воды дополняется доочисткой. Это озонирование воды и дальнейшая сорбция на угольных фильтрах. В 2002-м был запущен первый блок озоносорбции на Рублевской станции. С тех пор на Западной станции было построено два блока, еще один большой — на Рублевской. И вот сейчас запущен третий мощный блок озоносорбции на Рублевской станции.

Технология озоносорбции позволяет практически полностью очистить воду от органических загрязнений. Вода становится приятной на вкус, цвет, у нее нет запаха. Поэтому да, можно сказать, что на протяжении вот уже 15 лет качество воды в Москве постоянно улучшается. Это абсолютно безопасная вода, пригодная каждый день для употребления человеком в питьевых и хозяйственно-бытовых целях.

— Как озон помогает очистить воду? Как работает эта технология?

— Озон — это очень сильный окислитель. Все мы знакомы с запахом озона во время грозы: если она приближается, мы ощущаем запах свежести. На станции водоподготовки озон вырабатывается с помощью специального оборудования, где кислород, которым мы дышим, с помощью электрического разряда превращается в озон. Обрабатывая им воду, мы получаем полное расщепление всякого рода органических загрязнений в воде, которые дальше, на стадии фильтрации через угольную загрузку, оседают и полностью извлекаются из воды. На сегодняшний день это наиболее эффективная и экономически обоснованная технология.

— Такая технология позволяет очищать воду быстрее, чем было раньше?

— Нет, не быстрее. Просто это дополнительная стадия очистки. Вода, которая очищается с помощью современных технологий, несколько отличается: в ней вообще практически не присутствуют какие-то сезонные запахи или привкусы.

На уровне Парижа и Лондона

— Как часто в Москве проверяют качество питьевой воды?

— Это процесс непрерывный. Каждый день отбираются пробы воды на водоисточниках, на Москве-реке, на водозаборах станций, в процессе водоподготовки на самих станциях и в городской водораспределительной сети. Всего в сети 250 точек контроля.

— Можно ли в домашних условиях проверить, чистая вода или нет?

— Только, наверное, визуально: налить в стакан и посмотреть, прозрачная ли она, попробовать на вкус, определить, есть ли запах и так далее. Для того чтобы проверить воду по химическому составу, нужно делать анализ в специальных лабораториях.

— Можете сравнить качество воды в Москве и в других мегаполисах мира?

— Всемирная организация здравоохранения продиктовала основные принципы, какой должна быть вода: безопасной в эпидемиологическом отношении, безвредной по химическому составу. Нормативная база в разных странах различается. Где-то, допустим, больше внимания уделяют нормированию железа, потому что в этой стране проблемы с железом. По качеству воды Москва на уровне таких европейских городов, как Лондон, Париж.

Вплоть до конца XVIII века жители Москвы брали воду из рек, прудов и специально вырытых колодцев. Первый городской водопровод появился в 1804 году. Его длина составляла 21 километр. В 1903 году ввели в эксплуатацию первую станцию водоснабжения — Рублевскую. Собственно, с тех пор воду можно пить из-под крана. И за всю историю централизованного водоснабжения в Москве не было ни одной вспышки заболеваний, связанных с водой.

Принцип работы и этапы очистки питьевой воды на станции водоподготовки

Перед тем как попасть в городские водопроводные сети и в краны потребителей, вода проходит тщательную предварительную очистку. Для приведения ее в состояние питьевой устанавливаются станции водоподготовки, которые позволяют убрать все вредные примеси, мусор, небезопасные для здоровья химические элементы. Однако даже самые высокотехнологичные установки не являются гарантией чистоты, поэтому нередко используются дополнительные домашние фильтры.

Особенности устройства и виды

Большинство городских жителей не удовлетворено качеством воды, которая подается через водные магистрали в краны. Причем в разных регионах химический состав жидкости и наличие в ней примесей различаются. Кто-то отмечает повышенную жесткость, кто-то — белый осадок из-за мела, а иногда чувствуется хорошо уловимый запах плесени или других непонятных веществ. Решением проблемы в большинстве случаев становится монтаж накопительных или проточных фильтров.

На самом деле перед тем как попасть к непосредственным потребителям, жителям населенных пунктов, на промышленные и другие объекты, вода проходит тщательную очистку. Процедура, в ходе которой она приводится в соответствие с санитарными нормами, называется водоподготовка. Питьевая вода на станции подается их природных водоемов, хранилищ, каналов. Процесс ее обработки зависит от дальнейшего использования: питье, бытовое использование, полив или технические нужды.

В отдельных населенных пунктах или регионах функционируют муниципальные станции химводоочистки. Это крупные объекты стационарного типа либо мобильные комплексы, представленные контейнерными, модульными и блочными системами.

Конструктивное устройство каждой установки зависит от того, от чего необходимо очистить воду. По методу фильтрации различают следующие виды станций:

• химические — предполагают обработку реагентами (хлор или озон), чтобы нейтрализовать все неорганические примеси (таким способом удаляются сульфаты, цианистые вещества, железо, нитраты, марганец);
• механические (физические) — пропускают потоки через фильтрующие системы мембранного или сетчатого типа для удержания и отсеивания посторонних частичек (бактерии, взвеси, соли тяжелых металлов);
• биологические — предусматривают введение в жидкость специальных микроорганизмов, которые уничтожают вредную и опасную органику (способ актуален для обеззараживания сточных вод);
• физико-химические — применяются на промышленных объектах и крупных станциях подготовки воды;
• ультрафиолетовые — предназначены для уничтожения патогенной микрофлоры и бактерий.

Все системы классифицируются также на бытовые и промышленные, различаются по производительности и принципу работы. На многих городских объектах устанавливаются по несколько фильтрующих систем, выполняющих разные функции одновременно.

Принцип действия

По пути из водоема в квартиру потоки воды проходят несколько этапов очистки. Однако не стоит при этом быть уверенным в том, что она становится идеально чистой и безопасной. В летнюю жару количество вредных бактерий и микроорганизмов существенно увеличивается. Именно из-за употребления воды из-под крана отмечается всплеск кишечных заболеваний и отравлений. В морозную погоду количество патогенной микрофлоры значительно сокращается, но нельзя списывать со счетов человеческий фактор и халатность сотрудников водоочистительных предприятий, изношенность оборудования и другие проблемы.

Стандартная процедура на станции водоочистки происходит в несколько этапов:

• механическая обработка — сначала из жидкости нужно убрать твердые, нерастворимые частички, примеси в виде ила, песка, травы и водорослей, а также мусора и остатков жизнедеятельности человека;
• аэрация — процесс растворения содержащихся газов, окисления железа (осуществляется аэрационной колонной и специальным компрессором);
• обезжелезивание — наиболее сложный и длительный этап, где используется дренажно-распределительное устройство с блоком автоматического управления (в корпус засыпается зернистый материал, на котором и окисляется железо сначала из двухвалентного в трехвалентное, а после — выпадает в осадок);
• смягчение — удаление из воды солей магний и кальция, которые делают ее жесткой (используется регенерирующий раствор соли и ионообменные смолы).

Завершающим этапом является пропуск через угольные фильтры. Они позволяют улучшить цвет и запах воды, делают вкус более приятным.

Обязательной процедурой на любой станции водоподготовки является обеззараживание — уничтожение бактериологических загрязнителей. В качестве реагентов применяются хлор или ультрафиолетовые стерилизующие установки. Однако в первом случае требуется дополнительная процедура по избавлению от остатков хлора, которые крайне опасны для здоровья.

Ультрафиолетовые лучи считаются более безопасными. Они способны проникать в каждую клетку микроорганизмов, разрушать их и полностью уничтожать. Таким образом, достигается максимальный обеззараживающий эффект. В большинстве городов все же предпочтение отдается промывке внутригородских сетей хлором. Об этом свидетельствует периодически появляющийся характерный запах в течение нескольких дней с периодичностью 2 раза в год.

Техническое оснащение городских сетей

Стационарные станции представляют собой огромные площадки с многочисленными узлами и механизмами. Современное оборудование функционирует полностью в автоматическом режиме, поэтому присутствие человека в рабочем процессе сведено к минимуму. Стандартная комплектация устройств включает:

• основной резервуар для приема жидкости — сюда она поступает через коммунальные каналы для первоначального накопления и грубой первоначальной очистки;
• насосы — агрегаты, обеспечивающие дальнейшее перемещение воды на рабочие подстанции;
• смесители — интегрированные в систему вихревые установки, которые отвечают за равномерное распределение добавляемых коагулянтов по всей массе (скорость в пределах 1,2 м/с);
• фильтры — специальные приспособления в виде сорбционных мембран;
• обеззараживающий узел — современные системы, на 95% изменяющие качественный состав.

Существует несколько разновидностей станций. Наиболее примитивные представляют собой конструкции блочного типа с замкнутыми системами, которые функционируют по принципу насосного оборудования.

Самые современные установки — это комплексные, модульные, многоступенчатые сооружения, которые включают и обеззараживание, и фильтрацию, и другие стадии, и оснащены распределительными каналами выводы. Важной особенностью таких систем является возможность их интеграции в крупные индустриальные объекты, а также изменение набора модулей и комплектующих.

Еще одна разновидность — специализированные, узконаправленные станции, которые выполняют только уничтожение бактерий, грибков, водорослей.

При выборе оборудования необходимо ориентироваться на разные критерии. Например, в домашних условиях достаточными являются установки с пропускной способностью 2−3 м3/час. Для промышленных объектов этот показатель должен рассчитываться из суточной потребности и составлять до 1 тыс. м3/час. Оптимальным давлением считается диапазон от 6 до 10 бар для крупных гидрологических узлов, для бытовых нужд — определяется индивидуально.

Необходимость применения

После использования водопроводной воды, которая прошла очистку в городских стационарных сооружениях, нередко наблюдается налет, например, в чайнике, на раковинах или в стиральной машине. Это легкий известковый налет, который необходимо регулярно чистить, чтобы он не превратился в известковый камень. Употреблять воду такого качества опасно для здоровья, так как рано или поздно это приводит к образованию камней в почках. Страдает от такого состава жидкости и бытовая техника. Стиральные и посудомоечные машины быстро выходят из строя, когда на нагревательных элементах регулярно образуется накипь.

Это далеко не все проблемы, которые возникают в результате использования воды низкого качества в бытовых условиях. Поэтому возникают дополнительные расходы, связанные с установкой очистительных мини-станций в своем доме или в квартире.

Одна из сфер применения установок водоподготовки — предприятия по производству пива. Здесь к жидкости предъявляются очень строгие требования, она является основным сырьем. Для получения 1 литра хмельного напитка потребуется 20 литров воды. Именно от ее качества зависит вкус готового продукта, его стойкость, мягкость, а также процесс брожения.

В составе не должно присутствовать излишков солей магния и кальция, иначе это придаст соленоватость и нехарактерную кислинку. Не допускается также использование щелочной воды. На пивзаводах работают высокотехнологичные станции водоподготовки, которые позволяют добиться высокого качества продукции.

Отдельными местами, где производится предварительная обработка, являются отстойники. Они представляют собой железобетонные сооружения проточного типа, которые очень медленно пропускают воду. Это называется очисткой в ламинарном режиме, загрязнения просто выпадают в осадок, а затем потоки направляются на дальнейшую очистку.

Шесть кругов очистки. Как фильтруют питьевую воду в Москве?

Вопреки расхожему поверью, питьевую воду в Москве уже очень давно не очищают хлоркой — эта технология устарела несколько десятилетий назад. Сейчас для качественной фильтрации воды в столице применяются современные технологии, а станции водоподготовки регулярно модернизируются. О том, какие именно стадии очистки проходит городская вода, прежде чем попасть в краны москвичей, сайту «РИА Недвижимость» рассказали специалисты АО «Мосводоканал» .

Откуда вообще забирается вода для снабжения Москвы? Это сток с городских улиц?

Нет, уличные стоки не имеют отношения к воде, которая течет из кранов в квартирах москвичей. К основным источникам водоснабжения Москвы относятся:

— Москворецкая водная система;

— Волжская водная система;

— Вазузская гидротехническая система;

Вода для Москвы в основном забирается из природных источников, входящих в эту систему, например, из Истринского, Можайского, Рузского, Верхнерузского и Озернинского водохранилищ.

Как следят за чистотой воды в этих водохранилищах?

По сути, водохранилища являются естественными отстойниками, и параметры качества воды в них большую часть времени держатся в пределах необходимой нормы. Несмотря на это, специалисты » Мосводоканала » каждый день в течение года берут пробы воды (с поверхности, со дна, вблизи плотин) для дальнейшего анализа в лаборатории.

Если показатели воды после лабораторного анализа оказываются неудовлетворительными, назначается дополнительный забор проб. Их берут в точках входа рек в водохранилище, чтобы определить, откуда именно идет некачественная вода. Причинами отклонения от нормы может стать, например, сильное половодье, обильные осадки или нарушение работы промышленных предприятий вблизи водоисточника.

В последнем случае » Мосводоканал » доводит до собственников информацию о необходимости устранить последствия проблемы и наладить процесс обработки сточных вод. Если это не помогает, компания обращается в надзорные органы.

Насколько качественно проверяют природную воду?

В лаборатории » Мосводоканала » воду тестируют на соответствие 200 показателям, среди которых физико-химические, микробиологические и гидрологические. Первичные результаты благодаря современному оборудованию специалисты лаборатории способны получить в течение пяти минут. Кстати, в лаборатории проверяют не только исходную, природную воду, но и питьевую, которая проходит очистку на станциях водоподготовки.

И как очищается питьевая вода в Москве?

Питьевая вода очищается в несколько этапов. Сначала вода из природного источника забирается с помощью мощных насосов и по водопроводным сетям попадает на станцию водоподготовки. Затем она поступает в первое головное сооружение — смеситель. Здесь ее перемешивают с необходимыми реагентами: активированным углем, коагулянтами, необходимыми для осветления воды, окислителями и дезинфектантами. Это нужно, чтобы разложить органические соединения, находящиеся в воде.

После этого вода перетекает в отстойники для осветления. Реагенты, замешанные в воду, притягивают к себе все взвешенные частицы, тем самым делая воду чище и светлее. Этот процесс называется «седиментация». Затем воду напитывают озоном и пускают на обработку ультрафиолетом. Следующий этап — очистка воды с помощью углевых и песчаных фильтров.

Финальная стадия — мембранная ультрафильтрация: вода проходит сквозь специальные волокна с порами не больше 0,02 микрона. Таким образом, вода очищается до абсолютного состояния, но при этом не теряет свой солевой состав. В таком виде вода поступает в резервуар для питьевой воды и в дальнейшем передается потребителям.

То есть в Москве можно пить воду из-под крана?

После многоступенчатой очистки безопасность водопроводной воды в Москве не может вызывать никаких опасений. Она безвредна и полностью пригодна для питья. При желании воду можно дополнительно отстаивать в домашнем фильтре, однако это не обязательно.

Кстати, состав питьевой воды в разных районах Москвы может отличаться в пределах установленной нормы, однако это не отклонение. Дело в том, что в разные районы вода подается из различных источников. Проверить качество и состав воды в режиме реального времени москвичи в любой момент могут на официальном сайте » Мосводоканала » в разделе «Населению».

Физика города: как очищают воду из Москвы-реки и чего в ней быть не должно

Иллюстрация: Ольга Денисова

Водопровод – одна из основных артерий мегаполиса. Как город обеспечивает чистоту воды, которая течет по трубам? Объясняем, что такое флокулянты, фильтр-циклы и аэротенки. Публикуем список из девяти пунктов – как определить, что вода пригодна для использования. Рассказываем, что происходит на Курьяновских очистных сооружениях. Материал подготовлен нашими друзьями из Детского центра научных открытий «ИнноПарк».

Для удовлетворения коммунально-бытовых и хозяйственно-питьевых нужд человека подходит не любая вода. Жидкость должна соответствовать множеству требований:

1 в ней не должно содержаться более 0,25 г/дм³ взвешенных веществ;

2 на поверхности не должно быть никаких пленок: масляных, нефтяных и других;

3 вода должна быть бесцветной, если мы нальем ее в цилиндрический столбик высотой 20 см и посмотрим на нее сверху;

4 от нее не должно исходить сильных и зловонных запахов (сильнее одного балла);

5 температура воды в источнике не должна превышать допустимый уровень;

6 реакция среды должна быть нейтральной;

7 в жидкости не должно содержаться слишком много солей – это не минеральная вода;

8 должны отсутствовать возбудители заболеваний;

9 из микроорганизмов допустимо присутствие в воде кишечной палочки и колифагов, но в очень малой концентрации (до 100 существ на 1 дм³).

Подходящей людям воды в природе очень мало – около 1%. Кроме того, ее источники иссякаемы. До XVIII века москвичи брали воду прямо из Москвы-реки, но к началу царствования Екатерины II она была загрязнена настолько, что сделалась непригодной для бытовых нужд. Тогда решили подпитывать Москву из Мытищинских ключей, которые бежали в город самотеком по Ростокинскому акведуку. Однако, этот источник быстро высох.

В начале прошлого века горожане вновь обратились к главной водной артерии столицы. Для ее очистки использовались английские фильтры. Чтобы контролировать уровень реки, были организованы плотины и водохранилища.

Раньше воду обеззараживали и очищали при помощи соединений хлора. Сейчас для этих целей используется озон. Его применяют на Юго-Западной водопроводной станции Москвы.

«Москва гид»: Монстр очистки

Рассмотрим механизм водоочистки на примере Западной водопроводной станции, построенной в 1964 году. Сегодня через нее проходит до 1 900 000 м³ в сутки – этого хватает на 30 районов. Насосная станция первого подъема берет воду из Москвы-реки и пропускает ее через решетки и сетки. Далее в смесителях перегородного типа в жидкость добавляют реагент – флокулянт, – на мелких частицах которого оседают загрязнения, выпадающие в результате в виде осадка. Здесь же воду обеззараживают хлором, активированным углем и марганцем.

После этого вода поступает в камеру хлопьеобразования – загрязняющие вещества налипают на хлопья, которые удаляются. Очищенная таким образом вода идет в горизонтальные отстойники, где за 30 – 40 минут проходит через песок и просачивается в водоотводные трубы. Перед паводком и после него происходит промывка отстойников. Период от промывки до промывки называется фильтр-циклом.

Очищенная вода хранится в подземных цистернах. После всех описанных процедур она поступает на насосную станцию второго подъема, где происходит ее перекачка в город. После того как мы употребили эту воду, она поступает через канализацию на станции аэрации, где ее готовят к выбросу в окружающую среду. Таких станций четыре: Люберецкие, Курьяновские, «Южное Бутово» и города Зеленограда.

Как устроены очистные сооружения

На Курьяновских очистных сооружениях вода проходит четыре стадии очистки.

1 Решетки. Сначала вода поступает в приемные камеры. Кислород и нитраты расходуются на окисление органики. Взвешенного вещества здесь должно быть не более 500 мг/л. Раньше отходы преимущественно были пищевыми, поэтому после решеток стояли дробники. Теперь в этом нет необходимости, поскольку в отходах преобладает полиэтилен. Решетки отсеивают крупный мусор, который попадает в воду.

2 Песколовки. Вода содержит много мелких взвесей – например, песок. В песколовках он отсеивается, и дальше идет вода с еще более мелкими загрязнениями.

3 Первичные радиальные отстойники. Жидкость поступает из центра на периферию. Тяжелый осадок падает вниз, органика гниет с выделением метана, нефтепродукты и эфиры поднимаются наверх и снимаются специальными щетками.

4 Аэротенки. Аэротенки – это четырехкоридорные прямоугольные забетонированные сооружения, на дне которых расположены трубопроводы. В них подается активный ил. В процессе очистки он увеличивает свою массу. Одна часть ила соединяется с сырым осадком и подается на метантенк, другая возвращается. Осадок сбраживается в термофильном режиме при температуре 50 °С в течение восьми суток. В результате образуется биогаз: CO2, пары воды и CH4. Сброженный осадок обезвоживается. Он используется для рекультивации твердых бытовых отходов. Весь процесс устроен так, что вода очищается почти естественным путем, как в природе, только интенсивнее. Кислород окисляет загрязнения и уничтожает их. После этого вода подается во вторичные отстойники, где она очищается от активного ила и, осветленная, сбрасывается в среду.

Перед тем как вода попадает в Москву-реку, берется суточная проба на соответствие рыбохозяйственным нормам. Эти стандарты еще строже, чем коммунально-бытовые.

Сегодняшние технологии очистки стали эффективнее, но человек в этом смысле не всемогущ. Вода, прошедшая через наши руки, квартиры и дома, возвращается в природу грязной. Для минимизации нашего пагубного влияния применяется многоступенчатая система фильтрации. И все же нам следует помнить, что не стоит выливать в водопровод растворители, очистители, яды и другие вещества, имеющие специфическую маркировку на упаковке – страшные значки с черепами, символы биологической опасности и тому подобное.

Полина Васильева, Детский центр научных открытий «ИнноПарк»

О «Физике города»

Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?

Мы предложили коллегам из Детского центра научных открытий «ИнноПарк» дать ответы на наши вопросы и разъяснить, сколько велосипедистов нужно для освещения столицы, какие оптические иллюзии можно увидеть в городе и как начать экономить энергию, не выходя из дома. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.

Как речная вода становится питьевой?

Открыть кран и налить воду в чайник — что может быть проще? Взять речную воду, очистить её до состояния питьевой, а потом грязный канализационный сток превратить обратно в чистую воду — что может быть сложнее? И затратнее. Разбираемся, как вода из рек попадает к нам в кран и сколько приходится платить за её очистку.

Основные источники пресной воды

71% нашей планеты покрыт водой. В основном, солёной водой, абсолютно непригодной для питья. В общем количестве мировой воды всего 3% пресной. Если из этого скромного объёма убрать 68% льдов на полюсах и 30% подземных пресных источников, останется 0,8% в вечной мерзлоте, 0,2% в озёрах, 0,006% в реках и ещё чуть-чуть в атмосфере. То есть, количество легкодоступной пресной воды на планете мало, а та, что есть, чаще всего не подходит для питья без обработки. Так что примем за отправную точку тот факт, что питьевая вода — дорогой и дефицитный ресурс.

Россия лидирует по количеству поверхностной пресной воды, поэтому чаще всего воду для городского водоснабжения берут из крупных озёр и рек. Для небольших поселений используются артезианские скважины. Но даже в тех местностях, где протекают относительно чистые реки или прорыты скважины, вода требует подготовки перед тем, как её можно будет использовать для центрального водоснабжения, ведь в воде могут быть вирусы, опасные бактерии, тяжёлые металлы и прочие химические загрязнения. Так железистая вода бьёт по печени и сердечно-сосудистой системе, избыток фтора портит зубы и кости, диоксины, оставшиеся от сжигания мусора, вредят нервной системе и вызывают рак, слишком жёсткая вода провоцирует образование камней в почках, а свинец отрицательно влияет на развитие детей и вызывает анемию. А уж про бактерии и вирусы и так всё понятно — заболевания, аллергии и расстройства ЖКТ обеспечены. Да и использованную воду тоже хорошо бы очищать, а не просто сливать обратно в реку.

Городской цикл очистки воды состоит из двух этапов: забор воды из водоёмов и очистка для использования в водопроводах, а затем очистка получившихся канализационных стоков и сброс воды обратно в водоёмы. То есть водоснабжение и канализация.

Очистка воды для водопровода

Сперва на примере Москвы разберёмся, как вода попадает в водопровод. Как сообщает сайт Мосводоканала, «централизованное водоснабжение московского региона осуществляется, в основном, из поверхностных водоисточников. Ими являются Москворецко-Вазузская и Волжская водные системы, в которые входят 15 водохранилищ и тракты подачи воды — река Москва с притоками и канал им. Москвы.» Общая суточная водоотдача водозаборных станций столицы составляет 11 млн кубометров, что почти вчетверо превышает потребление.

Москвичи пьют воду из протекающей через весь город реки Москвы, хотя эта мысль сперва пугает. На самом деле, прежде чем содержимое судоходных рек попадёт в квартиры, вода проходит комплексную очистку на одной из четырёх станций водоподготовки. Места забора воды из рек закрыты и тщательно охраняются — это буквально стратегические объекты.

После грубой фильтрации воду озонируют, избавляясь от органики всех размеров, и смешивают с коагулянтами и флокулянтами. Эти реагенты «сбивают» оставшиеся загрязнения в хлопья, которые затем оседают. Смешивание воды с реагентами происходит в течение десяти минут — при меньшем времени хлопья не образуются, при более длительном смешивании уже начинают разрушаться. После отстоя осадка, воду вновь озонируют и отправляют фильтроваться.

Тонкие струйки воды после отстоя хлопьев. Источник: Мосводоканал

В качестве фильтра выступает двухметровый слой песка, сквозь который вода проходит естественным образом. Очищают такой фильтр примерно раз в сутки напором чистой воды с обратной стороны. Далее воду переливают в другой резервуар, где она так же, под собственным весом проходит через полутораметровый слой древесного угля.

Последним этапом очистки выступают мембраны, способные задержать частицы с размером всего 0,01 микрон (это не опечатка). Каждый час мембраны чистятся обратным потоком воды. С этого момента вода считается питьевой, то есть полностью безопасной для здоровья. Анализ воды на всех этапах производится каждые четыре часа, а в условиях повышенного риска (например, весеннее половодье) раз в час.

Мембранные модули и их содержимое. Источник: Мосводоканал

Кстати, хлором воду не чистят — его, вернее безопасный гипохлорит натрия, добавляют в самом конце, чтобы предупредить заражение воды во время прохождения по городским трубопроводам. По крайней мере в Москве холодная вода из-под крана официально считается полностью безопасной для питья без дополнительной очистки и кипячения.

Очистка канализационных стоков

Превратить речную воду в питьевую непросто, но ещё сложнее канализационный сток очистить до состояния чистой и безопасной для экологии воды. Столицу обслуживают четыре водоочистных станции, куда стекается сточная вода из канализаций. Самая крупная и современная из них, Курьяновская, после модернизации способна обрабатывать до 3,1 млн кубометров в сутки. Люберецкие сооружения при необходимости примут ещё 3 млн кубометров, Зеленоградские и Бутовские вместе — 220 тыс. кубометров. То есть запас мощности очистных сооружений, которые превращают московские стоки в чистую безопасную воду, вдвое превышает текущее потребление города.

Работают они так. Сперва по трубам сток поступает в приёмную камеру очистной станции — это большие резервуары, до недавних пор открытые, от которых невыносимый запах разносился на километры вокруг. К счастью, московские очистные сооружения накрыли специальными крышками, поэтому жители окрестных домов наконец смогли забыть о запахе канализации.

Невыносимо грязная вода с огромным количеством мусора, спущенного в канализацию, проходит грубую механическую очистку, в ходе которой удаляются все посторонние предметы, видимые глазом. Сухой остаток прессуется и вывозится на полигоны хранения.

Далее в отстойниках часть грязи оседает естественным образом, после чего воду, всё ещё грязную и дурно пахнущую, можно отправлять на аэрирование. В ходе этого процесса в аэротенках (это не опечатка!) воду смешивают со специальным илом и бактериями, которые «съедают» большую часть загрязнений и органики.

В тёплой, насыщенной кислородом воде бактерии быстрее очищают воду. Источник: Мосводоканал

Оседающий ил медленно убирается илососами. Вы, наверное, встречали фотографии очистных сооружений, где в круглых бассейнах от центра к краю построен мостик. Это и есть илосос, который медленно вращается, словно стрелка часов, и собирает со дна ил. К концу работы илососа вода становится визуальной чистой, но ещё не безопасной.

Отстойники с илососами — самая узнаваемая часть очистных сооружений. Источник: Мосводоканал

На последнем этапе воду на московских очистных сооружениях обеззараживают мощными кварцевыми лампами и затем сбрасывают в реку. Формально бывший канализационный сток чище, чем вода, забранная из реки для первичной очистки для водопровода. Кстати, ни хлорировать, ни озонировать канализационную воду нельзя, иначе остаточные следы газа и химикатов попадут в реку и заодно с бактериями уничтожат всё живое.

Наглядная схема современной очистки от Мосводоканала. Источник: Мосводоканал

Очиститель воды в кармане

Идея портативного средства для очистки любой воды до уровня питьевой была актуальна всегда. Во время Первой мировой солдаты изготавливали фильтры из песка, гравия и кирпича, для индивидуального использования предназначались таблетки с хлором и дехлорирующий агент. Сейчас в российские военные ИРП вкладывают таблетки для обеззараживания воды с натриевой солью дихлоризоциануровой кислоты.

Это не рекламный трюк — портативный фильтр LifeStraw действительно позволяет пить воду из любых источников. Ну, или почти из любых… Источник: Vestergaard

В 2008 году настоящим прорывом стал трубчатый фильтр LifeStraw от швейцарской компании Vestergaard, через который можно пить воду буквально из любого водоёма, хоть из лужи. Отличием LifeStraw от типичных угольных фильтров стало применение трубчатой мембраны с порами в 0,2 микрона, которая справлялась с бактериями и паразитами лучше угля. Ранние версии LifeStraw не защищали от тяжёлых металлов и вирусов, но обновлённый LifeStraw Flex смог отфильтровать и их. Разные версии LifeStraw имеют ресурс от 1800 до 4000 литров и стоимость от $19,95.

Пучок тонких трубочек — это и есть мембранная фильтрующая система LifeStraw. Точно такая же, как на мембранных фильтрах московских очистных сооружений. Источник: YouTube

Сейчас в продаже можно найти множество туристических бутылок и трубок с фильтрами, однако, стоит обращать внимание на фильтрующий элемент. Если в описании упоминается только уголь, не стоит рисковать, набирая воду из луж и стоячих водоёмов — ограничьтесь водопроводной водой. Уголь дезодорирует воду, убирает тяжёлые металлы и хлор, но пропускает вирусы и бактерии.

Сколько стоит очистка воды

Научно-техническая магия по превращению миллионов тонн отходов в воду звучит здорово, но сколько стоит такой сложный процесс? В открытом бюджете Москвы на сбор, удаление отходов и очистку сточных вод выделено около 900 млн. рублей в год, и это только обеспечение работы уже действующей инфраструктуры. А затраты на обновление и строительство новых сооружений могут исчисляться миллиардами.

Это при том, что меры эффективного использования и экономии позволили снизить траты воды даже в Москве, хотя население столицы за 20 лет выросло на треть. По данным всё того же Мосводоканала, в 2018 году москвичи тратили около 3 млн кубометров воды. Если в 1995 году каждый житель города сливал в канализацию порядка 450 литров в день, то теперь около 202 литров.

Важен и тот факт, что немалые деньги при очистке воды уходят на энергоснабжение. В США, к примеру, это 4% всей потребляемой электроэнергии.

Можно ли дешевле?

Если под рукой у предприятий водоснабжения нет дешёвых и экологически безопасных (редкое сочетание) источников энергии, то придётся обходиться тем, что есть, то есть использовать местные энергокомпании и платить им по установленным тарифам. Некоторую экономию в перспективе может дать обновление оборудования станции, но для этого требуются серьёзные инвестиции. Остаётся один путь: повысить эффективность энергопотребления, не снижая качества очистки.

Для Японии энергозатратность очистки воды тоже стала проблемой — на это уходит 0,7% электроэнергии страны, а электричество на острове значительно дороже российского. Юкио Хираока, главный специалист подразделения Water & Environmental Systems в Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation, предложил идею динамического изменения воздушного потока для аэрации воды в течение суток. На аэрацию, необходимую для жизнедеятельности бактерий, приходится до 60% электроэнергии очистных сооружений, однако поток стоков меняется в зависимости от времени дня — в утренние и вечерние часы больше, ночью новых стоков почти нет, излишняя аэрация уже очищенной воды ничего не даст. А значит, вместо постоянного аэрирования на одной мощности, можно менять подачу воздуха, сохраняя эффективность очистки воды.

Система аэрации с надстройкой от Toshiba. Источник: Toshiba

Для определения качества воды используется маркер NH4-N, количество которого говорит о готовности стоков к дальнейшей очистке. Основываясь на этом факте, Toshiba создала сенсор, который проверяет концентрацию NH4-N и количество растворенного в воде кислорода. Специальный софт считывает показания датчика и при необходимости «подкручивает вентиль», прекращая бессмысленную избыточную аэрацию.

Разработка Toshiba снизила воздушный поток на 10,3%, что позволило окупить её чуть больше, чем за два года и впоследствии снизить затраты на очистку воды за счёт уменьшения потребления электричества воздушными насосами. Решение Toshiba не требует переоснащения очистных сооружений — это лишь сенсор, компьютер и ПО, но в случае применения решения в масштабах целой страны, например, России, экономия на очистке воды будет исчисляться миллиардами рублей.