Водные ресурсы Свердловской области
Лекция № 8 водохозяйственные системы крупных городов и промышленных центров
Одной из важнейших статей использования вод является хозяйственно-питьевое водоснабжение. На его долю приходится около 30 % от забранной из водоисточников воды.
Проблемы водоснабжения городов Свердловской области, к сожалению, достаточно типичны для России: загрязненность и истощенность водоисточников, изношенность разводящей сети, недостаточная мощность и техническая оснащенность сооружений водоподготовки и очистки сточных вод. Все это приводит к перебоям в подаче воды, непроизводительным потерям, к превышению норм содержания загрязняющих веществ в питьевой воде (негативное воздействие на здоровье населения), дальнейшей деградации водных объектов (негативное воздействие на общую экологическую обстановку) и т. п. Проблемы эти накапливались десятилетиями, во многих городах они достигли критического уровня и требуют незамедлительного решения.
Екатеринбург
Система водоснабжения г. Екатеринбурга базируется на использовании водных ресурсов рек Исети, Чусовой и Уфы с каскадом расположенных на них водохранилищ. Часть использованной воды через Северные очистные сооружения сбрасывается в р. Пышму.
На всех реках с целью регулирования годовой и многолетней неравномерности стока в разные годы созданы водохранилища:
на р. Исети – Исетское, Верх-Исетское и Нижнеисетское;
на р. Чусовой – Верхнемакаровское и Волчихинское;
на р. Уфе – Нязепетровское, Долгобродское.
На реке Исети главным водоемом для города является Верх-Исетское водохранилище, которое используется для производственного, частично – для хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также в рекреационных целях.
Исетское водохранилище используется для горячего водоснабжения г. Екатеринбурга, а также городов Среднеуральска и Верхней Пышмы. Кроме того, оно служит для производственного водоснабжения Среднеуральской ГРЭС.
Нижнеисетское водохранилище в основном принимает хозяйственно-бытовые и производственные стоки после г. Екатеринбурга.
Верхнемакаровское водохранилище на р. Чусовой предназначено для попусков в Волчихинское водохранилище и для рекреационных целей. Частично вода используется для орошения земель Горнощитского и Свердловского совхозов.
Волчихинское водохранилище расположено ниже Верхнемакаровского, осуществляет многолетнее регулирование стока и используется для хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения города.
Уфа – это третья водная артерия, которая питает г. Екатеринбург. Необходимость в уфимской воде возникла в маловодные 70-е годы, когда обеспеченность этих лет оказалась за пределами гарантированной водоотдачи. В то время на р. Уфе было пущено в строй Нязепетровское водохранилище, расположенное на территории Челябинской области. Отбор воды из Нязепетровского водохранилища осуществляется водозаборным сооружением берегового типа и транспортируется по стальным водоводам диаметром 1400 мм с помощью насосных станций подкачки в р. Западную Чусовую на расстояние 35,2 км (пропускная способность водоводов составляет 6 м3/с), затем транзитом через Верхнемакаровское водохранилище вода попадает в Волчихинское.
Суммарная водоотдача всех водохранилищ (для года 95 %-й обеспеченности) в тракте подачи воды в г. Екатеринбург составляет 13,33 м3/с.
Для питьевого водоснабжения г. Екатеринбурга из Волчихинского водохранилища вода подается на Западную фильтровальную станцию и Головные сооружения водопровода, а также на Среднеуральскую ГРЭС для горячего водоснабжения Екатеринбурга.
В маловодные годы предусмотрена подача воды из Ревдинского в Волчихинское водохранилище по трубопроводу длиной 6,4 км и пропускной способностью 2 м3/с.
В настоящее время для водоснабжения г. Екатеринбурга важнейшей проблемой является не дефицит водных ресурсов, а качественный состав воды водохранилищ питьевого назначения.
В этих условиях особенно привлекательно расширение использования подземных вод для целей питьевого водоснабжения. За счет подземных вод в настоящее время обеспечивается незначительная доля потребностей г. Екатеринбурга (около 5 %) с помощью отдельных разрозненных скважин, принадлежащих различным организациям. Четкого учета использования подземных вод не ведется, достоверные сведения о качестве отбираемых подземных вод, режиме отбора, влиянии отбора подземных вод на объем поверхностного стока и т. д. отсутствуют. Крупных месторождений подземных вод в районе г. Екатеринбурга нет.
Питьевое водоснабжение. Система водоснабжения г. Екатеринбурга включает в себя два основных сооружения, обеспечивающих подготовку питьевой воды, это Западная фильтровальная станция (ЗФС) и Головные сооружения водопровода (ГСВ).
Головные сооружения водопровода обрабатывают сырую воду, поступающую по водоводам из Волчихинского водохранилища. При дефиците осуществляется забор воды из Верх-Исетского пруда. Производственная мощность эксплуатируемых сооружений 1 – 6 очередей ГСВ – 160 тыс. м3/сут. Технологическая схема подготовки воды на ГСВ аналогична применяемой на 1 – 4 очередях Западной фильтровальной станции. Процесс очистки сырой воды двухступенчатый, с предварительным коагулированием, отстаиванием, фильтрованием, обеззараживанием. Для реагентной обработки воды в качестве коагулянта используется оксихлорид алюминия. В качестве флокулянта используется порошкообразный «Праестол-650». С 2000 г. в летний период проводится постаммонизация воды.
Канализация. Хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды поступают на Южные и Северные очистные сооружения (соответственно ЮОС и СОС), использующие традиционные технологии очистки таких вод. Применяется стандартная биологическая очистка активным илом в аэротенках.
Северная аэрационная станция (САС) сдана в эксплуатацию 31 декабря 1974 г. Она была рассчитана на очистку 75 тыс. м3 хозяйственно-бытовых стоков в сутки и обслуживала район Эльмаша и частично Уралмаша. Проектировалась станция по действующим тогда нормативам, когда экологические требования были не такими строгими, как сейчас. Ил не утилизировался, выливался на иловые карты, существование карьеров с отходами очистных сооружений было неизбежным. К 2001 г. на САС фактически поступало уже более 110 тыс. м3 стоков в сутки. Качество их очистки не соответствовало нормативам ПДС. Недостаточно очищенная вода попадала в реки Камышснку и Пышму, а ниже по течению – в водозаборы других населенных пунктов. В 2001 г. была начата реконструкция САС, в 2003 г. – пущена первая очередь строительства.
В состав основных сооружений входят: решетки;
горизонтальные песколовки;
первичные радиальные отстойники;
многокоридорные аэротенки с фильтросной (юое) и эрлифтной (сос) системой аэрации;
вторичные радиальные отстойники;
илоуплотнители;
метантенки;
песковые площадки;
иловые площадки;
хлораторные.
Суммарная проектная производительность городских сооружений по очистке сточных вод составляет 630 тыс. м3/сут, при этом они работают с перегрузкой. На Южных очистных необходима реконструкция, на Северных – расширение мощности до 140 тыс. м3 стоков в сутки.
Высокое содержание вредных загрязняющих веществ в городских сточных водах, поступающих на очистные сооружения, значительно затрудняет процессы биологической очистки. В результате обработанные сточные воды, сбрасываемые в реки-ириемники (Исеть и Пышму, которые являются источниками питьевого водоснабжения для населенных пунктов, лежащих ниже по течению), характеризуются высоким содержанием СПАВ, нефтепродуктов, биогенных элементов, тяжелых металлов.
Выходом из сложившейся ситуации может стать жесткое нормирование сброса загрязнений промышленными предприятиями и совершенствование технологий обработки сточных вод и осадков. Нормативы сброса сточных вод в систему канализации должны соответствовать качественным показателям хозяйственно-бытового стока от населения.
Остро стоит проблема и с отводом с городской территории ливневых стоков и их дальнейшей очисткой перед сбросом в водные объекты. Среднегодовой расход поверхностных вод с городской территории составляет порядка 10 млн м3. Для отвода ливневых стоков используются русла рек Ольховки, Мельковки, Черемшанки, Монастырки, которые на всем протяжении заключены в железобетонные тюбинги. Отсутствие в настоящее время очистных сооружений ливневого стока с территории жилой застройки приводит к сбросу в р. Исеть и городские водоемы около 1 млн м3/год ливневых стоков, содержащих до 2000 мг/л взвешенных веществ, до 100 мг/л нефтепродуктов и 300 мг/л эфиро- растворимых веществ.