История Водоочистки, водопровода и канализаций

История фильтрования воды началась еще в Древнем Египте, тогда же и стали появляться первые канализации. Там для механической очистки воды применяли песок, толченую пемзу, губки, шерсть, хлопок-сырец, ткани, кору. Первое время стоял разве что вопрос придания питьевой воде дополнительных качеств. Мутную воду отстаивали, а в некоторых случаях даже приправляли ягодами, орехами, лепестками цветов, что ароматизировало ее и давало приятный вкус. Со временем люди научились и стали применять простые химические препараты для очистки воды. Примером первых систем очистки воды является использование китайцами, пропитанной коагулянтом, тростинки камыша, помешивая которую, они добивались того, что различные примеси, например, глиняная муть, слеплялись и выпадали в осадок, а вода благодаря такой системе очистки становилась пригодной для питья. В античном мире также были свои системы очистки воды. Фильтрование воды с помощью тканевых мешочков (рукавов) широко применялось в этот период. Один из таких приборов очистки воды вошел в историю медицины под названием «рукав Гиппократа». Эта система очистки воды документально зафиксирована историческими источниками и историей медицины, которые датируются V-VI веками до н.э. С давних времен дошли свидетельства об использовании систем очистки воды с применением кипячения воды(дезинфекции), воздействия солнечных лучей, металлов с бактерицидными свойствами. Интересно, что подобные технологии в системах очистки воды применяли в давние времена и народы, которые жили на территории Украины.  Интересные факты дошли до нас из Средневековья , когда увеличение населения и потребности в чистой питьевой воде подтолкнули европейских изобретателей к созданию фильтров по очистке воды. В этих фильтрах вода очищалась, проходя через слои песка, щебня и древесного угля. Такого типа фильтрование применил венецианский изобретатель в одной из первых действующих систем очистки воды, о чем оставил письменные свидетельства. Он указал, что пытался лишь воспроизвести в системе очистительные процессы, которых испытывает вода в природе. Подобные очистные системы применяли и инки. Со временем, когда губительное антропогенное воздействие на водные источники возросло, этого уже стало мало, и человечество стало искать решения, которые усовершенствовали бы системы очистки воды и улучшили бы качество питьевой воды.  В разных частях мира началось строительство специальных сооружений, предназначенных для накопления, хранения и очистки воды.

Водопровод, сработанный еще рабами Рима, сегодня известен всем. Но дело не в простой подачи воды из пункта А в пункт Б, а в разветвленной и продуманной системе ее распределения в огромном городе. Не только Древний Рим, но и Междуречье, Древний Египет, не говоря уже о Греции или Китае, были знакомы с канализацией. Их туалеты отличались от наших лишь материалом, из которого изготавливались сидения(тогда это был мрамор и известняк) http://www.pumpsinfo.ru/2005_3/41_2005_3_b.html

В Древнем Риме археологами был найден общественный туалет со сливом, который вел в резервуар-клоаку, который очищали по мере надобности. Эпоха античности закончилась нашествиями варваров - кровопролитными войнами и огромными разрушениями, в том числе и канализаций. Результат не заставил себя долго ждать: бичом средневековья стали эпидемии, уносившие с собой сотни тысяч жизней. И причиной этому являлся поток нечистот, который лился прями в питьевую воду. К тому же мудрецы утверждали, что думать нужно, в первую очередь о душе, а соблюдение гигиены - это пустое. Из-за люди толпами умирали от чумы. Позже, в эпоху просвещения люди стали задумываться о собственной гигиене, и думали бы, наверное, еще пару веков, если бы не эпидемия холеры 1830-го года. Вследствие чего власти стали серьезно задумываться об установлении централизованной системы канализации. На Руси система немного отличалась от европейской -было больше деревянных деталей, но в целом, она очень напоминала римскую. Впервые система канализации появилась в Киеве и Великом Новгороде, а система водоснабжения в 15-том веке в монастыре на Соловках. По документам соловецкого монастыря в 15-том веке упоминаются так же такие устройства, как трубопровод с насосом для разливки кваса; машина на водяной тяге, которая сама загружалась рожью и отвозила ее на сушку. Все это было придумано ради того, чтобы во время осады в крепости не заканчивалась питьевая вода(раньше сперва атакующие перекрывали проход питьевой воды, тем самым вынуждая крепость сдаться). В отличие от Европы воины не разрушили «культуру канализаций», поскольку татаро-манголы были прекрасно осведомлены, что чистота-залог здоровья. Но вот в эпоху Ивана Грозного, в смутное время, все позабыли о поддержании достойного состояния «отхожего места» (как туалет называли в народе), и сразу, как в Европе начался мор. И уже лишь при Петре Великом возобновились канализации, но лишь в Санкт-Петербурге и то не слишком успешно. При Екатерине II: вдоль центральных улиц прокапывались широкие траншеи, в которых выкладывались кирпичные трубы для стока дождевых вод.  В течение всего XIX в. город продолжал строить под улицами взамен открытых канав закрытую деревянную (она была дешевле кирпичной) сточную сеть для отвода дождевых вод. Мало-помалу домовладельцы, чтобы сэкономить на вывозе нечистот, стали подсоединять домовые сточные трубы к уличным и спускать туда содержимое выгребных и помойных ям. Деревянные трубы местами прогнивали - и почва пропитывалась помоями и фекалиями. Реки и каналы, куда все это в итоге попадало, превращались в открытые коллекторы своеобразной петербургской канализации. Позже Государственная Дума наняла английского инженера Линдея, которому поручила разработать систему. Он затратил на нее 4года, а потом проект переводили 3 года и 15 лет проходил экспертизу. А в итоге был просто отвергнут. В годы Первой мировой войны доработка проекта современной канализации в Петрограде продолжалась. К этому времени создание сети уже началось: строились кирпичные и бетонные резервуары-коллекторы, бетонные трубы. Работу над созданием современного фекалепровода в Петрограде прервала Октябрьская революция. Лишь к 1930-1931 гг. Ленинград в основном завершил восстановительные работы в своем городском хозяйстве. На тот момент около 530 улиц протяженностью свыше 300 км вовсе не имели никакой канализации - только канавы. Существующая же канализация (700 км), как мы помним, была рассчитана на прием дождевых вод, но не фекалий. И постоянно засорялась последними. Трудно поверить, но до конца 70-х годов минувшего века Ленинград, не имел очистных сооружений. И ежедневно миллионы кубов мутных стоков со всем естественным содержимым шуровали в Неву, канал Грибоедова, Обводный, реки Черную, Ждановку и т.д. и т.п. Затем все это концентрировалось в Невской губе, часть оседала на дно, а часть через Финский залив мигрировала в открытую Балтику. Вот почему финнов и шведов так волнует состояние питерской канализации. Только в 1978 году на намытом из донного песка острове Белом была пущена в эксплуатацию Центральная станция аэрации городского Водоканала. http://spb300.osis.ru/vek20/F20/1971-1980/1978.shtml

 

ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»

Первой водоочистительной станцией водоканала стала ЦСА, затем, в 1986году, началось строительство Юго-Западных очистных сооружений, а позже была построена Северная Станция Аэрации (ССА). Они являются крупнейшими очистными сооружениями Санк-Петербурга.

В систему канализования Санкт-Петербурга входят: 

• канализационная сеть – 8099,4 км

• тоннельные коллекторы – 229,12 км

• канализационные насосные станции (КНС) – 134

• очистные сооружения различной производительности – 14

• заводы по сжиганию осадка – 3

Водоснабжение Санкт-Петербурга осуществляется из поверхностных и подземных источников.  Основным источником водоснабжения является река Нева.  Из Невы забирается более 96% воды, которая проходит обработку на 5 наиболее крупных водопроводных станциях: 

• Главная водопроводная станция (ГВС)

• Северная водопроводная станция (СВС)

• Южная водопроводная станция (ЮВС)

• Волковская водопроводная станция (ВВС) 

• Водопроводные очистные сооружений (ВОС) г.Колпино 

Система водоснабжения Санкт-Петербурга – это комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, обеспечивающих бесперебойную подачу потребителям питьевой воды. В состав комплекса входят 4 водопроводных станции в городе, 5 водопроводных станций в пригородах, 200 повысительных насосных станций, сеть трубопроводов протяженностью 6 518,4 км. 

По данным Водоканала, в 2008 году в городе на Неве было очищено 821,7 миллионов кубических метров сточных вод. А протяженность канализационной сети составила 7936,4 километров, водопроводной - 6391,4. Помимо централизованного водоснабжения, водоподготовки, водоотведения и очистки стоков, петербургский Водоканал занимается и работами по эксплуатации фонтанов и фонтанных комплексов; реконструкцией, капитальным ремонтом и эксплуатацией общественных туалетов.

Среднесуточная подача питьевой воды в Петербург в 2008 году составила 2168,9 тысяч кубических метров, а потери при транспортировке воды составили 10,4%.

В ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» используют новейшие методы очистки и обеззараживания воды. Вся питьевая вода, поступающая в город, проходит обработку ультрафиолетом, что обеспечивает ее эпидемиологическую безопасность; в процессе обеззараживания воды не используется жидкий хлор, он заменен безопасным и нетоксичным в производстве гипохлоритом натрия. Еще одна технология, вот уже более двух лет используемая Водоканалом, – это система дозирования порошкообразного активированного угля (ПАУ), обеспечивающая удаление запаха и нефтепродуктов. К этому можно добавить озонирование, взаимодействуя озон с химическими и микробиологическими веществами превращается в обычный кислород. А так же УФ- излучение в результате чего, происходит гибель микроорганизмов.Так же существует биомониторинг, который осуществляют раки, а с недавнего времени и улитки.

Для обеззараживания индивидуальных запасов воды используют хлорсодержащие или йодсодержащие таблетки (1- 2 таблетки на флягу). Вода допускается к употреблению через 30-45 мин после добавления таблеток во флягу. Фляги периодически дезинфицируют кипячением в течение 30 мин или хлорируют.

На малых сельских водопроводных станциях очистка воды проводится по схеме отстаивание - фильтрация. Такой процесс требует от 8 до 24 ч отстоя и очень малой скорости фильтрации - до 0, 1 м/ч

Системы контроля водоочистки.

В системы контроля водоочистки в нашем городе входят:

• биомониторинг 

• лабораторный контроль

• приборный контроль  

• контроль со стороны независимой организации – Центра исследования и контроля воды (пробы берутся ежедневно) 

• контроль со стороны Роспотребнадзора   

• Водный патруль (Гринпис, по данным 2009года)

Биомониторинг

Раки «работают» в Водоканале с декабря 2005 года.

Системы биомониторинга качества воды есть на всех водопроводных станциях города и ближайших пригородов. Их главная задача - следить за уровнем токсичности источника питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга - невской воды. Некоторые представители аборигенных узкопалых раков, обитающих в Неве и Невской губе, живут в аквариумах на каждом водозаборе петербургского Водоканала. 

К панцирю рака, сидящего в аквариуме, приклеивается волоконно-оптический датчик, который позволяет незаметно для животного в течение длительного времени регистрировать его сердцебиение. На экран компьютера диспетчера смены непрерывно выводятся уже обработанные результаты показателей сердечного ритма и стресс-индекса раков в виде системы «светофор»: красный, желтый или зеленый световые сигналы. Нормальный сердечный ритм ничем не обеспокоенного рака (соответствующий зеленому сигналу), колеблется, в зависимости от температуры воды от 30 до 60 ударов в минуту, а стресс-индекс обычно близок к нулю. В случае опасности частота сердечных сокращений резко повышается не менее чем на 50%, а стресс-индекс возрастает до нескольких тысяч. При попадании в воду токсичных веществ раки реагируют в течение 1,5-2 минут (это время с учетом обработки данных). Их кардиоритм учащается, приборы дают сигнал тревоги (красный сигнал на мониторе диспетчера смены), по которому автоматически отбираются пробы воды для последующего подробного лабораторного анализа воды химическими и биологическими методами, и оповещаются все службы водопроводной станции. К счастью, за все время работы раков в Водоканале нештатных ситуаций не возникало, а столь «высокие стрессовые показатели» специалисты Санкт-Петербургского научно-исследовательского центра экологической безопасности Российской академии наук, разработавшие этот метод биомониторинга качества воды, получают только при еженедельных профилактических тест- обследованиях раков.

Так же в ГУП «Водоканал» на службе гигантские африканские улитки.  Для контроля хронической токсичности воздуха ученые Санкт-Петербургского научно-исследовательского центра экологической безопасности РАН предложили использовать моллюсков. В качестве интегрирующего индикатора на все, что имеет универсальную токсичность по отношению к животным, на работу «пригласили» улиток, которые имеют легкие и, как и люди дышат воздухом. К тому же у них есть раковина, к которой можно прикреплять датчики, не влияя на процесс их жизнедеятельности. Большой плюс заключается и в том, что эти животные в меру подвижны. Они работают на Юго-Западных очистных сооружениях с начала 2011 года. Задача улиток - «следить» за состоянием воздуха в районе завода по сжиганию осадка сточных вод на Юго-Западных очистных сооружениях (ЮЗОС). Улитки дышат воздухом с примесью дыма, выходящего из трубы завода. К их раковинам прикреплены оптоволоконные датчики сердцебиения и поведения (двигательной активности), благодаря которым с помощью специального программного обеспечения система в автоматическом режиме оценивает функциональное состояние животных, то есть их «самочувствие». Сотрудникам НИЦЭБ РАН и ООО «НИЦ «ЭКОКОНТУР» (г. Санкт-Петербург) пришлось постараться, чтобы создать улиткам максимально благоприятные условия. Во-первых, было важно так закрепить датчик на раковине, чтобы улитки не ощущали никакого давления и дискомфорта. Созданный механизм крепления напоминает механизм дверной петли – отклонение влево–вправо жестко фиксируется, а вертикальных усилий, которые удерживают раковину, нет никаких. Во-вторых, благодаря мячику нет сопротивления качению, и улитка может ползти. Еще одно из важных условий существования улитки в природе, которое пришлось обеспечить ученым здесь, – это интенсивное увлажнение. Пока увлажняют животных по системе капельницы – вода капает на них сверху.

Лабораторный контроль

Качества и безопасности воды производится в полном соответствии с нормативными требованиями санитарных правил. Контроль осуществляется (фактически – ежедневно) по всем приоритетным показателям микробиологической безопасности и органолептическим свойствам. Лабораторные анализы выполняются в лабораториях системы государственного санитарно-эпидемиологического надзора.