Водные экосистемы (поверхностные и подземные) играют решающую роль в водоснабжении населения питьевой водой, а также водой для промышленности, транспорта, энергетики, сельского и коммунального хозяйства. Имеющиеся данные для различных регионов планеты Земля, в целом, и России, в частности, показывают, что хозяйственная деятельность человека приводит к существенному загрязнению водных экосистем, что негативно сказывается на здоровье населения и биоразнообразии экосистем. Современное критическое состояние окружающей среды, вызванное жизнедеятельностью человека, заставляет людей задуматься о своем дальнейшем существовании.

В настоящее время остро стоит проблема очищения воды используемой жителями городов. Такое положение заставляет правительство устанавливать высокие штрафы и тарифы за загрязнение окружающей среды или превышение нормы выбросов загрязняющих веществ. В нашей стране до последнего времени проблемам экологии, и в частности проблеме сброса неочищенных сточных вод не уделялось должного внимания. В августе 2010 года правительство обратило внимание на данную проблему. Министр природных ресурсов РФ Юрий Трутнев предложил главе правительства Владимиру Путину существенно увеличить штрафы за сброс загрязняющих веществ в воду.

К 2014 г. штрафы за ущерб нанесенный экологии планируется поднять в 10 раз, а также планируется запретить выдавать временные разрешения за сброс неочищенных сточных вод. Деньги полученные от повышения штрафов будут направлены на строительство новых очистных сооружений. Такие шаги приведут к улучшению ситуации в сфере экологии и состоянии водных объектов. У промышленных предприятий, не принявших мер по отводу неочищенных сточных вод, осталось немного времени для решения данной проблемы. Убытки, которые могут понести многие предприятия в связи с приостановкой их деятельности могут быть несоизмеримы со стоимостью строительства очистных сооружений. Главное, что не все это пока осознают, но это отразиться в первую очередь на финансовом состоянии самих промышленных предприятий.

Многие из них могут заплатить двойную плату – за простой и за строительство очистных сооружений. Государство, потребители товаров и услуг, и сами производители не заинтересованы в том, чтобы промышленность бездействовала, поэтому для всех сторон лучшим вариантом будет уже сейчас приступить к строительству очистных сооружений сточных вод. На практике все экологические проблемы водоканалов можно разделить на две большие группы: - проблемы Водоканала как потребителя водных ресурсов; - проблемы Водоканала как загрязнителя водных ресурсов. В общей доле водозабора 62 % составляют поверхностные источники водоснабжения. В последние несколько десятилетий эти источники подвергаются интенсивным негативным воздействиям. Главным из них, то есть основной причиной загрязнения, является сброс неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод от промышленных предприятий, от населенных пунктов и от самих Водоканалов. В настоящее время в водоемы без очистки сбрасывается более 9,0 млн мЗ неочищенных сточных вод в сутки.

В результате около 30 % проб воды источников водоснабжения не соответствуют нормативам по бактериологическим и вирусологическим показателям, по содержанию загрязняющих веществ. Качество подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, выше качества воды поверхностных водных объектов, однако в отдельных регионах подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, нефтепродуктами, фенолами, соединениями железа, тяжелыми металлами. Из-за этого значительно возрастает стоимость водоподготовки. Водоканалы более других заинтересованы в том, чтобы качество воды в водных объектах соответствовало самым высоким требованиям. Чтобы предприятия, загрязняющие водные объекты, подвергались самому жесткому контролю. Качество очистки сточных вод - это показатель качества второй основной услуги Водоканала - водоотведения. И, к сожалению, расходы на качественное оказание данной услуги с каждым годом увеличиваются. Данные факторы представляют собой основной конфликт интересов. Как в любой сложной проблеме, простого реше¬ния здесь нет и быть не может.

Основные экологические проблемы Водоканала - это: - высокое загрязнение источника водоснабжения; - сброс в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод; - размещение отходов – избыточного активного ила; - выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ от очистных сооружений и от иловых карт (метан, сероводород и пр.). Проблемы водоканала как загрязните¬ля обусловлены использованием в каче¬стве основного метода очистки сточных вод биологической очистки. Являясь одной из наиболее эффективных и «экологичных» технологий, основанной на естественно сформированных природных процессах, биологическая очистка не может справиться со стоками от особо вредных, опасных производств - с нефтепродуктами, фенолами, рН, хлорорганикой, тяжелыми металлами, растворителями и пр. Из-за них нарушаются процессы очистки, погибает активный ил, и в водный объект поступают недостаточно очищенные стоки. Двадцать первое столетие — век передовых технологий. И все более высокие требования предъявляются к эффективности инженерного оборудования и систем. Наиболее важным является формирование новых подходов в жилищно-коммунальном комплексе России в свете развития современных технологий. Новизна принципиальна для систем водоснабжения, отопления, пожаротушения — в технологии, в гарантии качества, легкости монтажа и, главное, в экономичности. Желание сократить затраты на погашение штрафов и снизить издержку на очистку сбрасываемых вод заставляет водоканалы тратить огромное количество финансовых, интеллектуальных и материальных ресурсов на разработку или приобретение передовых технологий для очищения воды и очистных сооружений. Развитие новой техники и инновационных технологий является одним из важнейших направлений деятельности современных водоканалов. Переход предприятия в 21 век ознаменовался в первую очередь внедрением современных технологий на станциях водоподготовки. В настоящее время существует несколько инновационных способов очистки воды. Приморский водоканал запустил установку по производству гипохлорита натрия. Этот реагент позволит заменить используемый ранее жидкий хлор. Гипохлорит имеет пролонгированное действие и исключает возможность загрязнения воды в трубах. Жидкий хлор, используемый в большинстве стран мира на водоочистных сооружениях - вещество потенциально опасное.

В отличие от него гипохлорит натрия нетоксичен, производится непосредственно на предприятии в нужном количестве и не образует опасных для здоровья соединений в воде. Получают гипохлорит из обычной поваренной соли прямо на месте. При этом вещество обладает столь же мощными дезинфицирующими свойствами, что и хлор. Помимо того, что предприятие добилось улучшения качества ресурса, Приморскому водоканалу удалось снизить и собственные затраты: экономический эффект установки в полтора раза удешевил производство воды. В Московском водоканале, в состав технологических сооружений впервые в истории российских централизованных систем водоснабжения была включена стадия мембранной ультрафильтрации. Использование новейших технологий в системе централизованного водоснабжения позволяет поддерживать качество питьевой воды, соответствующее нормам не только России, но наиболее развитых стран мира даже в условиях аварийных залповых загрязнений источников водоснабжения. Также водоканалом внедрены и используются современные технологии удаления азота и фосфора и внедрение систем ультрафиолетового обеззараживания.

Сочетание этих двух технологий позволяет сегодня возвращать в природу воду, которая полностью соответствует отечественным санитарно-гигиеническим требованиям и европейским стандартам[1]. Некоторые водоканалы городов России используют другой, но не менее эффективный, способ очистки воды, а именно, биомембранный с использованием микрофильтрационных половолоконных мембран. Такой способ позволяетобеспечивает очень высокое качество очищенной воды и сокращение объемов сооружений и занимаемых площадей. При биомембранном методе, для доочистки сточных и очистки природных вод используется биосорбционный метод, который позволяет эффективно удалять загрязняющие вещества, оставшиеся после биомембранной очистки [2]. В последнее время наметилась тенденция к широкому применению метода ультрафиолетового обеззараживания воды вместо традиционного хлорирования.

Это обусловлено как введением ужесточающих требований к качеству воды и выявлением негативного влияния побочных продуктов, образующихся при хлорировании, так и достижениями в области светотехники, сделавшими метод ультрафиолетовой обработки конкурентоспособным. Использование ультрафиолетового обеззараживания позволяет водоканалам получать очищенную воду без особых затрат и уменьшения площадей занимаемых очистными сооружениями, благодаря компактности прибора[3]. Остановимся подробнее на инновационных технологиях применяемых ОАО «ПО Водоканал» города Ростова-на-Дону. ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону» — одно из крупнейших коммунальных предприятий Юга России, эксплуатирует 2500 км сетей водопровода и свыше 1250 км сетей канализации, обеспечивает водой более 1,2 млн. человек в Ростове-на-Дону, Аксае, Батайске.

Основной деятельностью предприятия является обеспечение забора воды из реки Дон, очистки речной воды до питьевого качества, транспортировка и подача питьевой и технической воды населению, учреждениям и организациям, а также предприятиям различных отраслей промышленности и народного хозяйства городов Ростова-на-Дону, Батайска, Аксая и хутора Ковалевка; прием сточных вод от объектов городов Ростова-на-Дону, Батайска в сети канализации и их очистка перед выпуском в водный объект на очистных сооружениях канализации. Кроме того, осуществляется техническое обслуживание и ремонт имеющегося технологического оборудования, коммунальных сетей водопровода и канализации. На территории Российской Федерации бассейн реки Дон охватывает полностью или частично территорию 15 субъектов. На территорию Ростовской области поверхностные воды по трансграничным водным объектам поступают с территории Украины (Харьковская, Донецкая и Луганская области) и России (Воронежская, Волгоградская области и Ставропольский и Краснодарский край) после интенсивного использования. Река Дон и его основные притоки включены в перечень водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение для воспроизводства и добычи водных биоресурсов. В пределах Ростовской области качество воды реки Дон формируется под влиянием сбросов сточных вод городов Волгодонска, Константиновска, Семикаракорска, Ростова-на-Дону, Азова; основных притоков рек Северный Донец, Сал, Маныч, Аксай, Темерник и другие.

Местоположение сбросов рассматриваемых сточных вод в реке Дон находится в пределах городской черты Ростова-на-Дону[4]. Положение области в степной зоне определяет слабое развитие гидрографической сети. Речная сеть развита недостаточно, озер и болот мало. Средний годовой сток по области составляет 30 км3, из них 3,36 км3 (11%) являются местным стоком, т.е. формируются на данной территории, и 26,6 км3 притекает из соседних районов (Водные ресурсы, 1973) . Небольшая величина стока обусловлена относительно малым количеством атмосферных осадков, жарким сухим летом, равнинным рельефом сильной водопроницаемостью пород. Вода Нижнего Дона и ряда притоков на большинстве контролируемых участков по ряду показателей качества не отвечает требованиям, предъявленным к водным объектам рыбохозяйственного значения. Качество воды в нижнем течении реки Дон (от нижнего бьефа Цимлянского гидроузла до устья) классифицируется как водный объект 3 класса, умеренно-загрязненный. Качество воды не соответствует рыбохозяйственным требованиям по содержанию железа общего, нефтепродуктов, величине БПК5.

Достаточно сказать, что вода Нижнего Дона от границы с Волгоградской областью до города Константиновск относится к 3-ему классу качества (умеренно-загрязненная), а ниже Константиновска до устья Дона к 4-классу (загрязненная). По всем пограничным с Украиной и Ставропольским краем створам малых рек вода относится к 5-му (грязная) и 6-му (очень грязная) классам качества. Низкое качество вод поверхностных водных объектов обусловлено в первую очередь интенсивным антропогенным воздействием: сбросом недостаточно очищенных сточных вод предприятий химической, металлургической, строительной промышленности, жилищно-коммунального хозяйства городов Константиновск, Семикаракорск, Каменск-Шахтинский, Ростов-на-Дону, Азов; судоходством и маломерным флотом. Загрязняющие вещества поступают также в результате смыва минеральных удобрений и органических соединений с сельхозугодий и животноводческих ферм. Нормативной очистки достигают только около 20% от подлежащих очистке сточных вод области. Водопользователи на территории Ростовской области, расположенной в нижнем течении реки Дон, вынуждены использовать воду, уже подвергшуюся антропогенной нагрузке в соседних областях России. Кроме того, в Дон попадают трансграничные загрязнения, поступающие с сопредельных территорий, в частности с Украины.

Все возрастающее негативное воздействие на состояние водных объектов оказывает поступление в них высокоминерализованных шахтных вод ликвидированных угольных предприятий Восточного Донбасса. Такое катастрофическое положение экологической ситуации в реке Дон, а также штрафные санкции, примененные к ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону», в связи с превышением допустимой нормы выбросов вредных веществ в окружающую среду, делает особо актуальной проблемой для к ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону» внедрение инновационных и высокотехнологичных методов очистки воды[5]. Для предотвращения сложившейся ситуации на ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону» реализован целый комплекс мероприятий по внедрению инновационных технологий очистки. Было произведено строительство электролизной, которая предназначена для производства, подачи и ввода реагента для обеззараживания воды — гипохлорита натрия. Применение этого реагента позволит отказаться от использования жидкого хлора.

Гипохлорит натрия является хлорсодержащим реагентом, обеспечивающим эффективное обеззараживание очищенной воды. Переход на использование гипохлорита натрия позволяет ликвидировать хлорное хозяйство в центре города, обеспечить экологическую и технологическую безопасность при производстве питьевой воды. В основу работы электролизной положен принцип получения гипохлорита натрия из раствора поваренной соли путем электролиза. Внедренная на ростовском Водоканале технология — отечественного производства, разработана Новочеркасскими учеными и специалистами. Электролизная рассчитана на производство 750 кг эквивалентного хлора в сутки, что полностью покрывает потребности очистных сооружений в реагенте для обеззараживания воды. Автоматизированная система управления технологическим процессом обеспечивает работу электролизной установки полностью в автоматическом режиме. В ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону» запущена установка по ультрафиолетовому обеззараживанию воды. Технология обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением является наиболее простой как в реализации, так и при обслуживании ультрафиолетового оборудования. При использовании этой технологии не требуется обеспечения специальных мер безопасности и привлечения специального обслуживающего персонала. Максимальное рабочее напряжение, используемое при эксплуатации такого оборудования, – 380 В. Ультрафиолетовое облучение, в отличие от окислительных технологий, не меняет химический состав воды. Многочисленные исследования показали отсутствие вредных эффектов после облучения воды даже при дозах, намного превышавших практически необходимые. Ультрафиолетовое обеззараживание воды предотвращает повторный рост бактерий после очистки.

Установка ультрафиолетового оборудования связано с минимальным объемом строительно-монтажных работ, благодаря компактности такого оборудования. Для обеззараживания воды методом ультрафиолетового излучения характерны более низкие, чем при использовании других методов очистки, эксплуатационные расходы. Это связано: - с незначительными затратами электроэнергии (в 3-5 раз меньшими, по сравнению с другими методами очистки); - с отсутствием потребности в дорогостоящих (в настоящее время) реагентах: жидком хлоре, гипохлорите натрия или кальция; - с простотой эксплуатации и отсутствием необходимости в специальном обслуживающем персонале и, как следствие, в затратах на его содержание; - с отсутствием требований по организации специальных мер безопасности[6]. Все вышесказанное свидетельствует о том, что внедрение такой инновационной технологии ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону» позволило не только улучшить экологическое состояние воды в реке Дон, но и позволило существенно сократить издержки, связанные с очисткой воды. Также Водоканал и городские власти ведут активную работу по замене старых труб на новые, для того чтобы полностью исключить возможность вторичного загрязнения в трубопроводах. Это связано с тем, что водопроводные сети имеющие высокую степень износа и низкую санитарную надёжность, приводят к вторичному загрязнению водопроводной воды. Те усилия и затраты, которые несут предприятия, эксплуатирующие водопроводы, на очистных сооружениях, окажутся не эффективными, если не будут приводиться в порядок водопроводные сети. Аварии на сетях, несвоевременное их устранение, и, что еще хуже, совпадение мест аварийных ситуаций на водопроводных и канализационных сетях приводят к загрязнению воды[7].

Использование комплекса перечисленных выше мер привело к тому, что Значительно повысилась эффективность использования ресурсов, проведена большая работа по сокращению затрат. Снижение электропотребления составило 9,4%. Уменьшение расхода электроэнергии в натуральном выражении только за первое полугодие 2010 года составило 15,32 млн. кВт в час, что позволило снизить расходы предприятия почти на 43,3 млн. рублей. Важно заметить, что эта сумма получилась только в результате снижения затрат на электроэнергию, если сосчитать экономический эффект, который будет получен, от экономии от покупки реагентов, отсутствия штрафов за нарушения экологического законодательства и устранения постоянных аварий на трубопроводах, эта сумма может стать на порядок выше. Таким образом, можно сделать вывод, что использование современных инновационных технологий очистки воды в водоканалах, приводит не только к улучшению экологической ситуации и состояния водоемов, но и дает существенную экономическую выгоду, предприятиям, внедряющим такие технологии. В современном мире становится экономически выгодно использовать технологии направленные на усовершенствование экологической ситуации.

Литература:
1. http://mag.center-kgh.ru/?chistvod-tehnologiy (дата просмотра 20 ноября 2010)
2. http://www.vodokanal.info/about/the_program_quot_clean_water_quot/ (дата просмотра 20 ноября 2010)
3. http://primamedia.ru/news/21.10.2010/137767/innovatsionnie-sistemi-ochistki-vodoprovodnoy-vodi-zarab... (дата просмотра 20 ноября 2010)
4. http://www.vodokanal.rnd.ru/ (дата просмотра 20 ноября 2010)
5. Аналитические материалы ОАО «ПО Водоканал г. Ростов-на-Дону»
6. http://www.waterland.ru/?doit=sfwp_dinpmo (дата просмотра 20 ноября 2010)
7. http://www.raww.ru/node/1064 (дата просмотра 20 ноября 2010)

Выходные данные статьи: - Айдаркина Е.Е. Инновационные технологии очистки воды (на материалах ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону»)//"Проблемы устойчивого развития экономики региона" №1, 2011.