Водоснабжение – комплекс организационно-технических мероприятий для обеспечения потребителей водой из поверхностных или подземных водоисточников. Совокупность инженерно-технических сооружений, используемых для поставки питьевой воды (либо воды требуемого качества для использования в промышленности) от источника водоснабжения до потребителя через систему наружных и внутренних коммуникаций, называется водопроводом.

Первые водопроводы для водоснабжения населения появились около 3 тыс. лет до н. э. в городах Египта и в Вавилоне. Такие инженерные конструкции представляли собой гончарные, деревянные, а также металлические (свинцовые и медные) трубы, доставляющие воду от водоисточника к потребителям самотёком. В Древнем Риме в целях водоснабжения также применялись самотёчные системы каналов с использованием специальных мостов – акведуков, пересекающих долины, овраги и иные препятствия. В Европе первые централизованные городские водопроводы начали появляться в XII–XIII вв.: первый самотёчный водопровод – в Париже (конец XII в.), водопровод в Лондоне (XIII в.), в немецких городах (XV в.). В XVIII в. началось строительство первых водопроводов для обеспечения водой промышленных предприятий.

В России первые водопроводы самотёчного типа появились при Иване III в Московском Кремле в конце XV в. История централизованного водопровода г. Москвы началась в 1804 г. с открытием Московского (Екатерининского) водопровода, доставлявшего воду из Мытищинских ключей и просуществовавшего до 1823 г., когда обрушилась галерея под Сокольниками. В 1850–1852 гг. инженером-полковником П. С. Максимовым для нужд Замоскворечья были устроены два водопровода с забором воды из реки Москвы. 27 июня 1903 г. была пущена первая очередь Рублёвской водопроводной станции.

Темп постройки водопроводов в России стремительно рос после реформ 1861 г.: до 1861 г. было сооружено только 10 водопроводов, в 1861−1871 гг. – 19, в 1872−1881 гг. – 33, в 1882−1891 гг. – 31, в 1892−1901 гг. – 46, в 1902−1911 гг. – 66. Всего в 1913 г. в России было 219 городских водопроводов.

За годы Советской власти водоснабжение получило большое развитие как по числу водопроводов и протяжённости водопроводных линий, так и по водообеспечению населения и других потребителей. К 1968 г. в СССР число городов, имеющих централизованное водоснабжение, составляло 1600, рабочих посёлков – 2520; протяженность водопроводных линий по сравнению с 1913 г. выросла в 34 раза, а общее количество подаваемой в городские водопроводы воды – приблизительно в 40 раз.

   

Обеспеченность системами водоснабжения

По данным Всемирной организации здравоохранения в 2014 г. в мире 748 млн чел. не были обеспечены надлежащими системам водоснабжения, а 1,8 млрд чел. использовали воду из источников водоснабжения с фекальным загрязнением. Ниже приведены данные по динамике обеспеченности питьевой водой городского и сельского населения в различных регионах мира в 1990–2012 гг. (по данным Международного банка реконструкции и развития).

Страна / регион Обеспеченность населения (%)

городское/сельское

1990

2000

2012

Арабские страны

93,7 / 73,2 91,7 / 71,8 92,2 / 76,3
Восточная Азия и страны Тихоокеанского региона

95,9 / 59,0 96,6 / 71,7 97,7 / 84,8
Европа и Центральная Азия

98,7 / 88,7 99,1 / 90,8 99,4 / 94,1
Латинская Америка и страны Карибского бассейна

94,3 / 63,1 95,6 / 71,8 97,2 / 82,5
Ближний Восток и Северная Африка

95,7 / 77,5 95,4 / 79,4 95,3 / 83,5
Южная Африка

89,0 / 64,9 91,4 / 75,7 95,4 / 89,2
Центральная и Западная Африка

83,1 / 34,4 83,4 / 41,8 85,1 / 52,6
США

99,8 / 94,0 99,6 / 95,8 99,4 / 98,0
Россия

97,8 / 80,4 98,3 / 86,3 98,7 / 92,2

В России функционирует более 12 тыс. коммунальных и 50 тыс. ведомственных водопроводов, обеспечивающих 68% населения водопроводной водой из поверхностных водных объектов и 32% – из подземных источников. В сельских населённых пунктах 88% подаваемой водопроводами воды приходится на долю подземных источников водоснабжения. Примерно половина сельского населения России на 2010 г. не была обеспечена централизованным водопроводом. Пятая (по некоторым экспертным данным – третья) часть систем централизованного питьевого водоснабжения страны не обеспечивает выполнение санитарных норм и правил.


Системы водоснабжения

Основные компоненты системы водоснабжения:

  • водозаборные сооружения;
  • водоподъёмные сооружения – насосные станции для транспортировки до места очистки, хранения или потребления;
  • сооружения водоподготовки (очистки воды);
  • водопроводные сети, используемые для подачи воды потребителю;
  • накопительные резервуары – запасные ёмкости для регулирования подачи воды в системе водоснабжения.

Ниже приведена классификация систем водоснабжения.

Признак Классификация
По назначению
  • системы водоснабжения населённых пунктов
  • системы производственного водоснабжения
  • системы сельскохозяйственного водоснабжения
  • системы противопожарного водоснабжения
По объединённым функциям
  • хозяйственно-питьевые
  • хозяйственно-противопожарные
  • хозяйственно-производственные
По типу источников водозабора
  • водозабор из поверхностных источников
  • водозабор из подземных источников
  • водозабор смешанного типа
По способу подачи воды
  • самотёчные водопроводы (гравитационные)
  • водопроводы с механической подачей воды
  • зонные водопроводы (вода подается в районы с отдельными насосными станциями)
По способу использования воды
(только для производственных систем водоснабжения)
  • системы прямоточного водоснабжения (с однократным использованием воды)
  • системы оборотного водоснабжения
  • системы с повторным использованием

Схема водоснабжения зависит от типа источника водоснабжения, природно-климатических условий и характера водопотребления в каждом отдельном регионе.

   

Нормативы качества питьевой воды

Качество питьевой воды – это совокупность свойств и характеристик воды, обусловливающих её пригодность для удовлетворения потребностей человека. Качество питьевой воды устанавливается нормативами гигиенических требований и должно строго соответствовать им перед поступлением в распределительную сеть.

Стандарты качества питьевой воды начали вводиться в первой половине XX в. В СССР (первым в Европе и вторым в мире после США) временный стандарт питьевой воды был разработан в 1937 г. В 1940 г. был разработан основной стандарт качества питьевой воды, утверждённый в качестве ГОСТ 2874-45 «Вода питьевая». Принципиальной основой нового стандарта было признание важности дифференцированного подхода к оценке качества питьевой воды и воды источников. В 1954 г. стандарт качества питьевой воды был пересмотрен, и по поручению Главной санитарной инспекции Министерства здравоохранения СССР разработан ГОСТ 2874-54. Были введены нормативы для таких тяжёлых металлов, как бериллий, молибден, стабильный стронций, селен, а также для фтора (ввиду доказательства прямого влияния его содержания в питьевой воде на возникновение кариеса).

На сегодняшний день качество питьевой воды в Российской Федерации определяется требованиями СанПиН 2.1.4.10749-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды», а также рядом других нормативных документов, в которых приведен список более чем 1300 вредных веществ и их предельно допустимых концентраций (ПДК). По большинству показателей СанПиН соответствует зарубежным.

Ниже приведено сравнение нормативов качества питьевой воды в странах России, Евросоюза, США и рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).

Нормативы качества питьевой воды для таких основных групп, как металлы (алюминий, титан, хром, железо, никель, медь, цинк, кадмий, свинец, ртуть и др.), неорганические и органические соединения, сопоставимы, хотя различаются по специфическим загрязняющим веществам. Так, в стандарте питьевой воды США регулируется обширная группа опасных органических соединений (более 50 видов). Рекомендации ВОЗ наиболее детальны в части неорганических веществ (тяжёлые металлы, нитраты и нитриты); органических веществ (~30 показателей), пестицидов (~40 показателей); дезинфектантов водоподготовки (более двадцати соединений брома и хлора); веществ, влияющих на вкус, цвет и запах воды.

Нормативы качества питьевой воды ПДК, микрограмм на литр (мкг/л)

Параметр ЕС США ВОЗ Россия
рН 6,5–9,5 6,5–8,5 6,5–8,5 6,0–9,0
Акриламид 0,1 0,0 0,5
Полиакриламид 2000
Алюминий 200 200 200 500
Барий 2000 700 100
Бензапирен 0,01 0,2 0,7 0,005
Бензол 4 0,2
Бериллий 1000 500 500
Бор 10 25
Бром 0,5 2 10
Винилхлорид 3 5 30
Дихлорэтан 200 300 300 300
Железо 5 5 3 1
Кадмий 50000
Калий 180000
Кремний 10000
Магний 40000
Марганец 50 50 500 100
Медь 200/нед. 1300 2000 1000
Молибден 70 250
Мышьяк 10 50 10 50
Натрий 200000 200000 120000
Никель 20 нед. 20 100
Нитраты 50000 10000 50000 45000
Нитриты 500 1000 3000 3300
ПАВ 500
ПАУ 0,1
Пестициды 0,1
Ртуть 1 2 1 0,5
Свинец 10 нед. 15 10 30
Селен 10 50 10 10
Серебро 100 50
Стронций 7000
Сульфаты 250000 250000 250000 500000
Сурьма 5 6 5
Таллий 2
Трихлорэтил 10 5 40
Фтор 1500 4000 1500 700–1500
Хлориды 250000 250000 250000 350000
Хлороформ 200 200
Хром 50 100 50 50
Цианид 50 200 70
Цинк 5000 5000 3000 5000


Источники водоснабжения

Источниками воды для систем водоснабжения могут быть подземные, поверхностные воды и атмосферные осадки.

К подземным водам относят: подрусловые, грунтовые, межпластовые, артезианские, карстовые и шахтные (проникающие в выработанное при добыче полезных ископаемых подземное пространство). Подземные воды характеризуются постоянством состава, температуры, значительной минерализацией и жёсткостью, низким содержанием органических веществ, наличием растворённых газов, повышенным содержанием железа и марганца, низкой санитарно-эпидемиологической опасностью.

К поверхностным водам относят реки, озёра, водохранилища, пруды, каналы, моря. Их состав определяется геоморфологическими, климатическими и санитарно-эпидемиологическими факторами. Пресные поверхностные воды отличаются вариациями состава и температуры в течение года, которые объясняются влиянием водосборной территории и протеканием различных физико-химических и биохимических процессов. Главный недостаток поверхностных водоисточников – уязвимость к антропогенным загрязнениям водосборной территории.

К атмосферным водам относят снеговые и дождевые осадки. Атмосферные воды отличаются низкой степенью минерализации. Состав атмосферных вод определяется чистотой атмосферы, гидрогеологическими свойствами грунтов бассейна водосбора, способом их накопления и хранения.

В настоящее время в странах, испытывающих дефицит природных источников пресной воды (например в странах Персидского залива, в Испании, на Кипре и др.), широко используют морскую воду, опресняя её мембранными методами.

Для технического водоснабжения и гидромелиорации могут использоваться доочищенные сточные воды.

Г.В. Аджиенко