Водоотведе́ние – комплекс технологических процессов, инженерных сооружений и оборудования для отвода сточных, ливневых и талых вод из населённых пунктов, объектов промышленности, аграрного хозяйства и транспортной инфраструктуры.

Водоотведение следует рассматривать в двух аспектах – собственно отвод сточной воды от места образования к месту сброса и очистка сточной воды перед сбросом в водный объект.

История развития водоотведения в России относительно молодая – не более двух столетий назад с появлением малоэтажного строительства и плотной городской застройки на улицах появились золотари – профессиональные сборщики нечистот, которые в бочках вывозились за пределы города. На смену золотарскому делу пришла канализационная сеть для сброса нечистот, т. е. хозяйственных и бытовых сточных вод в протекающую через город реку. Водоотведение в водный объект сначала осуществлялось без очистки, к концу XIX в. с очисткой на полях фильтрации и только в 30-х гг. XX в. в России, а именно в Москве, появляются высокотехнологичные очистные сооружения городской канализации. Общим и неукоснительным требованием к водоотведению было место строительства очистных сооружений и, соответственно, к точке выпуска очищенных сточных вод в реку – всегда ниже города за пределами плотного проживания населения. В эпоху интенсивного гражданского строительства и урбанизации населения России этот принцип строительства стал нарушаться: к примеру, Москва охватила все свои очистные сооружения и выпуски сточных вод плотной жилой застройкой. Это практикуется и в других городах России.

Сточные воды или стоки городов чрезвычайно разнообразны по составу и санитарно-экологической опасности; их можно классифицировать, разделив на семь групп:

  1. хозяйственно-бытовые сточные воды – стоки, формирующиеся в домашнем хозяйстве, при физиологических и санитарно-гигиенических отправлениях в быту, на работе и отдыхе. Данная группа стоков формирует 70–85% объёма водоотведения как малых, так и крупных городов. В смеси с другими стоками, которые поступают в городскую канализацию от промышленных предприятий и отчасти с территории города, формируется смешанный сток, именуемый городская сточная вода. Для промышленности города, отводящей сточные воды в городскую канализацию, устанавливаются нормативы очистки, чтобы городские очистные сооружения могли очистить общий сток города;
  2. производственные сточные воды – стоки предприятий всех отраслей промышленности, кроме горнодобывающей. Производственные стоки подлежат очистке на локальных очистных сооружениях перед сбросом в городскую канализацию или в водные объекты;
  3. сельскохозяйственные сточные воды – преимущественно стоки животноводческих и птицеводческих хозяйств: гидросмыв навоза и помёта, жидкая фаза навозохранищ и накопителей помёта;
  4. ливневые сточные воды – поверхностный сток с городских территорий, промышленных площадок и объектов транспортной инфраструктуры;
  5. дренажные воды – грунтовые воды различной степени загрязнения, отводимые от зданий и сооружений, например из тоннелей метро, с целью осушения или водопонижения на территории защищаемого объекта. Дренажные воды во многом схожи с поверхностным стоком, поэтому их водоотведение зачастую осуществляется совместно;
  6. сточные воды горнодобывающей промышленности – водоотливы шахт, пластовые воды, оборотные воды обогатительных фабрик, буровые растворы и иные жидкие субстанции, способные напрямую загрязнять окружающую среду;
  7. условно чистые сточные воды – вода, преимущественно природного качества, используемая для системы охлаждения различных термических и энергогенерирующих производств.

Из рассмотренных типов сточных вод выведены жидкие радиоактивные отходы, которые изолируются и подлежат специальной очистке и захоронению радиоактивного концентрата.

Внутри каждой группы состав и свойства сточных вод очень разнообразны.

   

Методы очистки сточных вод

Доведение сточных вод до нормативных показателей по составу загрязняющих веществ осуществляется на очистных сооружениях при помощи различных технологических этапов очистки, среди которых выделяют следующие:

  1. механическая очистка – первичная стадия технологического процесса очистки сточных вод, на которой удаляются крупнодисперсные загрязняющие вещества (твёрдые примеси) в ходе процессов отстаивания, фильтрации или флотации. Грубодисперсные частицы удаляются решётками, ситами, песколовками, жироловками, нефтеловушками, отстойниками и иными инженерными сооружениями;
  2. химическая очистка – в сточные воды добавляются различные химические реагенты, вступающие в реакцию с загрязняющими веществами. К таким реакциям относятся окисление и восстановление; реакции, приводящие к образованию соединений, выпадающих в осадок; реакции, сопровождающиеся газовыделением;
  3. физико-химическая очистка – в ходе этих процессов из состава сточных вод удаляются тонкодисперсные, растворённые неорганические и органические вещества. К данной группе относятся такие технологии, как электролиз и электрокоагуляция, коагуляция, флокуляция и др.;
  4. биологическая очистка основывается на способности микроорганизмов использовать органические загрязняющие вещества в качестве источника питания, приводя к полному (минерализация) или частичному разрушению структуры веществ, т. е. их удалению. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться в биопрудах, полях фильтрации, аэротенках (резервуарах с принудительной аэрацией и высокой плотностью сообществ микроорганизмов, простейших, беспозвоночных), мембранных биореакторах.

   

Очистные сооружения

В России прямая ответственность за выбор технологии очистки возлагается на эксплуатирующие организации, именуемые в нашей стране «водоканалами». Термин этот является производным от двух слов: водоснабжение и канализация. Подобное сочетание двух разных по роду деятельности производств нехарактерно для стран ЕС, США и Канады. Водоснабжение – это производство и поставка товара (чистой питьевой воды); канализация, т. е. водоотведение – это оказание санитарно-гигиенических и природоохраных услуг.

Одними из крупнейших очистных сооружений в мире являются очистные сооружения, обслуживающие Москву. Курьяновские и Люберецкие очистные сооружения способны отводить соответственно 3,125 и 3,0 млн м3 сточных вод ежесуточно. Очистные сооружения большей мощности находятся лишь в Китае и нескольких городах США.

   

Влияние на водные объекты

Каждая выделенная группа сточных вод оказывает влияние на экологическую ситуацию в водном объекте – приёмнике. Локальные последствия водоотведения загрязнённых сточных вод могут стать экологической и санитарной проблемой крупных речных бассейнов и морского побережья.

Так, например, мегаполис Москва с фактической численностью людей, одновременно находящихся в городе, около 18–20 млн человек оказывает определяющее влияние на качество воды в Окско-Волжском бассейне. В настоящее время половина расхода р. Москвы – это городские сточные воды, включая поверхностный сток.

Сброс сточных вод населённых пунктов в малые реки часто полностью формирует состав и расход воды в реке. Например, расход воды в р. Десне увеличивается с 0,92 до 1,66 м3/с после сброса сточных вод Южнобутовских очистных сооружений (ОС), в р. Пехорке – с 1,16 до 8,40 м3/с после Люберецких ОС, в р. Сходне – с 1,85 до 2,70 м3/с после Зеленоградских ОС.

   

Качество сточных вод

Очистные сооружения коммунальной канализации городов РФ в настоящее время в силу ряда причин не способны полностью выполнять свою основную функцию – очищать сточные воды с доведением до нормативных показателей. В РФ на 2011 г. общий объём сбросов сточных вод составил 48095 млн м3, из которых только 3,8% являются нормативно очищенными и 33% (15966 млн м3) загрязнёнными (в том числе 6,86% сброшены вообще без очистки). На долю очистных сооружений коммунальной канализации приходится более 60% сбросов сточных вод в водные объекты и лишь 13–15% их относятся к нормативно очищенным.

Несмотря на тенденцию к сокращению объёмов загрязнённых сточных вод, это не приводит к улучшению качества сточных вод.

   

Основные проблемы очистки сточных вод в РФ

Если в крупнейших городах планомерно происходит решение проблем водоотведения, то в средних, малых и в большинстве крупных населённых пунктов очистные сооружения городской канализации находятся в состоянии упадка. Основные причины низкой эффективности работы очистных сооружений: отсутствие бюджетных средств на реконструкцию и модернизацию очистных сооружений; несоблюдение технологического режима их эксплуатации; несоответствие состава поступающих сточных вод технологиям очистки; значительный физический износ действующих очистных сооружений.

Г.В. Аджиенко, В.Г. Аджиенко