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 |
|
| По объединённым функциям |
|
| По типу источников водозабора |
|
| По способу подачи воды |
|
| По способу использования воды (только для производственных систем водоснабжения) |
|
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