Экологическая безопасность трубопроводных систем питьевого водоснабжения и водоотведения.

Содержание
Роль водопроводных и водоотводных систем в жизни современного общества.
Характер экологического воздействия водопроводных и водоотводных систем.
Экологическое состояние водопроводов и факторы, его определяющие. 10
Экологическое воздействие, оказываемое системами водоснабжения и водоотведения, функционирующими в аварийном режиме. 16
Выводы:

Экологическая безопасность трубопроводных систем питьевого водоснабжения и водоотведения.

Что касается асбестоцементных труб, то действующий стандарт на эти трубы (так же, как и на стандарты и технические условия на чугунные трубы) не содержит требований, выполнение которых необходимо для обеспечения долговременной прочности труб при их использовании для строительства трубопроводов подземной прокладки. До сих пор идут дискуссии о вреде для здоровья асбестоцементных труб при их использовании в питьевом водоснабжении. Кроме того, практика водоканалов различных городов России доказала их высокую аварийность (4).
Применяемые в последние десятилетия в строительстве водопроводов трубы из стеклопластика характеризуются недостаточной стойкостью стеклопластика к истиранию, что обусловливает износ внутреннего слоя смолы и появление оголенного стекла. Из-за этого в процессе эксплуатациив поток воды могут попадать остатки вредных для здоровья веществ (6).
Основной альтернативой стальным и асбестоцементным трубам в хозяйственно-питьевом водоснабжении являются трубы из полимерных материалов и из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).
Полимерные трубы, обладают сравнительно небольшой массой, высокой пластичностью, у них полностью отсутствует коррозия (что предотвращает попадание вредных веществ в поток воды). Вместе с тем, полимерные трубы проницаемы для органических веществ высокой концентрации, что ухудшает их экологические свойства.
Трубы из ВЧШГ сочетают в себе уникальные свойства: коррозионную стойкость чугуна и механические свойства стали – пластичность, прочность на разрыв, ударопрочность и высокое относительное удлинение. Они стойки к пиковым нагрузкам под давлением, грунтовым нагрузкам и подвижке грунта при подземной прокладке, ударным нагрузкам при автомобильных и железнодорожных перевозках, а также выдерживают знакопеременные нагрузки. Трубы из ВЧШГ могут укладываться непосредственно в грунт на глубину до 8–10 м. Они имеют высокую надежность по сравнению с трубами из других материалов.
За рубежом ежегодный объем использования труб из ВЧШГ к 2005 г. превысил 7 млн. т, из них годовое потребление, например, в Китае составило 1,5 млн. т. В России производство труб из ВЧШГ в 2004 г. не превышало 60 тыс. т. Пионером их применения для питьевого водоснабжения стал Московский водоканал. В столице протяженность трубопроводов из ВЧШГ диаметрами 100–300 мм составила 600 км (4).
Учитывая высокие потребительские свойства труб из ВЧШГ, их надежность и долговечность, решением Комитета по экологии Госдумы РФ «О проблемах экологической безопасности сетей водоснабжения» от 22 февраля 2006 г. за № 70-1 в п. 2.1.2. рекомендовано: «Министерству регионального развития Российской Федерации, Федеральному агентству по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству и его территориальным подразделениям… рассмотреть вопрос применения труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, учитывая их экологическую и санитарно-эпидемиологическую безопасность, при проектировании, строительстве и реконструкции сетей водоснабжения» (1).
Срок эксплуатации водопровода также является важным критерием его экологической безопасности, поскольку за период эксплуатации на внутренней поверхности водопроводных труб накапливаются продукты коррозии и загрязнители, не удаленные в процессе очистки воды. В старых трубопроводах часто возникает вторичное загрязнение уже очищенной воды этими веществами. Для предотвращения вторичного загрязнения применяют санитарную промывку водопроводов, а также армирование их стенок специальными полимерными вкладышами. В Москве и в ряде других крупных городов России, широко применяется эффективный способ восстановления трубопроводов с использованием полимерных рукавов. Сущность последнего метода (именуемого «Феникс») санации трубопроводов заключается в армировании внутренней поверхности трубопровода специальным рукавом, изготовленным из полиэфирных и нейлоновых нитей, пропитанных полиэтиленом. Бесшовный полимерный рукав протягивается в полость трубы на всю длину ремонтного участка с плотной фиксацией его внутренней оболочки к внутренней поверхности трубопровода с помощью предварительно нанесенных клеевых составов (эпоксидной смолы) и давления воздуха или пара.
Одним из важнейших критериев обеспечения экологической безопасности питьевого водопровода (как воды, перемещающейся в водопроводе, так и прилегающего пространства) является техническое состояние трубопровода. Из технически неисправных и ветхих трубопроводов объем утечки воды больше, на них чаще случаются аварии, в них легче проникают вредоносные агенты из окружающей среды, а в окружающую среду – из водопроводов. В связи с этим один из факторов обеспечения экологической безопасности водопровода – это поддержание его в хорошем техническом состоянии.
Хозяйственно-пожарные и хозяйственно-промышленные водопроводы используют преимущественно условно-чистую воду (не применяется для питья, приготовления пищи и санитарно-гигиенических мероприятий), подаваемую обычно под высоким давлением. В связи с этим, при изучении экологических факторов функционирования этих водопроводов, основное внимание уделяется экологическому воздействию этих водопроводов на окружающую среду.
Для данных типов водопроводов характерны те же факторы воздействия на окружающую среду, что и для хозяйственно-питьевых, однако, степень экологического воздействия, как в ходе работы в штатном режиме, так и при авариях в целом выше. Связано это с большей загрязненностью воды, передаваемой в них и более интенсивным ее уходом через течи в стенках водопроводов.
Наряду с использованием надежных и долговечных типов труб и арматуры, обеспечивающих эффективное сопротивление внешней и внутренней коррозии, к основным практическим мерам повышения надежности городской водопроводной сети должны быть отнесены:
- оптимизация стратегии восстановления и обновления сети, увеличение объемов перекладки и санации участков трубопроводов с приоритетным использованием бестраншейных способов восстановления;
- использование комплексной технической диагностики для оценки технического состояния трубопроводов, прогноза полезных сроков службы, поиска «слабых мест» сети -участков трубопроводов с наибольшим риском отказов;
- эффективная электрозащита эксплуатируемых металлических трубопроводов;
- стабилизация давлений в сети;
- использование современных геоинформационных технологий для контроля и управления функционированием и эксплуатацией сети;
- использование новых нормативов и регламентов эксплуатации сети, учитывающих современные требования надежности и устойчивости систем водоснабжения.
Очевидно, что обеспечение требуемой надежности городских водопроводных сетей во многом зависит от научно-обоснованной стратегии их модернизации и реконструкции. Изучая историю и состояние нашей отрасли, можно сделать вывод, что XX век можно считать веком развития и роста инфраструктур городов России. В начале XXI века главной задачей, после более чем 100-летнего развития современного «типового водоснабжения», является восстановление и обновление водопроводных и канализационных сетей (4).
Характер и интенсивность экологического воздействия водопроводов во многом обусловлены географическими особенностями местности, в которой проложен водопровод: геологическими особенностями грунтов (их химическими особенностями, термическим и гидрологическим режимом, подвижностью), особенностями почв (механическим составом, термическим и гидрологическим режимом, химическими свойствами, биологическим режимом), характером растительности, свойствами ландшафта в целом. В ряде ландшафтов (например, умеренных гумидных ландшафтах равнин с песчаными почвами, содержащими ионы железа) экологическое воздействие водопроводов, даже находящихся в плохом техническом состоянии будет минимальным, в то время, как в других ландшафтах (пустынных, мерзлотных и т.д.), даже находящийся в хорошем техническом состоянии водопровод оказывает значительное воздействие на окружающую среду.
При авариях на водопроводах и системах водоотведения (разрывах трубопроводов в результате гидроудара, внешнего механического воздействия, разрушения в под воздействием коррозии и т.д.) в окружающую среду в большом количестве выбрасывается вода (зачастую под давлением) и вещества, находящиеся в ней. При этом резко увеличивается увлажненность грунтов на участке аварии, возможен размыв грунтов и активизация негативных геоморфологических процессов. В результате аварии площади выбросов вод из трубопроводов охватывает, как правило, от нескольких сотен до нескольких тыс. м2. Выбросы вод из систем водоотведения несут больший экологический вред по сравнению с выбросами вод из водопроводов, поскольку в них содержатся в большом количестве вещества, потенциально вредные для окружающей среды и здоровья людей (5). При авариях на хозяйственно-питьевых водопроводах возникает риск попадания в участки водопроводной системы, расположенные ниже места аварии вредоносных агентов из окружающей среды.
Места аварий на водопроводах и системах водоотведения, как правило, сразу трудно локализовать, поскольку большая часть этих коммуникаций имеет подземное проложение. При авариях на этих коммуникациях одним из негативных экологических факторов является просадка грунтов в месте аварии, дополнительным негативным экологическим фактором является образование большого количества строительного мусора, возникающего в ходе ликвидации аварии. Иногда аварии на водопроводах и системах водоотведения приводят к повреждению и разрушению зданий и сооружений, размыву почв, повреждению растительного покрова населенных пунктов.