Внедрение современных инновационных технологий является одним из приоритетных направлений Целевой программы "Чистая вода Москвы", нашедших отражение в деятельности МГУП "Мосводоканал". Кроме обеспечения соответствия современным требованиям к качеству питьевой воды, инновационные технологии предлагают экологичные и эффективные пути решения основной задачи предприятия - обеспечения жителей качественной питьевой водой и эффективной очисткой использованной воды.

Начало полномасштабного внедрения новых технологий было положено в 2002 г. когда был введен в эксплуатацию блок водоподготовки с применением озоносорбционной доочистки воды производительностью 240 тыс. куб. м в сутки. В 2009 году был введен в эксплуатацию еще один блок сооружений производительностью 160 тыс. куб. м в сутки, также предусматривающий применение технологии озоносорбции.

Развитием направления модернизации технологий в области очистки природных вод является ввод в эксплуатацию в 2006 году Юго-Западной водопроводной станции производительностью 250,0 тыс.куб.м/сут. В состав технологических сооружений впервые в истории московской системы водоснабжения включена стадия мембранной ультрафильтрации.

Целевой программой "Чистая вода Москвы" предусмотрен поэтапный перевод до 2020 года всех действующих водопроводных станций Москвы на применение технологий озоносорбции и мембранной фильтрации. Эти технологии являются наилучшими доступными технологиями водоподготовки так как позволяют получать чистую питьевую воду независимо от состояния водоисточников.

Важным направлением развития станций водоподготовки является повышение безопасности их эксплуатации. Учитывая опасность применения газообразного хлора, в Мосводоканале осуществляется перевод технологии водоподготовки с хлора на гипохлорит натрия. В 4-м квартале 2009 года состоялся ввод в эксплуатацию технологического комплекса обеззараживания гипохлоритом натрия на Западной станции водоподготовки. До 2011 года планируется перевод всех станций на эту технологию.

Наряду с этим в Мосводоканале постоянно совершенствуются процессы обеззараживания воды. В связи с ужесточением государственного норматива на содержание в питьевой воде хлороформа, на станциях водоподготовки проводится целенаправленная отработка режимов хлорирования. В результате данной работы концентрация хлороформа снизилась до величины менее 30 мкг/л при нормативе 60 мкг/л.

Качество воды, которая поступает к потребителю, зависит не только от технологий очистки, но и от состояния водопроводной сети. В настоящее время из 11 тыс.км самортизировано 6 тыс.км трубопроводов, или 52% от их протяжённости. Программой предусматривается сократить этот процент к 2020 году до 45,5. Это потребует ежегодного обновления трубопроводов на уровне не менее 2% от всей протяженности сетей (сейчас этот показатель оставляет 1,5%). Приоритетным является использование труб из высокопрочного чугуна, срок службы которых составляет 100-120 лет.

На долю бытового, коммунального и промышленного потребления приходится менее одной пятой объема водопользования во всем мире, и всего лишь 5% в Африке, Центральной Америке и Азии. Большой дефицит имеется в развивающихся странах, где более 1 миллиарда человек лишены доступа к чистой воде, и гораздо большее число людей зависят от ненадежных источников снабжения. Неравенство также наблюдается и при распределении воды: бедное городское население получает ее из ненадежных и низкокачественных источников, чрезмерно переплачивая поставщикам. Спросу городского населения зачастую отдаются большие предпочтения по сравнению с потребностями сельских районов.

Между промышленно развитыми и развивающимися странами существуют различия как в характере проблем, так и в вариантах водоснабжения.

В промышленно развитых странах расход воды, как правило, выше, спрос умеренный, а основное внимание уделяется снижению потребления и более рациональному водопользованию в целях предотвращения необходимости подключения новых источников снабжения или же общего снижения их количества.

В развивающихся странах низкий уровень объема снабжения сопряжен с высоким спросом, основное внимание сосредотачивается на поиске новых источников воды. Повсеместно наблюдается низкая эффективность существующих систем водоснабжения и неудовлетворительная организация управления. Доступа к водоснабжению лишена большая часть бедного городского населения и неимущих слоев.

Истощение источников воды вызывает ухудшение качества последней как в развитых, так и в развивающихся странах.

Существует целый ряд возможностей для удовлетворения самых разнообразных потребностей в водоснабжении. В развивающихся странах приоритетами являются расширение области предоставления водоснабжения в городских и сельских районах, а также восстановление источников снабжения водой городских территорий.

Регулирование спроса

Регулирование спроса приобретает все более широкое распространение во многих промышленно развитых странах. Его потенциал по снижению потребления прямо пропорционален преобладающему уровню водопользования. Регулирование спроса обладает большими возможностями в Соединенных Штатах, где средний уровень потребления на человека составляет около 400 литров в день. В развивающихся странах этот показатель, как правило, ниже. Тем не менее эта ситуация существенно отличается в разных странах, и у наиболее интенсивных водопотребителей также есть потенциал для экономии. В Нью-Дели, к примеру, диапазон ежедневного потребления водопроводной воды на семью разнится от 700 литров на семью с низким уровнем дохода до 2200 литров для богатых. Тарифы преимущественно субсидируются за счет государства, и для экономии потребления воды остается мало стимулов.

Расход воды на стирку и санитарно-гигиенические цели составляет значительную долю от потребления воды в бытовом и промышленном секторе. Необходима выработка стандартов, нормативов и санкций для продвижения водосберегающих технологий, в том числе для производителей бытовых устройств и оборудования, а также выплата субсидий потребителям, которые решают перейти на водосберегающие устройства. В Дании за 10 лет потребление воды на душу населения упало на 24% за счет широкого распространения водосберегающих технологий, в том числе для туалетов, душевых и стиральных машин.

Во многих регионах мира, включая Соединенные Штаты, Южную Африку и Европу, блочные тарифы с низким уровнем оплаты за расход воды и прогрессивным ее ростом по мере повышения уровня потребления оказались успешной мерой для сдерживания или снижения спроса на воду. Для их эффективности крайне важно внедрять дешевые, но эффективные счетчики расхода воды.

Альтернативные источники водоснабжения

Уровень водопотерь от протечек, нелегальных подключений и проблем с замерами по-прежнему остается высоким. В азиатских городах на него приходится 35-40% от общего объема водоснабжения, а в отдельных городах этот показатель доходит до 60%. Стабилизация и снижение потерь в трубопроводных системах может помочь улучшить сферу водоснабжения. К примеру, данные по Великобритании свидетельствуют о снижении ежесуточного душевого потребления воды на 29 литров в результате введения властями обязательного профилактического осмотра, позволяющего обнаружить протечки. Реализация этой программы и другие меры по рациональному водопользованию привели к тому, что рассмотрение планов строительства новой плотины в Йоркшире было решено отложить.

Сбор дождевой воды с помощью емкостей на крышах, резервуаров и других методов является эффективным способом бытового водоснабжения.

Врезка 5.6: Сбор дождевой воды в городах приобретает все большее распространение

В Германии существуют специальные субсидии, которые стимулируют жителей сооружать емкости для сбора дождевой воды и использовать затем профильтрованную воду. Из-за экономии на ежемесячных расходах за водоснабжение и благодаря другим льготам вложенные в сбор дождевой воды средства окупаются за 12 лет. В Токио (Япония) водоснабжение 70% всех туалетов в «Риогоку Кокугкан» — здании для проведения схваток борцов сумо — обеспечивается запасами дождевой воды.

Еще одним существенным источником может быть рециркуляция сточных вод. К 1999 году в области залива Сан-Франциско в Калифорнии вторично использовалось большое количество сточных вод — достаточное, чтобы удовлетворить потребности 2 млн человек. К 2020 году планируется обеспечить таким образом потребности уже 6 млн человек. В сельском хозяйстве используется 32% такой воды, 27% идет на пополнение запасов подземных вод, 17% — на поддержку орошения земельных участков, 7% — на нужды промышленности. Оставшаяся часть расходуется на экологические и иные цели.

В качестве решения проблемы дефицита воды на местах часто предлагается вариант ее переброса между речными бассейнами. Последствия таких действий требуют тщательного изучения, особенно в тех случаях, когда не предусмотрен возвратный сток в бассейн, как это происходит при других методах водозабора.

Благоприятствующие факторы

Как и в случае с другими секторами, крайне важно применение политических, институциональных и организационных реформ для реализации регулирования спроса и поиска альтернативных решений в области водоснабжения. В число инициатив входит следующее:

• в Великобритании, Соединенных Штатах и Австралии выдача лицензий на новый водозабор предусматривает обязательное изучение всех экономически оправданных предложений в области регулирования спроса;
• эффективность управления является основой для рационального водопользования и улучшенного планирования, но единого для всех ситуаций метода руководства со стороны государства или частного сектора не существует. Для улучшения эффективности работы государственных органов необходимо усиление институциональных полномочий и ответственности за принятые решения;
• в целях сохранения доступа к водоснабжению необходимо введение эффективных законодательных механизмов и приемлемой оплаты для бедных слоев населения городских и сельских районов.

В МТИ разработали робота для поиска утечек в трубах

Cовременные системы водоснабжения теряют в среднем 20% воды из-за утечек. Они не только ухудшают качество водоснабжения, но также могут нанести серьезный ущерб зданиям и дорогам, размывая фундаменты. Системы обнаружения утечек стоят дорого и медленно работают: они плохо справляются там, где установлены трубы из дерева, глины или пластика, из которых состоит большинство систем водоснабжения в мире.

Исследователи (МТИ) пытаются решить эту проблему. По словам ученых, новая система способна быстро и дешево искать даже крошечные утечки, независимо от материала, из которого изготовлены трубы. Разработка и тестирование такой системы заняли девять лет — все это время над ней трудился профессор машиностроения Камаль Юсеф-Туми (Kamal Youcef Toumi) и его команда PipeGuard. Ученые готовы представить результаты своего труда на предстоящей Международной конференции IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам (IROS) в сентябре.

Летом 2017 года команда проводит испытания на 12-дюймовых бетонных водораспределительных трубах в городе Монтеррей, Мексика. В этом городе администрация разрешила провести испытания не случайно - каждый год Монтеррей теряет около 40% воды из-за утечек, а ущерб в виде упущенной выгоды оценивают в примерно 80 миллионов долларов. Вместе с этим утечки приводят к общему загрязнению воды, поскольку утекшая вода иногда возвращается в распределительные трубы.

В системе используется небольшой резиновый робот, который внешне похож на волан для бадминтона. Устройство можно внедрить в систему подачи воды через любой пожарный гидрант. Там оно пассивно плывет по течению, регистрируя свое местоположение по мере продвижения. Параллельно робот обнаруживает даже небольшие изменения давления, измеряя его величину с помощью резиновой «юбки», которая заполняет собой диаметр трубы.

Затем устройство извлекается сетью из другого гидранта, данные анализируют. При этом не нужно ничего копать или даже прерывать водоснабжение. Помимо пассивного робота, который движется по трубе, влекомый силой воды, команда ученых разработала активную версию, которая может контролировать собственное движение.

PipeGuard намерена коммерциализировать свою роботизированную систему обнаружения утечек, чтобы сократить общие потери. Например, в Саудовской Аравии, где большая часть питьевой воды обеспечивается за счет дорогих опреснительных установок, около 33% теряется из-за утечки. И первые полевые испытания в начале 2017 года прошли именно там.

Компания Pipetech LLС, обслуживающая трубопроводы в Аль-Хобаре, предоставила для эксперимента ржавый отрезок трубы длиной около 1,6 км и диаметром 2 дюйма. Эта трубопроводная система часто используется для проверки и сертификации новых технологий. Испытания роботов в трубах с изгибами и Т-образными соединениями предполагали создание искусственной утечки для демонстрации возможностей системы.

В ходе этого эксперимента робот успешно обнаружил утечки и отличил их от ложных сигналов, вызванных изменениями давления или размера трубы, шероховатостями или ориентацией трубы в пространстве. Тесты проводили 14 раз в течение трех дней, и каждый раз, по словам члена команды PipeGuard, аспиранта Ю Ву (You Wu), проходили успешно. Более того, робот обнаружил крошечную утечку, которая составляла около 3,5 литров (галлона) в минуту, что на одну десятую меньше минимального размера, который стандартные методы обнаружения в среднем могут определить.

После полевых испытаний в Монтеррее команда планирует создать более гибкую складную версию своего робота, которая может быстро адаптироваться к трубам разного диаметра. Например, трубопроводная система Бостона представляет собой «микс» из 6-, 8- и 12-дюймовых труб. Многие из них устанавливались так давно, что в городе нет точных данных об их точном местоположении. Новая версия робота сможет раскрываться, как зонтик, и работать в трубах разного диаметра.

По словам исследователей, значение робота не только в том, чтобы сократить потери воды, но и в обеспечении более безопасного и надежного водоснабжения. Способность роботизированной системы обнаруживать мельчайшие утечки позволит проводит своевременные ремонтные работы задолго до действительно серьезной аварии. Более того, роботов можно использовать как в водопроводных трубах, так и в других системах распределения, например, природного газа.

Такие трубы тоже зачастую стары и не отмечены на картах. В них может накапливаться газ, что приводит к серьезным взрывам. Однако утечки в газопроводе обычно трудно обнаружить до тех пор, пока они не станут достаточно большими, чтобы человек мог чувствовать запах добавленных одорантов. Фактически система МТИ изначально была разработана для обнаружения этих утечек, а впоследствии адаптирована для водопровода.

PipeGuard надеется, что в конечном счете робот будет не просто искать утечки, но и получит специальный механизм, с помощью которого можно ремонтировать небольшие утечки на месте.

«Водоканал Санкт-Петербурга» представил сегодня два новых проекта: новый блок подготовки питьевой воды на Южной водопроводной станции и инновационную систему управления водоснабжением города (квартал К-17) сообщает официальный портал Администрации Санкт-Петербурга .В церемонии приняли участие губернатор Петербурга Валентина Матвиенко, директор ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Феликс Кармазинов и заместитель министра регионального развития Анатолий Попов. Валентна Матвиенко сообщила, что в 2006 году правительство Санкт-Петербурга приняло решение о модернизации Южной водопроводной станции - одной из самый крупных в городе. Она подает до 900 тыс. кубометров воды в сутки потребителям Невского, Московского, Фрунзенского, Кировского и Красносельского районов. Строительство нового блока началось в 2007 году. Разработчиками технологического решения стала израильская компания «Тахал». На строительство этого комплекса из городского бюджета было выделено 3 млрд. 100 млн. рублей. «Это самый современный блок в России, аналогов которому нет. Он включает целый комплекс очистных сооружений. Многослойная система очистки позволяет добиться самого высокого качества воды, соответствующей всем международным и российским нормативам», - сказала губернатор. Производительность нового блока – 350 тысяч кубометров воды в сутки, это практически 20% воды, которая ежесуточно подается в городе. Уникальность блока еще и в том, что он позволяет решить проблему промывной воды, с помощью которой осуществляется регулярная очистка фильтров. Раньше эта вода сбрасывалась прямо в Неву. В новом блоке она проходит очистку. И благодаря переходу на замкнутый цикл использования промывной воды значительно снижается негативное воздействие на окружающую среду. К настоящему времени все строительные работы завершены, блок запущен в пуско-наладку. Подача воды потребителям начнется в конце 2010 года. Представляя журналистам проект квартала К-17, Феликс Кармазинов отметил, что подобная идея не реализована нигде в мире, кроме Петербурга. Проект работает в Красносельском районе на базе Урицкой насосной станции с 2008 года. Здесь создана инновационная система управления водоснабжением, которая позволяет в режиме реального времени отслеживать прохождение воды до каждого потребителя. Реализация проекта позволила оптимизировать работу насосных станций, в удаленном режиме контролировать их состояние, исключить избыточные напоры. Важным итогом стали такие показатели, как сокращение среднемесячного энергопотребления более чем на 42%, уменьшение непроизводительных потерь воды на 39%, сокращение количества повреждений на сетях на 32%. Инновационная система гарантирует петербуржцам отсутствие неплановых аварийных отключений и возможность экономии оплаты за воду. Валентина Матвиенко сообщила, что до середины 2011 года к новой инновационной системе управления будет подключено 40% потребителей. До конца 2012 года в эту систему войдет весь город. «Сегодня Петербург ведет Россию вперед», - сказал заместитель министра регионального развития Анатолий Попов. Он подчеркнул, что ввод нового блока на Южной водопроводной станции – это позитивный шаг развития не только Петербурга, но и всей России. «На примере Петербурга мы видим, как курс руководства страны на модернизацию, энергосбережение и энергоэффективность реально дает положительные результаты. Когда вся остальная Россия только думает о реализации каких-либо проектов, Петербург претворяет это в жизнь», – сказал заместитель министра. Валентина Матвиенко поблагодарила трудовой коллектив ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», проектировщиков, всех, кто участвовал в строительстве нового блока и реализации инновационной системы управления водоснабжением Петербурга.

Знаете ли Вы, что каждый десятый житель планеты не получает обычную питьевую воду в достаточном количестве. Для решения этой самой насущной проблемы человечества лучшие инженеры по всему земному шару разработали широкий спектр больших и малых, устройств, производящих чистую воду. Ежегодно появляется множество инноваций, упрощающих и удешевляющих эти процессы, и оборудование становится компактней и дешевле. На сегодняшний день во всём мире от нехватки питьевой воды страдают не менее 663 миллионов человек, и решение этой задачи с каждым годом становится всё актуальней.

Для получения пресной воды используются разные технологии - от конденсации воды из разряжённого воздуха и опреснения солёной морской воды до водяных чипов с ультрафиолетовой очисткой, которые можно применять в домашних условиях. Конечно, не все из существующих технологий вышли за пределы лабораторий, но те из них, которые были внедрены, уже позволили получить миллиарды литров чистой воды.

Башня по сбору питьевой воды Warka Water

Разработчикам понадобилось несколько лет для создания башни Warka Water, и в прошлом году первая опытная установка, способная получать чистую воду прямо из воздуха, всё-таки заработала в эфиопской деревушке. Уникальный проект, заслуживший награду, основан на концепции сбора воды из тумана.

Конструкция представляет собой огромный цилиндр из сплетенных бамбуковых прутьев, внутри которого натягивается ячеистая сетка. Башню окаймляет навес, позволяющий местным жителям отдохнуть в теньке, пока конденсат переливается в емкость из-под основания башни. Создатели башни планируют начать массовое производство к 2019 году.

Крошечный УФ очиститель воды

Не все люди, страдающие от недостатка чистой воды, проживают в засушливых регионах. Иногда «кругом вода, но не испить ни капли, ни глотка» из-за загрязнения окружающей среды или других экологических проблем. Существующие системы очистки, как правило, дорогие и малопроизводительные. Исследователи из Стэнфордского университета и Национальной лаборатории SLAC недавно разработали УФ очиститель воды, размещаемый в крошечном прямоугольном корпусе, который сокращает процесс очищения воды с 48 часов до 20 минут. Несмотря на то, что до массового производства устройства ещё очень далеко, лабораторные испытания прототипа дают надежду, что создание этого чипа может стать первым шагом на пути к новому поколению методов очистки, помогающих превратить грязную воду в питьевую.

Плавучий опреснитель воды на солнечных батареях Pipe

Новый опреснительный проект, разработанный для Калифорнии и получивший название Pipe, произвёл фурор прошлым летом, предоставив 5,7 миллиардов литров чистой питьевой воды для пострадавшего от засухи штата. Получающая энергию от солнечных батарей платформа работает по принципу электромагнитного метода опреснения. Для превращения морской воды в питьевую используются фильтрация и термальные ванны, а получаемый побочный продукт затем выводится обратно в океан. Внешне Pipe скорее напоминает гигантскую сверкающую скульптуру, произведение искусства, а не промышленную установку. Она радует глаз и греет душу сознанием того, какая большая проблема решается с её помощью.

Крупнейшая в мире установка для сбора тумана

Самая большая установка для сбора тумана представляет собой гигантский сеточный забор, улавливающий густой туман в марокканской пустыне и превращающий его в чистую свежую водицу. Хитроумное устройство площадью около 600 квадратных метров очень выгодно использует природные условия засушливого региона Aït Baâmrane, где туман, больше напоминающий плотное одеяло, покрывает всё вокруг шесть месяцев в году. Установка в сутки производит 77 литров питьевой воды на каждый квадратный метр сетки. При помощи насосной системы на солнечных батареях и труб чистая питьевая вода нодаётся более 400 местным жителям, для которых ранее получение воды было невероятно сложной проблемой.

Водяной нано-чип

Основным препятствием для внедрения технологий водоочистки для бытовых нужд населения в засушливых районах всегда являлась их большая себестоимость. Исследователи, инженеры, конструкторы буквально сбились с ног, пытаясь решить эту проблему. Неожиданное и очень оригинальное решение было предложено учёными Техасского университета в Остине и немецкими учеными из Марбургского университета. Они изобрели «водяной чип», создающий слабое электрическое поле, которого, однако, достаточно для опреснения небольшого количества воды. Судя даже по результатам первых экспериментов, этот чип, работающий на обычных батарейках, может стать решением для потребителей. Для дальнейших испытаний и содействия развитию технологии этого очень перспективного и портативного способа был специально создан стартап Okeanos Technology.

Волновая электростанция Carnegie Perth Wave Energy

Проект Carnegie Perth Wave Energy решил убить сразу двух зайцев, объединив метод получения электричества от подводных течений с методом обратного осмоса для опреснения морской воды. Установка по типу плавающего буя работает у побережья Перта в Западной Австралии, где особенно важны именно экологически чистые методы производства электроэнергии. Три погружных 240-киловаттных буя закреплены на морском дне с помощью тяжёлых гидравлических насосов, проталкивающих воду через мощные турбины, в то время как вся система покачивается в глубинах океана. Встроенная опреснительная система использует часть производимой электроэнергии для создания чистой питьевой воды, а остальная часть электроэнергии подается обратно на берег непосредственно в сеть. Этот небольшой проект местного масштаба является частью более крупного плана использовать данную технологию опреснения в качестве неистощаемого и безопасного источника чистой питьевой воды для местных жителей.