Источники водоснабжения

Рассмотрены все источники водоснабжения, как природного происхождения (артезианские, грунтовые воды, реки, родники и озера), так и искусственного типа (водохранилища, каналы). Описаны подземные и поверхностные воды, их особенности и отличия.

Источником питьевого водоснабжения называется объект, содержащий воду, которая отвечает всем нормативным гигиеническим требованиям и используется для системы питьевого водоснабжения с соответствующей предварительной подготовкой. Источники водоснабжения, в частности питьевого, должны гарантировать безопасность воды: отсутствие химических веществ в опасных концентрациях, возбудителей инфекционных болезней и радиоактивных элементов. Вода должна обладать благоприятными органолептическими свойствами и должна иметь полноценный минеральный состав. Все воды, которые используются для хозяйственно-питьевого назначения, бывают поверхностные и подземные. (См. также: Монтаж систем водоснабжения)

Природный источник водоснабжения

Подземные воды

Воды, которые находятся в почве, а так же в геологических породах коры планеты в любом физическом состоянии, называются подземными. Они образуются после процесса фильтрации воды из открытых водоемов (озер и рек) через русло. В зависимости от строения горных пород, сквозь которые течет вода, будет зависеть скорость ее движения. Все горные породы по отношению к воде делятся на водоупорные и водонепроницаемые породы.

Протекание подземных вод

В водонепроницаемых слоях вода бежит по законам тяжести. Пласты водоупорных и водонепроницаемых слоев чередуются между собой. Глубина залегания таких вод – от 12 до 16 км.

Схема залегания подземных вод:

1 — водоупорный слой;
2 —грунтовые воды;
3 —межпластовые воды без напора;
4 — горизонт межпластовой напорной воды;
5 — колодец грунтовой воды;
6 — скважина, берущая межпластовую безнапорную воду;
7 — скважина, берущая межпластовые напорные (артезианские) воды.

Подземные источники питьевого водоснабжения – это грунтовые воды, межпластовые воды (безнапорные и напорные), верховодка, инфильтрационные береговые воды и родники. Рассмотрим каждый вид питьевой воды. (См. также: Водоснабжение коттеджа)

Грунтовые воды

В геологической толще пород, на первом водоупорном пласте (если считать от поверхности) располагаются безнапорные воды, которые называются грунтовыми. В колодце они находятся на уровне с подземными водами. Грунтовая вода движется по направлению уклона водоупорного подстилающего слоя. Чаще всего такая вода пригодна для питьевого водоснабжения и в природных условиях не загрязнена. Но загрязнение грунтовых вод может произойти от почвы: чем ближе к поверхности залегает вода, тем больше вероятность ее загрязнения из расположенных над ней хозяйственных объектов и населенных пунктов.

Верховодка

Верховодкой называется некое скопление воды на поверхности слабопроницаемых или водоупорных пород, которые включены в толщу водопроницаемого слоя. Так же как и грунтовая вода, находясь вблизи от поверхности, верховодка может загрязняться и стать непригодной для питьевого водоснабжения.

Артезианская вода

Артезианские воды

Очень важные подземные источники водоснабжения — межпластовые безнапорные, а также напорные воды. Отличием межпластовых вод от других видов является очень глубокое залегание, которое препятствует питанию этих вод поверхностными водами. Артезианская вода (межпластовая напорная) залегает под несколькими водоупорными слоями и изливается на поверхность во время возникновения избыточного гидростатического давления. (См. также: Водоснабжение предприятия)

Артезианские водоносные слои (еще их называют горизонтами или пластами) из глубины своего залегания изливаются на поверхность, где питаются осадками из атмосферы. Если вода из вышележащего горизонта (грунтовых вод) попадет в артезианские воды, то качество артезианской воды ухудшится. Загрязнение так же может произойти от промоины в ложе русла, сквозь заброшенные колодца и скважины, при разработке карьеров и так далее.

Родники

Родником называется естественный выход подземной воды на поверхность. Этот источник образуется после падения рельефа местности, в то время, когда водоносный слой разрезается каким-то оврагом. Такой родник называется нисходящим. Восходящий родник возникает в результате прорыва напорной воды сквозь породы, которые его перекрывали. Вода из родников всегда прохладная и имеет постоянный состав минеральных веществ. Кроме того, родниковая вода отличается своей бактериологической чистотой.

Инфильтрационные воды

Этот тип воды образуется в результате процесса фильтрации открытых водоемов сквозь подземный слой прилегающей территории. Если берег водоема имеет проницаемые фильтрующие породы, то можно построить водозаборные колодцы. Если инфильтрационная вода смешается с водой из открытых водоемов, то ее качество ухудшится. (См. также: Открытая система водоснабжения)

Поверхностное водоснабжение

Поверхностные источники водоснабжения – это реки, озера, водохранилища, пруды и каналы. Поверхностные воды могут постоянно или временно находиться на поверхности. Рассмотрим каждый источник в отдельности.

Это поток воды значительных размеров, протекающий в естественном русле и пополняющийся от подземного или поверхностного стока своего же водосборного бассейна. Реки бывают горными и равнинными. Первый тип реки характеризуется большой скоростью воды и узкими долинами, в то время как равнинные реки имеют медленное течение и широкие долины. Если сравнивать реки по протяженности, то самыми малыми считаются реки, длиной менее 10 км, а самыми большими – 500 километровые и выше.

Озера

Озером называется природная впадина, заполненная солеными или пресными водами. Озера бывают бессточные и сточные (с ручьем или рекой, вытекающей из него). Пресные озера получаются в результате впадающих в него рек. Если стоки, впадающие в озеро, загрязнены, то качество озерной воды будет плохим даже на значительном расстоянии. (См. также: Водоснабжение дома)

Озеро в Техасе (необычное тем, что оно и подземное и наземное одновременно)

Водохранилища

Помимо естественных существуют и искусственные виды источников водоснабжения. Искусственный водоем с замедленным обменом воды и измененным уровневым режимом (с помощью гидротехнических сооружений) в накопительных целях называется водохранилищем. Чаще всего этот искусственный водоем имеет объем больше одного миллиона кубических метров воды, которую можно назвать практически стоячей. Создается водохранилище в основном в русле какой-то реки способом сооружения плотины, выемки грунта или перемычки. Хранилища воды создаются рядом с потребителями – городами, населенными пунктами, предприятиями.

Водохранилище Ледибауэр

Вода в водохранилищах накапливается за счет речного постоянного потока или с помощью талых и дождевых вод. В зависимости от состава речной воды, дождевых и талых, а так же грунтовых вод и будет зависеть минеральный состав воды в водохранилище. Так как вода постепенно испаряется, то концентрация минеральных солей в оставшейся воде увеличивается. Так же для таких водоемов характерно неравномерное распределение солей на разной глубине (послойное распределение).

Вода с меньшим количеством минералов находится на поверхности, в то время как более насыщена солями вода опускает вниз. В результате разрастания водорослей в водохранилищах происходит летнее цветение воды (она станет зеленой или сине-зеленой). Когда водоросли отмирают, вода насыщается остатками разложения органических веществ, появляется сероводород и снижается содержание кислорода в воде, что вызывает мор рыбы.

Зоны санитарной охраны

Начало зоны санитарной охраны

Территории, включающие в себя источники водоснабжения и водопроводы, состоящие из поясов с особыми режимами хозяйственной деятельности — это зоны санитарной охраны источников водоснабжения. Ими могут быть артезианские скважины или какие-либо другие подземные воды, охраняемые от загрязнений.

Зона санитарной охраны

Наиболее доступная в природе вода — это вода открытых источников! Это та вода, которая находится на поверхности земли:

Конечно, эта тема вызывает улыбку — ну кто же станет пить воду из лужи или болота? Согласен, это звучит странно. Но я отвечу — пить станет тот, у кого нет другой воды. И Вы тоже станете, если не будет другой воды. Но так, как большинству людей доступна вода из-под земли — мы просто привыкли к тому, что вода у нас из колодца, скважины, водопровода… и не видим никакой ценности в воде из лужи. Но что делать, если нет другой воды?

Основная проблема поверхностных источников водоснабжения — это антропогенное загрязнение воды — влияние загрязнения атмосферы на всю воду, которая находится на поверхности. В промышленных, сельскохозяйственных районах реки, пруды и даже атмосферные осадки загрязнены выбросами фабрик и стоками с сельхоз.полей.

Антропогенному воздействию подвергаются также и верхние слои подземной воды (верховодка). Основным источником загрязнения в таком случае являются дачные выгребные ямы.

Вообще-то городские очистные станции в основном черпают воду из открытых источников — из рек, водохранилищ, озер… дорого добывать подземную воду в масштабах города. Но вода проходит сложный путь очистки от водозабора до подачи к потребителю, где осуществляется многоступенчатая очистка:

Смысл в том, что и Вы тоже можете использовать доступные открытые источники водоснабжения в хозяйственно-бытовых и питьевых целях соорудив у себя дома небольшую очистную станцию.

Я уже рассказывал в статье «нужна ли Вам водоочистка» об органолептических и токсических загрязнениях воды… не нужно бояться страшных канцерогенов, которые во множестве содержатся в грязной воде из реки!

Для питьевой воды есть система обратного осмоса, которая делает воду совершенно чистой, стоит не дорого!

Очистить до состояния технически чистой хозяйственно-бытовой воды… воду из открытых источников можно и даже это, я сказал бы, не так уж и сложно. Во всяком случае это проще, чем удалять 50 мг железа, либо 30 мг солей жесткости с высокой минерализацией.

Вода открытых источников бывает и без очистки питьевого качества в экологически чистых районах.

Например, у нас есть что-то вроде дачи на Белом море. Просто изба из топляка на небольшом островке в Кандалакшском заливе. Мы снимали об этом видео, посмотрите… Мы ездим туда в отпуск летом ловить рыбу и наслаждаться примитивным образом жизни. Так вот — острова скальные, гранитные… слой почвы до 1 метра — ни о какой подземной воде речи там быть не может.

Посуду мы моем прямо в море, а для питья и бани носим воду из лужи!

Я, например, с детства (в 9 лет начал туда ездить каждый год) пью воду прямо из этой лужи без опасений. И ничего, жив-здоров — проблем не было ни разу. Но, конечно, никто не запрещает фильтровать воду углем или кипятить перед питьем. Смысл в том, что там другой воды нет, а та, что есть — прекрасна! Единственное, что носить приходится ведрами, электричества на острове нет, но в этом и прелесть того места.

А на материке в той местности люди черпают воду из болота и она тоже питьевая. Представьте себе кристально прозрачная вода, а на дне черный ил. Вода чистейшая. Так что вода из болота тоже бывает пригодной к использованию.

Вода открытых источников не бывает химически и биологически чистой — это практически невозможно, если только это не горный ручей, бегущий с ледника по камням. Даже талая вода на своем пути растворяет в себе минералы и органические вещества, а уж вода лесного озера, болта или ручушки — точно будет содержать в себе большое количество органических веществ и микроорганизмов.

Открытые источники водоснабжения характеризуются:

• большим содержанием взвешенных частиц;
• высокой мутностью и цветностью,
• повышенной минерализацией,
• сезонными и погодными колебаниями химического состава воды;
• возможностью антропогенного загрязнения (сточными водами);
• большими органическим и бактериальным загрязнениями

Благодаря природному равновесию и насыщенности поверхностной воды кислородом в воде открытых водоемов не бывает высокого содержания сероводорода, аммиака, радона. Не бывает двухвалентных тяжелых металлов — марганца, железа и вообще небывает высокого содержания железа, потому что природная вода обладает свойством к равновесному pH, при котором железо окисляется, образует хлопья, на которых собираются коллоиды марганца и все это счастье идет ко дну. Жесткость обычно не велика, но это зависит от близости залегания известняка, конечно.

Вообще, надо сказать, что химический и биологический состав воды в реке, озере, море — не постоянный. Вода меняется каждый день следуя за изменениями погоды и смене сезонов. Самая чистая вода в начале лета и зимой. Самая грязная — весной, во время таяния снега — смывает гумус в водоемы и осенью, когда вода зацветает.

Основные загрязнения воды открытых водоемов — это:

• взвешенные частицы (песок, ил, глина, микроводоросли, частицы растений)
• органические вещества (гуминовые, фульво-кислоты, органическое железо)
• микробиологические загрязнения (бактерии, грибки, вирусы, одноклеточные организмы, планктон)
• токсичные вещества антропогенного происхождения (нитраты, фосфаты, аммиак, жесткость и всякие яды, которых может быть бесчисленное множество)

Методы очистки воды открытых источников

1. окисления сильными окислителями (перманганат калия, гипохлорит натрия, перекись водорода и, конечно, озон!)
2. Коагуляция
3. Отстой или фильтрация

Система очистки воды на базе открытой емкости с дозированием окислителя в емкости и последующий отстой воды — будет идеальным вариантом! Посмотрите это видео, чтобы узнать больше:

Анализ воды из открытого источника водоснабжения

Анализ воды следует делать на следующие показатели:

• железо
• марганец
• ПМО (окисляемость)
• pH (водородный показатель)
• Нитраты/нитриты
• аммоний
• Цветность
• Мутность
• Щелочность
• Микробиология