Город Москва является крупнейшим мегаполисом, научно-производственным и социально-культурным центром России. Площадь города составляет 1080,8 кв.км, постоянное население - 10,49 млн.чел., что составляет около 7% населения Российской Федерации, при этом в городе производится 23% валового внутреннего продукта страны.
Повышение в последние годы уровня антропогенного загрязнения территории источников питьевого водоснабжения, ужесточение нормативов качества питьевой воды, значительный износ сооружений и оборудования водного сектора, отсутствие резервного водоисточника определяют актуальность проблемы гарантированного обеспечения жителей московского мегаполиса чистой питьевой водой. Задача состоит в том, чтобы не только поставлять потребителям питьевую воду, удовлетворяющую нормативным требованиям, а принять меры по улучшению ее качества независимо от состояния водоисточников в условиях введения все более строгих нормативных требований.
Для решения такого рода задач необходимо внедрение современных инновационных технологий в водном секторе города Москвы, привлечение частного капитала для модернизации и реконструкции системы водоснабжения и водоотведения города Москвы.
Централизованное водоснабжение города Москвы осуществляется, в основном, из поверхностных источников Москворецко-Вазузской и Волжской систем, расположенных на водосборной площади 55 тыс.кв.км на территории Московской, Смоленской и Тверской областей. Полезный объем водохранилищ Москворецко-Вазузской и Волжской водных систем - 2262 млн.куб.м. Суммарная гарантированная водоотдача от водохранилищ Волжской, Москворецкой и Вазузской водных систем - 10,9 млн.куб.м/сут. (при фактическом водозаборе 4,5-4,8 млн.куб.м/сут.)
Для поверхностных водоисточников города Москвы характерна тенденция усиления воздействия антропогенных факторов. Только в пределах зон санитарной охраны за 2 года отведено около 10 тысяч га земли под застройку. Вновь строящиеся коттеджные поселки канализуются на старые очистные сооружения, работающие на пределе своих мощностей. Ситуация усугубляется еще и тем, что зачастую ливневая и хозяйственно-бытовая канализация таких поселков попадает в одни и те же коллекторы. В результате в многоводные периоды года - весеннее половодье и дождевые паводки - нагрузка на очистные сооружения резко возрастает, они просто не справляются с такими объемами.
Помимо недостаточно очищенных сточных вод населенных пунктов на загрязнение источников водоснабжения города Москвы оказывают влияние следующие факторы: вынос биогенных веществ с сельскохозяйственных угодий, стоки объектов сельскохозяйственного производства, поверхностный сток с территории населенных пунктов и производственных объектов, стоки нефтепродуктов от водного транспорта.
Очистные сооружения населенных пунктов, промышленных предприятий, объектов рекреации только с территории Московской области сбрасывают в водоисточник более 200 тыс.куб.м/сутки сточных вод, из которых около 80% не соответствуют гигиеническим требованиям к охране поверхностных вод (СанПиН 2.1.5.980-00).
Поверхностный сток воды с территории предприятий, жилых массивов, дорог и автомагистралей является причиной загрязнения воды нефтепродуктами, что особенно характерно для периодов половодья и дождевых паводков.
Все это служит причиной постепенной деградации прежде всего верхних звеньев речных систем - ручьев и малых рек, а вслед за ними и самих водохранилищ. Со сточными водами в водные объекты попадает большое количество взвешенных, загрязняющих веществ, в том числе веществ, содержащих азот и фосфор, - элементов, способствующих интенсивному цветению водохранилищ в теплый период года.
Следствием является развитие фитопланктона, которое способствует резкому ухудшению вкусовых свойств воды, появлению неприятных запахов и усложняет режим водоподготовки. Наиболее интенсивное цветение воды особенно характерно для Москворецкого водоисточника.
Эти обстоятельства привели к тому, что в последние годы в поверхностных водоисточниках города Москвы отмечено увеличение интенсивности бактериальной и вирусной нагрузки, повышение содержания органических загрязнений, велика вероятность появления новых видов загрязнений и токсикантов.
Подготовка воды питьевого качества производится на пяти станциях: Западной, Юго-Западной и Рублевской, использующих воду Москворецкого источника, Северной и Восточной, использующих воду Волжского источника. Фактическая мощность станций водоподготовки - 6,7 млн.куб.м/сут., с резервом 38,5%.
Контроль качества воды в системе централизованного водоснабжения Москвы осуществляется по всему пути движения воды от верховий источников водоснабжения до кранов потребителей. В контроле качества задействованы 4 лаборатории МГУП "Мосводоканал", которые ежесуточно выполняют около 5 тысяч анализов. Определение основных показателей качества воды производится в постоянном режиме автоматическими анализаторами. Всего выполняется определение более 100 физико-химических и 20 биологических показателей качества воды. Результаты анализов автоматически передаются в систему социально-гигиенического мониторинга города.
Результаты контроля показывают, что применяемая технология водоподготовки решает задачу получения качества питьевой воды, удовлетворяющего нормативным требованиям. Однако проблематичным является гарантированное стабильное обеспечение постоянно ужесточающихся нормативов, в том числе по содержанию хлороформа и алюминия.
На протяжении всего периода развития до 1995 года водоснабжение города Москвы характеризовалось устойчивой тенденцией увеличения подачи воды станциями. Лишь в отдельные относительно непродолжительные периоды наблюдалась ее стабилизация. В последние годы происходит значительное снижение подачи воды на всех станциях - в настоящее время водопотребление в городе Москве сократилось на 26% по сравнению с 1995 годом, и эта динамика продолжает сохраняться. Основное снижение происходит в жилом секторе. С 1996 года удельное водопотребление уменьшилось почти в 2 раза.
Подача воды в город в 2008 году составила - 4127,6 тыс.куб.м/сут. Из них на хозяйственно-питьевые нужды города Москвы в настоящее время подается 81% от общего объема водопотребления. В ближний пригород подается 5,3%, из которых 74% составляет питьевая вода, 26% - техническая. Положительная динамика роста жилищного строительства на территории Московской области и ее потенциальная готовность потреблять воду московского водопровода дает основание к 2025 году предполагать существенный прирост водопотребления (по предварительным расчетам около 1 млн. 200 тыс.куб.м в сутки).
Регулирование давления в городской водопроводной сети осуществляется регулирующими узлами (РВУ), насосными станциями 3-го подъема. В состав этих сооружений входят: 9 регулирующих узлов (включают 10 насосных станций 3-го подъема), 423 станции подкачки холодной воды в жилом секторе, 64 артезианские скважины.
Транспортирование питьевой воды осуществляется по радиально-кольцевой системе трубопроводов протяженностью более 11 тыс.км. Водопроводная сеть является одним из самых уязвимых элементов в системе водоснабжения города Москвы. Установленный нормативный срок службы исчерпали около 6,025 тыс.км труб. Ежегодный прирост самортизированных сетей водоснабжения достигает 200 км. Объем реконструкции на сегодняшний день составляет около 1,5% от их общей протяженности, что недостаточно для обеспечения требуемой надежности трубопроводов.
Наибольшее количество повреждений происходит на трубопроводах, проложенных в 1970-1980 годах из стали, железобетонных коммуникациях 1980-х годов прокладки и чугунных трубах со сроком эксплуатации более 50 лет. Особую обеспокоенность вызывают трубопроводы из железобетона протяженностью 22,51 км и из серого чугуна протяженностью 3498 км, из которых 55,6 км превысили 100-летний срок эксплуатации. Повреждения на данных инженерных коммуникациях связаны со значительным изливом воды и нанесением ущерба городу.
Производительность системы технического водоснабжения составляет 830 тыс.куб.м/сут. Источниками воды являются река Москва и Клязьминское водохранилище. Кроме того, в городе Москве создана и функционирует система промышленного водоснабжения с использованием доочищенных сточных вод Курьяновских очистных сооружений. Однако масштабы использования глубоко очищенной ("новой") воды для технических нужд города недостаточны.
Система канализации (водоотведения) представляет собой комплекс инженерных сооружений: более 8,1 тыс.км сетей, 150 насосных станций, 4 комплекса очистных сооружений, Курьяновский, Люберецкий, Зеленоградский, Южнобутовский, суммарной производительностью 6,345 млн.куб.м/сут.
В канализационную сеть города поступают сточные воды столичного мегаполиса, а также 15 подмосковных городов и нескольких десятков поселков, расположенных в центральной части Московской области. Канализационная сеть, как и водопроводная, имеет высокий износ. Протяженность самортизированных сетей, включая каналы большого диаметра (до 3,5 м), составляет 46-69% в зависимости от диаметра. На сегодняшний день объемы реконструкции и перекладки канализационных трубопроводов недостаточны и составляют 74 км, или 0,95% от общей протяженности.
Очистные сооружения работают в сложных условиях отведения очищенных вод в маломощные водотоки (реки Москва, Пехорка, Сходня и Десна). Для крупнейших в Европе Курьяновских и Люберецких очистных сооружений разбавление речной водой очищенных вод происходит в соотношении около 1:1. Очистные сооружения обеспечивают очистку сточных вод от органических загрязнений и взвешенных веществ в соответствии с проектными показателями. Однако в соответствии с современными нормативными требованиями качество очистки сточных вод должно быть повышено, прежде всего, по соединениям азота и фосфора.
Это предписано требованиями к водным объектам культурно-бытового назначения и, более жесткими, - для объектов рыбохозяйственного назначения. Экологическая опасность соединений азота и фосфора (так называемых биогенных элементов) для природных вод состоит в том, что они инициируют нежелательные процессы эвтрофикации водоемов, в том числе развитие микроводорослей ("цветение водохранилищ"), что приводит к вторичному загрязнению водных объектов и может повлечь за собой их экологическую деградацию.
Применительно к масштабам московской канализации достижение современных требований к очистке от соединений азота и фосфора представляет собой сложнейшую инженерную задачу, надежное и экономичное решение которой требует поэтапной полной реконструкции всех очистных сооружений, построенных в 40-80-е годы. Учитывая большой объем и сроки реализации этой программы, целесообразно выделение в ней первоочередных мероприятий, обеспечивающих максимальный экологический эффект.
Запланированное повышение глубины очистки сточных вод позволяет существенно увеличить масштабы и расширить сферу применения доочищенной "новой" воды в системах технического водоснабжения.
"Новая" вода, полностью отвечающая санитарно-гигиеническим требованиям для использования в открытых системах, должна получить применение в таких сферах, как:
- пожаротушение;