Что такое интегрированный водный цикл и как он работает?

Сбор воды

Сбор воды — это начальная точка водного цикла и включает в себя её забор из окружающей среды с помощью водозаборных сооружений, которые характеризуются особым управлением и защитой водных ресурсов.

Сбор воды осуществляется разными способами, которые различаются в зависимости от источника, из которого забирается вода:

• Сбор из источника: в природных источниках дождевая вода накапливается после того, как медленно фильтруется в почве. Через небольшие полости она достигает водонепроницаемого слоя почвы, где начинает накапливаться, образуя водоносный горизонт. Затем грунтовые воды естественным образом выходят на поверхность, собираясь в источниках, из которых можно забрать воду.
• Сбор из колодца: колодец — это водозаборное сооружение, которое забирает воду из одного или нескольких водоносных горизонтов и направляет её в систему водоснабжения с помощью насосов. Тип водоносного горизонта определяет тип колодца: артезианский или грунтовой.
• Сбор из рек, озёр и водохранилищ: с помощью насосных систем или каналов вода забирается и направляется в сеть подачи воды.
• Сбор из нетрадиционных источников: нетрадиционными источниками могут быть опреснённая морская вода или сточные воды, которые после соответствующей обработки становятся пригодными для питья.
  

Очистка воды для питьевых нужд

После забора вода должна быть очищена для питьевых нужд, чтобы её можно было безопасно направить к конечным потребителям без загрязняющих веществ.

Текущие нормативные акты (ст. 80 Законодательного декрета № 152/06 с изменениями) регулируют использование пресной поверхностной воды для производства питьевой воды. В этом контексте поверхностные воды классифицируются на три категории в зависимости от их физических, химических и микробиологических характеристик, описанных в этих нормативных актах. Для каждой из этих категорий подробно описаны этапы очистки:

• A1 — простая физическая обработка и дезинфекция;
• A2 — стандартная физико-химическая обработка и дезинфекция;
• A3 — интенсивная физико-химическая обработка, доочистка и дезинфекция.

Физическая и химическая обработка, описанная в первых двух пунктах, состоит из нескольких этапов. Их цель — удалить взвешенные частицы, которые не могут оседать, и скорректировать химические характеристики сырой воды, устраняя вещества, несовместимые с гражданским использованием. В частности, эти процессы включают:

• Предварительная озонизация: окисление растворённых веществ, которые затем удаляются;
• Коагуляция и флокуляция: агрегация веществ с последующим осаждением;
• Песчаная фильтрация: удаление мелких частиц. На этом этапе вода уже соответствует требованиям питьевой воды;
• Стерилизация: очистка воды озоном для ещё большей чистоты;
• Очистка активированным углём: удаление запахов и вкусов;
• Окончательная дезинфекция: уничтожение бактерий и защита воды на её пути к конечным потребителям с помощью гипохлорита натрия или диоксида хлора.

После этих этапов вода может быть направлена в резервуары.

Подводка воды

После очистки вода поступает в резервуары для сбора и хранения. Это позволяет распределять воду пользователям без необходимости постоянного включения насосов и создания давления, необходимого для подачи воды на верхние этажи зданий, что также компенсирует нехватку воды, вызванную, например, техническим обслуживанием систем водозабора и очистки.

Распределение воды

Распределение — это этап, на котором вода поступает в дома пользователей для бытового использования или в коммерческие заведения. Вода подаётся в водопроводную сеть, состоящую из труб разного размера, которые проходят по всем улицам и дорогам населённых пунктов и сельской местности.

От основной сети ответвляются присоединения (вторичная сеть) — трубы, через которые вода доставляется к каждому пользователю, аналогично тому, как это происходит в газовой отрасли. Конечная точка присоединения — счётчик, который измеряет потребление воды пользователем.

Сбор сточных вод

После использования вода собирается канализационными системами и направляется на очистные сооружения. Количество сточных вод в канализации называют «стоками».

Сбор сточных вод может осуществляться через коллективные или индивидуальные сети: первые представляют собой фильтрационные системы, которые чаще всего используются для домашних сточных вод; вторые — это специальные системы, внедрённые с учётом существующих ограничений, таких как условия почвы, изолированные жилые здания или удалённость от очистных сооружений.

Очистка сточных вод

Сточные воды поступают на очистные сооружения, где они очищаются и затем возвращаются в окружающую среду. Очистка включает в себя несколько этапов:

• Подъём: начальная стадия, на которой начинается обработка воды;
• Решётка: удаление таких материалов, как куски пластика, древесины, гигиенические изделия и т. д.;
• Отделение песка и масел: удаление осевшего песка и разделение масел и жиров;
• Биологический процесс: делится на два этапа — окисление (разложение органического вещества сточных вод в аэробных условиях) и денитрификация (удаление азота). Оба процесса происходят в первичном отстойнике, и в результате этих процессов образуется так называемый «хороший ил»;
• Разделение ила: во вторичном отстойнике вода отделяется от хорошего ила;
• Обработка ила: ил подвергается анаэробной или аэробной обработке, а затем механической дегидратации, которая уменьшает его объём.

Вода, выходящая из заключительной стадии осаждения и отделения ила, считается чистой и свободной от загрязнений, поэтому она возвращается в окружающую среду, откуда затем начинается новый цикл захвата.