Круговорот питьевой воды

Вы задумывались, откуда в вашем доме или квартире появляется вода? Обычная водопроводная питьевая вод из крана. И куда деваются все канализационные стоки? Вот, вы пошли в туалет, смыли за собой и куда все это потом девается? Вы не поверите, но все эти канализационные стоки снова возвращаются к вам в виде чистой питьевой воды из крана. Но, давайте обо всём по порядку...

Многие знают основы гидрологического цикла или, как его еще называют, круговорота воды в природе — конденсацию, осадки, транспортировку и испарение. Эти процессы осуществляются в глобальном масштабе и в естественных условиях. Но в местных масштабах и в инженерных средах, таких как города, доминирует другой цикл: городской цикл воды.

Впервые в истории, более половины населения Земли проживает в городах. А в США, например, это число уже составляет 80%. Мир продолжает урбанизироваться, и по прогнозам к 2050 году уже 70% населения будет жить в городах. Обеспечение безопасной и надежной водой городского населения станет определяющей задачей XXI века.

Вода, конечно, является частью повседневной жизни, от потребления питьевой воды, приготовления пищи и мытья посуды до стирки и удаления биологических отходов в унитазе. Это также самый большой массовый поток в города, это больше, чем продукты питания, грузовые перевозки, пассажиры или что-либо еще. Подобно тому, как вода циркулирует в глобальном гидрологическом цикле, вода в наших городах течет в городском водном цикле, одной из фундаментальных систем современного мира.

Многие источники пресной воды находятся в окружающей среде в источниках, возникших в результате геологических и метеорологических явлений. Поверхностные воды, такие как озера, водоемы и реки, являются наиболее важными и часто используются для общественного водоснабжения. Грунтовые воды, которые существуют почти повсеместно на некоторой глубине, могут быть извлечены в колодцах и артезианских скважинах. Выбор источника воды зависит от многих факторов, включая качество, доступность, близость, экономику и юридические вопросы.

Чтобы вода стала пригодной для использования человеком, её необходимо обработать с целью удаления загрязняющих веществ и патогенных микроорганизмов. Попросту воду необходимо очистить и обеззаразить. На базовом уровне дезинфекция необходима для уничтожения вредных микроорганизмов. Более совершенная очистка включает в себя последовательность скрининга, осаждения, фильтрации, дезинфекции и химических корректировок состава воды.

После обработки готовая вода распределяется потребителям через систему трубопроводов, насосов, клапанов и резервуаров под давлением. Хотя большая часть этой инфраструктуры находится под землей и невидима, это важная система, обеспечивающая всеобщую доступность питьевой воды.

Итак, очищенная питьевая вода попала в ваш дом по водопроводу. Что же с ней происходит далее, после использования? Рассмотрим поэтапно.

Этап 1. Возврат воды в канализацию

Когда вы моете продукты и посуду, умываетесь, купаетесь или стираете, а также пользуетесь туалетом, использованная питьевая вода попадает в канализационные трубы и по ним — в городской канализационный коллектор.

Кстати, вместе с вашей мочой и фекалиями в унитаз сливается несколько литров чистой питьевой воды. И все это превращается в грязные сточные воды. Типичный городской поток сточных вод составляет более 99% воды и менее 1% твердых отходов.

Этап 2. Предварительная фильтрация сточных вод

Сточные воды из городских канализационных коллекторов поступают на станции очистки, которые используют серию бассейнов и экранов сетки для того чтобы отфильтровать взвешенные твердые отходы. Тяжелые частицы опускаются на дно глубокого бассейна, в то время как верхний слой течет далее, попадая в следующий бассейн. Иногда для лучшего связывания твердых примесей применяют химикаты. Это позволяет выпадать в осадок более мелким взвешенным частицам.

Этап 3. Более тонкая биологическая очистка

Избавленная от твердых частиц и взвеси вода поступает в резервуары с активным илом. «Активный ил» звучит неприятно, но эта мутная смесь бактерий на самом деле помогает разрушать органические загрязнители. После отстоя получается очищенная вода, которую уже можно использовать в технических целях, например, для орошения или в производстве с водным циклом. Но, пить такую воду еще нельзя.

Этап 4. Финальная очистка

На последней стадии очистки вода под давлением проходит через фильтры тонкой очистки, как правило, мембранные, поры которых настолько малы, что могут пропустить только молекулу H₂O. Этот процесс, называемый обратным осмосом, делает воду чистой и пригодной для питья.

Этап 5. Возврат в природу

Но, людям не нравится идея выпивать переработанную мочу, поэтому теперь очищенная вода возвращается в естественные водоемы, чтобы смешиваться с каплями дождя и водами рек. Она может оставаться там неопределенное время, минерализируясь горными породами и проходя естественные процессы фильтрации до тех пор, пока снова не попадет в водозабор.

Этап 6. Обатно в водопровод

После отстаивания в водохранилище, которое длится неизвестное время, вода нуждается в еще одном раунде фильтрации, прежде чем её можно будет безопасно пить снова. Затем её дезинфицируют, как правило используя такое средство, как хлор, который убивает микробы. В результата вода снова поступает в водопровод и наливается через ваш кран в стакан, чтобы вы выпили и через время слили жидкость в унитаз, начиная новый городской цикл воды.