Информация по водоотведению в крупных городах России

Автор: Великанов Николай Леонидович, Наумов Владимир Аркадьевич, Корягин Сергей Иванович

Журнал: Технико-технологические проблемы сервиса @ttps

Рубрика: Жилищно-коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание

Статья в выпуске: 2 (52), 2020 года.

Бесплатный доступ

Представлены обобщенные данные по водоотведению за 2017 года. Рассмотрены крупные города России с населением от 180 до 650 тысяч человек. Сведения взяты из стандартов раскрытия информации по крупным городам, содержащимся на сайтах регионов и предприятий, осуществляющих водоотведение. Построены эмпирические зависимости объема воды, принятой от потребителей, от численности населения города; выручки от регулируемой деятельности (водоотведение) от объема воды, поданной потребителям; объема электрической энергии, используемой в технологическом процессе от объема сточных вод, принятых от потребителей. Разработанные методики расчета будут способствовать повышению эффективности управления системами водоотведения современных крупных городов.

Еще

Регулируемая деятельность, водоотведение в крупных городах, канализационные сети

Короткий адрес: https://sciup.org/148319958

IDR: 148319958

Текст научной статьи Информация по водоотведению в крупных городах России

В ряде работ изучались вопросы рекуперации энергии из ливневых водоемов, удерживающих воду, и был сделан вывод о целесообразности применения этих технологий. В статье [1] разрабатывается новый инструмент для оценки потенциала рекуперации энергии в месте хранения ливневых вод. Предлагается новая специфическая методология для проведения предварительного анализа с целью определения целесообразности дальнейшего развития для последующего детального проектирования и внедрения. Применение этого инструмента к двум тематическим исследованиям выделяет ряд критически зависимых факторов, указывающих на то, что восстановление энергии от ливневых стоков, вероятно, будет ограничено местами, где обильные осадки относительно равномерно распределены в течение года, большим водосбором и крутыми склонами.

Жизнеспособность схемы оценивается по доходу, который может быть получен установкой в течение 20-летнего периода окупаемости. В обоих рассмотренных случаях возврат инвестиций был признан низким (3 и 14%). Представлена оболочка, в которой рекуперация энергии может быть осуществима для обеспечения типичной годовой выработки электроэнергии в соответствии с другими жизнеспособными схемами микрогидроэнергетики. Эти процедуры могут быть практически полезны владельцам активов и местным органам власти в административных образованиях, в которых планируется создание прудов-накопителей [1].

Некоторые подземные канализационные и наземные дренажные сети будут способствовать миграции хлорированных летучих органических соединений из растворенных загрязнителей подземных вод в воздух помещений [2]. Поскольку этот путь проникновения пара был задокументирован лишь недавно, руководство по его оценке, включая рекомендации по срокам, частоте, продолжительности и месту отбора проб пара в подземных трубопроводных сетях, отсутствует. Для устранения этого пробела было проведено трехлетнее исследование концентраций хлорированных летучих органических соединений в грунтовых водах, ливневых стоках и канализационных коллекторах в районе, расположенном над крупномасштабным шлейфом растворенных хлорированных соединений. Отбор проб паров включал сбор дискретных по времени проб из 277 канализационных люков, ежечасный отбор проб из трех канализационных люков и 24-часовой сбор проб в течение недели из 13 канализационных и дренажных люков. Пространственное распределение концентраций пара и воды и временные вариации значений паров, наблюдаемые в этом исследовании, позволяют предположить, что для обеспечения надежной оценки пути проникновения пара на других участках может потребоваться недельный отбор проб пара, проводимый в разное время года и с пробами, собранными в местах расположения люков, расположенных выше и за пределами растворенного шлейфа. Эти выводы, как ожидается, будут иметь отношение к регулирующим органам, участвующим в разработке текущего или будущего руководства по оценке путей проникновения пара [2].

В работе [3] рассмотрен водораздел речной системы (большой бинациональный водораздел), впадающий в соединительный канал между озерами. В дополнение к обширным сельскохозяйственным угодьям, он содержит большие городские районы, которые сбрасывают фосфор из точечных источников. Чтобы помочь руководить действиями по снижению поступления фосфора в озеро, был проведен анализ пространственной и временной динамики нагрузок от трех крупнейших городских районов на водоразделе, и использована ранее откалиброванная модель управления ливневыми водами. Большая часть городской нагрузки приходится на один точечный источ-ник-очистные сооружения. Нагрузка с этого объекта снизилась примерно на 51% с 2008 года из-за улучшения очистки сточных вод. Моделирование предполагает, что увеличение площади проницаемой земли или внедрение зеленой инфраструктуры может помочь уменьшить комбинированные переполнения канализации в некоторых верхних частях канализационной системы, но сокращение было гораздо менее выражено для сброса из системы в сырую погоду [3].

Водоотведение, включая очистку сточных вод, является важной отраслью жизнеобеспечения городского хозяйства. Исследование различных проблем данной отрасли широко отражено в научных публикациях (см. [4-8] и библиографию в них). В [9] был выполнен анализ показателей стандартов раскрытия информации [10] по водоснабжению 39 крупных городов России (с численностью населения от 180 до 650 тысяч человек) в 2017 году, выявлены некоторые общие закономерности. В опубликованных источниках не удалось обнаружить анализа данных по водоотведению, которые включены в указанные Стандарты.

В данной статье была предпринята попытка проанализировать показатели финансовохозяйственной деятельности в области водоотведения тех же городов России, что и в [9] (см. табл. 1). Однако данные по водоотведению в четырех городах оказались не полностью доступными для исследования. В указанных городах водоотведением частично или полностью занимаются другие предприятия, которые не разместили в открытом доступе на своих Интернет-ресурсах документы в соответствии с требованиями Стандартов [11,12,14]. Поэтому анализ показателей водоотведения удалось провести по 35 крупным городам России (см. табл. 2).

Таблица 1 – Абсолютные показатели водоотведения крупных городов России в 2017 году

№	Город	N , чел.	V 0 , млн. м³	V 1 , млн. м³	V 2 , млн. м³	P 0 , млн. руб.	P X , млн. руб.	W, млн. кВт-час
1	Абакан	184168	16,67	10,19	10,19	218,92	0	5,11
2	Армавир	190709	10,49	7,19	7,19	169,99	0,50	7,42
3	Астрахань	533925	37,14	27,19	39,94	491,41	3,54	23,98
4	Балаково	189829	12,08	11,40	11,40	210,50	1,32	9,51
5	Барнаул	632372	47,33	42,09	63,78	697,59	2,52	34,98
6	Белгород	391554	29,42	26,60	38,24	423,71	12,36	26,80
7	Бийск	201914	9,05	9,67	10,70	158,82	4,38	9,36
8	Брянск	405723	30,76	32,94	32,94	476,72	6,09	25,02
9	Владивосток	604901	72,22	53,94	45,91	903,17	10,39	45,04
10	Волжский	325224	29,04	17,45	17,45	316,75	5,08	14,10
11	Вологда	312420	21,06	21,67	21,67	431,24	8,86	17,73
12	Иркутск	623869	73,74	53,60	54,05	655,19	5,05	34,05
13	Йошкар-Ола	268272	19,86	17,45	17,45	282,82	5,94	10,46
14	Калининград	475056	35,53	37,37	52,40	661,69	37,71	21,58
15	Кемерово	558973	29,35	33,54	55,97	571,93	13,54	37,60
16	Комсомольск	248254	24,23	32,91	32,87	245,05	0	13,80
17	Кострома	277280	19,15	40,58	40,58	317,01	2,44	13,14
18	Мурманск	295374	28,40	21,87	18,53	335,84	0,39	4,87
19	Новокузнецк	553638	32,55	44,85	60,89	557,90	9,59	47,48
20	Оренбург	564773	49,04	35,22	57,93	541,69	3,50	16,05
21	Орск	229255	15,99	24,87	24,87	188,62	0,88	16,53
22	Петропавловск	181216	14,92	12,33	7,57	383,00	0,22	3,29
23	Подольск	302831	32,40	34,88	36,99	436,65	3,44	14,74
24	Саранск	318841	19,98	21,65	21,65	208,18	0	15,71
25	Севастополь	436670	27,74	21,23	20,09	301,61	0,54	9,20
26	Смоленск	330025	22,61	21,35	25,13	260,01	0	12,17
27	Сочи	424281	18,33	17,88	37,39	345,52	8,27	21,04
28	Ставрополь	433931	33,98	23,38	38,29	309,57	7,54	14,55
29	Стерлитамак	279626	19,07	16,74	21,37	270,05	0	6,59
30	Сургут	366189	22,40	22,81	33,22	850,92	9,61	22,16
31	Таганрог	249848	15,73	16,62	16,62	296,62	11,07	22,99
32	Тамбов	293661	22,71	19,83	29,35	253,94	4,03	15,41
33	Томск	574002	28,34	31,05	43,45	661,45	0	42,93
34	Улан-Удэ	434869	25,22	20,51	20,51	359,15	14,5	20,15
35	Чита	349005	21,08	22,21	25,66	389,02	3,82	17,97

Во исполнение Постановления [10] на Интернет-ресурсах предприятий коммунального хозяйства городов России в разделе «Раскрытие информации» размещены файлы электронных копий документов (см., например, [13]). Необходимые для анализа данные содержатся в отчетах «Информация об основных показателях финансово-хозяйственной деятельности регулируемой организации»: форма 2.7 – водоснабжение, форма 3.5 – водоотведение. Большая часть информации – в форме 3.5, в форме 2.7 – объем отпущенной потребителям воды V0. Кроме того, из материалов Росстата были взяты данные о численности населения городов в 2017 году N. Обозначение других показателей в табл. 1: V1 – объем сточных вод, принятых от всех потребителей услуг, V2 – объем сточных вод, пропущенных через очистные сооружения, P0 – выручка от регулируемой деятельности (водоотведение); PX – расходы на химические реагенты, используемые в технологическом процессе; W – объем электрической энергии, используемой в технологическом процессе.

По значениям абсолютных показателей был выполнен расчет удельных показателей водоотведения. Результаты внесены в табл. 2.

Показатель возврата сточных вод – отношение объема сточных вод, принятых от всех потребителей услуг, к объему воды, отпущенной потребителям:

Кю = . 1 /. 2 - (1)

Наибольшее значение этого показателя в Костроме K 10 = 2,119; заметно меньше в Орске K 10 = 1,556. Наименьшее – в Волжском и Ставрополе 0,601 и 0,688, соответственно.

Показатель объема очистки сточных вод – отношение объема сточных вод, пропущенных через очистные сооружения к объему сточных вод, принятых от всех потребителей услуг:

- 21 = . / /. 1 . (2)

Таблица 2 – Удельные показатели водоотведения крупных городов России в 2017 году

№ пп	Город	K 10	K 21	E	C 0	C 1	v 1	C X
		-	-	кВт.ч.	руб. 3 м	руб.	литр	руб. 3 м
		-	-	3 м	руб. 3 м	чел.⋅ год	чел.⋅ сут.	руб. 3 м
1	Абакан	0,611	1,00	0,501	21,48	1189	152	0
2	Армавир	0,685	1,00	1,302	23,64	891	103	0,069
3	Астрахань	0,732	1,47	0,882	18,07	920	139	0,087
4	Балаково	0,944	1,00	0,834	18,46	1109	165	0,116
5	Барнаул	0,889	1,52	0,831	16,57	1103	182	0,040
6	Белгород	0,904	1,44	1,008	15,93	1082	186	0,323
7	Бийск	1,069	1,10	0,968	16,42	787	131	0,409
8	Брянск	1,071	1,00	0,760	14,47	1175	222	0,185
9	Владивосток	0,747	0,851	0,835	16,74	1493	244	0,226
10	Волжский	0,601	1,00	0,808	18,15	974	147	0,291
11	Вологда	1,029	1,00	0,818	19,90	1380	190	0,409
12	Иркутск	0,727	1,01	0,835	12,22	1050	235	0,093
13	Йошкар-Ола	0,879	1,00	0,599	16,21	1054	178	0,340
14	Калининград	1,052	1,40	0,577	17,71	1393	215	0,719
15	Кемерово	1,143	1,67	1,121	17,05	1023	164	0,242
16	Комсомольск	1,358	0,999	0,419	7,45	987	363	0
17	Кострома	2,119	1,00	0,324	7,81	1143	401	0,060
18	Мурманск	0,770	0,847	0,223	15,36	1137	203	0,021
19	Новокузнецк	1,278	1,36	1,059	12,44	1008	222	0,157
20	Оренбург	0,718	1,64	0,456	15,38	959	171	0,061
21	Орск	1,556	1,00	0,665	7,58	823	297	0,035
22	Петропавловск	0,826	0,614	0,267	31,08	2113	186	0,029
23	Подольск	1,077	1,06	0,423	12,52	1442	315	0,093
24	Саранск	1,084	1,00	0,726	9,62	653	186	0
25	Севастополь	0,765	0,946	0,433	14,21	691	133	0,027
26	Смоленск	0,944	1,18	0,570	12,18	788	177	0
27	Сочи	0,975	2,09	1,177	19,32	814	115	0,221
28	Ставрополь	0,688	1,64	0,622	13,24	713	148	0,197
29	Стерлитамак	0,878	1,28	0,384	16,13	966	164	0
30	Сургут	1,018	1,46	0,971	37,30	2324	171	0,289
31	Таганрог	1,057	1,00	1,383	17,85	1187	182	0,666
32	Тамбов	0,873	1,48	0,777	12,81	865	185	0,137
33	Томск	1,096	1,40	1,383	21,30	1152	148	0
34	Улан-Удэ	0,813	1,00	0,982	17,51	826	129	0,707
35	Чита	1,054	1,16	0,809	17,52	1115	174	0,149
Среднее значение		0,975	1,19	0,751	16,62	1095	192	0,183

Как видно в табл. 2, в отчетах 11 городов этот показатель указан равным единице, еще в 4х отличается от единицы не более чем на 10%. Поэтому среднее значение также близко к единице. Тем не менее, в Сочи это показатель заметно больше K 21 = 2,969, а в Петропавловске заметно меньше K 21 = 0,614.

Удельный расход электроэнергии характеризует энергетическую эффективность процессов перекачивания и очистки сточных вод:

7 = 8/. % . (3)

Наибольшее значение этого показателя в двух городах (Таганроге и Томске) E = 1,383 кВт·час/м³. Наименьшее – в Мурманске и Петропавловске 0,223 и 0,267 кВт·час/м³, соответственно.

Средневзвешенный тариф (сколько в среднем уплачено за транспортировку и очистку кубометра сточных вод):

С & = 9 & /. % . (4)

В двух городах (Сургут и Петропавловск) средний тариф выше 30 руб/ м3. В трех городах (Комсомольск, Кострома, Орск) он ниже 8 руб/ м3.

Средняя годовая плата за водоотведение (на одного жителя):

С % = 9 & /:. (5)

Наибольшее значение этого показателя в двух городах Петропавловске C 1 = 2113 руб/(чел·год) и Сургуте C 1 = 2324 руб/(чел·год). Наименьшее – в Саранске и Севастополе 653 и 691 руб/(чел·год), соответственно.

Ежедневный объем стоков, приходящийся на одного жителя:

; % = . % /(365 • :). (6)

Больше всего – в Мурманске v 1 = 401 литр/(чел·сутки) и Подольске v 1 = 315 литр/(чел·сутки). Меньше всего – в Армавире v 1 = 103 литр/(чел·сутки) и Сочи v 1 = 115 литр/(чел·сутки).

Стоимость химических реагентов, используемых при очистке сточных вод:

С х =Р х /. / . (7)

Выше всего в Калининграде C X = 0,719 руб/ м³ и Улан-Удэ C X = 0,707 руб/ м³. В отчетах шести городов этот показатель равен нулю. Там не использовали химические реагенты при очистке сточных вод.

Был проведен статистический анализ показателей водоотведения. Была сформирована матрица показателей W k,i ; k = 1, 2, …, n; i = 1, 2, …, m ; где n = 35 – количество городов; m = 7 – общее количество показателей в табл. 1. Рассчитана матрица парной корреляции (табл. 3):

П@ = corr(W_kii, W_kJ); j = 1, 2, „., m . (8)

Таблица 3 – Матрица парной корреляции показателей водоотведения

Показатели	N	V 0	V 1	V 2	P 0	P X	W
N	1	0,807	0,760	0,860	0,779	0,328	0,810
V 0	0,807	1	0,834	0,705	0,724	0,213	0,609
V 1	0,760	0,834	1	0,862	0,722	0,276	0,736
V 2	0,860	0,705	0,862	1	0,719	0,370	0,762
P 0	0,770	0,724	0,722	0,719	1	0,429	0,750
P Х	0,328	0,213	0,276	0,370	0,429	1	0,347
W	0,810	0,609	0,736	0,762	0,750	0,347	1

Согласно табл. 3 между большинством показателей существует средняя или даже тесная стохастическая связь. Исключение составляет 6-й показатель – стоимость химических реагентов. Стохастическая связь P Х с остальными показателями весьма слабая.

Найдем уравнение линейной регрессии между численностью населения N и объемом сточных вод, приятых от потребителей, V 1 = f 1 ( N ), полагая достоверной точку f 1 (0) = 0:

f 1 (N) = α 1 N ; α 1 = 0,0702. (9)

На рис. 1 две точки справа сверху – это абсолютные показатели Владивостока и Иркутска. Относительный показатель наибольший у Костромы – левая верхняя точка.

Уравнение линейной регрессии между объемом сточных вод, приятых от потребителей, и выручкой от водоотведения P 0 = f 2 ( V 1 ), полагая достоверной точку f 2 (0) = 0:

f 2 ( V 1 )= α 2 V 1 ; α 2 = 0,0166. (10)

На рис. 2 верхняя левая точка – показатель Сургута, верхняя правая – Владивостока.

Уравнение линейной регрессии между объемом сточных вод, приятых от потребителей, и объемом электрической энергии W = f 3 (V 1 ) (рис. 3) f 3 ( 0 ) = 0:

f 3 ( V 1 ) = α 3 V 1 ; α 3 = 0,751. (11)

Рисунок 1 – Зависимость объема принятых от потребителей сточных вод от численности населения города в 2017 г. : точки – данные из табл. 1. Сплошная прямая – линейная аппроксимация данных, штриховые – границы ее доверительного интервала при уровне значимости 0,05

Рисунок 2 – Связь выручки от регулируемой деятельности (водоотведение) и объема сточных вод, принятых от потребителей: точки – данные из табл. 1 Сплошная прямая – линейная аппроксимация данных, штриховые – границы ее доверительного интервала

W, млн.кВт-час

Рисунок 3 – Связь объема электрической энергии, используемой в технологическом процессе, и объема сточных вод, принятых от потребителей: точки – данные из табл. 1. Сплошная прямая – линейная аппроксимация данных, штриховые – границы ее доверительного интервала

Список литературы Информация по водоотведению в крупных городах России

Costa J., Fenner R.A., Kapetas L. Assessing the potential for energy recovery from the discharge of storm water run-off. - Proceedings of the institution of civil engineers-engineering sustainability. 2020. V. 173. I.1. Pp. 42-52.
Guo Y.M., Dahlen P., Johnson P. Temporal variability of chlorinated volatile organic compound vapor concentrations in a residential sewer and land drain system overlying a dilute groundwater plume. - Science of the total environment. 2020. V. 702. Article number UNSP 134756.
Hu Y., Long C.M., Wang Y.C., Kerkez B., Scavia D. Urban total phosphorus loads to the St. Clair-Detroit River System. - Journal of great lakes research. 2019. V. 45. I. 6. Pp. 1142-1149.
Палагин Е.Д., Быкова П.Г., Гриднева М.А. Определение кратности разбавления при нормировании сброса сточных вод. - Водоснабжение и санитарная техника. - 2016. - № 12. - С. 47-53.
Великанов Н.Л., Наумов В.А. Сброс сточных вод в малые водотоки. - Вода: химия и экология. - 2017. - № 10. - С. 86-93.
Чупин Р.В. Методы расчета напорно-безнапорных режимов движения стоков в системах водоотведения. - Водоочистка. - 2018. - № 8. - С. 31-43.
Ратников А.А., С.В. Залетов Перспективы развития рынка автономных систем канализации в условиях изменения принципов экологического нормирования. - Сантехника. - 2018. - Т. 4, № 4. - С. 32-35.
Современные проблемы водоснабжения и водоотведения: Материалы международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 5-7 декабря 2018 г.) / Ред. Ю. А. Феофанов. - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГАСУ, 2018. - 131 с.
Великанов Н.Л., Наумов В.А., Корягин С.И. Анализ показателей стандартов раскрытия информации по водоснабжению крупных городов России в 2017 году. - Технико-технологические проблемы сервиса. - 2019. - № 2 (48). - С. 38-44.
О стандартах раскрытия информации в сфере водоснабжения и водоотведения. Постановление Правительства Российской Федерации № 6 от 17 января 2013 г.
Муниципальное предприятие «Водоканал города Рязани [Электронный ресурс]. - URL: http://www.vodokanalryazan.ru/?id=2 (дата обращения: 15.01.2020).
ГУП Чувашской Республики «Биологические очистные сооружения» [Электронный ресурс]. -URL: http://bos21.ru/?cat=11 (дата обращения: 15.01.2020).
Муниципальное предприятие «Водоканал» города Калининграда. Раскрытие информации [Электронный ресурс]. - URL:: http://vk39.ru/o-vodokanale/raskrytie-informatsii/ (да-та обращения: 15.01.2020).
АО «Водоканал-Мытищи» [Электронный ресурс]. - URL: http://www.vodokanal-mytischi.ru (дата обращения: 15.01.2020)

Еще

Статья научная