Современные системы водоснабжения в сельском хозяйстве

Природно-климатические условия и территориальное размещение свидетельствуют о том, что наибольшую часть Российской Федерации составляет сельская местность. Но при этом, в отличие от большинства экономически развитых стран, доступность основных достижений цивилизации в инфраструктуре села и сельскохозяйственном производстве – отопления, водоснабжения, канализации до сих пор оставляет желать лучшего. Очевидно, что от роста благоустройства сельских поселений и развития сельскохозяйственного производства зависит экономическое благосостояние нашей страны.

Основными объектами сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения являются жилищно-коммунальный сектор, животноводческие фермы и комплексы, агропромышленные предприятия. Централизованные системы, их обслуживающие, включают водозаборные сооружения, насосные станции, очистные сооружения, водонапорные башни, резервуары чистой воды, магистральные водоводы и водопроводные сети. Существенные нарекания вызывает и качественный состав воды: верхние водоносные слои чаще всего содержат неблагоприятные неорганические и органические примеси, имеют высокую степень бактериального заражения, что в дальнейшем может привести к печальным последствиям.

По данным 4-го доклада ООН об освоении водных ресурсов мира существует прямая зависимость между водой и производством продовольствия. Выращивание сельскохозяйственных культур и животноводство процессы водоемкие. На сельское хозяйство приходится 70% всей воды, отбираемой сельскохозяйственным, муниципальным и промышленным (включая энергетику) секторами. Растущий спрос на продукты животноводства, в частности, увеличивает спрос на воду. Это также сказывается на качестве воды, что, в свою очередь, снижает ее доступность. Ответственное управление водными ресурсами в сельском хозяйстве станет важным вкладом в глобальную водную безопасность будущего.

Предполагается, что к 2050 г. мировой спрос на продовольствие увеличится на 70%. Однако прогнозирование спроса на воду в сельском хозяйстве чревато неопределенностью и зависит от используемых методик и предположений. Спрос зависит от численности населения, востребованного типа питания и объемов потребления. Виды культур, урожайность и производительность сельского хозяйства также влияют на количество требуемой воды, а климатические изменения добавляют неопределенности. Согласно экспертным оценкам, к 2050 г. мировое потребление воды сельским хозяйством (как орошаемым, так и неорошае- мым) вырастет примерно на 19%. Рост водопотребления для орошения в значительной мере придется на регионы, уже страдающие от нехватки воды [1].

Основным источником водоснабжения сельских населенных пунктов являются подземные воды. Водозабор их составляет около 85 % общего объема водопотребления на селе. Более половины существующих скважин эксплуатируются свыше 20-25 лет, и их состояние близко к критическому. Скважины кольматируют, выходят из строя погружные насосы и фильтры. В связи с этим в первую очередь предусматриваются строительство новых скважин и регенерация действующих [2]. В России имеется значительный объем запасов подземных вод с относительно стабильным составом и более высоким санитарным уровнем, чем воды поверхностных источников. Перспективная потребность хозяйственно-питьевого водоснабжения может быть полностью удовлетворена за счет подземных вод в 62 субъектах Российской Федерации, в том числе в республиках Мордовия, Бурятия, в Алтайском и Красноярском краях, Амурской, Брянской, Владимирской, Воронежской, Псковской, Рязанской и Томской областях; частично удовлетворена (25–90 %) в 15 субъектах Федерации, в том числе в Удмуртской Республике, Ставропольском и Хабаровском краях, Волгоградской, Ивановской, Кемеровской, Новосибирской, Тюменской, Омской, Костромской, Челябинской и других областях [3]. Разведанные запасы артезианских вод позволяют довести их долю в водоснабжении в целом по стране до 50%. При этом себестоимость снабжения качественной питьевой водой из артезианских скважин в 3-4 раза ниже, чем в случае использования поверхностных источников. А это очень важно с учетом роста тарифов на энергоносители.

По данным Федеральной службы государственной статистики за 2008 г., в Российской Федерации подается в сеть на хозяйственно-питьевые нужды более 11 млрд. м3 воды в год, однако 30,5 млн. чел., или 22 % населения, не обеспечены услугами централизованного водоснабжения. По данным Федеральной службы государственной статистики за 2009 г., централизованный водопровод отсутствует в 11 % городов и 53 % сельских населенных пунктов. В соответствии с Водной стратегией Российской Федерации на период до 2020 г., утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 августа 2009 г. № 1235-р, решение задачи обеспечения населения качественной питьевой водой планируется осуществлять в рамках Программы «Чистая вода», к основополагающим принципам которой необходимо отнести устранение причин несоответствия качества воды, подаваемой населению, гигиеническим нормативам, а также дифференциацию подходов к выбору технологических схем водоснабжения населения крупных и средних городов, малых городов и отдельно сельских поселений. Указано, что на мероприятия в рамках Программы решено выделить около 331,8 млрд. руб. [4]. Планируется, что в результате осуществления этих мер общее потребление качественной питьевой воды на одного сельского жителя повысится до 130 л/сут.

Износ групповых водоводов сельскохозяйственного водоснабжения в настоящее время составляет 60-70 %, и около 10 тыс. км водопроводов из стальных труб требуют санации (бестраншейного метода ремонта) или замены на трубы с высокими антикоррозионными свойствами. Одновременно с проведением работ по восстановлению трубопроводов необходимо проводить реконструкцию водопроводных насосных станций с полной заменой насосно-силового оборудования. Причем на этих насосных станциях должно предусматриваться автоматическое регулирование подачи воды с использованием насосов с частотным приводом и устройствами плавного пуска, что позволит обеспечить значительную экономию электроэнергии [2].

Однако невозможно рассматривать водоснабжение села в отрыве от всей реформы водно-хозяйственного комплекса (ВХК) и жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Очевидно, что в условиях роста тарифов снижение издержек и развитие комплексов возможны лишь при повсеместном использовании новых технологий, способных эффективно экономить водные и энергоресурсы. В этом деле важно все: от полной реконструкции существующих сетей, ликвидации утечек и непроизводственных потерь до применения современного энергосберегающего оборудования, позволяющего добиться реального снижения затрат.

Наилучший выход из данной проблемы – увеличение культуры водопользования, применение улучшенных технологий, современных систем водораспределения, орошения и полива.

Особенно важным в связи с этим представляется переход на новые способы добычи воды путем использования современного энергосберегающего и надежного оборудования. Экономичность, снижение эксплуатационных расходов, низкая аварийность – вот реальные способы повышения качества водоснабжения.

Наряду с отечественными погружными насосами целесообразно использовать зарубежные, хорошо зарекомендовавшие себя в работе и имеющие сравнительно небольшой наружный диаметр, что значительно снижает стоимость скважин и их эксплуатацию. Отдельной проблемой можно признать разрушение водонапорных башен, воздвигнутых, как правило, более 30 лет назад. В случае выхода их из строя насосное оборудование работает с большой нагрузкой, часто превышающей расчетную. Это приводит к его поломкам и перебоям в водоснабжении. Кроме того, рост энергопотребления становится ощутимым бременем для местных ЖКХ. Восстановление же башни трудоемкое и дорогостоящее мероприятие. Одним из решений может быть замена башен на гидропневматические баки с использованием насосных агрегатов с частотным приводом [2].

В таблице приведены данные по использованию различных марок насосов для водоснабжения свинокомплекса ЗАО «Николаевский». В настоящее время водоснабжение производится с использованием отечественных скважинных насосов. Для наглядности было сделано сравнение энергопотребления этих агрегатов с современными насосами Grundfos типа SP.

Таблица

Таким образом, усредненное потребление электроэнергии на единицу оборудования составит для современного насоса 5,224 кВт против 7,475 кВт у существующей техники. Легко сосчитать, что годовой перерасход выльется в значительную сумму:

N= (418,5-313,44)*24*365=920 326 кВтч.

Стоимость 1 кВт ч по Республике Бурятия для юридических лиц в среднем составляет около 5 руб. (с НДС), в результате чего ежегодные потери могут достигать 4,6 млн. руб., но стоит учесть, что тарифы на электроэнергию постоянно повышаются.

Также необходимо отметить, что при эксплуатации устаревшего оборудования необходимо содержать для обслуживания и ремонта значительный штат специалистов (в среднем срок службы между ремонтами не превышает шести месяцев). Если исходить из оценки жизненного цикла (ОЖЦ) насосов, то выгоднее поставить изначально более дорогой агрегат, поскольку эксплуатационные расходы на протяжении ОЖЦ составляют практически 90% всех затрат и лишь около 10% приходится на его начальную стоимость.

Опыт использования новых технологий применяется в настоящее время в различных регионах нашей страны. Например, ситуация, которая возникла в нескольких сельских поселках в Свердловской области, показывает, насколько выгодным может быть использова- ние современных систем водоснабжения. Там в результате выхода из строя башни скважинные насосы подавали воду непосредственно в сеть. Это приводило к почти двукратному увеличению расхода электроэнергии. В связи с этим администрация приняла решение произвести реконструкцию системы водоподачи. Было выбрано современное насосное оборудование (скважинные насосы Grundfos серии SP) с частотным приводом и гидроаккумуляторным баком, которое позволило резко снизить затраты [2].