Краткая история водоснабжения и канализации

Когда нам нужно помыть руки, мы открываем кран, и оттуда течет чистая вода. Многие забыли, что так было далеко не всегда, и что система городского водоснабжения развивается вот уже несколько тысяч лет. И никто не гарантирует нам, что завтра эта вода снова будет течь из крана.

Дэвид Седлак, автор книги Water 4.0: The Past, Present, and Future of the World’s Most Vital Resource, пишет об истории системы водоснабжения, кризисах, которые способствовали ее развитию, и вызовах, перед которыми она оказалась в наши дни.

Три революции в водоснабжении

Первая революция в истории водоснабжения произошла благодаря римлянам, потому что жителям Рима, который населяло от пятисот тысяч до миллиона человек, не хватало питьевой воды из реки Тибр и местных подземных источников. 

Изобретательные римляне придумали систему, позволяющую получать воду из других водоемом, в том числе с помощью легендарных акведуков. Благодаря этому у каждого римлянина было около 100 галлонов воды в день — почти столько же обеспечивает системы водоснабжения современных городов. Вода поступала в резервуары за счет силы тяжести, затем по трубам ее доставляли в разные части города, затем она вытекала через канализационную сеть. Такая система в течение 1900 лет была основной городского водоснабжения. 

С появлением паровых машин и водоподъемных колес система модернизировалась, и постепенно в домах у сотен тысяч людей появились душ и туалет. Тут и разразился новый кризис. Люди использовали очень много воды, появлялось большое количество грязной воды, от которой надо было как-то избавляться. Если раньше нечистоты вывозили в ведрах и использовали в сельском хозяйстве, теперь они поступали в воду, загрязняя таким образом водоемы рядом с населенными пунктами. Это стало причиной эпидемий холеры и брюшного тифа, от которых пострадали многие страны мира в конце ХIХ - начале ХХ века. 

В городе Лоренс в штате Массачусетс придумали революционное решение, давшее еще один толчок к развитию водоснабжения. Инженеры Массачусетского института посоветовали им, пропуская воду сквозь песок, очищать ее от бактерий брюшного тифа. Впоследствии к этому процессу добавилось хлорирование, и проблема "водных болезней" была решена. 

Третий кризис разразился в 70-х. Муниципалитеты в США не готовы были выделять средства на строительство станций гигантских очистки сточных вод. В 1970 году, когда общество наконец осознало серьезность экологического кризиса, Конгресс США принял "Закон о чистой воде", благодаря которому, начиная с 1972 года, федеральное правительство оплачивает 75 процентов стоимости очистительных станций.

Слишком велик, чтобы рухнуть

Новый вызов, перед которым системы водоснабжения и канализации оказались сегодня, связан с их огромными размерами. Они быстро изнашиваются, потому что создавались в XX веке, нужно срочно менять их, но на это нет денег. 

Седлак видит три причины нынешнего кризиса системы водоснабжения. 

1. Высокая стоимость ремонта и замены инфраструктуры

Водопроводы и водоочистные станции, построенные в начале ХХ века, требуют ремонта, однако, когда их создавали, мало кто задумывался о том, кто заплатит за такой ремонт. Даже у самых богатых городов мира нет денег на их капитальный ремонт.

2. Перегруженность канализационных систем

В городах, где развита общесплавная система канализации, которая собирает не только грязную воду из домов, но также все выпадающие осадки, канализационные системы перегружены. Особенно это актуально для регионов, где часто идет дождь и снег. Население этих городов растет, и существующая система уже не справляется объемом сточной воды.

3. Нехватка воды в районах, подверженных засухам

Засухи происходят все чаще и по всей планете. Современных систем сбора воды для решения этой проблемы уже недостаточно, возникает опасение, что в будущем в засушливых районах воды будет не хватать. Нужно уже сегодня думать, как снабжать их население водой в будущем. 

Что делать?

Седлак предлагает три революционных решения, которые помогут преодолеть нынешний кризис: очистка, опреснение и децентрализация. 

Очистка

Если раньше оборотное водоснабжение позволяло обеспечивать водой промышленные предприятия, например, охлаждающие башни и нефтеперерабатывающие заводы или использовать переработанную воду в сельском хозяйстве, то теперь необходимо создать систему, которая будет так обрабатывать и очищать любую воду, чтобы ее можно было пить. 

И это не фантастика. Подобные технологии уже используются в некоторых городах на юге Калифорнии. Воду там невозможно отличить от дистиллированной. В Техасе пользуются похожей системой: грязная вода очищается и попадает напрямую в водоочистные станции. 

Опреснение

В последние годы технологии опреснения воды продвинулись далеко вперед, благодаря им Австралия и Испания смогли справиться с засухой в начале нового тысячелетия. Опреснение связано с некоторыми сложностями (расход электроэнергии и выбросы парниковых газов), но есть примеры его успешного использования, например, в районе Карлсбада в Калифорнии. 

Децентрализация

Горожане в наши дни взяли моду переезжать загород, поэтому очень важно вовремя строить там районные водоочистные станции и станции очистки сточных вод. Это поможет сэкономить энергию и избавит от необходимости создавать многокилометровые водопроводные сети.

Все эти решения требуют крупных инвестиций, а люди неохотно вкладывают деньги в решение неочевидных проблем. Но Седлок все же надеется, что угроза климатических изменений заставит нас начать проектировать и строить системы водоснабжения так, чтобы они были достаточно крепкими и простояли 40, 50 или даже 100 лет.