Woda odzyskana - Reclaimed water

Kolejność rekultywacji od lewej: ścieki surowe , ścieki z oczyszczalni ścieków, a na końcu woda zrekultywowana (po kilku etapach oczyszczania)

Odzyskiwanie wody (zwane również ponownym wykorzystaniem wody lub recyklingiem wody ) to proces przekształcania ścieków komunalnych (ścieków) lub ścieków przemysłowych w wodę, którą można ponownie wykorzystać do różnych celów. Rodzaje ponownego wykorzystania obejmują: ponowne wykorzystanie miejskie, ponowne wykorzystanie w rolnictwie (nawadnianie), ponowne wykorzystanie środowiskowe, ponowne wykorzystanie przemysłowe, planowane ponowne wykorzystanie wody pitnej, de facto ponowne wykorzystanie ścieków (nieplanowane ponowne wykorzystanie wody pitnej). Na przykład ponowne wykorzystanie może obejmować nawadnianie ogrodów i pól uprawnych lub uzupełnianie wód powierzchniowych i gruntowych (tj. uzupełnianie wód gruntowych ). Wtórnie wykorzystana woda może być również kierowana na zaspokojenie pewnych potrzeb w mieszkaniach (np. spłukiwanie toalet ), przedsiębiorstwach i przemyśle, a nawet może być uzdatniana w celu osiągnięcia standardów wody pitnej . Ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków komunalnych do nawadniania jest od dawna praktyką, zwłaszcza w krajach suchych . Ponowne wykorzystanie ścieków w ramach zrównoważonej gospodarki wodnej pozwala wodzie pozostać alternatywnym źródłem wody dla działalności człowieka. Może to zmniejszyć niedobór i złagodzić presję na wody gruntowe i inne naturalne zbiorniki wodne.

Istnieje kilka technologii stosowanych do oczyszczania ścieków do ponownego wykorzystania. Połączenie tych technologii pozwala spełnić surowe normy uzdatniania i zapewnić, że uzdatniona woda jest bezpieczna pod względem higienicznym, czyli wolna od patogenów . Oto niektóre z typowych technologii: ozonowanie , ultrafiltracja , obróbka tlenowa ( bioreaktor membranowy ), osmoza przednia , osmoza odwrócona , zaawansowane utlenianie . Niektóre czynności wymagające wody nie wymagają wody wysokiej jakości. W takim przypadku ścieki można ponownie wykorzystać przy niewielkim lub żadnym oczyszczeniu.

Koszt odzyskanej wody przewyższa koszt wody pitnej w wielu regionach świata, w których zasoby świeżej wody są obfite. Koszty opcji odzyskiwania wody można porównać z kosztami opcji alternatywnych, które również zapewniają podobne efekty oszczędności wody słodkiej , a mianowicie systemów ponownego wykorzystania szarej wody, zbierania wody deszczowej i odzysku wody deszczowej lub odsalania wody morskiej .

Recykling i ponowne wykorzystanie wody ma coraz większe znaczenie, nie tylko w regionach suchych, ale także w miastach i zanieczyszczonych środowiskach. Ponowne wykorzystanie ścieków komunalnych jest szczególnie wysokie w regionie Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej , w krajach takich jak Zjednoczone Emiraty Arabskie, Katar, Kuwejt i Izrael.

Przegląd

Woda do nawadniania jest pompowana z tego zbiornika, który przechowuje ścieki otrzymane ze zbudowanego mokradła w Haran-Al-Awamied w Syrii.

Regenerowany znak wodny w Dunedin , Stany Zjednoczone.

Definicje

Mówiąc najprościej, odzyskana woda to woda używana więcej niż jeden raz, zanim przejdzie z powrotem do naturalnego obiegu wody. Postępy w technologii oczyszczania ścieków komunalnych umożliwiają społecznościom ponowne wykorzystanie wody do wielu różnych celów. Woda jest uzdatniana w różny sposób w zależności od źródła i wykorzystania wody oraz sposobu jej dostarczania.

Przechodząc wielokrotnie przez planetarną hydrosferę, cała woda na Ziemi jest wodą z recyklingu, ale terminy „woda z odzysku” lub „woda z odzysku” zazwyczaj oznaczają ścieki wysyłane z domu lub firmy przez system kanalizacyjny do oczyszczalni ścieków , gdzie są oczyszczane do poziomu zgodnego z jego przeznaczeniem.

Siły napędowe

Światowa Organizacja Zdrowia uznała następujące główne siły napędowe dla ścieków komunalnych ponownego wykorzystania:

1. narastający niedobór wody i stres,
2. rosnąca populacja i związane z tym kwestie bezpieczeństwa żywnościowego ,
3. zwiększające się zanieczyszczenie środowiska spowodowane niewłaściwym odprowadzaniem ścieków oraz
4. wzrost uznania wartości zasobowej ścieków , odchodów i szarej wody .

Recykling i ponowne wykorzystanie wody ma coraz większe znaczenie, nie tylko w regionach suchych, ale także w miastach i zanieczyszczonych środowiskach.

Już teraz poziomy wodonośne wód podziemnych , z których korzysta ponad połowa światowej populacji, są już nadmiernie przeciągane. Ponowne wykorzystanie będzie nadal rosło, ponieważ światowa populacja staje się coraz bardziej zurbanizowana i skoncentrowana w pobliżu wybrzeży, gdzie lokalne zasoby słodkiej wody są ograniczone lub dostępne tylko przy dużych nakładach kapitałowych . Duże ilości słodkiej wody można zaoszczędzić dzięki ponownemu wykorzystaniu i recyklingowi ścieków komunalnych, co zmniejsza zanieczyszczenie środowiska i zmniejsza ślad węglowy . Ponowne użycie może być alternatywną opcją zaopatrzenia w wodę .

Osiągnięcie bardziej zrównoważonej sanitacji i gospodarki ściekowej będzie wymagało nacisku na działania związane z gospodarowaniem zasobami, takie jak ponowne wykorzystanie ścieków lub ponowne wykorzystanie odchodów, które pozwolą zachować cenne zasoby dostępne do produktywnego wykorzystania. To z kolei wspiera dobrostan człowieka i szerszy zrównoważony rozwój .

Ewentualne zyski

Ponowne wykorzystanie wody/ścieków, jako alternatywne źródło wody, może zapewnić znaczące korzyści gospodarcze, społeczne i środowiskowe, które są kluczowymi motywatorami wdrażania takich programów ponownego wykorzystania. Te korzyści obejmują:

• Dla miast i gospodarstw domowych: Zwiększona dostępność wody ( zastępowanie wody pitnej - utrzymywanie wody pitnej do picia i wody odzyskanej do użytku niezdatnego do picia (tj. przemysł, sprzątanie, nawadnianie, do użytku domowego, spłukiwanie toalet itp.)
• Dla środowiska: Zmniejszone ładunki składników pokarmowych do odbiorników wodnych (tj. rzek, kanałów i innych zasobów wód powierzchniowych ); zmniejszona nadmierna absorpcja wód powierzchniowych i gruntowych; zwiększona ochrona środowiska poprzez odtwarzanie strumieni, terenów podmokłych i stawów; zmniejszone zużycie energii związane z produkcją, uzdatnianiem i dystrybucją wody w porównaniu z wykorzystaniem głębinowych zasobów wód gruntowych, importem wody lub odsalaniem
• Niższe koszty produkcji przy użyciu wysokiej jakości wody odzyskanej
• W rolnictwie: Nawadnianie oczyszczonymi ściekami może przyczynić się do poprawy wydajności produkcji, zmniejszenia śladu ekologicznego i promowania korzyści społeczno-ekonomicznych. Może również prowadzić do ograniczenia stosowania nawozów (tj. zachowania składników pokarmowych i zmniejszenia zapotrzebowania na nawóz sztuczny (np. odżywianie gleby składnikami pokarmowymi znajdującymi się w oczyszczonych ściekach).

Odzyskiwanie wody do ponownego wykorzystania zamiast korzystania z zasobów słodkiej wody może być środkiem oszczędzania wody. Kiedy zużyta woda jest ostatecznie odprowadzana z powrotem do naturalnych źródeł wody, nadal może przynosić korzyści ekosystemom , poprawiając przepływ strumienia, odżywiając życie roślin i ładując warstwy wodonośne , jako część naturalnego obiegu wody .

Skala

Szacuje się, że globalne ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków wynosi 40,7 mld m ³ rocznie, co stanowi około 11% całkowitej produkcji ścieków bytowych i przemysłowych. Ponowne wykorzystanie ścieków komunalnych jest szczególnie wysokie w regionie Bliskiego Wschodu i Afryki Północnej , w krajach takich jak Zjednoczone Emiraty Arabskie, Katar, Kuwejt i Izrael.

W odniesieniu do Celu Zrównoważonego Rozwoju nr 6 Organizacji Narodów Zjednoczonych, Cel 6.3 stanowi „zmniejszenie o połowę udziału nieoczyszczonych ścieków oraz znaczne zwiększenie recyklingu i bezpiecznego ponownego wykorzystania na całym świecie do 2030 roku”.

Rodzaje, metody i zastosowania

Oczyszczone ścieki mogą być ponownie wykorzystane w przemyśle (na przykład w chłodniach kominowych ), do sztucznego zasilania warstw wodonośnych, w rolnictwie oraz do rehabilitacji naturalnych ekosystemów (na przykład na terenach podmokłych ). Poniżej przedstawiono główne zastosowania wody z odzysku na świecie:

Ponowne wykorzystanie miejskie

W rzadszych przypadkach odzyskana woda jest również wykorzystywana do zwiększania zasobów wody pitnej . Większość zastosowań odzyskiwania wody to zastosowania niezdatne do picia, takie jak mycie samochodów, spłukiwanie toalet, woda chłodząca w elektrowniach, mieszanie betonu, sztuczne jeziora, nawadnianie pól golfowych i parków publicznych oraz szczelinowanie hydrauliczne. Tam, gdzie ma to zastosowanie, systemy są wyposażone w system podwójnej instalacji rurowej, aby oddzielić wodę z recyklingu od wody pitnej.

Rodzaje użytkowania rozróżnia się w następujący sposób:

• Nieograniczony: wykorzystanie odzyskanej wody do zastosowań niezdatnych do picia w warunkach miejskich, gdzie dostęp publiczny nie jest ograniczony.
• Ograniczone: Wykorzystanie odzyskanej wody do zastosowań niezdatnych do picia w warunkach miejskich, gdzie dostęp publiczny jest kontrolowany lub ograniczony barierami fizycznymi lub instytucjonalnymi, takimi jak ogrodzenie, oznakowanie informacyjne lub czasowe ograniczenie dostępu.

Ponowne wykorzystanie rolnictwa

Nawadnianie przetworzonymi ściekami komunalnymi może również służyć do nawożenia roślin, jeśli zawierają składniki odżywcze, takie jak azot, fosfor i potas.

Stosowanie wody z recyklingu do nawadniania przynosi korzyści, w tym niższy koszt w porównaniu z niektórymi innymi źródłami oraz stałą dostawę niezależnie od pory roku, warunków klimatycznych i związanych z tym ograniczeń dotyczących wody. Gdy odzyskana woda jest wykorzystywana do nawadniania w rolnictwie, zawartość składników odżywczych (azotu i fosforu) w oczyszczonych ściekach ma tę zaletę, że działa jak nawóz . Może to sprawić, że ponowne wykorzystanie odchodów zawartych w ściekach będzie atrakcyjne.

Woda do nawadniania może być używana na różne sposoby w różnych uprawach:

• Uprawy spożywcze przeznaczone do spożycia na surowo: rośliny przeznaczone do spożycia przez ludzi, przeznaczone do spożycia na surowo lub nieprzetworzone.
• Przetworzone rośliny spożywcze : rośliny przeznaczone do spożycia przez ludzi, nie przeznaczone do spożycia na surowo, ale po obróbce (tj. gotowane, przetworzone przemysłowo).
• Uprawy niespożywcze: uprawy nieprzeznaczone do spożycia przez ludzi (np. uprawy pastwiskowe, pastewne, włókniste, ozdobne, nasienne, leśne i darniowe).

Zagrożenia w ponownym wykorzystaniu w rolnictwie

W krajach rozwijających się , rolnictwo jest coraz częściej wykorzystują nieoczyszczonych ścieków komunalnych do nawadniania - często w niebezpieczny sposób. Miasta zapewniają lukratywne rynki zbytu dla świeżych produktów, więc są atrakcyjne dla rolników. Jednakże, ponieważ rolnictwo musi konkurować z przemysłem i użytkownikami komunalnymi o coraz mniejsze zasoby wody , często nie ma alternatywy dla rolników, jak tylko wykorzystanie wody zanieczyszczonej odpadami komunalnymi bezpośrednio do podlewania upraw.

Wykorzystywanie nieoczyszczonych ścieków w rolnictwie może wiązać się z poważnymi zagrożeniami dla zdrowia. Ścieki komunalne mogą zawierać mieszaninę zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych. W krajach o niskich dochodach często występuje wysoki poziom patogenów z wydalin. W krajach wschodzących , gdzie rozwój przemysłowy wyprzedza przepisy dotyczące ochrony środowiska, istnieje coraz większe ryzyko związane z nieorganicznymi i organicznymi chemikaliami. Światowa Organizacja Zdrowia opracowała wytyczne dotyczące bezpiecznego stosowania ścieków w roku 2006. Wytyczne te zalecają zastosowanie ścieków wielorakich-bariera "podejście, na przykład poprzez zachęcanie rolników do przyjmowania różnych zachowań ograniczające ryzyko. Należą do nich zaprzestanie nawadniania na kilka dni przed zbiorami, aby umożliwić patogenom wyginięcie na słońcu, ostrożne stosowanie wody, aby nie zanieczyszczać liści, które prawdopodobnie zostaną zjedzone na surowo, czyszczenie warzyw środkiem dezynfekującym lub pozostawienie osadu kałowego używanego w rolnictwie do wyschnięcia przed użyciem jako nawóz ludzki.

Często wymieniane wady lub zagrożenia obejmują zawartość potencjalnie szkodliwych substancji, takich jak bakterie, metale ciężkie lub zanieczyszczenia organiczne (w tym farmaceutyki, produkty higieny osobistej i pestycydy). Nawadnianie ściekami może mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na glebę i rośliny, w zależności od składu ścieków oraz właściwości gleby lub rośliny.

Ponowne wykorzystanie środowiska

Wykorzystanie odzyskanej wody do tworzenia, ulepszania, utrzymywania lub powiększania zbiorników wodnych, w tym terenów podmokłych , siedlisk wodnych lub przepływu strumieni, nazywa się „ponownym wykorzystaniem środowiskowym”. Na przykład zbudowane tereny podmokłe zasilane ściekami zapewniają zarówno oczyszczanie ścieków, jak i siedliska flory i fauny.

Ponowne wykorzystanie przemysłowe

Oczyszczone ścieki mogą być ponownie wykorzystane w przemyśle (np. w chłodniach kominowych ).

Planowane ponowne wykorzystanie wody pitnej

Planowane ponowne wykorzystanie wody pitnej jest powszechnie uznawane za celowy projekt recyklingu wody do celów pitnych. Istnieją dwa sposoby dostarczania wody pitnej do ponownego wykorzystania – „Pośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej” (IPR) i „Bezpośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej”. Obie te formy ponownego wykorzystywania opisano poniżej i zwykle obejmują bardziej formalny proces publiczny i program konsultacji publicznych niż w przypadku faktycznego lub nieuznanego ponownego wykorzystywania.

Niektóre agencje wodne ponownie wykorzystują wysoko oczyszczone ścieki z komunalnych ścieków lub zakładów odzysku zasobów jako niezawodne, odporne na suszę źródło wody pitnej. Wykorzystując zaawansowane procesy oczyszczania, produkują wodę spełniającą wszystkie obowiązujące normy wody pitnej. Niezawodność systemu oraz częste monitorowanie i testowanie są niezbędne, aby spełniały rygorystyczne kontrole.

Potrzeby wodne społeczności, źródła wody, przepisy dotyczące zdrowia publicznego, koszty i rodzaje istniejącej infrastruktury wodnej, takiej jak systemy dystrybucji, zbiorniki sztuczne lub naturalne zbiorniki wód podziemnych, określają, czy i w jaki sposób odzyskana woda może być częścią zaopatrzenie w wodę pitną. Niektóre społeczności ponownie wykorzystują wodę do uzupełniania zbiorników wód gruntowych. Inni umieszczają go w zbiornikach wód powierzchniowych. W takich przypadkach odzyskana woda jest mieszana z innymi źródłami wody i/lub jest przechowywana przez pewien czas, zanim zostanie wyciągnięta i ponownie uzdatniona w systemie uzdatniania lub dystrybucji wody. W niektórych społecznościach ponownie wykorzystana woda jest kierowana bezpośrednio do rurociągów, które trafiają do stacji uzdatniania wody lub systemu dystrybucji.

Nowoczesne technologie, takie jak odwrócona osmoza i dezynfekcja ultrafioletową, są powszechnie stosowane, gdy odzyskana woda będzie mieszana z wodą pitną.

Wielu ludzi kojarzy uczucie obrzydzenia z odzyskaną wodą, a 13% ankietowanych stwierdziło, że nawet jej nie popija. Niemniej jednak głównym zagrożeniem dla zdrowia w przypadku wykorzystania odzyskanej wody do picia jest możliwość utrzymywania się w tej wodzie farmaceutycznych i innych chemikaliów domowych lub ich pochodnych ( trwałe zanieczyszczenia farmaceutyczne środowiska ). Byłoby to mniej niepokojące, gdyby ludzkie odchody były utrzymywane z dala od ścieków za pomocą suchych toalet lub systemów, które uzdatniają czarne wody oddzielnie od szarej wody .

Pośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej

Pośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej (IPR) oznacza, że ​​woda jest dostarczana konsumentowi pośrednio. Po oczyszczeniu, ponownie wykorzystana woda miesza się z innymi zasobami i/lub znajduje się przez chwilę w jakimś magazynie, sztucznym lub naturalnym, zanim zostanie dostarczona do rurociągu, który prowadzi do stacji uzdatniania wody lub systemu dystrybucji. Może to być zbiornik wód podziemnych lub zbiornik wód powierzchniowych.

Niektóre gminy wykorzystują, a inne badają pośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej (IPR) odzyskanej wody. Na przykład, odzyskana woda może być pompowana (doładowanie podpowierzchniowe) lub przesączana do (doładowanie powierzchniowe) warstw wodonośnych wód gruntowych, wypompowywana, ponownie uzdatniana i ostatecznie wykorzystywana jako woda pitna. Ta technika może być również określana jako uzupełnianie wód gruntowych . Obejmuje to powolne procesy kolejnych wielokrotnych etapów oczyszczania przez warstwy ziemi/piasku (absorpcja) i mikroflorę w glebie (biodegradacja).

PWI, a nawet nieplanowane wykorzystanie odzyskanych ścieków do picia jest stosowane w wielu krajach, gdzie te ostatnie są odprowadzane do wód gruntowych w celu powstrzymania intruzji soli w przybrzeżnych warstwach wodonośnych. IPR generalnie obejmuje pewien rodzaj bufora środowiskowego, ale warunki w niektórych obszarach stworzyły pilną potrzebę bardziej bezpośrednich alternatyw.

PWI następuje poprzez zwiększenie dostaw wody pitnej ściekami komunalnymi oczyszczonymi do poziomu odpowiedniego dla PWI, po których następuje bufor środowiskowy (np. rzeki, tamy, warstwy wodonośne itp.), który poprzedza uzdatnianie wody pitnej. W tym przypadku ścieki komunalne przechodzą przez szereg etapów oczyszczania, które obejmują procesy filtracji membranowej i separacji (np. MF, UF i RO), po których następuje zaawansowany proces utleniania chemicznego (np. UV, UV+H ₂ O ₂ , ozon). W „pośrednich” zastosowaniach ponownego wykorzystania wody pitnej odzyskane ścieki są wykorzystywane bezpośrednio lub mieszane z innymi źródłami.

Bezpośrednie ponowne wykorzystanie do picia

Bezpośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej (DPR) oznacza, że ​​ponownie wykorzystana woda jest kierowana bezpośrednio do rurociągów, które trafiają do stacji uzdatniania wody lub systemu dystrybucji. Bezpośrednie ponowne wykorzystanie wody pitnej może mieć miejsce z „magazynowaniem inżynieryjnym” lub bez niego, takim jak zbiorniki podziemne lub naziemne. Innymi słowy, DPR to wprowadzenie odzyskanej wody pochodzącej ze ścieków bytowych po szeroko zakrojonym oczyszczeniu i monitorowaniu, aby zapewnić spełnienie surowych wymagań dotyczących jakości wody przez cały czas, bezpośrednio do miejskiej sieci wodociągowej.

Ponowne wykorzystanie na stacjach kosmicznych

Rekultywacja ścieków może być szczególnie ważna w przypadku lotów kosmicznych przez ludzi . W 1998 r. NASA ogłosiła, że ​​zbudowała bioreaktor do odzyskiwania ludzkich odpadów, zaprojektowany do użytku na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i załogowej misji na Marsa . Ludzki mocz i kał są wprowadzane do jednego końca reaktora, a czysty tlen , czysta woda i kompost ( humanure ) są wyprowadzane z drugiego końca. Ziemię można wykorzystać do uprawy warzyw , a bioreaktor wytwarza również energię elektryczną .

Na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej , astronauci byli w stanie pić mocz recyklingu spowodowane wprowadzeniem ECLSS systemu. System kosztuje 250 milionów dolarów i działa od maja 2009 roku. System przetwarza ścieki i mocz z powrotem do wody pitnej używanej do picia, przygotowywania żywności i wytwarzania tlenu. Zmniejsza to potrzebę częstego uzupełniania zapasów stacji kosmicznej.

De facto ponowne wykorzystanie ścieków (nieplanowane ponowne wykorzystanie wody pitnej)

W rzeczywistości nieuznane lub nieplanowane ponowne wykorzystanie wody pitnej odnosi się do sytuacji, w której ponowne wykorzystanie oczyszczonych ścieków jest w rzeczywistości praktykowane, ale nie jest oficjalnie uznawane. Na przykład oczyszczalnia ścieków z jednego miasta może odprowadzać ścieki do rzeki, która jest wykorzystywana jako źródło wody pitnej dla innego miasta położonego poniżej.

Nieplanowane pośrednie wykorzystanie wody pitnej istnieje od dawna. Duże miasta nad Tamizą powyżej Londynu ( Oxford , Reading , Swindon , Bracknell ) odprowadzają oczyszczone ścieki („woda niezdatna do spożycia”) do Tamizy, która dostarcza wodę do Londynu w dół rzeki. W Stanach Zjednoczonych rzeka Missisipi służy zarówno jako miejsce odprowadzania ścieków z oczyszczalni ścieków, jak i źródło wody pitnej.

Rozważania projektowe

Dystrybucja

Rurociąg w kolorze lawendy doprowadzający wodę niezdatną do picia w systemie dwururowym w Mountain View, Kalifornia, USA

Woda z odzysku niezdatnego do picia jest często rozprowadzana za pomocą podwójnej sieci rur , która całkowicie oddziela rury z odzysku od rur z wodą pitną.

W wielu miastach korzystających z odzyskanej wody istnieje obecnie taki popyt, że konsumenci mogą z niej korzystać tylko w wyznaczone dni. Niektóre miasta, które wcześniej oferowały nieograniczoną ilość odzyskanej wody po zryczałtowanej stawce, teraz zaczynają pobierać od obywateli opłaty za zużycie.

Procesy leczenia

Istnieje kilka technologii stosowanych do oczyszczania ścieków do ponownego wykorzystania. Połączenie tych technologii pozwala spełnić surowe normy uzdatniania i zapewnić, że uzdatniona woda jest bezpieczna pod względem higienicznym, czyli wolna od patogenów . Oto niektóre z typowych technologii: ozonowanie , ultrafiltracja , obróbka tlenowa ( bioreaktor membranowy ), osmoza przednia , osmoza odwrócona , zaawansowane utlenianie . Dostawcy odzyskanej wody stosują wielobarierowe procesy uzdatniania i stały monitoring, aby zapewnić, że odzyskana woda jest bezpieczna i odpowiednio uzdatniana zgodnie z przeznaczeniem.

Niektóre czynności wymagające wody nie wymagają wody wysokiej jakości. W takim przypadku ścieki można ponownie wykorzystać przy niewielkim lub żadnym oczyszczeniu. Jednym z przykładów tego scenariusza jest środowisko domowe, w którym toalety można spłukiwać szarą wodą z wanien i pryszniców przy niewielkim lub żadnym leczeniu.

W przypadku ścieków komunalnych ścieki muszą przejść przez wiele etapów procesu oczyszczania przed ich wykorzystaniem. Etapy mogą obejmować badania przesiewowe, wstępne osadzanie, oczyszczanie biologiczne, oczyszczanie trzeciego stopnia (na przykład odwrócona osmoza) i dezynfekcję.

W przypadku nawadniania ścieki są na ogół oczyszczane tylko do oczyszczania drugiego stopnia .

Przepompownia rozprowadza odzyskaną wodę do użytkowników w całym mieście. Mogą to być pola golfowe, zastosowania rolnicze, wieże chłodnicze lub składowiska odpadów.

Alternatywne opcje

Zamiast oczyszczania ścieków komunalnych w celu ponownego wykorzystania, inne opcje mogą przynieść podobne efekty w zakresie oszczędności wody słodkiej :

• Szarych ścieków systemy ponownego wykorzystania - na poziomie gospodarstwa domowego, leczonych lub nieleczonych szarych mogą być stosowane do spłukiwania toalet i do wody w ogrodzie.
• Zbieranie wody deszczowej i odzyskiwanie wód opadowych — systemy projektowania miejskiego, które obejmują zbieranie wody deszczowej i ograniczają spływ, są znane jako Water Sensitive Urban Design (WSUD) w Australii, Low Impact Development (LID) w Stanach Zjednoczonych i zrównoważone miejskie systemy odwadniające (SUDS) w Stanach Zjednoczonych Królestwo.
• Odsalanie wody morskiej - energochłonny proces, w którym sól i inne minerały są usuwane z wody morskiej w celu wytworzenia wody pitnej do picia i nawadniania, zazwyczaj poprzez filtrację membranową ( odwrócona osmoza ) i destylację z parą wodną .

Koszty

Koszt odzyskanej wody przewyższa koszt wody pitnej w wielu regionach świata, w których zasoby świeżej wody są obfite. Jednak odzyskana woda jest zwykle sprzedawana obywatelom po niższych stawkach, aby zachęcić do jej używania. Ponieważ dostawy świeżej wody będą ograniczone z powodu kosztów dystrybucji, zwiększonego zapotrzebowania ludności lub źródeł ograniczających zmiany klimatu , stosunek kosztów również będzie ewoluował. Ocena odzyskanej wody musi uwzględniać cały system zaopatrzenia w wodę, ponieważ może wnieść istotną wartość elastyczności do całego systemu

Systemy wody odzyskanej zwykle wymagają podwójnej sieci rurociągów , często z dodatkowymi zbiornikami magazynowymi , co zwiększa koszty systemu.

Bariery we wdrażaniu

Bariery w rekultywacji wód mogą obejmować:

• Wdrażanie i eksploatacja systemów ponownego wykorzystania wody na pełną skalę nadal stoją przed wyzwaniami regulacyjnymi, gospodarczymi, społecznymi i instytucjonalnymi.
• Niska opłacalność programów ponownego wykorzystania wody. Częściowo może to wynikać z kosztów monitorowania jakości wody i identyfikacji zanieczyszczeń. Trudności w identyfikacji zanieczyszczeń mogą obejmować oddzielenie zanieczyszczeń nieorganicznych i organicznych , mikroorganizmów , koloidów i innych. Całkowite odzyskanie kosztów z programów ponownego wykorzystania wody jest trudne. Brakuje finansowych systemów ustalania cen wody porównywalnych z już dotowanymi konwencjonalnymi oczyszczalniami ścieków.
• Bariery psychologiczne, czasami określane jako „czynnik obrzydliwości”, mogą również stanowić przeszkodę we wdrażaniu, szczególnie w przypadku planów bezpośredniego ponownego użycia wody pitnej. Te czynniki psychologiczne są ściśle związane z obrzydzeniem, w szczególności z unikaniem patogenów .

Aspekty zdrowotne

Odzyskana woda jest uważana za bezpieczną, gdy jest właściwie używana. Odzyskana woda, która ma być wykorzystana do ładowania warstw wodonośnych lub uzupełniania wód powierzchniowych, jest poddawana odpowiedniemu i niezawodnemu oczyszczaniu przed zmieszaniem z naturalnie występującą wodą i poddaniem naturalnym procesom rekultywacji. Część tej wody w końcu staje się częścią zaopatrzenia w wodę pitną.

W badaniu jakości wody opublikowanym w 2009 r. porównano różnice w jakości wody odzyskanej/przetworzonej, wód powierzchniowych i gruntowych. Wyniki wskazują, że odzyskana woda, wody powierzchniowe i gruntowe są bardziej podobne niż niepodobne pod względem składników. Naukowcy przetestowali 244 reprezentatywne składniki zwykle występujące w wodzie. Po wykryciu większość składników mieściła się w zakresie części na miliard i części na bilion. DEET (środek odstraszający owady) i kofeinę znaleziono we wszystkich rodzajach wody i praktycznie we wszystkich próbkach. Triclosan (w antybakteryjnym mydle i paście do zębów) został znaleziony we wszystkich rodzajach wody, ale wykryty w wyższych stężeniach (części na bilion) w odzyskanej wodzie niż w wodzie powierzchniowej lub gruntowej. W próbkach wykryto bardzo niewiele hormonów/steroidów, a po wykryciu ich poziom był bardzo niski. Kwasy halooctowe (produkt uboczny dezynfekcji) znaleziono we wszystkich typach próbek, nawet w wodach gruntowych. Największą różnicą między odzyskaną wodą a innymi wodami wydaje się być to, że odzyskana woda została zdezynfekowana, a zatem zawiera produkty uboczne dezynfekcji (ze względu na użycie chloru).

Badanie z 2005 r. zatytułowane „Nawadnianie parków, placów zabaw i dziedzińców szkolnych wodą odzyskaną” wykazało, że nie było przypadków zachorowań ani chorób spowodowanych przez patogeny drobnoustrojowe, ani chemikalia, a ryzyko użycia odzyskanej wody do nawadniania nie różni się w sposób wymierny od nawadniania przy użyciu wody pitnej.

Badanie z 2012 r. przeprowadzone przez National Research Council w Stanach Zjednoczonych Ameryki wykazało, że ryzyko narażenia na niektóre zanieczyszczenia mikrobiologiczne i chemiczne pochodzące z picia odzyskanej wody nie wydaje się być wyższe niż ryzyko występujące przynajmniej w przypadku niektórych obecnych metod uzdatniania wody pitnej systemów i mogą być o rzędy wielkości niższe. Niniejszy raport zaleca korekty federalnych ram regulacyjnych, które mogłyby zwiększyć ochronę zdrowia publicznego zarówno w przypadku planowanego, jak i nieplanowanego (lub de facto) ponownego wykorzystania oraz zwiększyć zaufanie publiczne do ponownego wykorzystania wody.

Aspekty środowiskowe

Wykorzystanie wody z recyklingu w Kalifornii , 2011 r.

Używanie odzyskanej wody do zastosowań niezdatnych do picia oszczędza wodę pitną do picia, ponieważ mniej wody pitnej będzie zużywane do zastosowań niezdatnych do picia.

Czasami zawiera wyższy poziom składników odżywczych, takich jak azot , fosfor i tlen, które mogą w pewnym stopniu pomóc w nawożeniu roślin ogrodniczych i rolniczych, gdy są używane do nawadniania.

Zastosowanie rekultywacji wody zmniejsza zanieczyszczenia wysyłane do wrażliwych środowisk. Może również wzbogacać tereny podmokłe , co jest korzystne dla dzikiej przyrody w zależności od tego ekosystemu . Pomaga również powstrzymać ryzyko suszy, ponieważ recykling wody zmniejsza zużycie świeżej wody ze źródeł podziemnych. Na przykład zakład kontroli zanieczyszczenia wody w San Jose/Santa Clara wdrożył program recyklingu wody, aby chronić naturalne bagna słonej wody w rejonie Zatoki San Francisco .

Główne potencjalne zagrożenia związane z ponownym wykorzystaniem odzyskanych ścieków do celów nawadniania, gdy oczyszczanie nie jest odpowiednie, są następujące:

1. zanieczyszczenie łańcucha pokarmowego mikrozanieczyszczeniami, patogenami (tj. bakteriami , wirusami , pierwotniakami , robakami pasożytniczymi ) lub determinantami oporności na antybiotyki ;
2. zasolenie gleby i akumulacja różnych nieznanych składników, które mogą niekorzystnie wpływać na produkcję rolną;
3. rozmieszczenie rdzennych społeczności drobnoustrojów glebowych ;
4. zmiana właściwości fizykochemicznych i mikrobiologicznych gleby oraz udział w akumulacji zanieczyszczeń chemicznych/biologicznych (np. metale ciężkie , chemikalia (np. bor , azot , fosfor , chlorki , sód , pestycydy / herbicydy ), naturalne chemikalia (np. hormony ), zanieczyszczenia wzbudzające obawy (CEC) (tj. farmaceutyki i ich metabolity , produkty higieny osobistej , chemia gospodarcza i dodatki do żywności oraz produkty ich przemian) itp.) w nim, a następnie ich wchłanianie przez rośliny i uprawy;
5. nadmierny wzrost glonów i roślinności w kanałach odprowadzających ścieki (tj. eutrofizacja );
6. degradacja jakości wód gruntowych przez różne odzyskane zanieczyszczenia wód, migrujące i gromadzące się w glebie i warstwach wodonośnych.

Wytyczne i przepisy

Organizacje międzynarodowe

• Światowa Organizacja Zdrowia (WHO): „Wytyczne dotyczące bezpiecznego użytkowania ścieków, wydalin i szarej wody” (2006).
• Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP): „Wytyczne dotyczące ponownego wykorzystania ścieków komunalnych w regionie Morza Śródziemnego” (2005).
• Program Narodów Zjednoczonych ds. Rozwoju Dekady Wody (UNW-DPC): Postępowanie w ramach projektu UNWater „Bezpieczne wykorzystanie ścieków w rolnictwie” (2013).

Unia Europejska

Od 25 maja 2020 r. obowiązuje rozporządzenie UE dotyczące minimalnych wymagań dotyczących ponownego wykorzystania wody do celów nawadniania. Obowiązuje od 26 czerwca 2023 r. Wymogi dotyczące jakości wody są podzielone na cztery kategorie w zależności od tego, co jest nawadniane i jak nawadniane jest. Uwzględnione parametry jakości wody to E. coli , BZT5, całkowita zawiesina (TSS), zmętnienie, Legionella i nicienie jelitowe (jaja robaków).

W ramowej dyrektywie wodnej ponowne wykorzystanie wody jest wymienione jako jeden z możliwych środków osiągnięcia celów jakościowych dyrektywy, jednak pozostaje to raczej niejasnym zaleceniem niż wymogiem: część B załącznika VI odnosi się do ponownego wykorzystania jako jednego z „dodatkowych środki, które państwa członkowskie w każdym obszarze dorzecza mogą podjąć decyzję o przyjęciu w ramach programu środków wymaganych na mocy art. 11 ust. 4”.

Poza tym art. 12 dyrektywy w sprawie oczyszczania ścieków komunalnych dotyczący ponownego wykorzystania oczyszczonych ścieków stanowi, że „oczyszczone ścieki powinny być ponownie wykorzystywane w stosownych przypadkach”, nie jest wystarczająco szczegółowy, aby promować ponowne wykorzystanie wody i pozostawia zbyt wiele miejsca na interpretację tego, co może być uznać za „odpowiednią” sytuację do ponownego wykorzystania oczyszczonych ścieków.

Pomimo braku wspólnych kryteriów ponownego wykorzystania wody na poziomie UE, kilka państw członkowskich (PC) wydało własne ramy prawne, regulacje lub wytyczne dotyczące różnych zastosowań związanych z ponownym wykorzystaniem wody (np. Cypr, Francja, Grecja, Włochy i Hiszpania).

Jednak po przeprowadzonej przez Komisję Europejską (KE) ocenie standardów ponownego wykorzystania wody w kilku państwach członkowskich stwierdzono, że różnią się one podejściem. Pomiędzy różnymi normami istnieją istotne rozbieżności dotyczące dozwolonych zastosowań, monitorowanych parametrów i dopuszczalnych wartości granicznych. Ten brak harmonizacji standardów ponownego wykorzystania wody może stworzyć pewne bariery handlowe dla produktów rolnych nawadnianych odzyskaną wodą. Po wejściu na wspólny rynek poziom bezpieczeństwa w produkujących państwach członkowskich może być uznany przez kraje importujące za niewystarczający. Najbardziej reprezentatywne normy dotyczące ponownego wykorzystania ścieków z europejskich państw członkowskich są następujące:

• Cypr: Ustawa 106 (I) 2002 Kontrola zanieczyszczenia wody i gleby oraz związane z nią przepisy (KDP 772/2003, KDP 269/2005) (Instytucje wydające: Ministerstwo Rolnictwa, Zasobów Naturalnych i Środowiska, Departament Rozwoju Wody).
• Francja: Jorf num.0153, 4 lipca 2014 r. Rozporządzenie z 2014 r. dotyczące wykorzystania wody z oczyszczonych ścieków komunalnych do nawadniania upraw i terenów zielonych (instytucje wydające: Ministerstwo Zdrowia Publicznego, Ministerstwo Rolnictwa, Żywności i Rybołówstwa, Ministerstwo Ekologii, Energii i Zrównoważonego Rozwoju).
• Grecja: CMD No 145116. Środki, limity i procedury ponownego wykorzystania oczyszczonych ścieków (instytucje wydające: Ministerstwo Środowiska, Energii i Zmian Klimatu).
• Włochy: DM 185/2003. Środki techniczne dotyczące ponownego wykorzystania ścieków (instytucje wydające: Ministerstwo Środowiska, Ministerstwo Rolnictwa, Ministerstwo Zdrowia Publicznego).
• Portugalia: NP 4434 2005. Ponowne wykorzystanie odzyskanej wody miejskiej do nawadniania (Instytucje wydające: Portugalski Instytut Jakości).
• Hiszpania: RD 1620/2007. Ramy prawne dotyczące ponownego wykorzystania oczyszczonych ścieków (Instytucje wydające: Ministerstwo Środowiska, Ministerstwo Rolnictwa, Żywności i Rybołówstwa, Ministerstwo Zdrowia).

Stany Zjednoczone

W USA ustawa o czystej wodzie z 1972 r. nakazywała eliminację zrzutu nieprzetworzonych odpadów ze źródeł komunalnych i przemysłowych, aby woda była bezpieczna dla rybołówstwa i rekreacji. Rząd federalny USA przeznaczył miliardy dolarów na dotacje na budowę oczyszczalni ścieków w całym kraju. Nowoczesne oczyszczalnie, zwykle stosujące utlenianie i/lub chlorowanie oprócz oczyszczania pierwotnego i wtórnego, musiały spełniać określone normy.

Los Angeles County „s okręgów sanitarnych rozpoczęła świadczenie oczyszczonych ścieków do nawadniania krajobrazu w parkach i pól golfowych w 1929. Pierwszy zakład zregenerowana woda w Kalifornii został zbudowany w San Francisco ” s Golden Gate Park w 1932 roku woda uzupełnianie District of Southern California została pierwsza agencja wód gruntowych, która uzyskała zezwolenie na wykorzystanie wody poddanej recyklingowi do zasilania wód gruntowych w 1962 roku.

W ramach projektu demonstracyjnego bezpośredniego ponownego wykorzystania wody pitnej w Denver zbadano techniczne, naukowe i społeczne aspekty DPR od 1979 do 1993 roku. jakość wody. Badanie warte 30 milionów dolarów wykazało, że wyprodukowana woda spełnia wszystkie normy zdrowotne i jest korzystniejsza w porównaniu z wysokiej jakości wodą pitną z Denver. Co więcej, przewidywany koszt był niższy niż szacowany koszt pozyskania odległych nowych dostaw wody.

Odzyskana woda nie jest regulowana przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA), ale EPA opracowała wytyczne dotyczące ponownego wykorzystania wody, które zostały ostatnio zaktualizowane w 2012 r. Wytyczne EPA dotyczące ponownego wykorzystania wody stanowią międzynarodowy standard najlepszych praktyk w zakresie ponownego wykorzystania wody. Dokument został opracowany w ramach Porozumienia o współpracy badawczo-rozwojowej między amerykańską Agencją Ochrony Środowiska (EPA), amerykańską Agencją Rozwoju Międzynarodowego (USAID) oraz globalną firmą konsultingową CDM Smith. Wytyczne stanowią ramy dla państw do opracowywania przepisów, które uwzględniają najlepsze praktyki i uwzględniają lokalne wymagania.

Inne kraje

• Kanada: „Kanadyjskie wytyczne dotyczące domowej wody odzyskanej do użytku w spłukiwaniu toalet i pisuarów” (2010).
• Chiny: chiński krajowy standard jakości wody odzyskanej; Chińska norma krajowa GB/T 18920-2002, GB/T 19923-2005, GB/T 18921-2002, GB 20922-2007 i GB/T 19772-2005.
• Izrael: rozporządzenie Ministerstwa Zdrowia (2005).
• Japonia: Krajowy Instytut Zarządzania Gruntami i Infrastrukturą: Raport z projektu dotyczącego jakości wody mikrobiologicznej dotyczącej ścieków oczyszczonych i ścieków odzyskanych (2008).
• Jordania: jordańska baza techniczna nr. 893/2006 Jordania Plan (polityka) zarządzania ponownym wykorzystaniem wody.
• Meksyk: Meksykańska norma NOM-001-ECOL-1996 dotycząca ponownego wykorzystania ścieków w rolnictwie.
• Polityka Republiki Południowej Afryki: Najnowsza rewizja ustawy o usługach wodnych z 1997 r. dotycząca szarej wody i oczyszczonych ścieków (Departament Gospodarki Wodnej i Leśnictwa, 2001 r.).
• Tunezja: Standard wykorzystania oczyszczonych ścieków w rolnictwie (NT 106-109 z 1989) oraz wykaz upraw, które można nawadniać oczyszczonymi ściekami (Ministerstwo Rolnictwa, 1994).
• USA National: Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (USEPA) „Wytyczne dotyczące ponownego wykorzystania wody” (2012).
• Australia Wytyczne na poziomie krajowym: Rząd Australii (Rada Ministerialna ds. Zarządzania Zasobami Naturalnymi, Rada Ochrony Środowiska i Dziedzictwa oraz Konferencja australijskich Ministrów Zdrowia (NRMMC-EPHC-AHMC)): Wytyczne dotyczące recyklingu wody: zarządzanie zagrożeniami dla zdrowia i środowiska” Faza 1, 2006.

Historia

Ponowne wykorzystanie ścieków (planowane lub nieplanowane) to starożytna praktyka stosowana od zarania dziejów ludzkości i ściśle powiązana z rozwojem urządzeń sanitarnych.

Przykłady

Australia

Izrael

Namibia

Singapur

Afryka Południowa

Stany Zjednoczone

Zobacz też

• Ochrona wody
• Ponowne wykorzystanie wody

Bibliografia

Artykuły Wikipedii dotyczące zdrowia można przeglądać w trybie offline za pomocą aplikacji Medical Wikipedia .