Восстановленная вода

Последовательность рекультивации слева: неочищенные сточные воды, сточные воды с завода и, наконец, рекуперированная вода (после нескольких этапов очистки)

Рекультивация воды (также называемая повторным использованием сточных вод ) - это процесс преобразования сточных вод в воду, которую можно повторно использовать для других целей. ^[1] Повторное использование может включать орошение садов и сельскохозяйственных полей или пополнение поверхностных и подземных вод (т.е. пополнение подземных вод ). Повторно используемая вода также может быть направлена ​​на удовлетворение определенных потребностей в жилых домах (например, смыв туалетов ), на предприятиях и в промышленности, и ее можно даже обработать для получения питьевой воды.стандарты. Этот последний вариант называется либо «прямое повторное использование для питья», либо «косвенное повторное использование для питья», в зависимости от используемого подхода. ^[2]

Рекуперация воды для повторного использования вместо использования пресной воды может быть мерой экономии воды. Когда использованная вода в конечном итоге сбрасывается обратно в природные источники воды, она по-прежнему может приносить пользу экосистемам , улучшая сток рек, питая растения и пополняя водоносные горизонты как часть естественного водного цикла . ^[3]

Повторное использование сточных вод - это давно установившаяся практика, применяемая для орошения, особенно в засушливых странах. Повторное использование сточных вод в рамках устойчивого управления водными ресурсами позволяет воде оставаться альтернативным источником воды для деятельности человека. Это может уменьшить дефицит и снизить нагрузку на грунтовые воды и другие природные водоемы. ^[4] Еще одним потенциально положительным аспектом является содержание питательных веществ в сточных водах, что может снизить потребность в других удобрениях ^[5]

Часто упоминаемые недостатки или риски включают содержание потенциально вредных веществ, таких как бактерии, тяжелые металлы или органические загрязнители (включая фармацевтические препараты, средства личной гигиены и пестициды). Орошение сточными водами может иметь как положительное, так и отрицательное воздействие на почву и растения, в зависимости от состава сточных вод и характеристик почвы или растений. ^[6]

Фон [ править ]

Достижение более устойчивой санитарии и управления сточными водами потребует акцента на действиях, связанных с управлением ресурсами, таких как повторное использование сточных вод или повторное использование экскрементов, которые позволят сохранить ценные ресурсы доступными для производственного использования. ^[4] Это, в свою очередь, поддерживает человеческое благополучие и более широкую устойчивость .

Проще говоря, регенерированная вода - это вода, которая используется более одного раза, прежде чем она вернется в естественный водный цикл. Достижения в технологии очистки сточных вод позволяют населению повторно использовать воду для различных целей. Вода обрабатывается по-разному в зависимости от источника и использования воды, а также от способа ее доставки.

Неоднократно проходя через планетарную гидросферу, вся вода на Земле является оборотной водой, но термины «оборотная вода» или «очищенная вода» обычно означают сточные воды, отправляемые из дома или предприятия через канализационную систему на очистные сооружения , где они обрабатываются. до уровня, соответствующего его предполагаемому использованию.

Всемирная организация здравоохранения признала следующие основные движущие силы для повторного использования сточных вод: ^{[7] [8]}

1. увеличение нехватки воды и стресса,
2. рост населения и связанные с этим проблемы продовольственной безопасности ,
3. увеличение загрязнения окружающей среды из-за неправильной утилизации сточных вод, и
4. растущее признание ресурсной ценности сточных вод , экскрементов и серых вод .

Рециркуляция и повторное использование воды приобретает все большее значение не только в засушливых регионах, но также в городах и загрязненной окружающей среде. ^[9]

Уже сейчас подземные водоносные горизонты , которые используются более чем половиной населения земного шара, перегружены. ^[10] Повторное использование будет продолжать расти, поскольку население мира становится все более урбанизированным и концентрируется вблизи береговой линии, где местные запасы пресной воды ограничены или доступны только с большими капитальными затратами . ^{[11] [12]} Большое количество пресной воды можно сэкономить за счет повторного использования и рециркуляции сточных вод, что снизит загрязнение окружающей среды и уменьшит углеродный след . ^[9] Альтернативным вариантом водоснабжения может быть повторное использование .

В отношении Цели 6 в области устойчивого развития, поставленной Организацией Объединенных Наций, в Задаче 6.3 говорится: «Сократить вдвое долю неочищенных сточных вод и существенно увеличить рециркуляцию и безопасное повторное использование во всем мире к 2030 году». ^[13]

Типы, методы и применения [ править ]

В большинстве случаев рекультивация воды не является питьевой, например, мытье машин, смыв туалетов, охлаждающая вода для электростанций, бетонирование, искусственные озера, орошение полей для гольфа и общественных парков, а также гидроразрыв пласта. Там, где это применимо, в системах используется система с двумя трубами, чтобы рециркулирующая вода отделялась от питьевой воды.

Основные области применения оборотной воды в мире показаны ниже: ^{[14] [15] [16]}

Повторное использование сточных вод де-факто (незапланированное повторное использование питьевой воды) [ править ]

Де-факто неподтвержденное или незапланированное повторное использование питьевой воды относится к ситуации, когда повторное использование очищенных сточных вод фактически практикуется, но официально не признано. ^[17] Например, очистные сооружения одного города могут сбрасывать сточные воды в реку, которая используется в качестве источника питьевой воды для другого города ниже по течению.

Незапланированное косвенное употребление с питьевой водой ^[18] существует уже давно. Крупные города на Темзе вверх по течению от Лондона ( Оксфорд , Рединг , Суиндон , Брэкнелл ) сбрасывают очищенные сточные воды («непитьевая вода») в Темзу, которая снабжает водой Лондон вниз по течению. В Соединенных Штатах река Миссисипи служит как местом назначения для очистки сточных вод, так и источником питьевой воды.

Городское повторное использование [ править ]

• Неограниченный: использование очищенной воды для непитьевых целей в муниципальных учреждениях, где общественный доступ не ограничен.
• Ограниченный: использование очищенной воды для непитьевых применений в муниципальных условиях, где общественный доступ контролируется или ограничивается физическими или институциональными барьерами, такими как ограждения, информационные указатели или временное ограничение доступа. ^[19]

Повторное использование сельского хозяйства [ править ]

Использование оборотной воды для орошения дает преимущества, в том числе более низкую стоимость по сравнению с некоторыми другими источниками и постоянство подачи независимо от сезона, климатических условий и связанных с ними ограничений по воде. Когда очищенная вода используется для орошения в сельском хозяйстве, питательные вещества (азот и фосфор), содержащиеся в очищенных сточных водах, действуют как удобрения . ^[20] Это может сделать привлекательным повторное использование экскрементов, содержащихся в сточных водах. ^[7]

Поливную воду можно использовать по-разному для разных культур:

• Продовольственные культуры для употребления в пищу в сыром виде: культуры, предназначенные для употребления в пищу людьми, которые нужно есть в сыром или необработанном виде.
• Обработанные пищевые культуры: культуры, предназначенные для употребления в пищу не в сыром виде, а после обработки (т.е. вареные, промышленно обработанные).
• Непродовольственные культуры: культуры, не предназначенные для потребления человеком (например, пастбищные, кормовые, волокнистые, декоративные, семенные, лесные и дерновые культуры). ^[21]

В развивающихся странах сельское хозяйство все чаще использует неочищенные сточные воды для орошения - зачастую небезопасным образом. Города предоставляют прибыльные рынки для свежих продуктов, поэтому они привлекательны для фермеров. Однако, поскольку сельскому хозяйству приходится конкурировать за все более дефицитные водные ресурсы с промышленностью и муниципальными пользователями, у фермеров часто нет альтернативы, кроме как использовать воду, загрязненную городскими отходами, непосредственно для полива своих культур.

Использование неочищенных сточных вод в сельском хозяйстве может представлять серьезную опасность для здоровья. Сточные воды из городов могут содержать смесь химических и биологических загрязнителей. В странах с низким уровнем доходов часто наблюдается высокий уровень патогенных микроорганизмов из экскрементов. В странах с формирующимся рынком , где промышленное развитие опережает экологические нормы, возрастают риски, связанные с неорганическими и органическими химическими веществами. Всемирная организация здравоохранения в сотрудничестве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) и Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) разработали рекомендации по безопасному использованию сточных вод в 2006 году ^[7]Эти руководящие принципы рекомендуют использовать сточные воды «многобарьерного» подхода, например, поощряя фермеров к принятию различных способов снижения рисков. К ним относятся прекращение полива за несколько дней до сбора урожая, чтобы болезнетворные микроорганизмы вымерли на солнечном свете, осторожное применение воды, чтобы она не загрязняла листья, которые могут быть съедены в сыром виде, очистка овощей с помощью дезинфицирующего средства или обеспечение высыхания фекального ила, используемого в сельском хозяйстве, перед использованием. как человеческий навоз. ^[20]

Повторное использование окружающей среды [ править ]

Использование очищенной воды для создания, улучшения, поддержания или увеличения водных объектов, включая водно-болотные угодья , водные среды обитания или речной сток, называется «повторным использованием окружающей среды». ^[19] Например, построенные водно-болотные угодья, питаемые сточными водами, обеспечивают как очистку сточных вод, так и среду обитания для флоры и фауны.

Промышленное повторное использование [ править ]

Использование очищенной воды для подпитки водоносных горизонтов, которые не используются в качестве источника питьевой воды. ^[19]

Планируемое повторное использование питьевой воды [ править ]

Планируемое повторное использование питьевой воды публично признано преднамеренным проектом по переработке воды для получения питьевой воды. Есть два способа доставки питьевой воды для повторного использования - «косвенное повторное использование питьевой воды» (IPR) и «прямое повторное использование питьевой воды». Обе эти формы повторного использования описаны ниже и обычно включают более формальный общественный процесс и программу консультаций с общественностью, чем в случае фактического или неподтвержденного повторного использования. ^{[19] [22]}

Некоторые агентства по водоснабжению повторно используют очищенные сточные воды городских сточных вод или заводов по восстановлению ресурсов в качестве надежного источника питьевой воды, устойчивого к засухе. Используя передовые процессы очистки, они производят воду, соответствующую всем применимым стандартам питьевой воды. Надежность системы, а также частый мониторинг и тестирование являются обязательными для соблюдения строгих мер контроля. ^[2]

Потребности сообщества в воде, источники воды, правила общественного здравоохранения, затраты и типы существующей инфраструктуры водоснабжения, такие как системы распределения, искусственные водохранилища или природные бассейны подземных вод, определяют, может ли и как регенерированная вода быть частью питьевое водоснабжение. Некоторые общины повторно используют воду для пополнения бассейнов подземных вод. Другие сбрасывают его в поверхностные водоемы. В этих случаях рекуперированная вода смешивается с другими источниками воды и / или находится в хранилище в течение определенного периода времени, прежде чем ее откачивают и снова обрабатывают в системе водоподготовки или распределения. В некоторых сообществах повторно используемая вода подается непосредственно в трубопроводы, идущие к водоочистным сооружениям или распределительной системе.

Когда регенерированная вода смешивается с питьевой водой, обычно используются современные технологии, такие как обратный осмос и ультрафиолетовая дезинфекция. ^[2]

Непрямое повторное использование питьевой воды [ править ]

Непрямое повторное использование питьевой воды (IPR) означает, что вода доставляется потребителю косвенно. После очистки повторно используемая вода смешивается с другими источниками и / или некоторое время находится в каком-либо хранилище, искусственном или естественном, прежде чем она попадет в трубопровод, который ведет к водоочистной станции или системе распределения. Это хранилище может быть резервуаром грунтовых вод или резервуаром поверхностных вод.

Некоторые муниципалитеты используют, а другие изучают косвенное повторное использование питьевой воды (ПИС) очищенной воды. Например, регенерированная вода может закачиваться (подпочвенная подпитка) или просачиваться вниз (поверхностная подпитка) подземных водоносных горизонтов, откачиваться, снова очищаться и, наконец, использоваться в качестве питьевой воды. Этот метод можно также назвать подпиткой грунтовых вод . Это включает в себя медленные процессы дальнейших этапов очистки через слои земли / песка (абсорбция) и микрофлору в почве (биоразложение).

Право интеллектуальной собственности или даже незапланированное использование очищенных сточных вод для питья используется во многих странах, где последние сбрасываются в подземные воды для сдерживания проникновения солей в прибрежные водоносные горизонты. Права интеллектуальной собственности обычно включали в себя некоторый тип экологического буфера, но условия в определенных областях вызвали острую необходимость в более прямых альтернативах. ^[23]

Право интеллектуальной собственности происходит за счет увеличения запасов питьевой воды за счет очистки городских сточных вод до уровня, подходящего для защиты прав интеллектуальной собственности, за которым следует экологический буфер (например, реки, плотины, водоносные горизонты и т.д.), который предшествует очистке питьевой воды. В этом случае городские сточные воды проходят серию стадий очистки, которые включают процессы мембранной фильтрации и разделения (например, MF, UF и RO), за которыми следует усовершенствованный процесс химического окисления (например, УФ, УФ + H ₂ O ₂ , озон). ^[19] При «косвенном» повторном использовании питьевой воды регенерированные сточные воды используются напрямую или в смеси с другими источниками.

Прямое повторное использование питья [ править ]

Прямое повторное использование питьевой воды (DPR) означает, что повторно используемая вода подается непосредственно в трубопроводы, идущие к водоочистным сооружениям или распределительной системе. Прямое повторное использование питьевой воды может происходить как с «инженерным хранилищем», так и без него, например, в подземных или надземных резервуарах. ^[19] Другими словами, DPR - это введение очищенной воды, полученной из бытовых сточных вод после обширной очистки и мониторинга, чтобы гарантировать постоянное соблюдение строгих требований к качеству воды, непосредственно в муниципальную систему водоснабжения. Прямое повторное использование питьевой воды также называется «туалетом под кран». ^{[ необходима цитата ]}

Повторное использование в космосе [ править ]

Рекультивация сточных вод может иметь особенно важное значение в связи с полетами человека в космос . В 1998 году НАСА объявило, что построило биореактор для утилизации человеческих отходов, предназначенный для использования на Международной космической станции и пилотируемой миссии на Марс . Человеческая моча и фекалии вводятся в один конец реактора, а чистый кислород , чистая вода и компост ( humanure ) выводятся из другого конца. Почву можно использовать для выращивания овощей , а биореактор также производит электричество .^{[24] [25]}

На борту Международной космической станции , астронавты смогли пить переработанную мочу из - за введение ECLSS системы. Система стоит 250 миллионов долларов и работает с мая 2009 года. Система перерабатывает сточные воды и мочу обратно в питьевую воду, используемую для питья, приготовления пищи и выработки кислорода. Это снижает потребность в частом пополнении запасов космической станции. ^[26]

Преимущества [ править ]

Повторное использование воды / сточных вод в качестве альтернативного источника воды может принести значительные экономические, социальные и экологические выгоды, которые являются ключевыми мотивами для реализации таких программ повторного использования. В частности, в сельском хозяйстве орошение сточными водами может способствовать повышению урожайности, сокращению воздействия на окружающую среду и достижению социально-экономических выгод. ^[27] Эти преимущества включают: ^{[28] [19]}

• Повышенная доступность воды
• Замена питьевой воды - оставьте питьевую воду для питья и очищенную воду для непитьевых целей (например, для промышленности, очистки, орошения, домашнего использования, смыва туалетов и т. Д.)
• Снижение чрезмерного забора поверхностных и подземных вод
• Снижение энергопотребления, связанного с производством, обработкой и распределением воды по сравнению с использованием ресурсов глубоких подземных вод, импортом воды или опреснением
• Снижение нагрузки биогенных веществ на водоприемники (например, реки, каналы и другие поверхностные водные ресурсы )
• Снижение производственных затрат за счет использования очищенной воды высокого качества
• Увеличение сельскохозяйственного производства (т.е. урожайности)
• Уменьшение внесения удобрений (т.е. сохранение питательных веществ, снижение потребности в искусственных удобрениях (например, питание почвы питательными веществами, содержащимися в очищенных сточных водах))
• Повышенная защита окружающей среды за счет восстановления водотоков, водно-болотных угодий и прудов
• Увеличение занятости и местной экономики (например, туризм, сельское хозяйство).

Соображения по дизайну [ править ]

Распространение [ править ]

Непитьевая рекуперированная вода часто распределяется по сети из двух трубопроводов, в которой трубы рекуперированной воды полностью отделены от труб для питьевой воды.

Во многих городах, использующих очищенную воду, сейчас она пользуется таким спросом, что потребителям разрешается использовать ее только в определенные дни. Некоторые города, которые ранее предлагали неограниченное количество очищенной воды по фиксированной ставке, теперь начинают взимать с граждан по количеству, которое они используют. ^{[ необходима цитата ]}

Процессы лечения [ править ]

Для многих типов повторного использования сточные воды должны пройти через многочисленные этапы процесса очистки сточных вод, прежде чем их можно будет использовать. Этапы могут включать скрининг, первичное отстаивание, биологическую очистку, третичную очистку (например, обратный осмос) и дезинфекцию. Из сточных вод можно получать азот ^[29] и производить нитрат аммония. Это приносит доход и дает фермерам полезные удобрения. Существует несколько технологий очистки сточных вод для повторного использования. Комбинация этих технологий может соответствовать строгим стандартам очистки и гарантировать, что обработанная вода является гигиенически безопасной, то есть свободной от бактерий и вирусов. Ниже приведены некоторые из типичных технологий: озонирование , ультрафильтрация ,аэробная очистка ( мембранный биореактор ), прямой осмос , обратный осмос , глубокое окисление . ^[2]

Сточные воды обычно подвергаются вторичной очистке при использовании для орошения.

Насосная станция распределяет очищенную воду пользователям по городу. Это могут быть поля для гольфа, сельскохозяйственные угодья, градирни или свалки.

Альтернативные варианты [ править ]

Вместо того, чтобы обрабатывать сточные воды для повторного использования, другие варианты могут достичь аналогичного эффекта экономии пресной воды :

• Системы повторного использования серой воды - на бытовом уровне очищенная или необработанная серая вода может использоваться для смыва туалетов или для полива сада.
• Сбор дождевой воды и восстановление ливневых вод - системы городского проектирования, которые включают сбор дождевой воды и сокращают сток, известны как водно-чувствительный городской дизайн (WSUD) в Австралии, Low Impact Development (LID) в США и устойчивые городские дренажные системы (SUDS) в Соединенных Штатах. Королевство.
• Опреснение морской воды - энергоемкий процесс, при котором соль и другие минералы удаляются из морской воды для производства питьевой воды для питья и орошения, обычно посредством мембранной фильтрации ( обратного осмоса ) и паровой дистилляции .

Затраты [ править ]

Стоимость очищенной воды превышает стоимость питьевой воды во многих регионах мира, где имеется достаточно пресной воды . Однако очищенная вода обычно продается гражданам по более низким ценам, чтобы стимулировать ее использование. По мере того, как запасы пресной воды становятся ограниченными из-за затрат на распределение, увеличения спроса населения или источников, снижающих изменение климата, соотношение затрат также будет меняться. При оценке рекуперированной воды необходимо учитывать всю систему водоснабжения, так как это может внести важное значение в гибкость всей системы ^[30]

Для систем оборотной воды обычно требуется сеть из двух трубопроводов , часто с дополнительными резервуарами для хранения , что увеличивает стоимость системы.

Препятствия на пути реализации [ править ]

• Полномасштабное внедрение и функционирование схем повторного использования воды по-прежнему сталкивается с проблемами нормативного, экономического, социального и институционального характера. ^[31]
• Экономическая целесообразность схем повторного использования воды. ^[31]
• Затраты на мониторинг качества воды и выявление загрязняющих веществ. ^[32] Трудности при идентификации загрязнителей могут включать разделение неорганических и органических загрязнителей , микроорганизмов , коллоидов и других. ^[33]
• Полное возмещение затрат за счет схем повторного использования воды - отсутствие финансовых систем ценообразования на воду, сопоставимых с уже субсидируемыми традиционными очистными сооружениями. ^[34]
• Психологические барьеры, иногда называемые «фактором противного», также могут быть препятствием для реализации, особенно для планов прямого повторного использования питьевой воды. Эти психологические факторы, по-видимому, тесно связаны с отвращением, особенно с избеганием патогенов. ^[35]

Аспекты здоровья [ править ]

Восстановленная вода считается безопасной при правильном использовании. Восстановленная вода, которую планируется использовать для подпитки водоносных горизонтов или увеличения поверхностных вод, проходит надлежащую и надежную очистку перед смешиванием с природной водой и естественными процессами восстановления. Часть этой воды со временем становится частью питьевого водоснабжения.

В исследовании качества воды, опубликованном в 2009 году, сравниваются различия в качестве очищенной / оборотной воды, поверхностных и подземных вод. ^[36] Результаты показывают, что очищенная вода, поверхностные и грунтовые воды больше похожи, чем различаются по составу. Исследователи проверили 244 типичных компонента, которые обычно встречаются в воде. При обнаружении большинство компонентов находились в диапазоне частей на миллиард и частей на триллион. ДЭТА (репеллент от насекомых) и кофеин были обнаружены во всех типах воды и практически во всех образцах. Триклозан (в антибактериальном мыле и зубной пасте) был обнаружен во всех типах воды, но обнаружен в более высоких концентрациях (части на триллион) в очищенной воде, чем в поверхностных или грунтовых водах. В образцах было обнаружено очень мало гормонов / стероидов, и при обнаружении их уровень был очень низким. Галоуксусная кислота (побочный продукт дезинфекции) была обнаружена во всех типах проб, даже в подземных водах.Самая большая разница между очищенной водой и другими водами, по-видимому, заключается в том, что очищенная вода была продезинфицирована и, следовательно, имеет побочные продукты дезинфекции (из-за использования хлора).

Исследование 2005 года под названием «Орошение парков, детских площадок и школьных дворов восстановленной водой» показало, что не было случаев заболеваний или заболеваний, вызванных микробными патогенами или химическими веществами, и риски использования очищенной воды для орошения существенно не отличаются от ирригации. с использованием питьевой воды. ^[37]

Исследование 2012 года, проведенное Национальным исследовательским советом в Соединенных Штатах Америки, показало, что риск воздействия определенных микробных и химических загрязнителей из питьевой регенерированной воды, по-видимому, не выше, чем риск, испытываемый по крайней мере при некоторой текущей обработке питьевой воды. систем и может быть на порядки ниже. ^{[38] В} этом отчете рекомендуется внести поправки в федеральную нормативно-правовую базу, которые могут усилить защиту здоровья населения как при запланированном, так и при незапланированном (или фактическом) повторном использовании и повысить доверие населения к повторному использованию воды.

Многие люди связывают чувство отвращения с очищенной водой, и 13% участников опроса заявили, что даже не станут пить ее. ^[39] Тем не менее, основной риск для здоровья при использовании очищенной воды для питья - это возможность того, что фармацевтическая и другая бытовая химия или их производные ( стойкие фармацевтические загрязнители окружающей среды ) могут сохраняться в этой воде. ^[40] Это не было бы проблемой, если бы человеческие экскременты не попадали в сточные воды с помощью сухих туалетов или систем, очищающих черную воду отдельно от серой .

Чтобы решить эту проблему, связанную с исходной водой, поставщики очищенной воды используют процессы многобарьерной очистки и постоянный мониторинг, чтобы гарантировать, что очищенная вода безопасна и обрабатывается должным образом для предполагаемого конечного использования.

Экологические аспекты [ править ]

Ведутся споры о возможных последствиях для здоровья и окружающей среды. Для решения этих проблем исследовательским фондом WateReuse Research Foundation было проведено исследование по оценке потенциальных рисков для здоровья, связанное с оборотной водой, и сравнение с обычными фармацевтическими препаратами и продуктами личной гигиены (PPCP) . Для каждого из четырех сценариев, в которых люди вступают в контакт с оборотной водой, используемой для орошения - дети на игровой площадке, игроки в гольф и ландшафтные работники, а также сельскохозяйственные рабочие - результаты исследования показывают, что это может занять от нескольких лет до миллионов лет воздействия непитьевой оборотной воды, чтобы достичь такого же воздействия PPCP, которое мы получаем за один день в результате повседневной деятельности.

Использование очищенной воды для непитьевых целей экономит питьевую воду для питья, поскольку меньше питьевой воды будет использоваться для непитьевых целей. ^[41]

Иногда он содержит более высокие уровни питательных веществ, таких как азот , фосфор и кислород, которые могут несколько помочь удобрять садовые и сельскохозяйственные растения при использовании для орошения.

Использование мелиорации воды снижает загрязнение, направляемое в чувствительную среду. Это также может улучшить водно-болотные угодья , что приносит пользу дикой природе в зависимости от экосистемы . Это также помогает снизить вероятность засухи, поскольку повторное использование воды сокращает использование пресной воды из подземных источников. Например, завод по борьбе с загрязнением воды в Сан-Хосе / Санта-Кларе ввел программу повторного использования воды для защиты естественных соленых болот в районе залива Сан-Франциско . ^[41]

Основные потенциальные риски, связанные с повторным использованием очищенных сточных вод для целей орошения, когда обработка не является адекватной, следующие: ^{[42] [43]}

1. загрязнение пищевой цепи микрозагрязнителями, патогенами (т.е. бактериями , вирусами , простейшими , гельминтами ) или детерминантами устойчивости к антибиотикам ;
2. засоление почвы и накопление различных неизвестных компонентов, которые могут отрицательно сказаться на сельскохозяйственном производстве;
3. распространение коренных микробных сообществ почвы ;
4. изменение физико-химических и микробиологических свойств почвы и вклад в накопление химических / биологических загрязнителей (например, тяжелых металлов , химических веществ (например, бор , азот , фосфор , хлорид , натрий , пестициды / гербициды ), природных химических веществ (например, гормонов ), загрязняющие вещества, вызывающие обеспокоенность (CEC) (т.е. фармацевтические препараты и их метаболиты , средства личной гигиены , бытовая химия ипищевые добавки и продукты их трансформации) и др.) и последующее поглощение растениями и культурами;
5. чрезмерный рост водорослей и растений в каналах, несущих сточные воды (например, эвтрофикация );
6. ухудшение качества подземных вод из-за различных загрязнителей очищенной воды, мигрирующих и накапливающихся в почве и водоносных горизонтах.

История [ править ]

Повторное использование сточных вод (плановое или внеплановое) - это древняя практика, которая применялась с незапамятных времен и тесно связана с развитием санитарии. ^[44]

США [ править ]

В США Закон о чистой воде 1972 года предписывает запретить сброс неочищенных отходов из городских и промышленных источников, чтобы сделать воду безопасной для рыбалки и отдыха. Федеральное правительство США выделило миллиарды долларов в виде грантов на строительство очистных сооружений по всей стране. Современные очистные сооружения, обычно использующие окисление и / или хлорирование в дополнение к первичной и вторичной очистке, должны соответствовать определенным стандартам. ^[45]

Los Angeles County «санитарных округов с начала предоставлять очищенных сточных вод для орошения земель в парках и поля для гольфа в 1929 году первый исправленный объект воды в Калифорнии был построен в Сан - Франциско » s Golden Gate Park в 1932 году Вода пополнению района Южной Калифорнии первое агентство по подземным водам, получившее разрешение на использование оборотной воды для пополнения запасов подземных вод в 1962 году.

Демонстрационный проект прямого повторного использования питьевой воды в Денвере ^[46] изучает технические, научные и общественные аспекты DPR с 1979 по 1993 годы. химическое и микробиологическое качество воды. Исследование стоимостью 30 миллионов долларов показало, что производимая вода соответствует всем санитарным стандартам и выгодно отличается от высококачественной питьевой воды Денвера. Кроме того, прогнозируемая стоимость была ниже, чем предполагаемая стоимость приобретения новых источников воды в отдаленных районах.

Округ Ориндж расположен в Южной Калифорнии, США, и является классическим примером непрямого повторного использования питьевой воды. ^[47] В этом районе существует крупномасштабная система искусственного пополнения запасов подземных вод, обеспечивающая столь необходимый пресноводный барьер для проникновения морской воды. ^[48] Часть закачиваемой воды состоит из оборотной воды, начало которой было положено в 1976 г. на Water Factory 21, на котором для очистки воды использовались обратный осмос и известь с высоким содержанием извести (производственная мощность 19 000 м ³ в день). ^[49] Эта установка была выведена из эксплуатации в 2004 году и с тех пор уступила место новому проекту с более высокой производительностью (265 000 м ³ в день с конечной производительностью 492 000 м ³ в день) под названием Система пополнения подземных вод.^[47]

Руководящие принципы и правила [ править ]

Международные организации [ править ]

• Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ): «Рекомендации по безопасному использованию сточных вод, фекалий и серых вод» (2006 г.). ^[7]
• Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП): «Руководство по повторному использованию городских сточных вод в Средиземноморском регионе» (2005 г.).
• Программа Десятилетия водных ресурсов Организации Объединенных Наций по развитию потенциала (UNW-DPC): Материалы проекта UNWater «Безопасное использование сточных вод в сельском хозяйстве» (2013 г.).

Европейский Союз [ править ]

С 25 мая 2020 года действует постановление ЕС о минимальных требованиях к повторному использованию воды для орошения. ^[50] Он должен применяться с 26 июня 2023 года. Требования к качеству воды делятся на четыре категории в зависимости от того, что орошается и как выполняется орошение. Включены параметры качества воды: кишечная палочка , БПК5, общее содержание взвешенных веществ (TSS), мутность, легионелла и кишечные нематоды (яйца гельминтов).

В Рамочной директиве по водным ресурсам повторное использование воды упоминается как одна из возможных мер для достижения целей Директивы в области качества, однако это остается относительно расплывчатой ​​рекомендацией, а не требованием: в Части B Приложения VI повторное использование упоминается как одна из «дополнительных меры, которые государства-члены в пределах каждого района речного бассейна могут выбрать для принятия в рамках программы мер, требуемых в соответствии со статьей 11 (4) ». ^[51]

Кроме того, статья 12 Директивы по очистке городских сточных вод, касающаяся повторного использования очищенных сточных вод, гласит, что «очищенные сточные воды должны использоваться повторно, когда это необходимо», не является достаточно конкретной, чтобы способствовать повторному использованию воды, и оставляет слишком много места для интерпретации того, что может быть считается «подходящей» ситуацией для повторного использования очищенных сточных вод.

Несмотря на отсутствие общих критериев повторного использования воды на уровне ЕС, несколько государств-членов (ГЧ) издали свои собственные законодательные рамки, правила или руководства для различных приложений повторного использования воды (например, Кипр, Франция, Греция, Италия и Испания).

Однако после оценки, проведенной Европейской комиссией (ЕК) по стандартам повторного использования воды в нескольких государствах-членах, был сделан вывод, что они различаются в своих подходах. Существуют важные расхождения между различными стандартами в отношении разрешенного использования, параметров, которые необходимо контролировать, и допустимых предельных значений. Это отсутствие гармонизации стандартов повторного использования воды может создать некоторые торговые барьеры для сельскохозяйственных товаров, орошаемых очищенной водой. Попав на общий рынок, уровень безопасности в странах-производителях-членах может считаться недостаточным для стран-импортеров. ^[52] Наиболее репрезентативными стандартами повторного использования сточных вод из европейских стран-членов являются следующие: ^[51]

• Кипр: Закон 106 (I) 2002 года о контроле загрязнения воды и почвы и соответствующие нормативные акты (KDP 772/2003, KDP 269/2005) (выпускающие учреждения: Министерство сельского хозяйства, природных ресурсов и окружающей среды, Департамент развития водных ресурсов).
• Франция: номер Jorf 0153, 4 июля 2014 г. Приказ от 2014 г., касающийся использования воды из очищенных городских сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур и зеленых насаждений (выдающие органы: Министерство здравоохранения, Министерство сельского хозяйства, продовольствия и рыболовства, Министерство экологии, энергетики и устойчивого развития).
• Греция: CMD № 145116. Меры, ограничения и процедуры повторного использования очищенных сточных вод (выпускающие учреждения: Министерство окружающей среды, энергетики и изменения климата).
• Италия: DM 185/2003. Технические меры по повторному использованию сточных вод (выпускающие учреждения: Министерство окружающей среды, Министерство сельского хозяйства, Министерство здравоохранения).
• Португалия: NP 4434 2005. Повторное использование очищенной городской воды для ирригации (выпускающие учреждения: Португальский институт качества).
• Испания: RD 1620/2007. Правовая база для повторного использования очищенных сточных вод (выпускающие учреждения: Министерство окружающей среды, Министерство сельского хозяйства, продовольствия и рыболовства, Министерство здравоохранения).

США [ править ]

Восстановленная вода не регулируется Агентством по охране окружающей среды (EPA), но EPA разработало руководящие принципы повторного использования воды, которые в последний раз были обновлены в 2012 году. ^{[53] [54]} Руководство EPA по повторному использованию воды представляет собой международный стандарт передовой практики в повторное использование воды. Документ был разработан в рамках Соглашения о совместных исследованиях и разработках между Агентством по охране окружающей среды США (EPA), Агентством США по международному развитию (USAID) и глобальной консалтинговой компанией CDM Smith. Руководящие принципы предоставляют штатам основу для разработки нормативных положений, учитывающих лучшие практики и местных требований.

Другие страны [ править ]

• Канада: «Канадские рекомендации по бытовому обороту воды для использования при смывании туалета и писсуара» (2010 г.).
• Китай: Национальный стандарт качества очищенной воды Китая; Национальный стандарт Китая GB / T 18920-2002, GB / T 19923-2005, GB / T 18921-2002, GB 20922-2007 и GB / T 19772-2005.
• Израиль: Постановление Министерства здравоохранения (2005 г.).
• Япония: Национальный институт управления земельными ресурсами и инфраструктурой: Отчет о проекте микробного качества воды по очищенным сточным и регенерированным сточным водам (2008 г.).
• Иордания: Иорданская техническая база n. 893/2006 План управления повторным использованием воды в Иордании (политика).
• Мексика: Мексиканский стандарт NOM-001-ECOL-1996, регулирующий повторное использование сточных вод в сельском хозяйстве.
• Политика Южной Африки: последняя редакция Закона 1997 года об услугах водоснабжения, касающегося сточных вод и очищенных сточных вод (Министерство водных ресурсов и лесного хозяйства, 2001 г.).
• Тунис: Стандарт использования очищенных сточных вод в сельском хозяйстве (NT 106-109 1989 г.) и список сельскохозяйственных культур, которые можно орошать очищенными сточными водами (Министерство сельского хозяйства, 1994 г.).
• США Национальный: Агентство по охране окружающей среды США (USEPA) «Рекомендации по повторному использованию воды» (2012 г.).
• Австралия Руководящие принципы национального уровня: Правительство Австралии (Совет министров по управлению природными ресурсами, Совет по охране окружающей среды и наследия и Конференция министров здравоохранения Австралии (NRMMC-EPHC-AHMC)): Рекомендации по повторному использованию воды: управление рисками для здоровья и окружающей среды »Фаза 1, 2006. ^[51]

Примеры [ править ]

Австралия [ править ]

Когда в Австралии случаются засухи, интерес к вариантам утилизации сточных вод возрастает. Брисбен считается лидером в этой тенденции, и другие города пересмотрят проект по переработке воды в Западном коридоре после его завершения. ^{[55] [9]}

Хотя в настоящее время в Австралии не существует полномасштабных схем прямого повторного использования питьевой воды, Австралийский антарктический отдел изучает возможность установки схемы повторного использования питьевой воды на своей исследовательской базе в Дэвисе в Антарктике . Для повышения качества морских сбросов со станции очистки сточных вод в Дэвисе был выбран ряд различных проверенных технологий для использования в будущем, таких как озонирование , УФ- дезинфекция , хлор , а также УФ, фильтрация с активированным углем и обратный осмос. ^[9]

Израиль [ править ]

По состоянию на 2010 год Израиль лидирует в мире по количеству рециркулируемой воды. ^[56] Израиль очищает 80% сточных вод (400 миллиардов литров в год), а 100% сточных вод из пригорода Тель-Авива обрабатываются и повторно используются в качестве воды для орошения для сельского хозяйства и общественных работ. На сегодняшний день все очищенные сточные воды в Израиле используются для сельскохозяйственных и мелиоративных целей.

Намибия [ править ]

Примером прямого повторного использования питьевой воды является случай Виндхука (Намибия, завод по рекультивации воды New Goreangab (NGWRP)), где очищенные сточные воды смешивались с питьевой водой на протяжении более 40 лет. Он основан на концепции множественных барьеров для обработки (т.е. предварительное озонирование, усиленная коагуляция / флотация растворенного воздуха / быстрая фильтрация песка и последующий озон , биологический активированный уголь / гранулированный активированный уголь , ультрафильтрация (УФ), хлорирование) для снижения связанных рисков и улучшить качество воды. ^[55] Утилизированные сточные воды в настоящее время составляют около 14% производства питьевой воды в городе. ^[57]

Сингапур [ править ]

В Сингапуре регенерированная вода называется NEWater и разливается по бутылкам непосредственно на водоочистной установке для образовательных и праздничных целей. Хотя большая часть повторно используемой воды используется в высокотехнологичной промышленности Сингапура, небольшая часть возвращается в резервуары для питьевой воды.

В конце 2002 года программа, получившая успешное название NEWater, получила одобрение 98%, при этом 82% респондентов указали, что они будут пить повторно использованную воду напрямую, а еще 16% - только при смешивании с водой из резервуара. ^[58] Полученный NEWater после стабилизации (добавление щелочных химикатов) соответствует требованиям ВОЗ и может быть передан по трубопроводу для широкого спектра применений (например, повторное использование в промышленности, сброс в резервуар с питьевой водой). ^[59] NEWater в настоящее время составляет около 30% от общего потребления воды в Сингапуре, к 2060 году Национальное агентство водных ресурсов Сингапура планирует утроить текущие мощности NEWater, чтобы удовлетворить 50% будущего спроса на воду в Сингапуре. ^[60]

Южная Африка [ править ]

В Южной Африке основной причиной повторного использования сточных вод являются засушливые условия. ^[9]

Например, в Бофорте-Уэст , Южная Африка, в конце 2010 г. была построена установка по очистке сточных вод (WRP) для производства питьевой воды в результате острой нехватки воды (производство 2 300 м ³ в день). ^{[61] [62]} Конфигурация процесса основана на концепции мультибарьера и включает следующие процессы обработки: фильтрация через песок, УФ , двухступенчатый обратный осмос и дезинфекция пермеата ультрафиолетом (УФ).

США [ править ]

Лидерами по использованию оборотной воды в США являются Флорида и Калифорния. ^[63]

В отчете Национального исследовательского совета США от января 2012 года ^[64] комитет независимых экспертов обнаружил, что расширение повторного использования городских сточных вод для орошения, промышленного использования и пополнения запасов питьевой воды может значительно увеличить общие доступные водные ресурсы Соединенных Штатов. ^[65]

Одним из примеров является Orange County, который расположен в Южной Калифорнии, США, и является классическим примером непрямого повторного использования питьевой воды. ^[47] В этом районе существует крупномасштабная система искусственного пополнения запасов подземных вод, обеспечивающая столь необходимый пресноводный барьер для проникновения морской воды. ^[48]

См. Также [ править ]

• Сохранение воды
• WateReuse

Ссылки [ править ]