od体育官网下载:国外正在测试小规模的处理系统和废水回收利用

  我研究了大型和小型供水系统,重点是通过创造性的方式利用本地水源,以避免浪费。随着技术的发展,城市正在逐渐认识到小规模水处理可能比大型集中式系统更经济和更易于维护。此外,它还可以提高水资源的安全性和环境保护效果。几乎所有的水都有价值,可以进行清洁和再利用。大自然在水流经地表时会自然地净化水,这是一项至关重要的工作。土壤通过物理过滤、化学和生物过程逐渐去除污染物。

  水处理设施和过滤器变得越来越高效,可以模仿自然净化过程。过去,城市通常采用大型供水系统来处理来自河流或中心地下水源的淡水,然后通过庞大的管道网络分配。然而,随着这些基础设施的老化,出现问题的可能性也增加了。由于气候变化、水资源短缺以及更多人口对水资源的需求,一些城市开始尝试所谓的分布式系统。这些系统包括小规模的水处理、回收和再利用设施,旨在收集、处理和再利用靠近水源和用户的水。有些是独立运行的,而另一些是大系统的一部分,通过混合和匹配方式运作。

  例如,德克萨斯州埃尔帕索等城市采用去中心化系统,处理城市内的废水并将其回收利用,供同一群人使用。此外,奥斯汀、德克萨斯州和旧金山收集暴雨径流和家庭废水,并专门用于灌溉或补充地下水。还有纳米比亚的温得和克,该城市位于干旱地区,人口43万。自1968年以来,他们一直在处理废水以达到饮用水标准,并将其送回家供烹饪和饮用。现代技术使我们能够处理和循环利用雨水、工业用水、废水甚至农业排水,使它们成为安全饮用水。2023年12月,加利福尼亚州水资源控制委员会批准了最终规定,允许将废水转化为饮用水。科罗拉多州也采取了类似的行动。

  小规模水处理方法有很多,包括与主要供水系统连接或独立运作,这些方法可以减少社区对来自河流或地下水源的淡水需求。这些方法包括高科技过滤器,这些过滤器适用于一户家庭,各种企业、工厂和农场。经过处理的水通常用于非饮用用途,如冲厕所或补充地下水。然而,随着现代技术的发展,分散式供水系统正变得更加实用,并找到越来越多的用途。

  基于膜和电化学的方法被证明可以从废水中提取淡水、营养物质和能源。这些方法包括反渗透,通过一种特殊的膜将水中的杂质过滤掉;电渗析,利用电场分离物质;微生物燃料电池,利用废水中的微生物发电,同时处理废水。捕获沼气(主要是甲烷),在没有氧气的情况下从废水中分解有机物,是回收能源的另一种方法。

  这些新的处理过程与传统的大规模方法不同,采用模块化设计,可以轻松扩展或缩小。它们还可以通过将处理的水添加到大型中央系统中合作,特别是在干旱地区,那里水资源有限。为了确定组合系统是否能够防止系统问题导致水资源短缺,我和我的同事们进行了休斯顿的模拟实验。我们介绍了在这个大型集中式系统中可能出现的各种水资源问题,并说明了较小的水源如何减轻这些影响。

  总的来说,与仅依赖大型集中式系统相比,建立组合式系统可以更好地满足城市供水需求,并减少弱水流问题,特别是在经常出现弱水压力的地方。来自循环水源的高压水流还有助于阻止污染物的传播,例如在循环水源附近发生恐怖袭击。然而,这并不意味着这些新的水源就完全安全。增加供水系统的水源也会带来新的污染风险,因此设计系统时必须非常小心。

  许多因素会影响小型水系统的工作效率。这些包括人口数量、建筑物数量、当地对水的需求量、土壤类型、天气条件以及现有供水系统的状况。研究表明,能源需求高的地区以及具有废水循环再利用能力的地方可能会获得最大的受益。旧金山是去中心化供水的领导者,它已经将这个概念应用到个别建筑物的水处理上。在一些建筑物的地下室中,有过滤器、水箱和处理设备,使水可以被重复使用,例如用于冲厕所等用途。

  尽管回收利用水具有许多好处,但在美国使用的所有水中仅占不到1%。公众对使用再生水有许多问题,例如他们对它的安全性、可靠性和长期可用性的怀疑。正确处理后的再生水被认为是安全的饮用水,甚至可能比我们通常使用的水源更少含有有毒物质。然而,如果水处理不当,将严重危害人类健康。为了使小型供水系统具有经济效益,我们还需要一个强大的商业计划和支持性法规制度。

  随着联邦资金用于更新美国水利基础设施的到来,社区有很大机会通过分散的方式加强他们的大型水利系统。考虑到气候变化导致许多地方遭受严重风暴和供水不可靠的全球影响,较小的分散式系统可以在当前缺乏足够服务的地区提供水安全和改善供水。这一点尤其重要,因为加州的新规定已经更新了本文的原始发表信息。