온난화된 세상에서 안정적인 물을 제공하는 방법 – 이 도시들은 처리 시스템과 폐수 재활용을 테스트하고 있습니다.

대규모 도시 물 시스템에서는 많은 문제가 발생할 수 있습니다.펌프 오작동.밸브가 파손되었습니다.파이프가 누출됩니다.시스템이 제대로 작동하더라도 물이 오랫동안 파이프에 고일 수 있습니다.물 부족도 문제다. 온난화된 세상에서 점점 커지는 문제, 미국 남서부 전역의 커뮤니티로서많은 개발도상국에서 발견되고 있습니다.

이것이 바로 도시들이 폐수 재활용과 분산형 또는 분산형 시스템으로 알려진 국지적 수처리 전략을 포함한 소규모 대안을 실험하기 시작한 이유입니다.

나 대규모 및 소규모 수자원 시스템 연구, 그렇지 않으면 낭비될 수 있는 수자원을 현지에서 사용할 수 있도록 하는 혁신적인 시스템 설계에 중점을 두고 있습니다.기술이 발전함에 따라 도시는 다음과 같은 것을 발견하고 있습니다. 농촌사회는 오래전부터 알고 있었다.:소규모 수처리, 제대로 설계된, 중앙 집중식 시스템보다 저렴하고 유지 관리가 쉬울 수 있으며 물 안보와 보안을 향상할 수 있습니다. 환경조차.

깨끗한 물 - 자연의 교훈

거의 모든 물은 가치가 있으며 청소하여 사용할 수 있습니다.

자연은 자연적으로 물을 정화하는 훌륭한 일 그것이 땅을 통해 흐르는 것처럼.토양은 물을 물리적으로 여과하며 화학적, 생물학적 과정은 시간이 지남에 따라 오염 물질을 제거하는 데 도움이 됩니다.

그 과정들 흉내낼 수 있다 수처리 시설과 필터를 통해 점점 더 효과적이 되고 있습니다.

전통적으로 도시는 다음 사항에 의존해 왔습니다. 중앙 집중식 물 시스템 중앙 시설에서 강이나 대수층의 담수를 처리한 후 대규모 파이프 네트워크를 통해 분배합니다.그러나 해당 인프라는 노후화됨에 따라 중단에 점점 더 취약해집니다.그리고 기후 변화, 물 부족, 인구 증가는 시스템에 대한 스트레스를 증가시킵니다.

그래서 몇몇은 도시들은 실험 중이다 분산 시스템이라고 알려진 것을 사용합니다.이는 수원과 사용자 모두에 가까운 곳에서 물을 수집, 처리 및 재사용하도록 설계된 소규모 수처리, 재생 및 재활용 플랜트입니다. 일부는 별도의 작업입니다..다른 것들은 하이브리드 모델의 더 큰 시스템에 연결됩니다.

예를 들어, 분산형 시스템은 도시 지역의 폐수를 처리하고 동일한 사용자가 해당 지역 내에서 재사용할 수 있도록 재활용할 수 있습니다. 텍사스 주 엘패소, 하고 있습니다.아니면 그럴 수도 있지 폭풍우 유출수 및 폐수 수집 집에서 그리고 관개 또는 지하수 재충전을 위해 특별히 방향을 바꾸십시오., 처럼 텍사스주 오스틴, 그리고 샌프란시스코 하다.

빈트후크, 나미비아, 건조한 풍경으로 둘러싸인 약 43만명의 인구가 거주하는 도시인 는 1968년부터 요리, 식수 등 모든 용도로 폐수를 처리하여 식수 ​​기준을 달성하고 이를 가정으로 반환해 왔습니다.폭풍우 유출수, 공업용수, 폐수 및 농업 유출수까지 현대 기술로 처리 및 재활용 가능 마실 수 있게 된다.캘리포니아 주 수자원 통제위원회 승인된 규정 2023년 12월 콜로라도의 유사한 조치에 따라 결국 그곳의 수도 시스템에서 폐수를 식수로 전환할 수 있게 되었습니다.

주 시스템에 연결되거나 별도의 폐쇄 시스템으로 연결되는 이러한 모든 접근 방식은 강이나 대수층의 담수에 대한 지역 사회의 전반적인 수요를 줄일 수 있습니다.

기술이 더 많은 물을 재사용 가능하게 만들고 있습니다.

소규모 처리는 개별 주택 내부의 고급 필터부터 여러 주택이나 상업, 산업 및 농업 시설에 사용되는 탱크 처리에 이르기까지 다양합니다.

종종 처리된 물은 변기 물 내리기와 같은 비음용 용도 또는 지하수를 보충하기 위해.하지만 기술의 발전 이러한 분산형 물 시스템을 더욱 실현 가능하게 만들고 그 용도를 확대하고 있습니다.

멤브레인 기반 및 전기화학 공정 담수, 비료로 사용될 수 있는 영양분, 폐수로부터 에너지를 회수할 수 있는 큰 잠재력을 보여주었습니다.이러한 공정에는 반투막을 통해 물을 밀어 넣어 불순물을 제거하는 역삼투와 전기장을 사용하는 전기투석이 포함됩니다.

미생물 연료전지는 한 단계 더 나아가 폐수에 존재하는 미생물을 이용해 전기를 생산하는 동시에 폐수 처리를 촉진합니다.또 다른 에너지 회수 방법은 산소가 없는 폐수에서 유기물을 분해하여 바이오가스(주로 메탄)를 포집하는 것입니다.

대규모로 작동하는 기존 처리 기술과 달리 이러한 새로운 처리 공정은 쉽게 확장하거나 축소할 수 있는 모듈식 설계를 사용합니다.

또한 특히 물 공급이 부족한 건조한 지역에서 처리된 물로 대규모 중앙 집중식 시스템을 보완하여 하이브리드 시스템을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

하이브리드 시스템이 휴스턴에 어떻게 도움이 될 수 있습니까?

하이브리드 시스템이 시스템 중단으로 인한 물 부족을 방지하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 테스트하기 위해 동료와 저는 휴스턴의 모델, 7,000마일의 파이프라인과 220만 명의 주민이 있는 도시입니다.우리는 다양한 유형의 단수로 인해 대규모 중앙 집중식 물 공급에 미칠 수 있는 영향과 분산된 소스가 영향을 줄이는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 시뮬레이션했습니다.

전반적으로 우리는 하이브리드 시스템을 설치하는 것이 특히 낮은 수압이 일반적인 지역에서 중앙 집중식 시스템을 단독으로 사용하는 것보다 물을 공급하고 도시 전체에 낮은 흐름을 방지하는 데 더 효과적이라는 것을 발견했습니다.

재생수의 가압 흐름은 재생수원 근처의 테러 공격과 같은 오염원으로부터의 오염 확산을 제한할 수도 있습니다.

물론 새로운 수자원에 위험이 없다는 의미는 아닙니다.대규모 용수 시스템에 연결된 추가 소스는 새로운 잠재적 오염원을 초래할 수도 있으므로 시스템 설계가 중요합니다.

여러 개의 분산된 물이 얼마나 효과적인지를 결정하는 요인.인구 및 건물 밀도, 지역 물 수요, 토양 특성, 기후 조건, 인프라 및 기존 수자원 인프라 상태가 모두 중요한 역할을 합니다.연구에 따르면 다음과 같은 지역이 있습니다. 높은 에너지 수요 물 분배, 중요한 지역 물 요구 사항 및 폐수 재사용 용량 가장 많은 것을 얻을 수 있는 위치에 서다.

특히, 샌프란시스코가 개척자로 떠올랐다 ~에 극단적인 분권화, 이니셔티브는 개별 건물 수준까지 확장됩니다.일부 건물에서는 지하에 있는 물탱크, 필터 및 처리 장치를 통해 물을 생성합니다. 화장실 물 내리는 등의 활동에 재사용 가능.

무엇이 방해가 됩니까?

이러한 이점에도 불구하고 물 재사용은 미국 전체 물 사용량의 1% 미만을 차지합니다.오늘.

재활용수에 대한 대중의 인식 다음을 포함하여 하나의 과제입니다. 지속적인 회의론 안전, 신뢰성 및 재생수의 적절한 사용에 관한 것입니다.

적절하게 재활용된 폐수는 마시기에 안전한 것으로 간주됩니다. 독성 위험이 덜할 수도 있습니다. 우리가 이미 마시고 있는 물의 근원보다그러나 적절한 수준으로 처리되지 않은 물은 인간의 건강에 심각한 위험을 초래할 수 있음.에이 탄탄한 비즈니스 모델 또한 분산형 시스템을 만드는 데 필요함 지원적인 거버넌스 구조와 결합되어 비용 효율적입니다.

처럼 연방 자금 미국의 물 인프라 활성화를 위해 쏟아져 나오는 미국지역사회는 분산형 접근 방식을 통해 대규모 수자원 시스템을 강화할 수 있는 절호의 기회를 갖고 있습니다.전 세계적으로 기후 변화로 인해 극심한 폭풍이 발생하고 많은 지역에서 물 공급의 신뢰성이 떨어지면서 소규모 분산 시스템은 오늘날 서비스가 부족한 지역에서 물 보안을 제공하고 물 접근성을 높일 수 있습니다.

이 기사는 원래 12월에 출판되었습니다.2023년 15일에 캘리포니아의 새로운 규정이 업데이트되었습니다.