从排水到饮用:废水再利用的创新

加州以冲浪、阳光、电影等闻名，但水的可持续性不太可能进入前100名。必威体育2018然而，该州正在引领一种正在全球流行的趋势:城市废水被处理、消毒，并在其源头附近用于各种用途，从湿地恢复到灌溉——是的，还有饮用。

水循环利用，也称为再利用或回收，并不新鲜;不可饮用(不可饮用)水回收系统已经存在了几十年。在干旱的州，包括德克萨斯和内华达州，以及多雨的州，如佛罗里达和维吉尼亚，市政废水被收集和处理到不符合饮用水标准的程度，但被批准用于某些不涉及人类接触的用途，如农业、景观美化和高尔夫球场灌溉。

今天，主要由于日益严重的干旱和地下水枯竭，非饮用水的使用正在扩大。市政当局正在寻找更多的方法来处理污水，而不是像废物一样，更像是一种资源。除了浇灌高尔夫球场，再生水还被用于街道清洁、消防、地热能源生产、防止海水侵入淡水含水层、工业加工、商业洗涤、恢复自然湿地和创建人工湿地。

循环水沿着圣安东尼奥河步道流动，这条步道自称是德克萨斯州的头号旅游景点。“这里所有的东西都经过处理和再利用，”格雷格·弗洛雷斯说，他是公共事务副总裁圣安东尼奥供水系统他列举了大学校园、圣安东尼奥河步道以及丰田和微软的设施为例。

然而，更显著的变化是，越来越多的市政当局正在转向或考虑“饮用水再利用”——将废水回收成饮用水。

废水重用创新

上世纪90年代，加州奥兰治县面临着严重的水资源压力:不断增加的海水入侵，可能需要建造第二个海洋排放口将废水排放到海洋，以及最近的干旱，水资源专家预测未来干旱的频率将更高——所有这些都预计，由于人口增长，需求将增加。它决定转向可饮用的再利用作为解决方案。2008年，奥兰治县开始运行其闻名遐迩的地下水补给系统[PDF]该项目将处理过的废水注入近60万居民的供水系统。奥兰治县水区主席肖恩·德瓦恩(Shawn Dewane)表示，该项目“将水的再利用提升到了一个新的水平。”在景观灌溉方面，我们不是把水倒在地上，而是把水变成饮用水。”

奥兰治县的水净化系统每天可达7000万加仑，是世界上最大的水净化和饮用水再利用系统。到2015年，它将达到每天1亿加仑。主要是因为它的规模——以及奥兰治县在20世纪90年代面临的问题已经扩散到加州以外的地区——这个系统吸引了全国和国际上的兴趣。德瓦恩说，他最近接待了来自日本和阿联酋的官员，他的团队也一直在与英国甚至新加坡合作，新加坡已经有了一个可重复使用的系统，为该国提供了大约30%的饮用水。(在澳大利亚和一些欧洲国家，重用也已经建立并在不断发展。)

奥兰治县的系统，像今天大多数饮用水再利用项目一样，实行“间接”再利用，这意味着在废水处理和市政供水取水口之间有一个环境缓冲区，比如一个地下水盆地或一个水库。在直接饮用水再利用中，没有环境缓冲;水经过处理后直接送回市政供水系统。这是一些主要干旱的地方开始考虑的一种方式，以最大限度地利用他们日益稀缺的水资源。

专家说，再利用技术已经被证明是可行的，处理厂可以让废水像蒸馏水一样干净。奥兰治县使用的三步工艺——微滤、反渗透和紫外线处理与双氧水的结合——正在成为饮用水再利用的标准。“这是目前最先进的技术，”韦德米勒说，执行董事WateReuse协会．

在德克萨斯州的Big Spring和南部非洲国家纳米比亚，直接饮用水再利用已经开始实施，主要是为了应对日益严重的干旱。纳米比亚拥有世界上第一个主要的直接饮用水再利用系统。新墨西哥州的克劳克罗夫特预计，到明年夏天，一个新的直接饮用水再利用系统将投入使用，并计划该系统将为该镇每天使用的约7万加仑水提供4万加仑的水。德克萨斯州布朗伍德市计划开始直接回收饮用水——目前还在等待市议会的批准——而圣地亚哥正在考虑将其现有的每天100万加仑的间接回收项目扩大到1500万加仑。

各种好处

米勒估计，美国每100加仑废水中有7个在其源头附近被回收，并且这个数字每年增长约5%。水的再利用是在州一级进行管理的——尽管自1980年以来，环保署大约每十年就发布一次关于水再利用的指导方针——而且超过一半的州都有相应的管理条例。

除了作为城市补充日益紧张的水资源的一种方式，再利用还可以提供多种好处。在太平洋西北地区，由于州政府机构对废水处理厂排放到河流的温度实行了10年的限制，废物再利用正在增长。

“让我们把它称为俄勒冈州和华盛顿州更多重复利用的启动，”生物固体和再生水委员会主席马克·卡灵顿说俄勒冈清洁水机构协会．他说:“废水比河流要暖和，所以人们正在做的是，他们正在寻求将废水处理到一个标准，使其能够用于土地上——从作物灌溉到用于冲厕所或其他商业和工业活动。”

水的重复利用可以减少从敏感生态系统转移的淡水数量，以及排放到水道的废水及其携带的污染数量。在非饮用水再利用的情况下，这意味着避免使用珍贵的饮用水的质量水平是不需要的。由于水在没有达到饮用水标准的情况下会保留养分，用循环水灌溉可以减少化肥的使用。

而且，虽然废水再利用是能源密集型的，但它通常能节省能源，因为(从外部来源)泵送进口水本身就消耗大量能源。

西盆地市政水务区(West Basin Municipal water District)的助理总经理希瓦吉·德什穆克(Shivaji Deshmukh)说，“我们真的是越过了山脉，把水从北加州运到这里。”该地区运营着一个供应洛杉矶县西南部的地下水补给系统。“虽然我们总是需要这种供应，但这确实需要很多能量。”在当地重复使用水花费更少。在奥兰治县，地下水补充系统的循环水消耗了进口水的一半能量。

挑战和障碍

然而，水的再利用并不是在任何情况下都是正确的。“有很多地方的废水本来是重要的，否则返回，例如，一条河流或小溪。大自然保护协会(Nature Conservancy)的淡水保护项目主任布莱恩·里希特(Brian Richter)说，“通过循环用水，你就打断了水回到自然环境的过程。”这可能是一个非常非常好的选择，但你必须了解背景。”

水的再利用也很昂贵。饮用水再利用系统需要高度的处理，而非饮用水系统需要一个单独的管道系统来分配水，这些水加起来相当于或超过饮用水处理。但是，奥兰治县的德瓦恩指出:“真正低成本的水源几乎已经开发出来了。所以这种水源并不便宜。总的来说，新的水源甚至更贵。”

在处理需求的季节性波动方面也存在挑战，特别是在灌溉等非饮用水再利用方面。

然而，最大的障碍在于获得公众的认可。当人们听到“从厕所到水龙头”的技术时，他们会感到紧张和恶心。这就是为什么市政当局在考虑重用时，最困难的部分通常不是找出正确的技术或者设计系统;这是教育公众，让他们参与到这个过程中，以获得他们的认可。

新加坡的NEWater游客中心旨在通过重复用水营造舒适的环境，这在这个小岛国家很常见。其中的一部分是指出，无论市政当局是否为其设计，水的重复利用都会发生。污水处理厂不断地将污水排放到水道中，最终到达某个地方的水处理厂。“每个人都在下游，”丹佛水务公司(Denver water)的循环水项目经理珍妮·默里(Jenny Murray)说。

未来的浪潮

加州的城市已经发现，随着公众对水再利用理解的增加，对这种做法的接受程度也在提高。“几乎五分之一的加州人已经连接到使用或作为其供水组合的一部分的饮用水再利用的公用事业，”Dave Smith说，他是水资源协会加州分会的常务董事。

Deshmukh只看到重用继续增长。他表示:“我们觉得，我们为满足(客户的)需求而回收的资源正开始触及上限。”“我们真的觉得下一步是直接饮用。”

他说，在这之前需要更多的公共宣传，以及治疗过程的进步。由于直接可饮用重用消除了环境缓冲，他希望看到更好的实时监控。“我们今天表现很好，但我们可以做得更好。”

目前还不知道还有哪些地方会直接或间接地采用可重复使用的饮用水，但这显然是更多市政当局正在采取的方向。作为缺水对许多人来说，这是一个更接近现实的情况，人们别无选择，只能忽略过去可能限制了对重用的追求的“令人讨厌的因素”。

美国环境保护署水办公室的高级政策顾问Ellen Gilinsky说，到目前为止，非饮用水再利用项目的成功为饮用水再利用的进一步发展奠定了基础。“我觉得你看到了某种进步，”她说。“人们尝试了一下，然后他们发现——哦，这并没有那么糟糕。”

这个故事最初出现在Ensia网站．

水的照片维塔利Raduntsev通过在上面