在下麵的指南中,我們將討論水的循環利用、再利用和再生。
我們概述了它是什麼,使用的不同技術和流程/方法,在世界上使用它的地方和方式的例子,等等。
什麼是水循環?(定義)
水循環利用是指將不同類型的廢水轉化為可重複用於飲用或非飲用目的的水的人為過程。
廢水處理廠通過去除廢水中的病原體、營養物質、有機物和其他汙染物、汙染物以及不需要的物質和化學物質來做到這一點。
廢水,如城市廢水和汙水(例如來自家庭的)、雨水、工業廢水和冷卻水(來自不同的工業過程)、農業徑流和其他類型的廢水,經過過濾和處理(包括消毒)到一定的標準,然後重新用於特定的最終用途,如農業灌溉、不同的工業過程、家庭使用、地下水補給,甚至飲用水。
這與作為水文循環的一部分自然循環和重複使用的水相比(在水文循環中,水通過降水、運輸和凝結在地球係統中自然流動/循環)
水循環也被稱為“水回用”、“水回收”、“廢水回收”或“再生廢水”。
為了本指南的目的,我們將其稱為“水循環”。
水回收與水再利用——有區別嗎?
一些報告劃定了回收和再利用之間的界限,回收是通過將廢水恢複到“適合目的”的質量來“回收”廢水的“處理”過程,再利用是在處理後再次使用這些水。
然而,許多報告隻是簡單地互換使用這些術語來描述整個水循環
水循環的主要類型
可能有一些關鍵的方法來分類不同類型的水循環。
飲用水與非飲用水的再利用
第一種是飲用水再利用(用於飲用水)和非飲用水再利用(用於飲用水以外的水)。
飲用水和非飲用水重複利用的一些例子可能包括:
-直接飲用重複使用
-間接飲用水再利用
-不可飲用重用
*還有一種特殊類型的實踐可以用於水的再利用,稱為“資源回收”,重點是回收氮和磷等營養物質以及其他資源。
Fluencecorp.com網站更詳細地解釋了資源回收,但是,在某些情況下,它可以是廢水回收的一部分,除了上述形式的再利用。
水的不同來源
第二種方法可能是通過處理和回收的水的類型。
可以回收的不同類型的水的一些例子可能包括:
-城市汙水(汙水、汙水等)
-工業廢水、冷卻水
——雨水
-農業徑流
其他循環用水技術
在他們的報告中,ssw .info列出並描述了他們所謂的可用於直接再利用的不同技術,以及用於企業廢水回收的分散廢水處理技術。
它們是“企業內部直接再利用”,“企業之間直接再利用”和“處理和再利用(回收)”
在本指南中,我們還參考了locker.com.au的報告,其中列出了一些處理廢水的主動和被動方法
直接與間接飲用水回用
這兩種形式的重複使用飲用水的主要區別是:
-直接飲用水回用是指在汙水處理設施或工廠直接處理廢水(不首先作為廢水排放到環境中),然後直接作為飲用水使用(經過或不經過進一步處理)
-間接飲用水回用是指先將處理過的廢水排放到環境中,如湖泊、河流或含水層。
在這裏,它被自然稀釋或淨化,有時在重複使用前可能會再次處理
某些形式的間接飲用水再利用是管理項目的一部分
有計劃和無計劃的水再利用
epa.gov網站對兩者差異的解釋摘錄如下:
-計劃外水再利用包括使用來自含有以前使用過的水的水源的水,例如使用來自接受處理過的水排放的河流或湖泊的水
-有計劃的水再利用包括使用直接來自專門設計用於重複利用的水係統的水
處理廢水和循環水的不同最終用途
我們在本指南中列出了回收廢水的一些潛在最終用途
然而,usgs.gov還提供了一個關於再生廢水的城市、農業、娛樂、環境和飲用用途的廣泛清單
水循環技術、過程與方法
有一係列的水循環技術、過程和方法,所使用的技術、過程和方法可能受到正在處理的水的類型、用途、期望的處理水質量、該地區的循環水法規和其他因素的影響。
國家科學院網站(轉述)列出了用於水循環的不同類型的技術,以及可用於水處理的工程/人造和自然過程
它們還列出並解釋了用於廢水的初步、初級、二級和高級處理以及自然處理的不同步驟和過程
他們確定的廢水循環中的一些不同過程和步驟是沉澱、消毒和一係列其他步驟和過程
他們有一個很好的圖表,展示了不同類型的廢水處理的不同步驟和過程,以及在他們的指南中詳細介紹了更多信息
fluencecorp.com網站在2014年提到了一些用於德克薩斯州直接飲用水再利用係統的技術和流程,如“……傳統廢水處理、微過濾、反滲透(RO)和紫外線消毒”。
wikipedia.org列出了一些其他技術,如“臭氧化,超濾,好氧處理(膜生物反應器),正滲透,反滲透,[和]高級氧化”。
水的不同處理水平
影響水處理方式的因素
水的處理有不同的等級,取決於:
-水的初始質量,以及水中含有哪些礦物質、顆粒或汙染物
-水的最終用途是什麼,以及水的最終用途必須達到什麼質量
-該地區有關水循環/水再利用的法規和立法
水處理水平的例子
一些國家的不同治療水平的一些例子是:
-初步治療
-初級治療
-二級治療
-三級處理
-高級治療
用於非飲用循環水的單獨管道
世界上一些城市為非飲用水的循環水設立了單獨的/專用的水管網絡,以便將其與普通飲用水(飲用水)分開,並防止其被誤認為是普通飲用水。
這些不可飲用的再生水管通常用某種顏色進行顏色編碼。
它們還可能會在管道和水龍頭上張貼標識,警告禁止飲用
循環水規例、標準及指引
大多數發達國家都有法規、標準和指導方針,確保循環水的最終使用是安全的。
而且,最終再生水產品的質量和/或安全性可以通過各種方式來衡量。
廢水處理和循環水的法規和指南示例
循環水規例的例子包括:
——在美國
根據EPA.gov網站:
[在美國…]各州在分配和開發水資源方麵保持監管權力…[一些州建立了]專門解決水再利用問題的計劃,有些州已經將水再利用納入其現有計劃。
環保署、各州、部落和地方政府根據《安全飲用水法》和《清潔水法》實施項目,以保護飲用水源、社區飲用水以及河流和湖泊等水體的質量。
《安全飲用水法》和《清潔水法》共同提供了一個基礎,根據這個基礎,各州可以在他們認為適當的時候啟用、管理和監督水的再利用。
——在澳大利亞
在澳大利亞,再生水的水質必須符合“澳大利亞水循環指南”(sydneywater.com.au)。
在國際上,
在國際上,世衛組織、糧農組織和環境規劃署製定了安全使用廢水的準則(wikipedia.org)。
-其他法規及指引
世界不同地區的更多法規和指南可以在wikipedia.org上找到
關於廢水質量和安全的其他注意事項
最終再生水產品安全性和質量的不同測量方法
水滿足某些質量和安全準則的一些不同方法可能包括:
人類食用安全,或與人類接觸安全(即對公共衛生安全)
-對環境、植物和土壤安全
-維護食品安全,例如用於灌溉作物
關於廢水質量的其他報告說了什麼
swm.info在其企業廢水處理和回用報告中顯示了以下關於廢水質量的信息:
為確保(預處理)廢水或灰水的質量適合回用,應測試水質的化學成分,包括pH值、營養物質濃度、病原體等。
水循環成本是多少?
再生水的成本在不同國家的不同地區和不同的變量之間可能會有所不同。
而且,隨著時間的推移,水循環的改進或發展可能會降低成本。
然而,現在,一份報告表明,飲用水和非飲用水的再利用可能是僅次於海水淡化的第二和第三昂貴的水資源。
如果它需要自己的專用管道形式的基礎設施(就像在一些地區那樣),並且如果水循環設施距離水的供應地更遠,那麼水循環可能會更昂貴
可能影響水循環成本的變量
回收水的成本取決於不同的變量。
這些變量的一些例子可能包括:
水再利用的成本因地點、水質要求、處理方法、分配係統需求、能源成本、利率、補貼和許多其他因素而有很大差異(nas-sites.org)。
生產再生水的成本vs其他類型的水
mercurynews.com的一份報告指出(轉述自圖表),從不同水源生產水的價格如下:
海水淡化- 2200美元至4300美元
間接飲用水再利用——1600美元到2700美元
非飲用重用——1500美元到2100美元
鹹水脫鹽- 950美元至1800美元
雨水捕捉- 570美元至1600美元
地表水——386美元到1884美元
地下水——90美元至960美元
來自nas-sites.org:“一般來說,水的再利用比海水淡化更便宜。”
一些地方生產循環水的成本更低
據澳大利亞abc網站報道,在一些地方建立和運營水循環工廠的成本可能比其他地方要低:“在傳統供水地區附近運營廢水處理廠和水循環工廠的成本最低。”
獨立的水循環管網-潛在的額外成本
來自nas-sites.org:“一般來說,水的再利用比從天然淡水資源中取水更昂貴……”[如果需要單獨的專用水管,非飲用水廢水處理可能是最昂貴的]
世界範圍內水循環的例子
世界上似乎有許多國家目前正在使用某種形式的廢水回收
世界各地目前使用的廢水處理廠的數量
2022年waternewseeurope.com的一份報告參考了全球數據庫HydroWASTE的數據,並指出目前全球有58502家汙水處理廠在運行
水循環利用最多的地區
來自布蘭卡·埃琳娜Jiménez西斯內羅斯,via fluencecorp.com:
就總量而言,中國、墨西哥和美國是廢水回用量最大的國家,但在前兩個案例中涉及未經處理的廢水,對於中國,報告的價值肯定被低估了。
[自2011年以來,阿拉伯國家的水回用大幅增加,而歐洲在采用處理過的廢水回用方麵落後]
新加坡在水循環技術方麵處於世界領先地位(awa.asn.au)
目前回收廢水的其他地區
目前回收廢水的城市或地區的一些例子包括:
加州每年回收約728,000英畝英尺的水(但有潛力回收更多,而且官員們正在……)不再建設新的水壩和水庫……(watereducation.org)
根據fluencecorp.com的數據,澳大利亞的悉尼和珀斯目前都在使用“間接飲用水重複利用”的形式
wikipedia.org還提供了澳大利亞、以色列、納米比亞、新加坡和南非使用水循環的其他例子
水循環的潛在利與弊
閱讀更多本指南介紹了水循環的潛在利弊.
海水淡化與水循環比較
我們把它們放在一起一個單獨的指南概述了兩者之間的區別,並提供了海水淡化和水循環的比較.
來源
1.https://www.mercurynews.com/2019/09/27/100-million-desalination-project-to-be-led-by-lawrence-berkeley-national-lab
2.https://en.wikipedia.org/wiki/Reclaimed_water
3.https://www.epa.gov/waterreuse/basic-information-about-water-reuse
4.https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/water-reuse
5.https://www.fluencecorp.com/what-is-water-reuse/
6.https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/wastewater-reclamation
7.https://www.watereducation.org/aquapedia/water-recycling
8.https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/science/reclaimed-wastewater
9.https://nap.nationalacademies.org/read/13303/chapter/6
10.http://nas-sites.org/waterreuse/cost-of-water-reuse-projects/
11.https://www.sydneywater.com.au/SW/education/Wastewater-recycling/Water-recycling/index.htm
12.https://www3.epa.gov/region9/water/recycling/#whatis
13.各種“更好地滿足現欧宝娱乐app官方官网實”指南
14.https://www.fluencecorp.com/where-is-the-most-water-reuse-taking-place/
15.https://www.seametrics.com/blog/water-recycling-facts/
16.http://www.awa.asn.au/AWA_MBRR/Publications/Fact_Sheets/Water_Recycling_Fact_Sheet/AWA_MBRR/Publications/Fact_Sheets/Water_Recycling_Fact_Sheet.aspx?hkey=54c6e74b-0985-4d34-8422-fc3f7523aa1d
17.https://www.abc.net.au/news/2018-03-19/drinking-recycled-water/9546900
18.https://sswm.info/water-nutrient-cycle/water-use/hardwares/optimisation-water-use-industries/wastewater-reuse-in-industry
19.https://www.waternewseurope.com/global-database-of-wwtps-and-their-effluents/