المياه المستصلحة أو المعاد تدويرها (وتسمى أيضا إعادة استخدام المياه العادمة أو استصلاح المياه) هي عملية تحويل المياه العادمة إلى مياه يمكن إعادة استخدامها لأغراض أخرى. قد تشمل إعادة الاستخدام ري الحدائق والحقول الزراعية أو تجديد المياه السطحية والجوفية (أي إعادة تغذية المياه الجوفية). كما يمكن توجيه المياه المعاد استخدامها نحو تلبية احتياجات معينة في المساكن (مثل تنظيف المرحاض) ، والأعمال التجارية ، والصناعة ، ويمكن حتى معالجتها للوصول إلى معايير مياه الشرب. يسمى هذا الخيار الأخير إما “إعادة الاستخدام المباشر للشرب” أو إعادة الاستخدام “غير المباشر للشرب” ، وفقًا للنهج المستخدم. بالعامية ، يشير مصطلح “المرحاض للاستفادة” أيضا إلى إعادة استخدام الشاى.
يمكن أن يكون استرجاع المياه لاستخدامات إعادة الاستخدام بدلاً من استخدام إمدادات المياه العذبة إجراءً لتوفير المياه. عندما يتم تصريف المياه المستعملة في النهاية إلى مصادر المياه الطبيعية ، يمكن أن يكون لها فوائد للأنظمة البيئية ، وتحسين تدفق المجرى ، وتغذية الحياة النباتية ، وإعادة تغذية طبقات المياه الجوفية ، كجزء من دورة المياه الطبيعية.
إعادة استخدام مياه الصرف الصحي هي ممارسة راسخة تستخدم للري ، خاصة في البلدان القاحلة. تسمح إعادة استخدام المياه العادمة كجزء من الإدارة المستدامة للمياه بالمحافظة على المياه كمصدر بديل للمياه للأنشطة البشرية. هذا يمكن أن يقلل من الندرة والتخفيف من الضغوط على المياه الجوفية وغيرها من المسطحات المائية الطبيعية.
خلفية
يتطلب تحقيق المزيد من الاستدامة للصرف الصحي وإدارة مياه الصرف الصحي التركيز على الإجراءات المرتبطة بإدارة الموارد ، مثل إعادة استخدام المياه العادمة أو إعادة استخدام المخلفات التي ستحتفظ بموارد قيمة متاحة للاستخدامات الإنتاجية. وهذا بدوره يدعم رفاهية الإنسان واستدامة أوسع.
ببساطة ، المياه المستصلحة هي المياه التي يتم استخدامها أكثر من مرة قبل أن تعود إلى دورة المياه الطبيعية. إن التقدم في تكنولوجيا معالجة المياه المستعملة يسمح للمجتمعات بإعادة استخدام المياه لأغراض عديدة ومختلفة. يتم التعامل مع المياه بشكل مختلف حسب مصدر واستخدام المياه وكيف يتم توصيلها.
يتم تدويرها بشكل متكرر من خلال الغلاف المائي الكوكبي ، فكل الماء على الأرض عبارة عن مياه معاد تدويرها ، إلا أن المصطلحات “المياه المعاد تدويرها” أو “المياه المستصلحة” تعني عادة مياه الصرف التي يتم إرسالها من المنزل أو العمل من خلال نظام الصرف الصحي إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، حيث يتم علاجها إلى مستوى يتفق مع الاستخدام المقصود.
اعترفت منظمة الصحة العالمية بالقوى الدافعة الرئيسية التالية لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي:
زيادة ندرة المياه والتوتر ،
زيادة السكان وقضايا الأمن الغذائي ذات الصلة ،
زيادة التلوث البيئي من التخلص غير السليم من مياه الصرف الصحي، و
زيادة الاعتراف بقيمة الموارد لمياه الصرف الصحي والفضلات والمياه الرمادية.
يعتبر إعادة تدوير المياه وإعادة استخدامها ذات أهمية متزايدة ، ليس فقط في المناطق القاحلة ، ولكن أيضًا في المدن والبيئات الملوثة.
إن طبقات المياه الجوفية المستخدمة بالفعل من قبل أكثر من نصف سكان العالم يجري إعدادها بشكل مبالغ فيه. وستستمر إعادة الاستخدام مع ازدياد التحضر في عدد سكان العالم وتركيزهم بالقرب من الخطوط الساحلية ، حيث تكون إمدادات المياه العذبة المحلية محدودة أو لا تتوفر إلا بنفقات رأسمالية كبيرة. يمكن توفير كميات كبيرة من المياه العذبة عن طريق إعادة استخدام المياه العادمة وإعادة تدويرها ، والحد من التلوث البيئي وتحسين البصمة الكربونية. يمكن أن تكون إعادة الاستخدام خيارًا بديلاً لتوفير المياه.
أنواع وتطبيقات
ﻣﻌﻈﻢ اﺳﺘﺨﺪاﻣﺎت اﺳﺘﺼﻼح اﻟﻤﻴﺎﻩ هﻲ اﺳﺘﺨﺪاﻣﺎت ﻏﻴﺮ ﺻﺎﻟﺤﺔ ﻟﻠﺸﺮب ﻣﺜﻞ ﻏﺴﻞ اﻟﺴﻴﺎرات ، وﻣﺮاﺣﻴﺾ اﻟﺘﺪﻓﻖ ، وﻣﻴﺎﻩ اﻟﺘﺒﺮﻳﺪ ﻟﻤﺤﻄﺎت اﻟﻄﺎﻗﺔ ، وﻣﺰج اﻟﺨﺮﺳﺎﻧﺔ ، واﻟﺒﺤﻴﺮات اﻻﺻﻄﻨﺎﻋﻴﺔ ، واﻟﺮي ﻟﻤﺴﺎرات اﻟﺠﻮﻻت واﻟﻤﻨﺘﺰهﺎت اﻟﻌﺎﻣﺔ ، واﻟﻜﺴﻮر اﻟﻬﻴﺪروﻟﻴﻜﻴﺔ. حيثما يكون ذلك ممكنا ، تقوم الأنظمة بتشغيل نظام أنابيب مزدوج للحفاظ على المياه المعاد تدويرها منفصلة عن مياه الشرب.
فيما يلي أهم تطبيقات المياه المستصلحة في العالم:
| فئات الاستخدام | الاستخدامات |
|---|---|
| الاستخدامات الحضرية | ري الحدائق العامة والمرافق الرياضية والحدائق الخاصة والجانبية ؛ تنظيف الشوارع أنظمة الحماية من الحريق غسيل المركبات احمرار المرحاض مكيفات الهواء؛ السيطرة على الغبار. |
| الاستخدامات الزراعية | المحاصيل الغذائية غير المعالجة تجارياً ؛ المحاصيل الغذائية المعالجة تجاريا ؛ المراعي لحلب الحيوانات. العلف. الأساسية؛محاصيل البذور زهور الزينة البساتين. الثقافة المائية تربية الأحياء المائية؛ الدفيئات. زراعة الكروم. |
| الاستخدامات الصناعية | معالجة المياه مياه التبريد؛ إعادة تدوير أبراج التبريد مياه الغسيل غسل الكلي. صنع الخرسانة انضغاط التربة؛ السيطرة على الغبار. |
| الاستخدامات الترفيهية | ملعب الجولف الحواجز الترفيهية مع / بدون الوصول العام (مثل الصيد ، وركوب القوارب ، والاستحمام) ؛ الحواجز الجمالية دون وصول الجمهور ؛ صنع الثلج. |
| الاستخدامات البيئية | إعادة شحن المياه الجوفية الأراضي الرطبة؛ الاهوار. زيادة الدفق موطن الحياة البرية؛ زراعة الغابات. |
| استخدامات الشرب | إعادة تغذية طبقة المياه الجوفية لاستخدام مياه الشرب ؛ زيادة إمدادات مياه الشرب السطحية ؛ العلاج حتى جودة مياه الشرب. |
غير معروف استخدام غير المباشرة الصالحة للشرب الاستخدام لفترة طويلة. المدن الكبيرة على نهر التايمز المنبع من لندن (أوكسفورد ، ريدينغ ، سويندون ، براكنيل) تصريف مياه الصرف الصحي المعالجة (“مياه غير صالحة للشرب”) في نهر التايمز ، الذي يوفر الماء إلى لندن في اتجاه مجرى النهر. في الولايات المتحدة ، يخدم نهر المسيسيبي كوجهة لمياه الصرف الصحي لمصنع معالجة مياه الصرف الصحي ومصدر مياه الشرب.
إعادة استخدام المناطق الحضرية
غير مقيدة: استخدام المياه المستصلحة للتطبيقات غير الصالحة للشرب في الأماكن البلدية ، حيث لا يتم تقييد وصول الجمهور إليها.
مقيد: استخدام المياه المستصلحة في التطبيقات غير الصالحة للشرب في البيئات البلدية ، حيث يتم التحكم في الوصول العام أو تقييده بواسطة حواجز مادية أو مؤسساتية ، مثل السياج أو اللافتات الاستشارية أو تقييد الوصول الزمني.
إعادة الاستخدام الزراعي
هناك فوائد لاستخدام المياه المعاد تدويرها للري ، بما في ذلك التكلفة الأقل مقارنة ببعض المصادر الأخرى واتساق العرض بغض النظر عن الموسم ، والظروف المناخية والقيود المرتبطة بالمياه. عندما تستخدم المياه المستصلحة في الري في الزراعة ، فإن محتوى المغذيات (النيتروجين والفوسفور) في المياه العادمة المعالجة له فائدة من العمل كأسمدة. هذا يمكن أن يجعل إعادة استخدام الفضلات الواردة في مياه الصرف الصحي جذابة.
يمكن استخدام مياه الري بطرق مختلفة في المحاصيل المختلفة:
المحاصيل الغذائية التي تؤكل نيئة: المحاصيل التي يستهلكها الإنسان للاستهلاك الخام أو غير المجهزة.
المحاصيل الغذائية المصنعة: المحاصيل التي يستهدف الاستهلاك البشري لا يمكن تناولها نيئة ولكن بعد عملية المعالجة (أي المطبوخة ، المجهزة صناعيا).
المحاصيل غير الغذائية: المحاصيل غير المخصصة للاستهلاك البشري (مثل المراعي ، والأعلاف ، والألياف ، والزينة ، والبذور ، والغابات ومحاصيل الأعشاب).
في البلدان النامية ، تستخدم الزراعة بشكل متزايد مياه الصرف الصحي غير المعالجة للري – في كثير من الأحيان بطريقة غير آمنة. توفر المدن أسواقًا مربحة للمنتجات الطازجة ، لذلك فهي جذابة للمزارعين. ومع ذلك ، ولأن الزراعة يجب أن تنافس على الموارد المائية الشحيحة على نحو متزايد مع مستخدمي الصناعة والمستخدمين البلديين ، فليس هناك بديل للمزارعين في كثير من الأحيان ، بل استخدام المياه الملوثة بالنفايات الحضرية مباشرة لتزويد محاصيلهم بالمياه.
يمكن أن تكون هناك مخاطر صحية كبيرة تتعلق باستخدام مياه الصرف الصحي غير المعالجة في الزراعة. يمكن أن تحتوي مياه الصرف الصحي من المدن على خليط من الملوثات الكيميائية والبيولوجية. في البلدان المنخفضة الدخل ، غالباً ما تكون هناك مستويات عالية من مسببات الأمراض من الإفرازات. في الدول الناشئة ، حيث تتجاوز التنمية الصناعية التنظيم البيئي ، هناك مخاطر متزايدة من المواد الكيميائية العضوية وغير العضوية. وضعت منظمة الصحة العالمية ، بالتعاون مع منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة (FAO) وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP) ، مبادئ توجيهية للاستخدام الآمن لمياه الصرف الصحي في عام 2006. وتدعو هذه المبادئ التوجيهية إلى وجود “حاجز متعدد”. استخدام مياه الصرف الصحي ، على سبيل المثال من خلال تشجيع المزارعين على تبني سلوكيات مختلفة لتقليل المخاطر. ويشمل ذلك التوقف عن الري قبل بضعة أيام من الحصاد للسماح للممرضات بالموت في أشعة الشمس ، وتطبيق الماء بعناية حتى لا تلوث الأوراق التي يحتمل أن تؤكل نيئة ، وتنظيف الخضار بالمطهرات أو السماح بحمأة البراز المستخدمة في الزراعة لتجف قبل استخدامها. كسماد بشري.
إعادة الاستخدام البيئي
ويسمى استخدام المياه المستصلحة لإنشاء أو تعزيز أو الحفاظ على أو زيادة الأجسام المائية بما في ذلك الأراضي الرطبة أو الموائل المائية أو تدفق المجاري “إعادة الاستخدام البيئي”. على سبيل المثال ، توفر الأراضي الرطبة التي تم إنشاؤها بواسطة مياه الصرف الصحي معالجة مياه الصرف الصحي وموائل للنباتات والحيوانات.
إعادة استخدام الصناعية
استخدام المياه المستصلحة لإعادة تغذية طبقات المياه الجوفية التي لا تستخدم كمصدر لمياه الشرب.
إعادة استخدام الشراب المخطط
يُنظر علناً إلى إعادة استخدام مياه الشرب المخطَطة كمشروع مقصود لإعادة تدوير المياه الصالحة للشرب. هناك طريقتان يمكن من خلالهما تسليم المياه الصالحة للشرب لإعادة الاستخدام – “إعادة استخدام مياه الشرب غير المباشرة” (IPR) و “إعادة استخدام الشرب المباشر”. يرد وصف كل من هذين الشكلين لإعادة الاستخدام أدناه ، وعادة ما يتضمن برنامجًا عامًا أكثر رسمية للعمليّة والتشاور العام أكثر مما هو الحال مع الاستخدام الفعلي أو غير المعترف به. في تطبيقات إعادة الاستخدام الصالح للشرب “غير المباشر” ، يتم استخدام مياه الصرف الصحي المستصلحة مباشرة أو مختلطة مع مصادر أخرى.
تسمى إعادة الاستخدام المباشر للشرب أيضًا “المرحاض للاستفادة”.
تقوم بعض وكالات المياه بإعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة بشكل كبير من مياه الصرف الصحي البلدية أو من منشآت استعادة الموارد كمصدر موثوق ومصدٍ للجفاف لمياه الشرب. باستخدام عمليات تنقية متقدمة ، فإنها تنتج المياه التي تلبي جميع معايير مياه الشرب المعمول بها. تعد اعتمادية النظام والمراقبة والاختبار المتكررين أمرًا ضروريًا للوفاء بضوابط صارمة.
إن الاحتياجات المائية لمجتمع ما ، ومصادر المياه ، وأنظمة الصحة العامة ، والتكاليف ، وأنواع البنية التحتية للمياه ، مثل أنظمة التوزيع ، أو الخزانات الاصطناعية ، أو أحواض المياه الجوفية الطبيعية ، تحدد ما إذا كان الماء المسترجع جزءًا من إمدادات مياه الشرب. بعض المجتمعات تعيد استخدام المياه لتجديد أحواض المياه الجوفية. وضعه آخرون في خزانات المياه السطحية. في هذه الحالات ، يتم خلط المياه المستصلحة مع إمدادات المياه الأخرى و / أو تجلس في التخزين لفترة معينة من الوقت قبل أن يتم سحبها وتعالج مرة أخرى في نظام معالجة المياه أو التوزيع.في بعض المجتمعات ، يتم وضع المياه المعاد استخدامها مباشرة في خطوط أنابيب تذهب إلى محطة معالجة المياه أو نظام التوزيع.
التكنولوجيات الحديثة مثل التناضح العكسي والتطهير بالأشعة فوق البنفسجية شائعة الاستخدام عندما يتم خلط المياه المستصلحة مع إمدادات مياه الشرب.
إعادة الاستخدام غير المباشر للشرب
إعادة الاستخدام غير المباشر للشرب (IPR) تعني توصيل المياه إلى المستهلك بطريقة غير مباشرة. بعد تنقيته ، يمتزج الماء المعاد استخدامه مع الإمدادات الأخرى و / أو يجلس في وقت ما في نوع من التخزين ، من صنع الإنسان أو طبيعي ، قبل أن يتم تسليمه إلى خط أنابيب يؤدي إلى محطة معالجة المياه أو نظام التوزيع. يمكن أن يكون هذا التخزين حوضًا للمياه الجوفية أو خزانًا للمياه السطحية.
بعض البلديات تستخدم والبعض الآخر يحقق في إعادة استخدام مياه الشرب غير المباشرة (IPR) للمياه المستصلحة. على سبيل المثال ، يمكن ضخ المياه المستصلحة في (إعادة التغذية تحت السطح) أو نقلها إلى الأسفل إلى الطبقات المائية الجوفية (إعادة التغذية السطحية) ، وضخها ، ومعالجتها مرة أخرى ، واستخدامها أخيرا كمياه للشرب. قد يشار إلى هذه التقنية أيضا باسم إعادة شحن المياه الجوفية. وهذا يشمل العمليات البطيئة لمزيد من خطوات تنقية متعددة عبر طبقات الأرض / الرمل (الامتصاص) والميكروفلورا في التربة (التحلل البيولوجي).
وتستخدم حقوق الملكية الفكرية أو حتى الاستخدام غير المخطط له لمياه الصرف الصحي المستصلحة في العديد من البلدان ، حيث يتم تصريف هذه المياه في المياه الجوفية لمنع تسرب المياه المالحة في طبقات المياه الجوفية الساحلية. لقد أدرجت حقوق الملكية الفكرية بشكل عام نوعًا ما من المواد العازلة البيئية ، لكن الظروف في مناطق معينة أوجدت حاجة ملحة لمزيد من البدائل المباشرة.
إعادة الاستخدام المباشر للشرب
تعني إعادة الاستخدام المباشر للشرب أن المياه المعاد استخدامها يتم وضعها مباشرة في خطوط الأنابيب التي تذهب إلى محطة معالجة المياه أو نظام التوزيع. قد تحدث إعادة الاستخدام المباشر للشرب مع أو بدون “التخزين الهندسي” مثل الخزانات تحت الأرض أو فوق الأرض.
في نظام إعادة استخدام الشرب المباشر (DPR) ، يتم وضع الماء مباشرة في خطوط الأنابيب التي تذهب إلى محطة معالجة المياه أو نظام التوزيع. قد تحدث إعادة الاستخدام المباشر للشرب مع أو بدون “التخزين الهندسي” مثل الخزانات تحت الأرض أو فوق الأرض. وبعبارة أخرى ، فإن DPR هو إدخال المياه المستصلحة المستمدة من مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية بعد معالجة ومراقبة مكثّفين لضمان تلبية المتطلبات الصارمة لجودة المياه في جميع الأوقات ، مباشرة في نظام تزويد المياه البلدية.
إعادة استخدام الشراب غير المباشر (IPR)
تحدث حقوق الملكية الفكرية من خلال زيادة إمدادات مياه الشرب مع مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية التي يتم معالجتها إلى مستوى مناسب لحقوق الملكية الفكرية يتبعها مخزن بيئي (مثل الأنهار والسدود وطبقات المياه الجوفية وما إلى ذلك) التي تسبق معالجة مياه الشرب. في هذه الحالة ، تمر مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية من خلال سلسلة من خطوات المعالجة التي تشمل عمليات الترشيح الغشائي والفصل (مثل MF و UF و RO) ، تليها عملية أكسدة كيميائية متقدمة (مثل UV ، UV + H2O2 ، أوزون).
إعادة استخدام في الفضاء
يمكن أن يكون استصلاح المياه العادمة مهمًا بشكل خاص بالنسبة إلى رحلات الفضاء البشرية. في عام 1998 ، أعلنت ناسا أنها بنت مفاعلًا حيويًا لاستعادة النفايات البشرية مصممًا للاستخدام في محطة الفضاء الدولية ومهمة المريخ المأهولة. يتم إدخال البول والبراز البشري في أحد طرفي المفاعل ويكون الأكسجين النقي ، والمياه النقية ، والسماد (الإنسان) ناتجًا من الطرف الآخر. يمكن استخدام التربة لزراعة الخضراوات ، كما يقوم المفاعل الحيوي بإنتاج الكهرباء.
على متن محطة الفضاء الدولية ، تمكن رواد الفضاء من شرب البول المعاد تدويره بسبب إدخال نظام ECLSS. يكلف النظام 250 مليون دولار وهو يعمل منذ مايو 2009. يقوم النظام بإعادة تدوير مياه الصرف والبول مرة أخرى إلى مياه صالحة للشرب ، وإعداد الطعام ، وتوليد الأكسجين. هذا يقلل من الحاجة إلى إعادة تزويد المحطة الفضائية في كثير من الأحيان.
فوائد
إن إعادة استخدام المياه / مياه الصرف الصحي ، كمصدر بديل للمياه ، يمكن أن توفر فوائد اقتصادية واجتماعية وبيئية كبيرة ، والتي تشكل محفزات رئيسية لتنفيذ برامج إعادة الاستخدام هذه. على وجه التحديد ، في الزراعة ، قد يسهم الري بمياه الصرف الصحي في تحسين غلة الإنتاج ، والحد من البصمة البيئية وتعزيز المنافع الاجتماعية-الاقتصادية. تشمل هذه المزايا ما يلي:
زيادة توافر المياه
استبدال مياه الشرب – الاحتفاظ بمياه الشرب للشرب والماء المستصل للاستخدام غير الخالي من الكحول (مثل الصناعة ، والتنظيف ، والري ، والاستخدامات المنزلية ، وشطف المراحيض ، وما إلى ذلك)
تقليل الإفراط في استخراج المياه السطحية والجوفية
انخفاض استهلاك الطاقة المرتبط بإنتاج ومعالجة وتوزيع المياه مقارنة باستخدام موارد المياه الجوفية العميقة أو استيراد المياه أو تحلية المياه
تقليل حمولات المغذيات إلى مياه الاستقبال (مثل الأنهار والقنوات وموارد المياه السطحية الأخرى)
خفض تكاليف التصنيع لاستخدام المياه المستصلحة عالية الجودة
زيادة الإنتاج الزراعي (أي غلة المحاصيل)
انخفاض استخدام الأسمدة (أي حفظ المغذيات ، والحد من الحاجة إلى الأسمدة الاصطناعية (على سبيل المثال ، تغذية التربة بالمغذيات الموجودة في النفايات السائلة المعالجة))
تعزيز حماية البيئة عن طريق استعادة الجداول والأراضي الرطبة والبرك
زيادة العمالة والاقتصاد المحلي (مثل السياحة والزراعة).
متطلبات التصميم
توزيع
غالباً ما يتم توزيع المياه المستصلحة غير القابلة للتشتت مع شبكة أنابيب مزدوجة تحافظ على فصل أنابيب المياه المستصلحة تماماً عن أنابيب مياه الشرب.
في العديد من المدن التي تستخدم المياه المستصلحة ، أصبح الآن في هذا الطلب لا يُسمح للمستهلكين باستخدامه إلا في الأيام المحددة. وبدأت بعض المدن التي كانت تقدم في السابق مياه غير محدودة ومستصلحة بسعر ثابت ، في فرض رسوم على المواطنين بالمبلغ الذي يستخدمونه.
عمليات العلاج
بالنسبة للعديد من أنواع تطبيقات إعادة الاستخدام ، يجب أن تمر المياه العادمة عبر العديد من خطوات معالجة مياه الصرف الصحي قبل استخدامها. قد تتضمن الخطوات الفحص ، الترسيب الأولي ، المعالجة البيولوجية ، المعالجة الثلاثية (على سبيل المثال التناضح العكسي) ، والتطهير.
هناك العديد من التقنيات المستخدمة لمعالجة مياه الصرف الصحي لإعادة استخدامها. يمكن لمزيج من هذه التقنيات أن يلبي معايير المعالجة الصارمة وأن يتأكد من أن المياه المعالجة آمنة صحيا ، بمعنى أنها خالية من البكتيريا والفيروسات. فيما يلي بعض التقنيات النموذجية: الأوزون ، الترشيح الفائق ، المعالجة الهوائية (مفاعل حيوي للأغشية) ، التناضح الأمامي ، التناضح العكسي ، الأكسدة المتقدمة.
تعالج المياه العادمة بشكل عام فقط على مستوى المعالجة الثانوية عند استخدامها للري.
محطة ضخ تقوم بتوزيع المياه المستصلحة على المستخدمين في جميع أنحاء المدينة. وقد يشمل ذلك ملاعب الجولف والاستخدامات الزراعية وأبراج التبريد أو في عمليات تعبئة الأراضي.
خيارات بديلة
بدلاً من معالجة المياه العادمة لأغراض إعادة الاستخدام ، يمكن لخيارات أخرى أن تحقق تأثيرات مماثلة من مدخرات المياه العذبة:
نظم إعادة استخدام المياه الرمادية – على مستوى الأسر المعيشية ، يمكن استخدام المياه الرمادية المعالجة أو غير المعالجة في مراحيض دافقة أو لتغذية الحديقة.
جمع مياه الأمطار واستعادة مياه الأمطار – تُعرف أنظمة التصميم الحضري التي تضم تجميع مياه الأمطار وتقلل الجريان السطحي باسم التصميم العمراني الحساس للمياه (WSUD) في أستراليا وتنمية التأثير المنخفض (LID) في الولايات المتحدة وأنظمة الصرف الحضرية المستدامة (SUDS) في الولايات المتحدة مملكة.
تحلية مياه البحر – عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة حيث يتم إزالة الملح والمعادن الأخرى من مياه البحر لإنتاج مياه الشرب للشرب والري ، عادة من خلال الترشيح الغشائي (التناضح العكسي) ، والتقطير بالبخار.
التكاليف
وتتجاوز تكلفة المياه المستصلحة تكلفة المياه الصالحة للشرب في العديد من مناطق العالم ، حيث تتوافر إمدادات المياه العذبة بكثرة. ومع ذلك ، يتم عادة بيع المياه المستصلحة للمواطنين بسعر أرخص لتشجيع استخدامها. عندما تصبح إمدادات المياه العذبة محدودة من تكاليف التوزيع ، أو زيادة الطلب على السكان ، أو تقليل مصادر التغير المناخي ، فإن معدلات التكلفة ستتطور أيضًا. يحتاج تقييم المياه المستصلحة إلى النظر في كامل نظام إمدادات المياه ، لأنه قد يجلب قيمة مهمة من المرونة في النظام ككل
عادة ما تتطلب أنظمة المياه المستعادة شبكة أنابيب مزدوجة ، غالبًا مع صهاريج تخزين إضافية ، مما يضيف إلى تكاليف النظام.
الحواجز التي تعترض التنفيذ
ما زال تنفيذ خطط إعادة استخدام المياه وتشغيلها على نطاق كامل يواجهان تحديات تنظيمية واقتصادية واجتماعية ومؤسسية.
الجدوى الاقتصادية لأنظمة إعادة استخدام المياه.
تكاليف مراقبة جودة المياه وتحديد الملوثات. قد تشمل الصعوبات في تحديد الملوثات فصل الملوثات غير العضوية والعضوية ، والكائنات الدقيقة ، والغروانيات ، وغيرها.
الاسترداد الكامل للتكاليف من خطط إعادة استخدام المياه – عدم وجود أنظمة تسعير مياه مالي مماثلة لمصانع المعالجة التقليدية المدعومة بالفعل.
الجوانب الصحية
تعتبر المياه المستصلحة آمنة عند استخدامها بشكل مناسب. تستلم المياه المستصلحة المزمع استخدامها في إعادة تغذية طبقات المياه الجوفية أو زيادة المياه السطحية معالجة كافية وموثوقة قبل الخلط مع المياه الطبيعية وتجري عمليات استعادة طبيعية. في نهاية المطاف ، تصبح بعض هذه المياه جزءًا من إمدادات مياه الشرب.
وقامت دراسة نوعية للمياه نشرت في عام 2009 بمقارنة اختلافات جودة المياه في المياه المعالجة / المعاد تدويرها ، والمياه السطحية ، والمياه الجوفية. تشير النتائج إلى أن المياه المستصلحة ، والمياه السطحية ، والمياه الجوفية متشابهة أكثر مما تختلف فيما يتعلق بالمكونات. اختبر الباحثون 244 عنصر تمثيلي موجود في الماء. عند اكتشافها ، فإن معظم المكونات كانت في الأجزاء لكل مليار وأجزاء لكل تريليون. تم العثور على DEET (طارد للعلة) ، والكافيين في جميع أنواع المياه وعمليا في جميع العينات. تم العثور على Triclosan (في صابون ومعاجين الأسنان المضادة للبكتيريا) في جميع أنواع المياه ، ولكن اكتشفت في مستويات أعلى (أجزاء لكل تريليون) في المياه المستصلحة من المياه السطحية أو الجوفية. تم الكشف عن عدد قليل جدا من الهرمونات / الستيرويدات في العينات ، وعندما تم الكشف عنها كانت عند مستويات منخفضة جدا. تم العثور على أحماض Haloacetic (التطهير من المنتج) في جميع أنواع العينات ، حتى المياه الجوفية. ويبدو أن أكبر اختلاف بين المياه المستصلحة والمياه الأخرى هو تطهير المياه المستصلحة ومن ثم تطهير المنتجات الثانوية (بسبب استخدام الكلور).
وجدت دراسة أجريت عام 2005 تحت عنوان “ري الحدائق والمتنزهات وملاعب الأطفال مع المياه المستصلحة” أنه لم تكن هناك حالات مرض أو مرض من العوامل الممرضة أو الكيماوية ، وأن مخاطر استخدام المياه المستصلحة للري لا تختلف اختلافاً كبيراً عن الري باستخدام مياه الشرب.
وجدت دراسة أجريت عام 2012 من قبل المجلس القومي للبحوث في الولايات المتحدة الأمريكية أن خطر التعرض لبعض الملوثات الميكروبية والكيميائية من مياه الشرب المستصلحة لا يبدو أن أي أعلى من المخاطر التي يتعرض لها على الأقل بعض العلاج الحالي لمياه الشرب الأنظمة ، وربما تكون أقل حجما. يوصي هذا التقرير بإجراء تعديلات على الإطار التنظيمي الفيدرالي الذي يمكن أن يعزز حماية الصحة العامة لكل من إعادة الاستخدام المخطط لها وغير المخطط لها (أو بحكم الواقع) وزيادة ثقة الجمهور في إعادة استخدام المياه.
يربط العديد من البشر شعور بالاشمئزاز من المياه المستصلحة و 13٪ من مجموعة المسح قالوا إنهم لن يرشحواها حتى. ومع ذلك ، فإن الخطر الرئيسي على صحة استخدام المياه الصالحة للشرب هو إمكانية استخدام المواد الصيدلانية والمواد الكيميائية المنزلية الأخرى أو مشتقاتها (الملوثات الدوائية البيئية الثابتة) للاستمرار في هذه المياه. وسيكون هذا أقل إثارة للقلق إذا تم إبعاد فضلات الإنسان عن مياه الصرف الصحي باستخدام مراحيض جافة أو أنظمة تعالج المياه السوداء بشكل منفصل عن المياه الرمادية.
ولمعالجة هذه المخاوف بشأن مصدر المياه ، يستخدم مقدمو المياه المستصلحة عمليات معالجة متعددة الحواجز ومراقبة مستمرة لضمان سلامة المياه المستصلحة ومعالجتها بشكل صحيح للاستخدام النهائي المقصود.
الجوانب البيئية
هناك جدل حول الآثار الصحية والبيئية المحتملة. لمعالجة هذه المخاوف ، قامت مؤسسة WateReuse للبحوث بإجراء دراسة تقييم المخاطر حول المخاطر الصحية المحتملة للمياه المعاد تدويرها والمقارنات مع الأدوية التقليدية ومنتجات العناية الشخصية (PPCP). لكل من السيناريوهات الأربعة التي يتعامل فيها الناس مع المياه المعاد تدويرها المستخدمة في الري – الأطفال في الملعب ، لاعبي الغولف ، والمناظر الطبيعية ، والعاملين الزراعيين – تشير نتائج الدراسة إلى أن الأمر قد يستغرق من بضعة أعوام إلى ملايين سنوات من التعرض للمياه المعاد تدويرها nonpotable للوصول إلى نفس التعرض ل PPCPs التي نحصل عليها في يوم واحد من خلال الأنشطة الروتينية.
استخدام المياه المستصلحة للاستخدامات غير الصالحة للشرب يوفر المياه الصالحة للشرب ، حيث سيتم استخدام مياه الشرب أقل لاستخدامات غير صالحة للشرب.
يحتوي في بعض الأحيان على مستويات أعلى من العناصر الغذائية مثل النيتروجين والفوسفور والأكسجين التي قد تساعد إلى حد ما على تسميد الحدائق والنباتات الزراعية عند استخدامها للري.
إن استخدام استصلاح المياه يقلل التلوث الناتج إلى البيئات الحساسة. كما يمكن أن يعزز الأراضي الرطبة ، التي تفيد الحياة البرية اعتمادًا على ذلك النظام البيئي. كما أنه يساعد على وقف فرص الجفاف حيث أن إعادة تدوير المياه يقلل من استخدام إمدادات المياه العذبة من مصادر تحت الأرض. على سبيل المثال ، أقامت محطة سان خوسيه / سانتا كلارا للتحكم في تلوث المياه برنامج إعادة تدوير المياه لحماية مستنقعات المياه المالحة في منطقة خليج سان فرانسيسكو.
تتمثل المخاطر الرئيسية المحتملة المرتبطة بإعادة استخدام مياه الصرف الصحي المُعاد استخدامها لأغراض الري ، عندما يكون العلاج غير كافٍ في ما يلي:
تلوث السلسلة الغذائية بميكروسونتامينانتس ، ومسببات الأمراض (مثل البكتيريا ، الفيروسات ، البروتوزوا ، الديدان الطفيلية) ، أو محددات مقاومة المضادات الحيوية ؛
ملوحة التربة وتراكم مكونات مختلفة غير معروفة قد تؤثر سلباً على الإنتاج الزراعي ؛
توزيع المجتمعات الميكروبية للتربة الأصلية ؛
تغيير الخصائص الفيزيائية والميكروبيولوجية للتربة والمساهمة في تراكم الملوثات الكيميائية / البيولوجية (مثل المعادن الثقيلة والمواد الكيميائية (مثل البورون والنيتروجين والفوسفور والكلوريد والصوديوم والمبيدات الحشرية / مبيدات الأعشاب) والمواد الكيميائية الطبيعية (أي الهرمونات) ، الملوثات ذات الأهمية الناشئة (CECs) (أي المستحضرات الصيدلانية ومستقلباتها ومنتجات العناية الشخصية والكيماويات المنزلية والمضافات الغذائية ومنتجاتها التحويلية) وما إلى ذلك) فيها وما يستتبعها من امتصاص للنباتات والمحاصيل ؛
النمو المفرط للطحالب والنباتات في القنوات التي تحمل مياه الصرف الصحي (أي المغذيات) ؛
تدهور نوعية المياه الجوفية بمختلف ملوثات المياه المستعادة ، والهجرة والمراكم في التربة وطبقات المياه الجوفية.
أمثلة
أستراليا
عندما يكون هناك موجات الجفاف في أستراليا مصلحة في زيادة خيارات النفايات المتدفقة. تعتبر بريزبن رائدة في هذا الاتجاه ، وستقوم مدن وبلدات أخرى بمراجعة مشروع الماء الغربي المعاد تدويره بعد الانتهاء منه.
في الوقت الذي لا توجد فيه حالياً خطط لإعادة استخدام المياه الصالحة للشرب واسعة النطاق تعمل في أستراليا ، تقوم شعبة أنتاركتيكا الأسترالية بالتحقيق في خيار تركيب نظام إعادة استخدام مياه الشرب في قاعدة أبحاث ديفيس في أنتاركتيكا. ولتحسين جودة التفريغ البحري من محطة مياه الصرف الصحي في دافيس ، تم اختيار عدد من التقنيات المختلفة التي أثبتت جدواها لاستخدامها في المستقبل ، مثل الأوزون ، وتطهير الأشعة فوق البنفسجية ، والكلور ، بالإضافة إلى UF ، وترشيح الكربون المنشط ، و RO.
إسرائيل
اعتبارا من عام 2010 ، تقود إسرائيل العالم في نسبة المياه التي تعيد تدويرها. تعالج إسرائيل 80٪ من مياه الصرف الصحي (400 مليار لتر سنوياً) ، ويتم علاج 100٪ من مياه الصرف الصحي من منطقة تل أبيب الحضرية وإعادة استخدامها كمياه ري للزراعة والأشغال العامة.اعتبارا من اليوم ، يتم استخدام جميع مياه الصرف الصحي المستصلحة في إسرائيل لأغراض تحسين الزراعة والأراضي.
ناميبيا
مثال على إعادة الاستخدام المباشر للشرب هو حالة ويندهوك (ناميبيا ، نيو جوريانجاب لاستصلاح المياه) ، حيث تم مزج مياه الصرف المعالجة بمياه الشرب لأكثر من 40 عامًا. وهو يعتمد على مفهوم الحواجز المتعددة للمعالجة (مثل التصفية المسبقة للأوزون ، التخثر المعزز / تعويم الهواء المذاب / الترشيح السريع للرمل ، والأوزون اللاحق ، الكربون المنشط البيولوجي / الكربون الحبيبي المنشط ، الترشيح الفائق (UF) ، الكلورة) للحد من المخاطر المرتبطة بها. تحسين نوعية المياه. تمثل مياه الصرف الصحي المستصلحة في الوقت الحاضر حوالي 14 ٪ من إنتاج مياه الشرب في المدينة.
سنغافورة
في سنغافورة المستصلحة للمياه تسمى NEWater ويتم تعبئتها مباشرة من منشأة تنقية المياه المتقدمة للأغراض التعليمية والاحتفالية. على الرغم من أن معظم المياه المعاد استخدامها تستخدم في صناعة التكنولوجيا المتقدمة في سنغافورة ، إلا أنه يتم إرجاع كمية صغيرة إلى خزانات مياه الشرب.
في نهاية عام 2002 ، حصل البرنامج – الذي أطلق عليه اسم NEWater بنجاح – على معدل قبول بنسبة 98٪ ، حيث أشار 82٪ من المشاركين إلى أنهم سوف يشربون المياه المعاد استخدامها مباشرة ، و 16٪ فقط عند خلطها بمياه الخزان. إن منتج NEWater بعد التثبيت (إضافة مواد كيميائية قلوية) يتوافق مع متطلبات منظمة الصحة العالمية ويمكن توصيله إلى مجموعة واسعة من التطبيقات (مثل إعادة الاستخدام في الصناعة ، التفريغ إلى خزان مياه الشرب). وتشكل NEWater الآن حوالي 30٪ من إجمالي الاستخدام في سنغافورة ، بحلول عام 2060 تخطط وكالة المياه الوطنية في سنغافورة لزيادة طاقة برنامج NEWater الحالي إلى ثلاثة أضعاف لتلبية 50٪ من الطلب المستقبلي على المياه في سنغافورة.
جنوب أفريقيا
في جنوب أفريقيا ، المحرك الرئيسي لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي هو ظروف الجفاف.
على سبيل المثال ، في بوفورت ويست ، تم إنشاء محطة مباشرة لاستصلاح مياه الصرف الصحي في جنوب أفريقيا (WRP) لإنتاج مياه الشرب في نهاية عام 2010 ، نتيجة لندرة المياه الحادة (إنتاج 2300 متر مكعب في اليوم). يعتمد تكوين العملية على مفهوم الحواجز المتعددة ويتضمن عمليات المعالجة التالية: ترشيح الرمل ، UF ، RO من مرحلتين ، وتخللها تطهير بواسطة الأشعة فوق البنفسجية (UV).
لنا
القادة الذين يستخدمون المياه المستصلحة في الولايات المتحدة هم فلوريدا وكاليفورنيا.
في تقرير المجلس القومي الأمريكي للبحوث في يناير 2012 ، وجدت لجنة من الخبراء المستقلين أن توسيع إعادة استخدام مياه الصرف الصحي البلدية لأغراض الري والاستخدامات الصناعية وزيادة مياه الشرب يمكن أن يزيد بشكل كبير من إجمالي الموارد المائية المتاحة في الولايات المتحدة.
ومن الأمثلة على ذلك مقاطعة أورانج التي تقع في جنوب كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، وتضم مثالاً تقليديًا في إعادة الاستخدام غير المباشر للشرب. يوجد مخطط إمداد صناعي للمياه الجوفية على نطاق واسع في المنطقة ، مما يوفر حاجزًا للمياه العذبة تمس الحاجة إليه لمياه البحر المتطفلة.
آفاق النمو
يتزايد الطلب على استخدام طريقة إعادة تدوير المياه العادمة بسرعة في جميع أنحاء العالم ، مع وجود اختلافات بين الدول. بحلول عام 2015 ، يقدر اللاعبون الرئيسيون في إعادة تدوير المياه أن حجم المياه المعاد تدويرها سوف يتضاعف من 19.4 مليون متر مكعب في اليوم في عام 2005 إلى حوالي 55 مليون متر مكعب في اليوم في عام 2015. ويتوقع أن يتغير نمو الطلب جغرافياً: قوي جداً (40-60) النمو٪) في المناطق ذات الإجهاد المائي العالي (إسبانيا وأستراليا وإيطاليا) أو التحضر المكثف (الصين) ، وهو أمر مهم في البلدان الصناعية (حوالي 25٪).
في فرنسا ، منذ عام 2015 ، ازداد عدد المشاريع نتيجة لتخفيف الإطار التنظيمي وإطلاق دعوة طموحة لمشاريع وكالة مياه الرون-المتوسطية-كورسيكا التي أدت في عام 2016 إلى تمويل بعض الملفات الأربعين . وفي نفس الوقت ، تتزايد البحوث لكسب المعرفة لممارسات إعادة الاستخدام المثلى ولتقديم توصيات للتغيير التنظيمي. على سبيل المثال ، في سياق مشاريع مختلفة في فرنسا والمغرب العربي ، يدرس علماء Irstea المخاطر البيئية والصحية لإعادة استخدام المياه العادمة وكذلك ظواهر “المقابس” التي يتم إنشاؤها في معدات الري (الترسيب ، وتطوير الأغشية الحيوية ، والودائع من هطول الأمطار من الأملاح المعدنية). كما أن القبول الاجتماعي للمستهلكين والمزارعين والمسؤولين المنتخبين فيما يتعلق بإعادة استخدام المياه العادمة المعالجة هو موضوع للدراسة.