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客人的博客

干旱城市的新战略

灰色水循环可以通过扩大当地的供水和提供全年抗旱的当地水源来改善水资源保护

处理灰水至关重要保护人类健康和环境。本设备由Huber科技公司制造。
图片来源:Katharina Löw /Cc by 2.0Flickr /

美国许多地区都在与水资源短缺作斗争。西部的大片地区正在与中到严重的干旱作斗争,而加州现在是其历史上最极端干旱之一的第五年。即使是非干旱地区,如东南部,也不能免于缺水。与此同时,人口的快速增长也增加了美国许多最缺水地区的用水需求,包括加州、内华达州、亚利桑那州、德克萨斯州和佛罗里达州。

在这种情况下,一些州和地方政府正在寻找节约用水的创新方法。一种越来越受关注的策略是使用灰色水——来自浴室水槽、淋浴器、浴缸、洗衣机和洗衣房水槽的水,但不来自厕所或厨房的水——用于饮用以外的用途,比如冲厕所。

国家科学、工程和医学科学院最近发表了一份报告该报告分析了灰水再利用的潜力、可用的处理技术以及与灰水再利用相关的人类健康和环境风险。我所在的研究委员会得出的结论是,通过扩大当地的供水,提供全年抗旱的当地水源,再利用灰色水可以改善水资源保护。

多种用途

在干旱严重的地区,家庭和企业已经开始重复使用灰水,一些建筑商正在新的开发项目中安装双管道系统,将处理过的灰水用于冲厕所,也可能用于浇灌花园等其他非饮用水用途。淋浴或水槽的水不会被排入下水道,而是储存在专用的水箱中,并根据现场的使用情况进行处理。

灰水回用并不是一个新的策略,但多年来,管道法规要求灰水与黑水(厕所废水)结合,并通过与污水相同的系统进行处理。然而,在过去的十年里,许多州已经修改了他们的法律,反映出人们对灰水再利用越来越感兴趣。截至2014年,有26个州允许某种形式的灰色水再利用。

简单地再利用灰水冲厕所就可以平均减少24%的家庭室内用水量。使用经过处理的灰水来满足冲厕所和洗衣的用水需求有可能减少近36%的需求。灰色水在新的多单元住宅建筑中的再利用提供了明显的规模经济,但我们需要更多关于这种系统成本的数据。

在南加州等干旱地区,我们的报告显示,家庭规模的灰水再利用比使用大型蓄水池从屋顶径流中收集家庭规模的雨水(高达5%)提供了更大的潜在节水(高达总用水量的13%)。这是因为在夏季很少或没有降雨的几个月里,灰色水提供了稳定的水源。

房主通常安装灰水系统,以实现水和能源效率,并保持可靠的水供应,以在干旱期间维持最低的灌溉。然而,灰水在某些应用中的再利用可能实际上并不能节约水。

在加州长滩和旧金山的“洗衣到景观”项目中,对灰水再利用用于灌溉的试点研究表明,这实际上可能会导致用水量增加。这可能是因为房主扩大了他们的景观区域,或者当他们有灰水可用时,将更多的水用于其他目的。

如果节约用水是首要目标,那么第一步应该是减少室外用水,而不是使用灰色水来保护不适合当地气候条件的景观。例如,在干旱地区,节水绿化比灰水再利用提供了更大的用水量减少。

灰色水用于冲厕所和其他室内用途,为节约用水提供了最大的机会,并且不会像用于室外灌溉那样减少下游用水用户的可用水量。在许多西部州,这是一种特别的价值,那里的水法限制了一些替代水源的使用,以保护下游水权持有人的可用性。

需要指导

灰水含有细菌和病原体,所以在室内使用时需要处理。治疗至少包括消毒,有时也包括去除溶解的有机物。室内灰水再利用系统需要特殊的管道功能,包括防回流,灰水处理过程很复杂。这些系统必须由合格的水管工安装,维护是至关重要的。

然而,许多州和地方尚未采用室内灰水使用的处理指南或法规。今年早些时候,洛杉矶刚刚发布了室内使用替代水源(如灰水)的指南。旧金山还在2012年制定了一项非饮用水计划,其中包括使用灰色水满足室内需求。

处理策略可用于去除灰水中的污染物,但缺乏广泛接受的各种用途的处理指南,限制了灰水在室内使用的广泛采用。为缺乏指南的社区制定严格的、基于风险的指南,可以提高安全性并建立公众信心,同时降低不必要的治疗成本。

一个共同的治疗标准还可以使公司开发出可以广泛应用的治疗系统,从而降低消费者的成本。水环境研究联合会目前正在赞助一个国家水研究所的专家小组,以制定室内使用替代水供应(如灰水)的指导方针。

然而,仅凭治疗指导不足以保护公众健康。灰水再利用以满足室内需求在社区或多单元住宅规模上是最实用的,因为那里有一个现有的系统来监督操作和维护。

重要的是要确保系统按照设计的方式运行,这样人类就不会因处理不当的灰水而面临健康风险。但监督它们可能会给本已捉襟危肘的公共卫生部门带来额外负担。地方执法机构将受益于有关适当的、具有成本效益的维护、监测和报告战略的额外专家指导。

通过适当的处理和维护再利用系统,灰色水可以为缺水城市提供安全可靠的当地供水。

西比尔·沙维尔(Sybil Sharvelle)是科罗拉多州立大学土木与环境工程助理教授。Stephanie Johnson是美国国家科学、工程和医学科学院水科学与技术委员会的高级职员,对本文也有贡献。这篇文章最初发表于谈话的内容。

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