Reutilizarea apelor uzate este procesul de transformare a apelor uzate în apă care poate fi reutilizată în alte scopuri [1] . Acestea pot include irigarea livezilor și a terenurilor agricole sau reumplerea apelor de suprafață și subterane . Apa reciclată poate fi folosită pentru a satisface nevoi specifice în locuințe (cum ar fi spălarea toaletelor), întreprinderi și industrie și poate fi chiar tratată pentru a atinge standardele de apă potabilă . Ultima opțiune este denumită fie „reutilizare directă a apei potabile”, fie „reutilizare indirectă a apei potabile”, în funcție de abordarea utilizată [2] .
Recuperarea apei pentru reutilizare servește la economisirea banilor, deoarece multe localități și regiuni se confruntă cu o lipsă de apă dulce . Când apa utilizată este în cele din urmă eliberată înapoi în sursele naturale de apă, ea poate oferi în continuare beneficii prin creșterea debitului râului , hrănirea vegetației și reumplerea acviferelor prin ciclul apei [3] .
Reutilizarea apelor uzate este o practică consacrată utilizată pentru irigare , în special în țările uscate. Aceasta reduce deficitul și reduce presiunea exercitată de activitățile umane asupra corpurilor de apă naturale [4] . Un aspect potențial pozitiv este conținutul de nutrienți al apei uzate în unele cazuri, ceea ce poate reduce nevoia de alte îngrășăminte.
Un posibil pericol este prezența componentelor dăunătoare în efluent, cum ar fi bacterii, metale grele sau poluanți organici (inclusiv produse farmaceutice, produse de îngrijire personală și pesticide). Irigarea cu apă uzată poate avea atât efecte pozitive, cât și negative asupra solului și plantelor, în funcție de compoziția apei uzate și de caracteristicile solului sau plantelor [5] .
Gestionarea canalizării apelor uzate necesită atenție, dar se bucură de avantajele asociate cu reducerea costurilor de eliminare a deșeurilor umane. Progresele în tehnologia de tratare a apelor uzate permit reutilizarea apei în diferite scopuri. Apa este tratată diferit în funcție de sursa și utilizarea apei și de modul în care este livrată.
Circulând în mod repetat prin hidrosfera planetară, toată apa de pe Pământ este apă reciclată, dar termenii „apă reciclată” sau „apă recuperată” se referă de obicei la apele uzate trimise de la o casă sau o afacere printr-un sistem de canalizare la o stație de tratare a apelor uzate , unde este tratate la un nivel adecvat scopului propus.
Organizația Mondială a Sănătății a recunoscut următorii factori principali de reutilizare a apelor uzate [6] [7] :
Reutilizarea apei devine din ce în ce mai importantă nu numai în regiunile uscate, ci și în orașe și medii poluate [8] .
Deja, acviferele subterane, care sunt folosite de mai mult de jumătate din populația lumii, se află într-o stare de supraexploatare [9] . Reutilizarea va continua să crească pe măsură ce populația lumii devine mai urbanizată și concentrată în apropierea coastelor unde rezervele locale de apă dulce sunt limitate sau disponibile numai la costuri de capital mari [10] [11] . O mulțime de apă dulce poate fi economisită prin reutilizarea și reciclarea apelor uzate, reducând poluarea . Documentele ONU stabilesc obiectivul de „înjumătățire a ponderii apelor uzate netratate și creșterea semnificativă a reciclării și reutilizarii în siguranță la nivel mondial până în 2030” [12] .
Reutilizarea apei/apelor uzate ca sursă alternativă de apă poate oferi beneficii economice, sociale și de mediu semnificative unor astfel de programe. În agricultură, irigarea cu apă uzată poate îmbunătăți randamentul culturilor, poate reduce amprenta ecologică și poate crește beneficiile socio-economice [13] . Beneficiile includ [14] [11] :
Apa regenerată nepotabilă este adesea distribuită folosind o rețea de conducte duble care separă complet conductele de apă regenerată de conductele de apă potabilă.
În multe orașe care folosesc apă regenerată, acum este atât de solicitată încât consumatorilor li se permite să o folosească numai în zilele stabilite. Unele orașe care anterior ofereau apă regenerată nelimitată la un tarif fix, acum încep să taxeze cetățenii pentru suma pe care o folosesc.
Pentru multe tipuri de reutilizare, apa uzată trebuie să treacă prin numeroși pași în procesul de tratare a apelor uzate înainte de a putea fi utilizată. Etapele pot include screening, decantare primară, tratament biologic, tratament terțiar (de exemplu, osmoză inversă) și dezinfecție. Este posibil să se obțină azot din apele uzate și să se producă azotat de amoniu [15] . Acest lucru generează venituri și produce îngrășăminte utile fermierilor. Există mai multe tehnologii folosite pentru tratarea apelor uzate în vederea reutilizarii. Combinația acestor tehnologii poate îndeplini standarde stricte de purificare și poate asigura că apa tratată este sigură din punct de vedere igienic, adică lipsită de bacterii și viruși. Următoarele sunt câteva dintre tehnologiile tipice: ozonare , ultrafiltrare , tratament aerob (bioreactor cu membrană), osmoză directă , osmoză inversă , oxidare extinsă [2] .
Apele uzate sunt, în general, tratate numai la nivel de epurare secundară atunci când sunt utilizate pentru irigare. Combinația acestor tehnologii poate îndeplini standarde stricte de purificare și poate asigura că apa tratată este sigură din punct de vedere igienic, adică lipsită de bacterii și viruși. Următoarele sunt câteva dintre tehnologiile tipice: ozonare, ultrafiltrare, tratament aerob (bioreactor cu membrană), osmoză directă, osmoză inversă, oxidare avansată.
Apele uzate sunt, în general, tratate numai la nivel de epurare secundară atunci când sunt utilizate pentru irigare.
Stația de pompare distribuie apă regenerată consumatorilor din întreg orașul. Acestea pot include terenuri de golf, utilizare agricolă, turnuri de răcire sau depozit.
În loc de tratarea apelor uzate pentru reutilizare, alte opțiuni pot obține un efect similar de economisire a apei dulce:
Costul apei recuperate depășește costul apei potabile în multe regiuni ale lumii unde apa dulce este disponibilă din abundență. Cu toate acestea, apa recuperată este de obicei vândută la un preț mai mic cetățenilor pentru a încuraja utilizarea acesteia. Pe măsură ce rezervele de apă dulce devin limitate din cauza costurilor de distribuție, a cererii publice crescute sau a surselor reduse de schimbări climatice, și raportul costurilor se va schimba. La evaluarea apei regenerate trebuie luat în considerare întregul sistem de alimentare cu apă, deoarece aceasta poate aduce o valoare importantă de flexibilitate întregului sistem [16] .
Sistemele de apă regenerată necesită de obicei o rețea dublă de conducte, adesea cu rezervoare de stocare suplimentare, adăugând costul sistemului.
Apa recuperată este considerată sigură atunci când este utilizată corespunzător. Apa regenerată planificată pentru utilizare în reîncărcarea acviferelor sau în reîncărcarea apei de suprafață primește un tratament adecvat și fiabil înainte de a fi amestecată cu apa naturală și este supusă unor procese naturale de recuperare. O parte din această apă devine în cele din urmă parte din alimentarea cu apă potabilă.
Un studiu privind calitatea apei publicat în 2009 a comparat diferențele de calitate între apa recuperată/recuperată, apa de suprafață și apele subterane [22] . Rezultatele arată că apa recuperată, apa de suprafață și apele subterane sunt mai asemănătoare decât diferite în ceea ce privește constituenții. Cercetătorii au testat 244 de componente reprezentative care se găsesc în mod obișnuit în apă. Când au fost găsite, majoritatea componentelor au fost în intervalul părți pe miliard și părți pe trilion. DIT (repelent pentru insecte) și cofeina au fost găsite în toate tipurile de apă și în aproape toate probele. Triclosanul (în săpunul antibacterian și pasta de dinți) a fost găsit în toate tipurile de apă, dar se găsește în concentrații mai mari (părți per trilion) în apa regenerată decât în apele de suprafață sau subterane. Foarte puțini hormoni/steroizi au fost găsiți în probe și atunci când au fost găsiți nivelurile au fost foarte scăzute. Acizii haloacetici (un produs secundar al dezinfectării) au fost găsiți în toate tipurile de probe, chiar și în apele subterane. Cea mai mare diferență între apa recuperată și alte ape pare să fie că apa recuperată a fost decontaminată și, prin urmare, are subproduse de decontaminare (datorită utilizării clorului).
Un studiu din 2005 intitulat „Irigarea parcurilor, locurilor de joacă și curților de școală cu apă recuperată” a constatat că nu au existat cazuri de boală sau boală cauzate de agenți patogeni microbieni sau substanțe chimice, iar riscurile utilizării apei recuperate pentru irigare nu sunt foarte diferite de irigarea cu apă potabilă. [23 ] .
Un studiu din 2012 al Consiliului Național de Cercetare din Statele Unite ale Americii a constatat că riscul de expunere la anumiți contaminanți microbieni și chimici din apa potabilă recuperată nu pare să fie mai mare decât riscul experimentat în cel puțin unele sisteme de tratare a apei potabile existente și pot fi ordine de mărime mai mici [24] . Acest raport recomandă ajustări ale cadrului de reglementare federal care ar putea spori protecția sănătății publice atât pentru reutilizarea apei planificată, cât și neplanificată (sau reală) și ar putea crește încrederea publicului în reutilizarea apei.
Mulți oameni asociază sentimentele de dezgust cu apa recuperată, iar 13% dintre cei chestionați au spus că nici măcar nu ar bea-o [25] . Cu toate acestea, principalul risc pentru sănătate al consumului de apă regenerată este posibilitatea ca produsele farmaceutice și alte substanțe chimice de uz casnic sau derivații acestora (poluanți persistenti de mediu farmaceutic) să rămână în această apă [26] . Aceasta ar fi o problemă mai mică dacă fecalele umane nu ar fi introduse în apele uzate prin toalete uscate sau sisteme care tratează apa neagră separat de apa gri.
Pentru a aborda aceste probleme de apă regenerată, furnizorii de apă recuperată utilizează procese de tratare cu mai multe bariere și monitorizare continuă pentru a se asigura că apa recuperată este sigură și tratată corespunzător pentru utilizarea finală prevăzută.
Există dezbateri cu privire la posibilele efecte asupra sănătății și asupra mediului. Pentru a aborda aceste probleme, WateRuse Research Foundation a realizat un studiu pentru a evalua riscurile potențiale pentru sănătate ale apei reciclate și a comparat-o cu produsele farmaceutice tradiționale și cu produsele de îngrijire personală. Pentru fiecare dintre cele patru scenarii în care oamenii intră în contact cu apa reciclată folosită pentru irigare – copii într-un loc de joacă, jucători de golf, peisagişti şi muncitori agricoli – rezultatele studiului indică faptul că ar putea dura de la câţiva ani până la milioane de ani de expunere la apă reciclată nesustenabilă pentru a obține același impact pe care îl obținem într-o zi ca urmare a activităților de rutină.
Utilizarea apei regenerate în scopuri nepotabile economisește apă potabilă deoarece mai puțină apă potabilă va fi folosită în scopuri nepotabile [27] .
Conține uneori niveluri mai ridicate de nutrienți, cum ar fi azotul , fosforul și oxigenul , care pot ajuta oarecum la fertilizarea plantelor horticole și agricole atunci când sunt folosite pentru irigare.
Utilizarea reabilitării apei reduce poluarea direcționată către medii sensibile. De asemenea, poate îmbunătăți zonele umede , ceea ce aduce beneficii faunei sălbatice în funcție de ecosistemul respectiv . De asemenea, ajută la stoparea posibilității de secetă, deoarece reciclarea apei reduce utilizarea apei proaspete din surse subterane. De exemplu, uzina de control al poluării apei din San Jose/Santa Clara a stabilit un program de reciclare a apei pentru a proteja mlaștinile naturale sărate din zona golfului San Francisco .
Principalele riscuri potențiale asociate cu reutilizarea apelor uzate recuperate în scopuri de irigare atunci când tratarea nu este adecvată sunt următoarele [28] [14] :
Deși în prezent nu există scheme de reutilizare directă a apei potabile la scară largă în Australia , Divizia Antarctică Australiană explorează posibilitatea instalării unei scheme de reutilizare a apei potabile la baza sa de cercetare Davis din Antarctica . Au fost selectate o serie de tehnologii diferite dovedite pentru a îmbunătăți calitatea deversărilor marine de la baza Davis și vor fi utilizate în viitor, cum ar fi ozonarea, dezinfecția UV, curățarea cu clor, precum și filtrarea UV, filtrarea cu cărbune activ și osmoza inversă . [29] [20] .
Începând cu 2010, Israelul este lider mondial în ceea ce privește proporția de apă pe care o reciclează [30] . Israelul tratează 80% din apele sale uzate (400 de miliarde de litri pe an) și 100% din apele uzate din zona metropolitană Tel Aviv sunt tratate și refolosite ca apă de irigații pentru agricultură și lucrări publice. Până în prezent, toate apele uzate recuperate din Israel sunt folosite în scopuri agricole și de recuperare a terenurilor.
Un exemplu de reutilizare directă a apei potabile este cazul Windhoek ( Namibia , New Gorangab Water Reclamation Plant (NGWRP)), unde apa uzată tratată a fost amestecată cu apa potabilă de peste 40 de ani. Se bazează pe conceptul de bariere de tratament multiple (adică pre-ozonare, coagulare îmbunătățită / flotație cu aer dizolvat /filtrare rapidă cu nisip și post ozonare, cărbune activ biologic/cărbune activ granular, ultrafiltrare (UV), clorinare) pentru a reduce riscurile asociate. și îmbunătățirea calității apei. Apele uzate recuperate reprezintă în prezent aproximativ 14% din producția de apă potabilă din oraș [31] .
În Singapore, apa recuperată se numește NEWater și este îmbuteliată direct de la o stație de tratare a apei îmbunătățită în scopuri educaționale și de vacanță. În timp ce cea mai mare parte a apei reutilizate este folosită în Singapore pentru industriile de înaltă tehnologie, o cantitate mică este returnată în rezervoarele de apă potabilă.
La sfârșitul anului 2002, programul, numit cu succes NEWater, a obținut o acceptare de 98 la sută, 82 la sută dintre respondenți indicând că vor bea apă reciclată direct și alte 16 la sută numai atunci când sunt amestecate cu apa din rezervor [32] . Noua apă rezultată după stabilizare (adăugarea de substanțe chimice alcaline) respectă cerințele OMS și poate fi utilizată într-o gamă largă de aplicații (de exemplu, reutilizare în industrie, descărcare într-un rezervor de apă potabilă) [33] . În prezent, NEWater reprezintă aproximativ 30% din utilizarea totală a Singapore , iar până în 2060, Agenția Națională de Apă din Singapore plănuiește să tripleze capacitatea actuală a NEWater pentru a satisface 50% din cererea viitoare de apă a Singapore [34] .
În Africa de Sud , condițiile uscate sunt un factor major în reutilizarea apelor uzate [20] . De exemplu, în Beaufort West , Africa de Sud, la sfârșitul anului 2010 a fost construită o instalație de recuperare directă a apelor uzate (WRP) pentru a produce apă potabilă ca urmare a unei penurii acute de apă (producție de 2300 m 3 pe zi) [35] [36] . Configurația procesului se bazează pe conceptul multi-barieră și include următoarele procese de tratare: filtrare cu nisip, UV, osmoză inversă în două etape și dezinfecție cu permeat cu lumină ultravioletă (UV).
Municipiul George se confruntă cu deficit de apă și a decis o strategie de DPI (2009/2010) în care efluentul final de la STEA Outeniqua este tratat la o calitate foarte bună cu lumină UV și dezinfecție înainte de a fi returnat la depozitul principal, Garden Route. Baraj, unde sunt combinate cu sursele curente de apă brută. Această inițiativă crește aprovizionarea existentă cu 10.000 m 3 pe zi, ceea ce reprezintă aproximativ o treime din necesarul de apă potabilă. Configurația tehnologică include următoarele procese de prelucrare: sită tambur, dezinfecție UV și clor. S-a luat măsuri pentru adăugarea de cărbune activ pulbere (PAC) la George WTW, dacă este necesar, ca o barieră operațională suplimentară.
Reutilizarea apei recuperate este un răspuns din ce în ce mai frecvent la deficitul de apă în multe părți ale Statelor Unite. Apa recuperată este utilizată direct pentru o varietate de utilizări nepotabile în SUA, inclusiv irigarea peisajului urban pentru parcuri, curți, autostrăzi și terenuri de golf; protecție împotriva incendiilor; utilizare comercială, cum ar fi spălarea vehiculelor; reutilizare industrială, cum ar fi apa de răcire, apa cazanului și apa de proces; utilizări de mediu și recreative, cum ar fi crearea sau refacerea zonelor umede; precum şi irigaţiile agricole [37] . În unele cazuri, cum ar fi districtul de apă Irvine Ranch din Orange County , este, de asemenea, folosit pentru a spăla toaletele [38] .
S-a estimat că în 2002 un total de 1,7 miliarde de galoane SUA (6.400.000 m 3 ) pe zi, sau aproape 3% din sursa publică de apă, a fost reutilizată direct. California a refolosit 0,6 și, respectiv, Florida 0,5 miliarde de galoane SUA (1.900.000 m 3 ) pe zi. Douăzeci și cinci de state au avut reglementări privind utilizarea apei regenerate în 2002. Reutilizarea directă planificată a apei recuperate a început în 1932 odată cu construirea unei instalații de apă regenerată în Parcul Golden Gate din San Francisco . Apa recuperată este distribuită de obicei folosind o rețea de conducte duble colorate care separă complet conductele de apă recuperată de conductele de apă potabilă [39] .