مقدمة: لماذا مسائل إعادة تدوير المياه

فقلة المياه العذبة لم تعد مشكلة بعيدة، بل إن ثلثي سكان العالم قد يواجهون ضغطاً في المياه بحلول عام 2025، ويوفر إعادة تدوير المياه الجوفية حلاً عملياً وقرب الأجل عن طريق استخلاص المياه من المصارف، والحمامات، وغسل الآلات، بل وحتى أحواض المياه الصالحة لإعادة استخدامها في الري، وتفريغ المراحيض، والغسيل، ويمكن لهذا النهج أن يخفض استهلاك المياه المنزلية بنسبة تتراوح بين 30 و50 في المائة، ويخفف من عبء النفايات على المياه.

الحالة الراهنة لإعادة تدوير المياه

أما اليوم، فإن معظم نظم المياه الرمادية تقع في إحدى فئتين: نظم التحويل البسيطة التي توجه المياه غير المعالجة مباشرة إلى الحدائق، أو وحدات المعالجة المجهزة التي ترشّح وتزيل المياه للاستخدامات غير القابلة للاحتمال في الأماكن المغلقة، وفي الولايات المتحدة، مثل كاليفورنيا وأريزونا وتكساس، اعتمدت أنظمة تسمح بمعالجة المياه الرطبة المعالجة بالري تحت سطح الأرض وتفشي المراحيض، غير أن الاعتماد لا يزال منخفضا.

التكنولوجيات الناشئة للمراقبة

نظم التصويب المتقدمة

تعتمد مرشحات المياه الرمادية التقليدية على شاشات الميوش أو مرشحات الرمل التي تزيل الجسيمات الكبيرة ولكن تترك البكتيريا والفيروسات والمواد الكيميائية المذابة تمر من خلالها، فتستهدف تكنولوجيات التصفية المتقدمة هذه الملوثات الآن بقدر أكبر من الكفاءة.

وتدمج المفاعلات الأحيائية (MBRs) المعالجة البيولوجية مع تلفيق الأدمغة في وحدة واحدة من وحدات الاتفاق، وتكسر الكائنات المجهرية المادة العضوية والمغذيات، بينما تُستخدم أجهزة القياس المتعددة الرش (الحجم 0.02 إلى 0.1 ميكرونز) في التخلص من المسببات المرضية.

كما أن التسلل إلى الغلاف الجوي (الفرنكات) والأوسموس الأمامي (FO) يكتسبان أيضاً مشقة، فإمبرانيات الفلور الوطنية ترفض الرسوبيات المتفشية ومعظم الجزيئات العضوية، تنتج المياه المناسبة للغسيل والحمام، وتستخدم الفلور حلاً للسحب من الماء عبر حمراء شبه قابل للشرب في درجة منخفضة من الضغط، مما يقلل من استهلاك الطاقة.

الرصد والمراقبة الذكية

إن شبكة المعلومات عن المياه الرمادية تحول نظم المياه الرمادية من تركيبات السباكة السلبية إلى شبكات تكيفية، وترصد أجهزة الاستشعار الذكية بارامترات نوعية المياه في حالة الاضطرابات في الوقت الحقيقي، والهيدروك، والسلوكية، ودرجة الحرارة، والكلور المتبقي، وتستخدم أشعة الماكين هذه البيانات لتعظيم دورات العلاج، وتنبّؤ التلويث، وتسربّب المصابيحات أو فشل النظام.

ومن التطورات الملحوظة إدماج نظم المياه الرمادية في برامج إدارة الطاقة المنزلية، مثلا، يمكن لنظام المياه الرمادية الذكية أن يؤخر دورات العلاج لكي يتواءم مع توليد الطاقة الشمسية، باستخدام الطاقة المتجددة الزائدة لتشغيل المضخات ووحدات التطهير فوق البنفسجية، مما يقلل من التكاليف التشغيلية ويدعم أهداف المياه والطاقة الصافية - الزهيدة، حيث توفر الآن عدة مستلزمات رصد قائمة على الاشتراكات تضمن جودة المياه وتوفر تقارير أداء محلية، مما يجعل من الامتثال لمديري الممتلكات أسهل.

وحدات العلاج اللامركزية

إن البنية التحتية المركزية للمياه المستعملة باهظة الثمن وبطيئة البناء، إذ يتم تركيب وحدات معالجة مركزية، مجهزة، نموذجية، وغالبا ما تكون ذاتية الالاكتفاء، في منزل واحد، أو مجموعة من المنازل، أو مبنى تجاري دون الحاجة إلى أنابيب جديدة تحت الأرض، وتستخدم هذه الوحدات مزيجا من الرسوبيات، والتوتر، والابتزاز، والأشعة فوق البنفسجية، أو الكهروكلورية لإنتاج مياه تستوفي معايير صارمة لإعادة الاستخدام.

(أ) أن تكون النظم المحتوية فعالة بشكل خاص في الإغاثة في حالات الكوارث ومواقع البناء والمجتمعات النائية، ويمكن أن تأوي حاوية شحن ثابتة طولها 20 قدما نظاماً قادراً على معالجة 000 10 لتر يومياً، بما يكفي لـ 50 إلى 100 شخص، وهناك وحدات كثيرة تعمل بالطاقة الشمسية ومجهزة بالرصد عن بعد، مما يتيح النشر السريع المستقل للشبكة الكهربائية، وفي الهند، وفي إطار نظم الصرف الصحي في جنوب الصحراء الكبرى، أظهرت هذه المشاريع الرائدة أن هذه الأمراض.

(ب) أن النظم الهجينة [(FLT:1]] التي تعالج المياه الرمادية ومياه الأمطار آخذة في الظهور أيضاً، فبتجميع مصدرين مائيين متاحين محلياً، تزيد هذه النظم من قدرتها على التكيف أثناء فترات الجفاف الممتدة.() ويتحول متحكمون ذكور تلقائياً بين المصادر القائمة على توافرها ونوعيتها، ويعرضون الآن على هذه الوحدات منتجات " أقل حجماً " من المنتجات التي يمكن تركيبها في أيام أقل.

Overcoming the Big Challenges: Regulation, Perception, and Cost

العقبات التنظيمية

وتختلف أنظمة إعادة استخدام المياه الرمادية اختلافاً كبيراً حتى في بلدان واحدة، ففي الولايات المتحدة، تحتاج بعض الدول إلى تصاريح لأي نظام علاجي، بينما تكتفي دول أخرى بتنظيم النظم التي تستخدم المطهر الكيميائي، ويدفع عدم وجود معايير موحدة المصنعين إلى تصميم متغيرات متعددة للمنتجات، ويخلط المستهلكين بشأن ما هو قانوني، وينادي عدد متزايد من المنظمات بتنظيمات قائمة على الأداء تركز على جودة المواد السائلة وليس قواعد التصميم الافتراضية " غرين " .

التصور العام

وحتى عندما تثبت التكنولوجيا، كثيرا ما يعرب المستعملون عن عدم ارتياحهم لإعادة استخدام المياه من الحمامات وأجهزة الغسيل - تجمعات " ملتوية " على الرغم من أن المياه الرمادية المعالجة أنظف من مصادر المياه الطبيعية، كما أن حملات التعليم التي تستخدم شهادات تذكيرية واضحة وأطراف ثالثة (مثل NSF/ANSI 350) يمكن أن تبني الثقة.

التكلفة والعائدات على الاستثمار

وتراوحت تكاليف رأس المال الأولية لنظم المياه الرمادية المتقدمة من ٠٠٠ ٥ دولار لنظام تحويل بسيط إلى ٠٠٠ ١٥ دولار أو أكثر من أجل آلية تماما للرصد باستخدام النفط الخام، وتشمل فترات استرداد الأجور عادة ما تمتد من ثلاث إلى سبع سنوات، تبعا لمعدلات المياه المحلية، وإعادة الاستخدام، وكثافة الاستخدام، ومع ارتفاع الطلب وزيادة حجم التصنيع، فإن التكاليف تتناقص، وقد أدى تطوير وحدات متوسطة السعر غير المكيفة حديثا إلى ٠٠٠ ٤٠ في المائة.

التوقعات المستقبلية: ما الذي يتوقع بحلول عام 2035

ويعود تقارب عدة اتجاهات بالتعجيل باعتماد المياه الرمادية في العقد القادم، أولاً، تجبر الضغوط المناخية مديري المياه على تنويع حافظات الإمداد، ويقدر البنك الدولي أن الاستثمارات في إعادة استخدام المياه يمكن أن تولد 40 بليون دولار من الفوائد الاقتصادية سنوياً بحلول عام 2030، وثانياً، تستمر تكلفة أجهزة الاستشعار المتطورة للمياه، والممرات، والوصلية بين الإيوت، مما يجعل النظم المتطورة في متناول الأسواق السكنية والتجارية الرئيسية.

وتشمل التكنولوجيات الناشئة في الأفق bioelectrochemical systems] التي تستخدم البكتيريا في معالجة المياه المستعملة وتوليد الكهرباء، و]) المواد الميكروفونية ذاتياً عند اكتشاف الرش، وتزيل أيضاً الحاجة إلى استكشاف المواد الكيميائية الكيمائية.

ومع نضج هذه الابتكارات، فإن إعادة تدوير المياه الرمادية ستنتقل من ممارسة النشوء إلى عنصر قياسي من المباني ذات الكفاءة المائية، والرؤية النهائية هي اقتصاد مائي دائري يستخدم فيه كل قطرة عدة مرات قبل إعادتها إلى البيئة، وسيدير النظام الذكي المتكامل المياه والطاقة والنفايات معا، ويحقق أقصى قدر من النظم الإيكولوجية للبناء، مع استمرار دعم السياسات، والتعليم العام، والتقدم التكنولوجي، الذي لا يزال في متناول المستقبل.

]

" في غضون عشر سنوات، سيبدو البيت الذي لا يوجد فيه نظام مياه رمادية خارجاً كبيت دون مرحاض منخفض التدفقات " - الدكتورة أميليا توريس، مختبر الابتكار في مجال المياه، جامعة أريزونا ]

]

For more information on current research, see the EPA’s Water Reuse Program], the WHO’s guidelines for safe greywater reuse, and case studies from Hydraloop and