גישות חדשניות לחיסול במערכות מים בקנה מידה קטן ובחוץ לרשת

הקדמה: למה סינדימנטציה חשובה במערכות מים מחוץ ל-Grid

הגישה למים לשתייה נקיים נותרה אתגר קריטי עבור מיליוני אנשים החיים בקהילות כפריות, מרוחקות ומחוצה לה.בעוד שצמחי טיפול במים עירוניים בקנה מידה גדול מסתמכים על אגן של אנרגיה מורכבת, אנרגיה אינטנסיבית, מערכות בקנה מידה קטן ומחוץ לריד דורשות גישות פשוטות, בעלות נמוכה וקלות לשמור על סינדיציה יקרה, תהליך של מתן אפשרות לחלקיקים להשבת מים, לעתים קרובות יותר יעיל, ללא טיפול יעיל.

עיצובים מסורתיים של סימנטציה, כגון מיכלי טיהור מלבני או מעגלי, הם בגודל של שערי זרימה עקביים וכרכים גדולים.עיצובים אלה הם לעתים רחוקות מעשי בהגדרות מחוץ לריד, שבו הביקוש למים משתנה, אדמה מוגבלת, ומפעילים מיומנים הם בקושי.בעשור האחרון, מהנדסים ומתרגלים פיתחו הסתגלות חדשנית שמשפרת ביצועים תוך שמירה על מגבלות של בקנה מידה קטן, מערכות יקרות אלה, חומרים אמינים, ללא רכיבים טבעיים.

מאמר זה סוקר את האתגרים המרכזיים העומדים בפני השמדה מופרכת, חוקר טכניקות חדשניות מוכחות, ובחן טכנולוגיות מתפתחות המבטיחות להרחיב עוד יותר את הגישה למים בטוחים באזורים שעדיין נשמרו.עבור בהקשר נוסף לצורך העולמי לטיפול במים מבוזרים, ה-FLT:0World Health OrganizationveFLT:1 מספק נתונים מעודכנים על כיסוי מים ברחבי העולם.

אתגרים ייחודיים ב- Small-Scale ו- Off-Grid Sedimentation

תכנון מערכות של משקעים עבור יישומים מחוץ לריד שונה ביסודה מעיצוב צמחי קונבנציונלי.יש לטפל במגבלות הבאות:

(FLT:0Variable Flow rate and I לסירוגין פעולה: ibph:1 ,הרבה מערכות מחוץ לריד תלויים משאבות ידיים, משאבות המופעלות על ידי השמש, או אספקה מחוספסת כוח הכבידה שפועלת רק כמה שעות ביום.
(ב) התנחלויות כפריות צפופות או קהילות הרריות, אגן מלבני גדול אינם אפשריים.פתרונות חייבים להתאים בתוך טביעת רגל קטנה או להשתלב במבנים הקיימים.
(FLT:0)Low Capital and Operations Budgets: FIRLT:1 קהילות לעתים קרובות לא יכולות להרשות לעצמן טנקים קונקרטיים, גרוטאות מכניות, או מזהמים כימיים.מערכות חייבות להיבנות מחומרים הזמינים באופן מקומי כגון תופים מפלסטיק, לבנים או חול.
איכות מים גולמית:0Variable:FLT:1 במהלך עונות גשום, זעזוע יכול להעלות באופן דרמטי.עונות יבש עלולים להביא עומסים אל-גל גבוהים.
(FLT:0) הגבלות מיומנות: FLT:1IR תחזוקת משימות כגון הסרת גילוח, ניקוי ביפיל, והחלפת מדיה חייב להיות פשוט מספיק עבור חברי הקהילה עם הכשרה מינימלית.

אתגרים אלה הובילו חדשנות לעבר מבוזר, אנרגיה נמוכה, עיצובים בעלי צמיחה נמוכה.סקירה שימושית של שיקולים עיצוביים עבור אספקת מים כפרית ניתן למצוא בFLT:0the SSWM (SECWM) כלי סנסציה וניהול מים) פרוטוקול FLT:1, אשר מקטלוג טכנולוגיות קונטקסט-מופיות.

טכניקות לחיקוי חדשניות עבור Off-Grid Systems

כמה משפחות של טכנולוגיות של סימנטציה מותאמות בהצלחה או פותחו במיוחד עבור הגדרות בקנה מידה קטן ומחוץ לריד.כל טכניקה מאזן את יעילותה עם פשטות.

1.Wetlands נבנה עבור סינדימנטציה

משטחים מעוצבים מחקים את החדירה הטבעית ואת תהליכי הטיהור שנמצאו במערכות אקולוגיות מרש.הם מורכבים מאגן מקופל מלא בכבד, חול, וצמחים רטובים מושרשים דרך התקשורת, מוודאים מוצקים מושעה ומיושבים על ידי שורשים צמחיים וביופילים מיקרוביאליים.

(ב) ,0) יתרונות לשימוש מחוץ למצד:

אין צורך בקלט אנרגיה – המערכת פועלת על ידי זרימת הכבידה.
תחזוקה נמוכה - צמחים דורשים מדי פעם קציר, ו ⁇ מצטבר לאט.
Co-benefits - רטובות גם להסיר פתוגנים, חומרים מזינים, ומזהמים אורגניים.
שילוב נוף - רטובות יכולות להיות מתוכננות כתכונות קהילתיות אטרקטיביות.

בעוד ש"רטבים" בנויים יעילים ביותר כאשר הם משמשים כצעד טיפול משני לאחר בדיקת קוארזה, הם יכולים לתפקד כיחידות סימנטציה ראשוניות כאשר גודל כראוי.קצב טעינת פני השטח הטיפוסי הוא 0.1–0.3 m3/m2/Day, אשר מבטיח זרימה עדינה ויעילה התיישבות.ל-מפלס רטוב (מים פתוחים) וזרימה (מים דרך מדיה) מבצעים היטב עבור מערכות חסוכותיות ואקלים מוצקות (FD2FD)

דוגמה בולטת אחת היא מערכת הרטובה של הקהילה בכפר מטארה, סרי לנקה, שבו זרם תת-קרקעי בנוי רטובה מים אפורים מקומיים ומפחית את ההפרעות במעל 90% לפני השימוש בשקרציה.הההון היה בערך שליש ממערכת טנק סקפטי וספילוטוויית קונבנציונלית.

2. איטי חול הפלסטרציה כצעד קיפלציה משולב

סינון חול איטי הוא טכנולוגיה בת מאה שמסתמך על שכבה ביולוגית (FLT:0schmutzdeckeFLT:1) שהוקמה על פני השטח של מיטת חול משובחת. בעוד שמקובל לטיפול משני לאחר סינדיציה, הסתגלות מאפשרת כיום מסננים חול איטיים לטפל ברמות זעזוע גבוהות יותר על ידי שילוב של אזור מקדמה או באמצעות שימוש חמור יותר תחת מערכת כפולה.

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ,0) תאים טרום-מסלולריים: איורומ"ד:1 חדר פשוט מבולבל לפני השינה החול מאפשר לחלקיקים קוארזה להתיישב לפני ההגעה לשכבת הביולוגית, המשתרע על פני זמני מסנן.
(FLT:0) Horizontal-flow מסננים מחוספסים: ⁇ FLT 1:1 שימוש חמור של גדלים יפים יותר, יחידות בעלות נמוכה אלה פועלות כאספןי השמדה לפני מסנן החול האיטי.
(FLT:0) מתנחלים בעלי צלחת: FLT:1) הוספת כמה צלחות נוטות בתוך דיור המסנן יכול להגדיל משמעותית את שטח פני השטח המתיישב ללא עלייה של טביעת רגל.

מסנני חול איטיים הם אידיאליים עבור מערכות מחוץ לריד כי הם דורשים כימיקלים, ללא חשמל, וניתן לבנות באמצעות חול זמין מקומי ותופים.סיכום של הנחיות עיצוב עבור מסננים חול איטי היקף הקהילה זמין מ FLT:0 משאבי טיפול המים הגלובלי של CDC של משאבי מים גלובליים של CDC FLT:1 , הסתגלות מודרנית השיגו זעזועים עקבי מתחת ל 1 TU אפילו מים גולמיים עבור 100 מרפאה מתאימה.

3.Sdimentation Baffles ו-Clifiers

אחד ההחידושים הפשוטים ביותר אך היעילים ביותר הוא המיקום האסטרטגי של הבפטים בתוך מיכל התיישבות. Baffles הם קירות אנכיים או מזוהים אשר זורמים מים ישירים, להפחית את הקיצור, ולקדם אפילו הפצה על פני אזור ההתנחלות.בטנקים קטנים, הוספת מכשול יחיד בשקע יכול להכפיל את זמן ההתנחלות היעיל.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ויקרא י"א: "אֲבָר עַמְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבָה אֲשֶׁר הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא
(ב) ,0) , תחת נביחות: 1 (ב) קיר אשר מכריח מים לזרום מטה ואז למעלה, יצירת מהירות זרימה עדינה המאפשרת חלקיקים דקים להתיישב.
(ב) ⁇ :0) ,(הבבב) מ-FLT:1 (ב) עשויים מגליונות PVC או plywood, ניתן להעבירם כדי לשנות את אורך הדרך האפקטיבי של נתיב ההתנחלות בהתבסס על ביצועים נצפים.

הבהרת בקנה מידה קטן עם מיכל HDPE מותאם, יחידות אלה להשיג 70-85% הסרת מוצקים מוחלטים (TSS) בשילוב עם מזחלות פשוטות 500 ליטר ל 2000 ליטר HDPE, יחידות אלה להשיג 70-85% הסרה של סך הכל מושעה (TSS) בשילוב עם חומרים מבוזרים פשוטים כמו זרעי מוסקווה או אלומיניום.

Lamella Plate and Tube Settlers for High-Rate Sedimentation

המתיישבים של Lamella משתמשים בסדרה של צלחות נטו מאוד ליצור אזור גדול להתיישב בתוך נפח קומפקטי.מים זורם למעלה בין הלוחות, בעוד חלקיקים להחליק מטה את פני השטח המתפתלים.עיצוב זה יכול להשיג שיעורי סידנציה 5-10 פעמים גבוה יותר מאשר טנקים קונבנציונליים של אותה טביעת רגל.

לשימוש מחוץ לצחיח, המתנחלים lamella כבר מיניודור מחומרים קלים כגון סיבים, פלסטיק מחוספס, או אפילו מכנסות במבוק. יחידה קטנה בקנה מידה קטן טיפוסית תופסת פחות מ 1 מ"2 ויכול לטפל עד 23 / שעה של מים מקוטבים בינוניים, גרסה באמצעות צינורות זעירים נוטה ב 60 מעלות, ביצועים דומים עם פחות מ"ר או יותר של צינורות מים קלים, אבל הם יכולים להיות מנקה עם כמה חודשים עם מחזוריים עם מחזורים קלים.

המתנחלים בעלי תואר גבוה אלה מתאימים במיוחד לפעילות חירום או למחנות זמניים משום שניתן לפרוס במהירות ולגדל על ידי הוספת או הסרת ערכות צלחת.TheFLT:0Engineering for Change (E4C)FLT:1 הספרייה כוללת מספר עיצובים קוד פתוח עבור מתנחלים lamella באמצעות גליונות גג ממוחזרים מקומיים.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

הגבול של השמדה מחוץ לריד עוצב על ידי שילוב אנרגיה מתחדשת ושיפור ביולוגי.שני הכיוונים המבטיחים הם יחידות של סימנטציה מופעלת השמש ופילטרים ביו-סנד עם אזורי התיישבות משופרים.

יחידת הזימנטציה של השמש

לוחות פוטו-וולטאיים יכולים לכפות משאבות קטנות המרות מים לטנקים מגודלים, המספקים ראש עקבי לזרימת הכבידה.חשוב יותר, אנרגיה סולארית יכולה לשמש כדי לכפות מטבוליט מהיר שגורם בעדינות להזיז מים כדי לקדם חלקיק ויצור חישוקל לפני התיישבות.יחידות ריצוף אלה הן כעת מפגין כפריות ממושכות בבתי ספר ובמזרח אפריקה מספיקות ל- 100 שעות.

פילטרים עם אזורי Integrated Settling

(ב) מסננים ביולוגיים מסורתיים (BSFs) מורכבים ממתכת בטון או מפלסטיק מלא שכבות של חול וחצץ.השכבות הביולוגיות על גבי החול.עם זאת, כאשר למים גולמיים יש מאוד זעזוע גבוה (FLT:0over 200 NTUFLT 1) ניתן לנקות את הפילטרים החדשים במהירות על פני השטח.

פולימר וקוגני טבע בSedimentation

בעוד שטכניקת המשקעים לסם, השימוש ב- coagulants משפר באופן דרמטי את ההתנחלות של חלקיקים בסדרי ראייה. במערכות מחוספסות, קוגניציה טבעית כגון FLT:0 Moringa oleifera FLT 1 יכול ליישב פחות מ- 60% עלות של אבקת זרעי צ'אט, או ג'ל אלוורה משולב צובר פופולריות כי הם זמינים מקומית וניתן להוסיף במהירות צינורות מים.

חידוש עם ניהול קהילתי

טכנולוגיה לבדה אינה מספיקה.מערכות המשקעים המופרכות ביותר הן אלה המוטבעות במסגרת ניהול הקהילה.

(FLT:0 חלקיות עיצוב: FLT:1) מעורבים חברי הקהילה בבחירת ובבניה של מערכת המשקעים מטפח בעלות ומבטיחה שהמערכת תואמת מיומנויות מקומיות וחומרים.
(FLT:0) ניטור קלף: 1FLT ( 1FLT) בדיקות חזותיות של בהירות רכה ומדידה תקופתית של עומק הגילוח ניתן לעשות עם מקל ובקבוק ברור.
לוח הזמנים של תחזוקה קונסולרי: 1.FLT:1 הסרת סלידג', ניקוי ביפיל, והחלפת התקשורת חייבת להיות מתוכננת עם אחריות ברורה.
(FLT:0) שחזור: 1FLT 1 תשלום חודשי קטן או תרומה עבודה המכסה חלקי חילוף ומפעילים מריצים מבטיח קיימות ארוכת טווח.

כמה ארגונים לא ממשלתיים וארגונים חברתיים שילבו בהצלחה את חידושי המשקעים לעיל עם תוכניות הכשרה קהילתית.לדוגמה, מודל "בית הספר למים" באוגנדה מלמד נשים מקומיות כיצד לשמור על מסננים ביו-סנד עם מתנחלים משולבים, ובכך להשיג 98% המשך השימוש לאחר שנתיים.

מסקנה: A Path Forward for Safe Water Access

סימנטציה נותרה אבן הפינה של טיפול במים, אבל היישום שלה במערכות בקנה מידה קטן ומחוצה לה דורש עזיבה של אחד בגודל אחד של עיצובים בגודל אחד-איכות-כל עיצובים. לבנות רטובות, חדור חול איטי עם פיזור חול עם טרום-מחדש, מבהיל clarled, ומתנחלים lamella-rate-rate-rate-rate-remevetrated פתרונות חזקים, מתאימים כי מכבדים את המגבלות של קהילות מרוחקות.

המטרה הסופית היא לא רק להסיר את המשקעים, אלא גם להגן על סינון הזרם ולחטא, להפחית את נטל המחלה, ולהעצים קהילות לנהל את אספקת המים שלהם.המשך ההשקעה בבדיקת שדה, שיתוף ידע, וייצור בעלות נמוכה יזרז את פריסת החדשנות הללו.עבור מתרגלים מים המבקשים ליישם מערכות כאלה, החל עם טייס של מגבר מבהב או מנקה נמוכה עם קופת מים יעילה, הוא בטוח לשימוש במים.