تجديد المياه الجوفية في مقاطعة أورانج

 

الموقع:

مقاطعة أورانج ، كاليفورنيا هي منطقة حضرية تقع على ساحل المحيط الهادئ ، جنوب مقاطعة لوس أنجلوس. يبلغ عدد سكانها 3 ملايين نسمة اعتبارًا من عام 2010 ، وهي ثالث مقاطعة في ولاية كاليفورنيا من حيث عدد السكان.

التحدي

تشتهر مقاطعة Orange County Water District (OCWD) ببنائها ، في عام 1976 ، واحدة من أولى المنشآت في الولايات المتحدة لتحويل مياه الصرف الصحي إلى مياه نقية. وضع هذا المشروع الأولي ، المسمى Water Factory 21 ، الأساس لتوسع عام 2008 في أكبر نظام متقدم لتنقية المياه في العالم لإعادة استخدام المياه الصالحة للشرب. في حين لم يتم تصور المشروع في البداية مع مراعاة صحة المحيطات ، فقد وفر مليارات الجالونات من مياه الصرف الصحي المعالجة من تصريفها في المحيط ، مع توفير المياه النظيفة لمئات الآلاف من الأشخاص في منطقة معرضة للجفاف.

بحلول منتصف السبعينيات ، بعد أن شهدت طفرة سكانية وزيادة الطلب على المياه ، تم سحب طبقة المياه الجوفية العذبة الجوفية في مقاطعة أورانج. كانت المياه المالحة من المحيط تتسرب إلى الداخل ، مما يشكل تهديدًا لإمدادات مياه الشرب في المقاطعة. قرر قادة OCWD بناء مصنع يمكنه تنقية مياه الصرف الصحي بالمقاطعة بحيث يمكن لـ OCWD إعادة المياه المعالجة إلى طبقة المياه الجوفية ، حيث تعمل كحاجز وتجنب تسرب المياه المالحة.

كان المصنع ، المعروف باسم Water Factory 21 ، قادرًا على إنتاج حوالي 15 مليون جالون من المياه النظيفة يوميًا. مع نمو عدد سكان المقاطعة ، وتم سحب المزيد والمزيد من المياه من طبقات المياه الجوفية ، استمر تسرب المياه المالحة يمثل مشكلة. كان الجفاف شائعًا أيضًا ، مما أدى إلى نقص متكرر في المياه. في ذلك الوقت ، كانت إمدادات المياه في المقاطعة تأتي من المياه الجوفية ، نهر سانتا آنا ، كما تم استيرادها بتكلفة كبيرة من نهر كولورادو ومن شمال كاليفورنيا. لم يكن استيراد المزيد من المياه يمكن الاعتماد عليه في أوقات الجفاف.

كانت هناك مشكلة أخرى تواجه المقاطعة وهي أن أنبوب المصب الكبير ، الذي يرسل مياه الصرف الصحي المعالجة من محطة المعالجة إلى المحيط ، قد وصل إلى طاقته. إذا تم توسيع مصادر المياه لتتناسب مع الطلب ، فلن يكون الأنبوب قادرًا على التعامل مع الحجم الإضافي.

قام قادة OCWD بتقييم خطط التوسع المختلفة ، بحثًا عن الخيار الأكثر تكلفة والذي من شأنه أيضًا دعم إمدادات المياه حتى أثناء فترات الجفاف ، وفي النهاية تصور مشروع نظام تجديد المياه الجوفية (GWRS). بموجب هذه الخطة ، دخلت OCWD في شراكة مع مقاطعة Orange County Sanitation District (OCSD) لبناء أكبر نظام متقدم لتنقية المياه في العالم لإعادة استخدام مياه الشرب.

الإجراءات المتخذة

أصبح المرفق الذي بناه OCWD و OCSD قيد التشغيل في عام 2008 وكان قادرًا في البداية على إنتاج 70 مليون جالون من المياه النظيفة يوميًا. في عام 2015 ، تم توسيع المصنع لإنتاج 100 مليون جالون يوميًا ، ويخضع المصنع حاليًا لتوسيع آخر سينتج 130 مليون جالون يوميًا في عام 2023.

كيف يعمل

قبل الذهاب إلى محطة التنقية ، تخضع مياه الصرف الصحي أولاً لعملية معالجة أكثر نموذجية تسمى المعالجة الثانوية ، والتي تشمل شاشات القضبان ، وغرف الحصى ، والمرشحات المتقطرة ، والحمأة المنشطة ، وأجهزة التصفية والتطهير. بعد اكتمال هذه العملية ، يتم إرسالها إلى مصنع GWRS. تم تصميم المصنع من قبل شركة CDM Smith الهندسية ، ويستخدم المصنع عملية تنقية من ثلاث خطوات.

1 - الخطوة الأولى هي الترشيح الدقيق ، الذي يعتمد على ألياف مجوفة صغيرة من البولي بروبلين ، تشبه القش ، مع ثقوب صغيرة في الجوانب يبلغ قطرها 0.2 ميكرون (1/300 قطر شعرة الإنسان). عن طريق سحب المياه من خلال الثقوب إلى مركز الألياف ، يتم تصفية المواد الصلبة العالقة ومسببات الأمراض من الماء.

التقطير الدقيق

يتضمن الترشيح الدقيق استخدام ألياف مجوفة صغيرة من مادة البولي بروبيلين ، تشبه القش ، مع ثقوب في الجوانب يبلغ قطرها 0.2 ميكرون (1/300 قطر شعرة الإنسان). عن طريق سحب المياه من خلال الثقوب إلى مركز الألياف ، يتم تصفية المواد الصلبة العالقة ومسببات الأمراض من الماء. الصورة © مقاطعة أورانج ووتر ديستريكت

2 - خلال الخطوة الثانية ، يخضع الماء للتناضح العكسي ، حيث يتم دفع المياه المضغوطة عبر غشاء دقيق يزيل مسببات الأمراض والمواد الكيميائية ، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية.

التناضح العكسي

بعد الترشيح الدقيق ، يخضع الماء للتناضح العكسي ، حيث يتم دفع المياه المضغوطة عبر غشاء دقيق يزيل مسببات الأمراض والمواد الكيميائية ، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية. الصورة © مقاطعة أورانج ووتر ديستريكت

3 - تتضمن الخطوة الثالثة معالجة نهائية بالأشعة فوق البنفسجية التي تطهر الماء عن طريق تغيير طبيعة الحمض النووي لأي مسببات الأمراض المتبقية ؛ يستخدم بيروكسيد الهيدروجين أيضًا لإزالة الحديد والعفص والمواد العضوية منخفضة الوزن الجزيئي من خلال عملية أكسدة متقدمة ، والتي تكسر الروابط الجزيئية للملوثات المتبقية. تُضاف المعادن مرة أخرى إلى الماء لتثبيته وتثبيت الرقم الهيدروجيني ، قبل دخوله نظام التوزيع.

الضوء فوق البنفسجي GWRS (UV)

العلاج النهائي بالأشعة فوق البنفسجية يطهر الماء عن طريق تغيير طبيعة الحمض النووي لأي مسببات الأمراض المتبقية ؛ كما يستخدم بيروكسيد الهيدروجين لإزالة الحديد والعفص والمواد العضوية منخفضة الوزن الجزيئي من خلال عملية أكسدة متقدمة ، والتي تكسر الروابط الجزيئية للملوثات المتبقية. الصورة © مقاطعة أورانج ووتر ديستريكت

تتجاوز المياه المعالجة بواسطة GWRS اللوائح الحكومية والفيدرالية الخاصة بمياه الشرب. (لمزيد من التفاصيل الهندسية ، راجع يفتح في نافذة جديدةجولة فنية في نظام تجديد المياه الجوفية.) تخضع المياه المعالجة والمياه الجوفية والسطحية لمراقبة مكثفة في  يفتح في نافذة جديدةمعمل جودة المياه فيليب ل. أنتوني، حيث يتم اختباره لأكثر من 500 مركب (تنظم وكالة حماية البيئة 90 مركبًا فقط ، مما يترك آلاف المواد الكيميائية غير منظمة). يقوم المعمل باختبار المياه من حوالي 1,500 موقع في جميع أنحاء الحوض ، ويحلل أكثر من 20,000 عينة كل عام ويبلغ عن أكثر من 400,000 نتيجة. يوفر OCWD أيضًا اختبارًا إقليميًا لأكثر من 200 بئر لمياه الشرب لمزودي مياه الشرب المحليين.

بعد العلاج ، يتم حقن حوالي ثلث الحجم الناتج في الآبار العميقة على طول الساحل ، مما يشكل حاجزًا للمياه العذبة ضد تسرب مياه البحر ، ويستخدم الباقي للمساعدة في تجديد حوض المياه الجوفية في مقاطعة أورانج. يحدث هذا من خلال السماح للمياه بالتجمع في أحواض كبيرة ثم تتسرب عبر الرمال والحصى عبر الجاذبية للتخزين النهائي في طبقة المياه الجوفية الجوفية. في حين أن عملية الترشيح يمكن أن توفر ترشيحًا إضافيًا ، في حالة OCWD ، تم بالفعل تنقية المياه إلى مستويات قريبة من التقطير ، وهذه الخطوة هي إلى حد كبير طبقة إضافية من الحماية التي يفرضها منظمو مياه الشرب في كاليفورنيا. يوفر هذا أيضًا فائدة نفسية ، حيث يساعد على تهدئة نفور المستهلك من استخدام المياه المعاد تدويرها لزيادة مصادر مياه الشرب التقليدية. يقوم تجار التجزئة بسحب المياه من الحوض عبر أكثر من 400 بئر وتوصيلها إلى المستهلكين.

ما مدى نجاح ذلك؟

يوفر البرنامج حاليًا 100 مليون جالون يوميًا ، وهو ما يكفي من المياه لتلبية احتياجات 850,000 ألف شخص. يوفر حوض المياه الجوفية في مقاطعة أورانج حوالي 77 ٪ من إجمالي إمدادات المياه إلى 2.5 مليون شخص يعيشون في شمال ووسط مقاطعة أورانج. يخضع المصنع حاليًا لتوسعة أخرى ، من المتوقع أن تصل طاقتها الإنتاجية إلى 130 مليون جالون يوميًا في عام 2023.

في حين أن هذا النظام قد بدأ في المقام الأول لتأمين المياه النظيفة للاستخدامات السكنية والتجارية ولم يبدأ بدافع القلق بشأن تأثير تصريف مياه الصرف الصحي المعالجة في المحيط ، فمنذ إنشائه في عام 2008 ، حقق النظام مع ذلك ما يقدر بـ 329 مليار جالون من المياه النظيفة المعاد تدويرها. كان من المحتمل أن يتم تصريف جزء كبير من هذه المياه في البحر إذا لم يتم بناء وتنفيذ النظام.

لا يزال النظام يخلق مجرى نفايات. تنتج عملية التنقية 85 بالمائة من المياه النظيفة من حيث الحجم ، في حين يتم إرسال 15 بالمائة مرة أخرى إلى OCSD لتتم معالجتها بشكل أكبر. في هذه المرحلة يبدو مثل الشاي المثلج الداكن. يتم فصل المواد الصلبة ونقلها إلى مكب الأرض. ما تبقى لا يزال يتم تصريفه في المحيط من خلال أنابيب المصب ، والتي تأخذ المياه خمسة أميال إلى المحيط على عمق مائتي قدم تحت سطح الماء.

كما يحصد OCSD الميثان والهيدروجين. يستخدم الهيدروجين للسيارات الهيدروجينية ، وهناك محطة شحن عند البوابة الأمامية.

لقد عملت GWRS كنموذج لأماكن أخرى ، مما يدل على أن إعادة تدوير المياه يمكن أن يكون مفيدًا ويصبح مقبولًا على نطاق واسع كحل لمعالجة مياه الصرف الصحي في منطقة حضرية كبيرة غنية نسبيًا. تعاونت المنطقة مع سنغافورة ، التي شيدت وتستخدم الآن ما لا يقل عن ثلاثة مصانع أصغر باستخدام تقنية مماثلة ، وتدرس العديد من المدن في جميع أنحاء كاليفورنيا والولايات المتحدة والعالم الآن ما إذا كان استصلاح مياه الصرف الصحي يمكن أن يعمل لصالحهم.

الماء المقطر

تُضاف المعادن مرة أخرى إلى المياه النقية لتثبيتها وتثبيت درجة الحموضة قبل دخولها إلى نظام التوزيع. الصورة © مقاطعة أورانج ووتر ديستريكت

الدروس المستفادة

  • لا يمكن أن يتوقف التواصل مع الجمهور أبدًا ، ويجب أن يكون مبكرًا ومتكررًا. تعلمت مقاطعة أورانج من الإخفاقات المبكرة في سان دييغو في عام 1994 ، ولوس أنجلوس في عام 2000 ، حيث حاول كلاهما اجتياز برامج إعادة تدوير المياه وفشلا. في لوس أنجلوس ، لعبت تصورات العدالة الاجتماعية دورًا ، حيث كان من المقرر أن تتلقى المناطق الفقيرة المياه المعاد تدويرها. قامت سان دييغو منذ ذلك الحين ببناء محطة لتحلية المحيطات (أغلى ثمناً وتستهلك الكثير من الطاقة).
  • استثمرت OCWD في العمل مع المدارس لإشراك الأطفال ، بما في ذلك مهرجان المياه السنوي لطلاب الصف الخامس والسادس والفصول الدراسية الموجهة للشباب ، والتي يتم تدريسها من خلال كليات المجتمع المحلي ؛ تقدم المقاطعة جولات مجانية في المصنع للجمهور ؛ موقع الويب معقد ، مع شروحات ومقاطع فيديو مبسطة ، بالإضافة إلى مكتبات تحتوي على تقارير أكثر تعمقًا.
  • لقد لقي نظام GWRS استقبالًا جيدًا للغاية. ومن بين 158 مقالاً عن العملية نُشرت في الدوريات بين عامي 2000 و 2016 ، لم تكن هناك تغطية سلبية صفرية ، واعتبرت غالبية المقالات إما محايدة (72٪) أو إيجابية (28٪).
  • كان تعليم الموظفين الذين يديرون المصنع كيفية التحدث علنًا عن عملهم دون المصطلحات ، وجعلهم يقومون بالتوعية والعروض التقديمية ، بدلاً من شركات العلاقات العامة ، فعالاً. أصدرت ولاية كاليفورنيا مؤخرًا قانونًا يسمح للمنشأة بتعبئة جزء صغير من المياه المنتجة هناك ، مما يعني أنه يمكن للموظفين إحضار المياه إلى المهرجانات والمعارض المجتمعية حتى يتمكن الناس من رؤية المياه نظيفة فوارة. الخوف من شرب المياه المعاد تدويرها يتناقص مع الألفة.
  • يوفر وجود طبقة مياه جوفية حيث يمكن إعادة ضخ المياه ميزة نفسية لتهدئة النفور العام. كما أنه يوفر طبقة إضافية من الحماية لضمان اختلاط المياه المعاد تدويرها بالمياه الجوفية الأصلية.
  • أدت التحسينات في تكنولوجيا الأغشية إلى خفض تكلفة الطاقة للتناضح العكسي بنسبة 75٪ منذ السبعينيات.
  • كثيرًا ما يسأل الناس لماذا لا تقوم المقاطعة بتحلية مياه المحيط. إن تنقية المياه المالحة أكثر صعوبة وأكثر تكلفة من تنقية مياه الصرف الصحي. تحتوي مياه المحيط على حوالي 35,000 جزء في المليون من الأملاح ، في حين أن مياه الصرف الصحي تحتوي على أقل من 2000 جزء في المليون.
  • إنه مشروع مالي كبير ، بتكاليف تقترب من مليار دولار ، وتقديرات القيام بنفس البرنامج اليوم تقترب من ملياري دولار.
  • بمرور الوقت ، تم تنقيح اللوائح حيث جاءت البيانات من منشآت مثل GWRS. عندما بدأ البرنامج لأول مرة ، طلب قسم كاليفورنيا لمياه الشرب تخزين المياه تحت الأرض لمدة ستة أشهر ، مما خلق بعض التحديات الهندسية والبنية التحتية. الآن ، تم تقليل وقت التخزين تحت الأرض إلى ثلاثة أشهر.

ملخص التمويل

تبلغ التكلفة الإجمالية المقدرة لإنشاء GWRS ما يقرب من 1 مليار دولار (973 مليون دولار ، مع 481 مليون دولار في تكاليف البناء للمرفق الأولي 70 مليون جالون في اليوم). تم دفع هذا بمبلغ 135 مليون دولار في شكل قروض اتحادية منخفضة الفائدة و 167 مليون دولار في قروض حكومية منخفضة الفائدة ، مع منح تشكل الفارق ، بما في ذلك 90 مليون دولار من الإعانات من الوكالات ، بما في ذلك إدارة الموارد المائية في كاليفورنيا ، وحماية البيئة. الوكالة ، منطقة متروبوليتان ووتر بجنوب كاليفورنيا ، وغيرها.

استيراد المياه من أماكن أخرى يكلف حوالي 1,000 دولار لكل قدم. في حين أن تكلفة المياه المنتجة في GWRS هي 525 دولارًا للفدان مع الإعانات ، أو 850 دولارًا للفدان للقدم دون دعم.

المنظمات الرائدة

منطقة الصرف الصحي في مقاطعة أورانج ومنطقة المياه في مقاطعة أورانج

شركاؤنا

CDM Smith (هندسة)
بلاك اند فيتش (الهندسة)

المصادر

يفتح في نافذة جديدةتغطية الصحف لإعادة تدوير المياه الصالحة للشرب في نظام تجديد المياه الجوفية في مقاطعة أورانج كاونتي

يفتح في نافذة جديدةمقاطعة مقاطعة أورانج للصرف الصحي

يفتح في نافذة جديدةمقاطعة مقاطعة أورانج للمياه

: فيديو يفتح في نافذة جديدةجولة افتراضية: نظام تجديد المياه الجوفية

بورنو youjizz كسكسكسكسكس المعلم الثلاثون الجنس
Translate »