ऑरेंज काउंटी भूजल प्रतिकृति

 

स्थान

ऑरेंज काउंटी, कैलिफोर्निया एक शहरी क्षेत्र है जो लॉस एंजिल्स काउंटी के दक्षिण में प्रशांत महासागर के तट पर स्थित है। 3 तक 2010 मिलियन लोगों की आबादी के साथ, यह कैलिफोर्निया का तीसरा सबसे अधिक आबादी वाला काउंटी है।

चुनौती

ऑरेंज काउंटी वाटर डिस्ट्रिक्ट (OCWD) को 1976 में बनाया गया था, जो शुद्ध पानी में अपशिष्ट जल को बदलने के लिए अमेरिका में पहली सुविधाओं में से एक है। वाटर फैक्ट्री 21 नामक इस प्रारंभिक परियोजना ने 2008 में दुनिया के सबसे बड़े उन्नत जल शोधन प्रणाली में पीने योग्य पुन: उपयोग की नींव रखी। जबकि परियोजना को शुरू में समुद्र के स्वास्थ्य के साथ ध्यान में नहीं रखा गया था, इसने अरबों उपचारित अपशिष्ट जल को समुद्र में उतारे जाने से बचाया है, जबकि सूखा प्रभावित क्षेत्र के सैकड़ों हजारों लोगों के लिए स्वच्छ पानी भी प्रदान किया है।

1970 के दशक के मध्य तक, जनसंख्या में उछाल का अनुभव करने और पानी की बढ़ती मांग के बाद, ऑरेंज काउंटी के भूमिगत ताजे जल एक्विफर को खींचा गया था। समुद्र का खारा पानी अंतर्देशीय रिस रहा था, जो काउंटी की पेयजल आपूर्ति के लिए खतरा था। OCWD के नेताओं ने एक संयंत्र बनाने का फैसला किया जो काउंटी के अपशिष्ट जल को शुद्ध कर सके, ताकि OCWD उपचारित पानी को एक्वीफर में वापस इंजेक्ट कर सके, जहाँ इसने अवरोधक के रूप में कार्य किया और खारे पानी की घुसपैठ को रोक दिया।

जल कारखाने 21 के रूप में जानी जाने वाली सुविधा, प्रति दिन लगभग 15 मिलियन गैलन स्वच्छ पानी का उत्पादन करने में सक्षम थी। जैसे-जैसे काउंटी की आबादी बढ़ती गई, और भूमिगत एक्विफर्स से अधिक से अधिक पानी निकाला जा रहा था, खारे पानी की घुसपैठ एक समस्या बनी रही। सूखा भी आम था, जिसके परिणामस्वरूप लगातार पानी की कमी हो रही थी। उस समय, काउंटी की पानी की आपूर्ति भूजल, सांता एना नदी से आई थी, और कोलोराडो नदी और उत्तरी कैलिफोर्निया से भी महत्वपूर्ण लागत पर आयात किया गया था। सूखे के समय में अधिक पानी आयात करना भरोसेमंद नहीं था।

काउंटी के सामने एक अतिरिक्त समस्या यह थी कि एक बड़ा बहिर्वाह पाइप, जिसने समुद्र में एक उपचार संयंत्र से उपचारित अपशिष्ट जल भेजा था, क्षमता तक पहुंच गया था। यदि पानी के स्रोतों का मिलान मांग के अनुसार किया गया, तो पाइप अतिरिक्त मात्रा को संभालने में सक्षम नहीं होगा।

OCWD के नेताओं ने अलग-अलग विस्तार योजनाओं को तौला, सबसे किफायती विकल्प की तलाश में, जो सूखे के दौरान भी पानी की आपूर्ति को खत्म कर देगा, अंततः भूजल प्रतिकृति प्रणाली परियोजना (GWRS) की कल्पना करेगा। इस योजना के तहत, OCWD ने ऑरेंज काउंटी सेनिटेशन डिस्ट्रिक्ट (OCSD) के साथ दुनिया के सबसे बड़े उन्नत जल शोधन प्रणाली को पीने योग्य पुन: उपयोग के लिए बनाया।

कदम उठाए गए

OCWD और OCSD द्वारा निर्मित सुविधा 2008 में चालू हो गई और शुरू में प्रति दिन 70 मिलियन गैलन स्वच्छ पानी का उत्पादन करने में सक्षम थी। 2015 में, प्रति दिन 100 मिलियन गैलन उत्पादन के लिए संयंत्र का विस्तार किया गया था, और वर्तमान में संयंत्र एक और विस्तार से गुजर रहा है जो 130 में प्रति दिन 2023 मिलियन गैलन का उत्पादन करेगा।

यह कैसे काम करता है

शोधन संयंत्र में जाने से पहले, अपशिष्ट जल पहले एक अधिक विशिष्ट उपचार प्रक्रिया से गुजरता है जिसे माध्यमिक उपचार कहा जाता है, जिसमें बार स्क्रीन, ग्रिट चैंबर, ट्रिकलिंग फिल्टर, सक्रिय कीचड़, क्लीयरफायर और कीटाणुशोधन शामिल हैं। इस प्रक्रिया के पूरा होने के बाद, इसे GWRS संयंत्र में भेजा जाता है। इंजीनियरिंग फर्म सीडीएम स्मिथ द्वारा डिज़ाइन किया गया, संयंत्र तीन-चरण शुद्धि प्रक्रिया का उपयोग करता है।

1 - पहला कदम माइक्रोफिल्ट्रेशन है, जो तनों के समान छोटे पॉलीप्रोपाइलीन खोखले तंतुओं पर निर्भर करता है, जिसमें पक्षों में छोटे छेद होते हैं जो व्यास में 0.2 माइक्रोन (मानव बाल का व्यास 1/300) है। तंतुओं के केंद्र में छिद्रों के माध्यम से पानी खींचकर, निलंबित ठोस और रोगजनकों को पानी से बाहर फ़िल्टर किया जाता है।

Microfiltration

माइक्रोफिल्ट्रेशन में तिनके के समान छोटे पॉलीप्रोपाइलीन खोखले फाइबर का उपयोग होता है, जिसमें पक्षों में छेद होता है जो व्यास में 0.2 माइक्रोन (मानव बाल का व्यास 1/300) होता है। तंतुओं के केंद्र में छिद्रों के माध्यम से पानी खींचकर, निलंबित ठोस और रोगजनकों को पानी से बाहर फ़िल्टर किया जाता है। फोटो © ऑरेंज काउंटी जल जिला

2 - दूसरे चरण के दौरान, पानी रिवर्स ऑस्मोसिस से गुजरता है, जहां दबावयुक्त पानी को एक ठीक झिल्ली के माध्यम से मजबूर किया जाता है जो फार्मास्यूटिकल्स सहित रोगजनकों और रसायनों को हटा देता है।

विपरीत परासरण

माइक्रोफिल्ट्रेशन के बाद, पानी रिवर्स ऑस्मोसिस से गुजरता है, जहां दबावयुक्त पानी को एक ठीक झिल्ली के माध्यम से मजबूर किया जाता है जो फार्मास्यूटिकल्स सहित रोगजनकों और रसायनों को हटा देता है। फोटो © ऑरेंज काउंटी जल जिला

3 - तीसरे चरण में पराबैंगनी प्रकाश के साथ एक अंतिम उपचार शामिल है, जो किसी भी शेष रोगज़नक़ों के डीएनए को विकृत करके पानी कीटाणुरहित करता है; हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग एक उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया के माध्यम से लोहे, टैनिन और कम आणविक भार जीवों को हटाने के लिए भी किया जाता है, जो शेष संदूकों के आणविक बंधनों को तोड़ता है। वितरण प्रणाली में प्रवेश करने से पहले खनिजों को वापस बफर में डाला जाता है और पीएच को स्थिर करते हैं।

GWRS पराबैंगनी प्रकाश (यूवी)

पराबैंगनी प्रकाश के साथ एक अंतिम उपचार किसी भी शेष रोगजनकों के डीएनए को विकृत करके पानी कीटाणुरहित करता है; और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग एक उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया के माध्यम से लोहे, टैनिन और कम आणविक भार जीवों को हटाने के लिए भी किया जाता है, जो शेष संदूकों के आणविक बंधनों को तोड़ता है। फोटो © ऑरेंज काउंटी जल जिला

जीडब्ल्यूआरएस उपचारित पानी पीने के पानी के लिए राज्य और संघीय नियमों से अधिक है। (अधिक इंजीनियरिंग विवरण के लिए, देखें एक नई विंडो में खुलता हैभूजल प्रतिकृति प्रणाली तकनीकी यात्रा।) उपचारित पानी, भूजल और सतही जल व्यापक निगरानी के अधीन हैं  एक नई विंडो में खुलता हैफिलिप एल। एंथोनी जल गुणवत्ता प्रयोगशाला, जहां यह 500 से अधिक यौगिकों के लिए परीक्षण किया जाता है (ईपीए केवल 90 को नियंत्रित करता है, हजारों रसायनों को अनियमित बनाता है)। प्रयोगशाला पूरे बेसिन में लगभग 1,500 स्थानों से पानी का परीक्षण करती है, हर साल 20,000 से अधिक नमूनों का विश्लेषण करती है और 400,000 से अधिक परिणामों की रिपोर्ट करती है। OCWD स्थानीय पेयजल प्रदाताओं के लिए 200 से अधिक पीने के पानी के कुओं का क्षेत्रीय परीक्षण भी करता है।

उपचार के बाद, उत्पादित मात्रा का लगभग एक तिहाई समुद्र के साथ गहरे कुओं में इंजेक्ट किया जाता है, जिससे समुद्री जल घुसपैठ के खिलाफ एक मीठे पानी की बाधा बनती है, और शेष का उपयोग ऑरेंज काउंटी ग्राउंडवाटर बेसिन को फिर से भरने में मदद करने के लिए किया जाता है। यह बड़े तालाबों में पानी को पूल करने की अनुमति देता है और फिर एक भूमिगत चट्टान में अंतिम भंडारण के लिए गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से रेत और बजरी के माध्यम से छिद्रित करता है। हालांकि छिद्रण प्रक्रिया अतिरिक्त निस्पंदन प्रदान कर सकती है, OCWD के मामले में पानी को पहले से ही आसवन स्तर तक शुद्ध किया गया है, और यह कदम कैलिफोर्निया में पीने के पानी के नियामकों द्वारा अनिवार्य रूप से सुरक्षा की एक अतिरिक्त परत के लिए है। यह एक मनोवैज्ञानिक लाभ भी प्रदान करता है, पारंपरिक पेयजल स्रोतों को बढ़ाने के लिए पुनर्नवीनीकरण पानी का उपयोग करने के लिए उपभोक्ता उपभोक्ता को सहायता प्रदान करता है। खुदरा विक्रेता 400 से अधिक कुओं के माध्यम से बेसिन से पानी निकालते हैं और इसे उपभोक्ताओं को देते हैं।

यह कितना सफल रहा है?

कार्यक्रम वर्तमान में प्रति दिन 100 मिलियन गैलन की आपूर्ति करता है, जो 850,000 लोगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त पानी है। ऑरेंज काउंटी भूजल बेसिन उत्तर और मध्य ऑरेंज काउंटी में रहने वाले 77 मिलियन लोगों को कुल पानी की आपूर्ति का लगभग 2.5% प्रदान करता है। वर्तमान में यह संयंत्र एक और विस्तार से गुजर रहा है, जिसके 130 में प्रति दिन 2023 मिलियन गैलन तक क्षमता लाने की उम्मीद है।

जबकि इस प्रणाली को मुख्य रूप से आवासीय और व्यावसायिक उपयोग के लिए साफ पानी को सुरक्षित करने के लिए शुरू किया गया था और समुद्र में उपचारित अपशिष्ट जल के प्रभाव के लिए चिंता से बाहर नहीं किया गया था, 2008 में इसकी स्थापना के बाद से, सिस्टम ने गैर-अनुमानित 329 बिलियन गैलन बनाया है। साफ पानी पुनर्नवीनीकरण। यदि सिस्टम का निर्माण और क्रियान्वयन कभी नहीं हुआ होता तो उस पानी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा समुद्र में बहा दिया जाता।

सिस्टम अभी भी एक बेकार स्ट्रीम बनाता है। शुद्धिकरण प्रक्रिया मात्रा द्वारा 85 प्रतिशत स्वच्छ पानी बनाती है, जबकि 15 प्रतिशत को आगे संसाधित होने के लिए OCSD को वापस भेज दिया जाता है। इस बिंदु पर यह अंधेरे आइस्ड चाय की तरह दिखता है। ठोस को अलग करके एक भूमि भराव के लिए ले जाया जाता है। जो बचा है उसे अभी भी आउटफिट पाइप के माध्यम से समुद्र में छोड़ दिया जाता है, जो पानी की सतह से दो सौ फीट नीचे गहराई में पानी को पांच मील तक समुद्र में ले जाता है।

OCSD भी मीथेन और हाइड्रोजन की कटाई करता है। हाइड्रोजन का उपयोग हाइड्रोजन कारों के लिए किया जाता है, और सामने गेट पर एक चार्जिंग स्टेशन है।

GWRS ने अन्य स्थानों के लिए एक मॉडल के रूप में कार्य किया है, यह दर्शाता है कि रीसाइक्लिंग पानी काम कर सकता है और अपेक्षाकृत समृद्ध महानगरीय क्षेत्र में अपशिष्ट जल उपचार समाधान के रूप में व्यापक रूप से स्वीकार किया जा सकता है। जिले ने सिंगापुर के साथ सहयोग किया है, जो समान प्रौद्योगिकी का उपयोग करके कम से कम तीन छोटे पौधों का निर्माण करता है और कैलिफोर्निया, अमेरिका और दुनिया के कई शहरों में अब विचार कर रहा है कि क्या अपशिष्ट जल निकासी उनके लिए काम कर सकती है।

शुद्धिकृत जल

खनिजों को शुद्ध पानी में वापस बफर करने के लिए जोड़ा जाता है और पीएच को स्थिर करता है, वितरण प्रणाली में प्रवेश करने से पहले। फोटो © ऑरेंज काउंटी जल जिला

सबक सीखा

  • सार्वजनिक आउटरीच कभी भी बंद नहीं हो सकती है, और इसे जल्दी और अक्सर होना चाहिए। ऑरेंज काउंटी ने 1994 में सैन डिएगो और 2000 में लॉस एंजिल्स में शुरुआती विफलताओं से सीखा, जहां दोनों ने पानी रीसाइक्लिंग कार्यक्रमों को पारित करने की कोशिश की और असफल रहे। एलए में, सामाजिक न्याय धारणाओं ने एक भूमिका निभाई, क्योंकि यह गरीब क्षेत्र थे जिन्हें पुनर्नवीनीकरण पानी प्राप्त करने के लिए स्लेट किया गया था। सैन डिएगो ने तब से (अधिक महंगा, ऊर्जा-गहन) महासागर डिसैलिनेशन प्लांट बनाया है।
  • OCWD ने स्कूलों के साथ काम करने के लिए बच्चों के साथ काम करने के लिए निवेश किया है, जिसमें 5 वीं और 6 वीं ग्रेडर के लिए वार्षिक जल महोत्सव और युवा वयस्कों पर तैयार कक्षाएं, स्थानीय सामुदायिक कॉलेजों के माध्यम से सिखाया जाता है; जिला जनता को संयंत्र के मुफ्त पर्यटन प्रदान करता है; वेबसाइट परिष्कृत है, सरलीकृत स्पष्टीकरण और वीडियो के साथ-साथ अधिक गहन रिपोर्ट के पुस्तकालयों के साथ।
  • GWRS को बहुत अच्छी तरह से प्राप्त किया गया है। 158-2000 के बीच पत्रिकाओं में प्रकाशित ऑपरेशन के बारे में 2016 लेखों में शून्य नकारात्मक कवरेज था, जिसमें अधिकांश लेखों को तटस्थ (72%) या सकारात्मक (28%) माना गया था।
  • उन कर्मचारियों को पढ़ाना जो प्लांट को चलाते हैं, अपने काम के बारे में सार्वजनिक रूप से शब्दजाल के बिना कैसे बोलते हैं, और उन्हें पीआर फर्मों के बजाय आउटरीच और प्रस्तुतियाँ करना प्रभावी रहा है। कैलिफोर्निया ने हाल ही में एक कानून पारित किया है, जिससे वहां उत्पादित पानी के एक छोटे हिस्से को बोतल में रखने की सुविधा मिलती है, जिसका अर्थ है कि कर्मचारी त्योहारों और सामुदायिक मेलों में पानी ला सकते हैं ताकि लोग देख सकें कि पानी साफ-सुथरा है। पुनर्नवीनीकरण पानी पीने का डर परिचित के साथ घटता है।
  • एक जलभृत होने से जहां पानी को पुन: स्थापित किया जा सकता है, सार्वजनिक उथल-पुथल के लिए एक मनोवैज्ञानिक लाभ प्रदान करता है। यह देशी भूजल के साथ पुनर्नवीनीकरण पानी के मिश्रण का बीमा करने के लिए सुरक्षा की एक अतिरिक्त परत भी प्रदान करता है।
  • 75 के दशक के बाद से झिल्ली प्रौद्योगिकी में सुधार ने रिवर्स ऑस्मोसिस की ऊर्जा लागत को 1970% तक कम कर दिया है।
  • लोग अक्सर पूछते हैं कि काउंटी समुद्र के पानी का विलवणीकरण क्यों नहीं करता है। सीवेज को शुद्ध करने की तुलना में खारे पानी को शुद्ध करना अधिक चुनौतीपूर्ण और अधिक महंगा है। समुद्र के पानी में लगभग 35,000 पीपीएम लवण होते हैं, जबकि मल में 2000 पीपीएम से कम होता है।
  • यह एक बड़ा वित्तीय उपक्रम है, जिसकी लागत $ 1 बिलियन के करीब है, और उसी कार्यक्रम को करने का अनुमान आज $ 2 बिलियन के करीब है।
  • समय के साथ, नियमों को परिष्कृत किया गया है क्योंकि GWRS जैसी सुविधाओं से डेटा आया है। जब कार्यक्रम पहली बार शुरू हुआ, तो कैलिफोर्निया डिवीजन ऑफ ड्रिंकिंग वॉटर को छह महीने के लिए पानी को भूमिगत रखने की आवश्यकता थी, जिसने कुछ बुनियादी ढांचे और इंजीनियरिंग चुनौतियों का निर्माण किया। अब, भूमिगत भंडारण का समय घटाकर तीन महीने कर दिया गया है।

निधि का सारांश

GWRS निर्माण की कुल अनुमानित लागत लगभग $ 1 बिलियन ($ 973 मिलियन है, प्रारंभिक 481 मिलियन गैलन प्रति दिन की सुविधा के लिए निर्माण लागत में $ 70 मिलियन)। यह कम-ब्याज वाले संघीय ऋणों में $ 135 मिलियन और कम-ब्याज वाले राज्य ऋणों में $ 167 मिलियन का भुगतान किया गया था, जिसमें अंतर हुआ, जिसमें एजेंसियों से सब्सिडी में $ 90 मिलियन डॉलर शामिल थे, जिसमें कैलिफोर्निया जल संसाधन विभाग, पर्यावरण संरक्षण शामिल था। एजेंसी, दक्षिणी कैलिफोर्निया के मेट्रोपॉलिटन वॉटर डिस्ट्रिक्ट, और अन्य।

कहीं और से पानी आयात करने पर प्रति एकड़ लगभग $ 1,000 खर्च होते हैं; जबकि GWRS में उत्पादित पानी की लागत सब्सिडी के साथ प्रति एकड़ $ 525 या सब्सिडी के बिना 850 डॉलर प्रति एकड़ फुट है।

प्रमुख संगठन

ऑरेंज काउंटी स्वच्छता जिला और ऑरेंज काउंटी जल जिला

भागीदार

सीडीएम स्मिथ (इंजीनियरिंग)
ब्लैक एंड वीच (इंजीनियरिंग)

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