加利福尼亞州——廢水污染| 珊瑚礁恢復力

橙縣地下水補給

活動地點

加利福尼亞州的奧蘭治縣（Orange County）是位於洛杉磯縣以南太平洋海岸的市區。截至3年，它的人口為2010萬人，是加利福尼亞州第三大人口最多的縣。

所面臨的挑戰

橙縣水區（OCWD）於1976年建成，是美國最早的將廢水轉化為純淨水的設施之一。這個最初的項目稱為21號水廠，為2008年擴展到世界上最大的飲用水可再利用的高級淨水系統奠定了基礎。儘管該項目最初並未考慮到海洋健康，但已節省了數十億加侖的處理後廢水排入海洋，同時還為乾旱多發地區的數十萬人提供了潔淨水。

到1970年代中期，在經歷了人口激增和對水的需求增加之後，奧蘭治縣的地下淡水含水層已經被吸用。海洋中的鹹水正在向內陸滲透，對該縣的飲用水供應構成了威脅。 OCWD領導者決定建立一個工廠，以淨化該縣的廢水，從而使OCWD可以將處理後的水注入回含水層中，該水起著屏障的作用，避免了鹹水的入侵。

該設施被稱為水廠21，每天能夠生產約15萬加侖的淨水。隨著該縣人口的增長，以及地下蓄水層中越來越多的水被抽取，鹽水的入侵仍然是一個問題。乾旱也很普遍，導致經常缺水。當時，該縣的供水來自地下水，聖安娜河，並且還從科羅拉多河和加利福尼亞北部以巨額費用進口。在乾旱時期，進口更多的水並不那麼可靠。

該縣面臨的另一個問題是，一條大的排污管已達到生產能力，該排污管已將處理廠的處理後廢水排入海洋。如果擴大水源以滿足需求，則管道將無法處理額外的體積。

OCWD領導人權衡了不同的擴展計劃，尋找最實惠的選擇，即使在乾旱期間也能支撐供水，最終構想出了地下水補充系統項目（GWRS）。根據該計劃，OCWD與奧蘭治縣衛生區（OCSD）合作建立了世界上最大的用於飲用水回用的高級淨水系統。

所採取的行動

由OCWD和OCSD建造的設施於2008年投入運營，最初能夠每天生產70萬加侖的清潔水。 2015年，該工廠擴建至每天生產100億加侖，目前正在進行另一項擴建，到130年將達到每天2023億加侖。

如何運作

在進入淨化廠之前，廢水首先要經過更典型的處理過程，稱為二次處理，該過程包括棒篩，沉砂池，滴濾池，活性污泥，澄清池和消毒池。此過程完成後，將其發送到GWRS工廠。由CDM Smith工程公司設計，該工廠採用三步純化工藝。

1 –第一步是微濾，它依賴於細小的聚丙烯中空纖維，類似於吸管，其側面有直徑為0.2微米（人發直徑的1/300）的小孔。通過將水從孔中抽到纖維的中心，可以將懸浮的固體和病原體從水中過濾掉。

微濾涉及使用類似於吸管的微小聚丙烯中空纖維，其側面的孔直徑為0.2微米（人發直徑的1/300）。通過將水從孔中抽到纖維的中心，可以將懸浮的固體和病原體從水中過濾掉。照片©橙縣水區

2 –在第二步中，水經歷反滲透，其中加壓水被迫通過細膜，以去除病原體和化學物質，包括藥品。

經過微濾後，水會經歷反滲透作用，其中加壓水被迫通過細膜，從而去除病原體和化學藥品，包括藥品。照片©橙縣水區

3 –第三步涉及用紫外線進行的最後處理，該處理通過使任何殘留病原體的DNA變性來對水進行消毒；過氧化氫還用於通過高級氧化過程去除鐵，單寧和低分子量有機物，這會破壞剩餘污染物的分子鍵。在進入分配系統之前，將礦物質重新添加到水中以緩沖水並穩定pH值。

用紫外線進行的最終處理可通過使任何殘留病原體的DNA變性來對水進行消毒。過氧化氫還可以通過高級氧化工藝去除鐵，單寧和低分子量有機物，從而破壞殘留污染物的分子鍵。照片©橙縣水區

GWRS處理過的水超過了州和聯邦關於飲用水的規定。（有關更多工程細節，請參見地下水補給系統技術之旅。）處理過的水，地下水和地表水將在菲利普·安東尼水質實驗室，對其中的500多種化合物進行了測試（EPA僅對90種化合物進行監管，而數千種化學物質則不受監管）。該實驗室對整個流域約1,500個地點的水進行測試，每年分析20,000多個樣本，並報告400,000多個結果。 OCWD還為當地的飲用水提供者提供了200多個飲用水井的區域測試。

經過處理後，大約三分之一的產量被注入沿海岸的深井中，形成了防止海水入侵的淡水屏障，其餘的則用於補充奧蘭治縣地下水盆地。發生這種情況的方法是讓水聚集在大池塘中，然後通過重力滲入沙子和礫石，最終儲存在地下蓄水層中。雖然滲濾過程可以提供額外的過濾功能，但在OCWD的情況下，水已經被淨化到接近蒸餾的水平，並且此步驟主要是為了滿足加利福尼亞州飲用水監管機構的要求提供額外的保護層。這也提供了心理上的好處，有助於減輕消費者對使用再生水來增加傳統飲用水源的厭惡感。零售商通過超過400口井將流域的水抽出，然後通過管道輸送給消費者。

它有多成功？

該計劃目前每天供應100億加侖水，足夠滿足850,000人的需求。奧蘭治縣地下水盆地為奧蘭治縣北部和中部的77萬人提供了約2.5％的總供水量。該工廠目前正在進行另一項擴建，預計到130年將使日產能達到2023億加侖。

儘管啟動該系統主要是為了確保住宅和企業使用的清潔水，但出於處理後的廢水排入海洋的影響，並不是出於關注目的而啟動，但自2008年啟動以來，該系統已產生了約329億加侖的二氧化碳。回收的干淨水。如果從未建立和實施該系統，其中很大一部分水可能已排入海中。

該系統仍會產生廢物流。淨化過程產生了85％的淨水，而15％的淨水被送回OCSD進行進一步處理。在這一點上，它看起來像黑冰茶。固體被分離並被填埋。剩下的東西仍通過排污管排入海洋，排污管將水從水面以下兩百英尺的深度帶入海洋五英里。

OCSD還收集甲烷和氫氣。氫氣用於氫氣汽車，前門設有充電站。

GWRS已成為其他地方的榜樣，表明在相對富裕的大都市地區，循環水可以發揮作用，並已被廣泛接受為廢水處理解決方案。該地區已與新加坡合作，後者利用相似的技術建造並使用了至少三個較小的工廠，並且加利福尼亞，美國和世界各地的許多城市現在都在考慮廢水回收是否可以為他們服務。

在進入分配系統之前，將礦物質加回到純淨水中以緩衝它並穩定pH值。照片©橙縣水區

汲取的經驗教訓

公眾宣傳永遠不會停止，而且必須儘早而經常。奧蘭治縣從1994年在聖地亞哥和2000年在洛杉磯的早期失敗中學到了教訓，這兩個地方都試圖通過水回收計劃，但都失敗了。在洛杉磯，社會正義感發揮了作用，因為原本計劃在較貧困的地區接受循環水。自那以後，聖地亞哥已經建立了一個（更昂貴，能源消耗更大的）海洋淡化廠。

OCWD已投資與學校合作，使孩子們參與其中，包括每年一次的5年級和6年級水上節，以及通過當地社區大學教授的面向年輕人的課程；該地區向公眾免費提供該植物的遊覽；該網站非常複雜，提供了簡化的說明和視頻以及更深入的報告庫。

GWRS已廣受好評。在158年至2000年之間的期刊中發表的2016篇有關該操作的文章中，負面報導為零，大多數文章被視為中立（72％）或正面（28％）。

教會工廠的工作人員如何在不使用專業術語的情況下公開談論他們的工作，並讓他們進行宣傳和演講，而不是PR公司，是有效的。加利福尼亞州最近通過了一項法律，該法律允許該工廠用瓶裝在那裡生產的一小部分水，這意味著工作人員可以將水帶到節日和社區集會上，這樣人們就可以看到水在起泡。人們對飲用循環水的恐懼會隨著熟悉程度的降低而降低。