Återanvändning av avloppsvatten är processen att omvandla avloppsvatten till vatten som kan återanvändas för andra ändamål [1] . Dessa kan inkludera bevattning av fruktträdgårdar och jordbruksmarker, eller påfyllning av yt- och grundvatten . Återvunnet vatten kan användas för att tillgodose specifika behov i hemmen (som spolning av toaletter), företag och industri, och kan till och med behandlas för att nå dricksvattenstandarder . Det senare alternativet kallas antingen "direkt återanvändning av dricksvatten" eller "indirekt återanvändning av dricksvatten", beroende på vilken metod som används [2] .
Återvinning av vatten för återanvändning tjänar till att spara pengar, eftersom många orter och regioner upplever brist på färskvatten . När använt vatten så småningom släpps tillbaka till naturliga vattenkällor, kan det fortfarande ge fördelar genom att öka flodflödet , ge näring till vegetation och fylla på akviferer genom vattenkretsloppet [3] .
Återanvändning av avloppsvatten är en etablerad praxis som används för bevattning , särskilt i torra länder. Detta minskar bristen och minskar det tryck som utövas av mänskliga aktiviteter på naturliga vattendrag [4] . En potentiellt positiv aspekt är näringsinnehållet i avloppsvattnet i vissa fall, vilket kan minska behovet av andra gödselmedel.
En möjlig fara är förekomsten av skadliga komponenter i avloppsvattnet, såsom bakterier, tungmetaller eller organiska föroreningar (inklusive läkemedel, personliga hygienprodukter och bekämpningsmedel). Bevattning med avloppsvatten kan ha både positiva och negativa effekter på mark och växter, beroende på avloppsvattnets sammansättning och markens eller växternas egenskaper [5] .
Hantering av avloppsvattensanering kräver uppmärksamhet, men lönar sig med det positiva som är förknippat med att minska kostnaderna för bortskaffande av mänskligt avfall. Framsteg inom avloppsvattenreningsteknik gör att vatten kan återanvändas för olika ändamål. Vatten behandlas olika beroende på vattnets källa och användning samt hur det levereras.
Allt vatten på jorden cirkulerar upprepade gånger genom den planetariska hydrosfären och är återvunnet vatten, men termerna "återvunnet vatten" eller "återvunnet vatten" hänvisar vanligtvis till avloppsvatten som skickas från ett hem eller företag genom ett avloppssystem till ett avloppsreningsverk , där det är behandlas till en nivå som är lämplig för deras avsedda syfte.
Världshälsoorganisationen har erkänt följande huvuddrivkrafter för återanvändning av avloppsvatten [6] [7] :
Återanvändning av vatten blir allt viktigare, inte bara i torra områden, utan även i städer och förorenade miljöer [8] .
Redan nu befinner sig underjordiska akviferer, som används av mer än hälften av världens befolkning, i ett tillstånd av överexploatering [9] . Återanvändningen kommer att fortsätta att öka när världens befolkning blir mer urbaniserad och koncentrerad nära kustlinjer där lokala sötvattentillgångar är begränsade eller endast tillgängliga till höga kapitalkostnader [10] [11] . Mycket färskvatten kan sparas genom att återanvända och återvinna avloppsvatten, vilket minskar föroreningarna . FN- dokumenten satte målet att "halvera andelen orenat avloppsvatten och avsevärt öka återvinningen och säker återanvändning världen över till 2030" [12] .
Återanvändning av vatten/avloppsvatten som en alternativ vattenkälla kan ge betydande ekonomiska, sociala och miljömässiga fördelar för sådana program. Inom jordbruket kan bevattning av avloppsvatten förbättra skördarna, minska det ekologiska fotavtrycket och öka de socioekonomiska fördelarna [13] . Fördelarna inkluderar [14] [11] :
Icke-drickbart återvunnet vatten distribueras ofta med hjälp av ett dubbelrörsnät som helt separerar återvunnet vattenrör från dricksvattenledningar.
I många städer som använder återvunnet vatten är det nu i sådan efterfrågan att konsumenterna bara får använda det på angivna dagar. Vissa städer som tidigare erbjöd obegränsat återvunnet vatten till ett schablonbelopp börjar nu debitera medborgarna för den mängd de använder.
För många typer av återanvändning måste avloppsvatten genomgå flera steg i avloppsvattenreningsprocessen innan det kan användas. Stegen kan innefatta screening, primär sedimentering, biologisk behandling, tertiär behandling (t.ex. omvänd osmos) och desinfektion. Det är möjligt att få kväve från avloppsvatten och producera ammoniumnitrat [15] . Detta genererar inkomster och producerar användbara gödselmedel för bönderna. Det finns flera tekniker som används för att behandla avloppsvatten för återanvändning. Kombinationen av dessa teknologier kan uppfylla stränga reningsstandarder och säkerställa att behandlat vatten är hygieniskt säkert, det vill säga fritt från bakterier och virus. Följande är några av de typiska teknologierna: ozonering , ultrafiltrering , aerob behandling (membranbioreaktor), direkt osmos , omvänd osmos , förlängd oxidation [2] .
Avloppsvatten behandlas i allmänhet endast på sekundär reningsnivå när det används för bevattning. Kombinationen av dessa teknologier kan uppfylla stränga reningsstandarder och säkerställa att behandlat vatten är hygieniskt säkert, det vill säga fritt från bakterier och virus. Följande är några av de typiska teknikerna: ozonisering, ultrafiltrering, aerob behandling (membranbioreaktor), direkt osmos, omvänd osmos, avancerad oxidation.
Avloppsvatten behandlas i allmänhet endast på sekundär reningsnivå när det används för bevattning.
Pumpstationen distribuerar återvunnet vatten till konsumenter i hela staden. Detta kan inkludera golfbanor, jordbruksanvändning, kyltorn eller deponi.
Istället för att behandla avloppsvatten för återanvändning kan andra alternativ uppnå en liknande sötvattenbesparingseffekt:
Kostnaden för återvunnet vatten överstiger kostnaden för dricksvatten i många regioner i världen där färskvatten finns i överflöd. Men återvunnet vatten säljs vanligtvis till ett lägre pris till medborgarna för att uppmuntra användningen. När sötvattentillgången blir begränsad på grund av distributionskostnader, ökad offentlig efterfrågan eller minskade källor till klimatförändringar kommer även kostnadskvoten att förändras. Vid utvärdering av återvunnet vatten måste hela vattenförsörjningssystemet beaktas, eftersom detta kan tillföra ett viktigt värde av flexibilitet till det övergripande systemet [16] .
System för återvunnet vatten kräver vanligtvis ett nätverk med dubbla rör, ofta med ytterligare lagringstankar, vilket ökar kostnaden för systemet.
Återvunnet vatten anses säkert när det används på rätt sätt. Återvunnet vatten som är planerat att användas i akvifer- eller ytvattenfyllning får adekvat och tillförlitlig behandling innan det blandas med naturligt vatten och genomgår naturliga återvinningsprocesser. En del av detta vatten blir så småningom en del av dricksvattenförsörjningen.
En vattenkvalitetsstudie publicerad 2009 jämförde skillnader i kvalitet mellan återvunnet/återvunnet vatten, ytvatten och grundvatten [22] . Resultaten visar att återvunnet vatten, ytvatten och grundvatten är mer lika än olika vad gäller beståndsdelar. Forskarna testade 244 representativa komponenter som vanligtvis finns i vatten. När de hittades låg de flesta komponenterna i intervallet delar per miljard och delar per biljon. DIT (insektsmedel) och koffein hittades i alla typer av vatten och i nästan alla prover. Triklosan (i antibakteriell tvål och tandkräm) har hittats i alla typer av vatten, men finns i högre koncentrationer (delar per biljon) i återvunnet vatten än i yt- eller grundvatten. Mycket få hormoner/steroider hittades i proverna och när de hittades var halterna mycket låga. Haloättiksyror (en biprodukt av desinfektion) har hittats i alla typer av prover, även i grundvatten. Den största skillnaden mellan återvunnet vatten och andra vatten verkar vara att återvunnet vatten har sanerats och därför har dekontamineringsbiprodukter (på grund av användningen av klor).
En studie från 2005 med titeln "Irrigation of Parks, Playgrounds and Schoolyards with Reclaimed Water" fann att det inte förekom några fall av sjukdom eller sjukdom från mikrobiella patogener eller kemikalier, och riskerna med att använda återvunnet vatten för bevattning skiljer sig inte mycket från bevattning med dricksvatten [23 ] .
En studie från 2012 av National Research Council i USA visade att risken för exponering för vissa mikrobiella och kemiska föroreningar från återvunnet dricksvatten inte verkar vara större än risken som upplevs i åtminstone vissa befintliga dricksvattenbehandlingssystem och kan vara storleksordningar lägre [24] . Denna rapport rekommenderar justeringar av det federala regelverket som skulle kunna förbättra folkhälsoskyddet för både planerad och oplanerad (eller faktisk) vattenåteranvändning och öka allmänhetens förtroende för vattenåteranvändning.
Många människor associerar känslor av avsky med återvunnet vatten, och 13 % av de tillfrågade sa att de inte ens skulle dricka det [25] . Den största hälsorisken med att dricka återvunnet vatten är dock möjligheten att farmaceutiska och andra hushållskemikalier eller deras derivat (persistenta farmaceutiska miljöföroreningar) blir kvar i detta vatten [26] . Detta skulle vara mindre av ett problem om mänsklig avföring inte infördes i avloppsvatten via torra toaletter eller system som behandlar svart vatten separat från grått vatten.
För att lösa dessa källvattenproblem använder leverantörer av återvunnet vatten behandlingsprocesser med flera barriärer och fortlöpande övervakning för att säkerställa att återvunnet vatten är säkert och korrekt behandlat för den avsedda slutanvändningen.
Det pågår debatt om möjliga hälso- och miljöeffekter. För att ta itu med dessa problem genomförde WateReuse Research Foundation en studie för att bedöma de potentiella hälsoriskerna med återvunnet vatten och jämförde det med traditionella läkemedel och personliga hygienprodukter. För vart och ett av de fyra scenarierna där människor kommer i kontakt med återvunnet vatten som används för bevattning – barn på en lekplats, golfare, landskapsarkitekter och jordbruksarbetare – visar resultaten av studien att det kan ta allt från några år till miljontals år av exponering för icke-hållbart återvunnet vatten för att uppnå samma effekt som vi får på en dag som ett resultat av rutinaktiviteter.
Användningen av återvunnet vatten för icke-drickbara ändamål sparar dricksvatten eftersom mindre dricksvatten kommer att användas för icke-drickbara ändamål [27] .
Det innehåller ibland högre nivåer av näringsämnen som kväve , fosfor och syre , vilket kan hjälpa till att gödsla trädgårds- och jordbruksväxter när de används för bevattning.
Användningen av vattenåtervinning minskar föroreningar riktade till känsliga miljöer. Det kan också förbättra våtmarker , vilket gynnar vilda djur beroende på det ekosystemet . Det hjälper också till att stoppa risken för torka, eftersom vattenåtervinning minskar användningen av färskvatten från underjordiska källor. Till exempel har San Jose/Santa Clara Water Pollution Control Plant etablerat ett vattenåtervinningsprogram för att skydda naturliga saltmarker i San Francisco Bay Area .
De största potentiella riskerna i samband med återanvändning av återvunnet avloppsvatten för bevattningsändamål när behandlingen inte är tillräcklig är följande [28] [14] :
Även om det för närvarande inte finns några fullskaliga system för återanvändning av dricksvatten i Australien , undersöker Australian Antarctic Division möjligheten att installera ett system för återanvändning av dricksvatten vid sin Davis Research Base i Antarktis . Ett antal olika beprövade tekniker har valts ut för att förbättra kvaliteten på marina utsläpp från Davis-basen och kommer att användas i framtiden, såsom ozonering, UV-desinfektion, klorrening, samt UV-filtrering, aktivt kolfiltrering och omvänd osmos [29] [20] .
Från och med 2010 är Israel ledande i världen när det gäller andelen vatten som det återvinner [30] . Israel behandlar 80 % av sitt avloppsvatten (400 miljarder liter per år) och 100 % av avloppsvattnet från Tel Avivs storstadsområde behandlas och återanvänds som bevattningsvatten för jordbruk och offentliga arbeten. Hittills används allt återvunnet avloppsvatten i Israel för jordbruks- och markåtervinningsändamål.
Ett exempel på direkt återanvändning av dricksvatten är fallet Windhoek ( Namibia , New Gorangab Water Reclamation Plant (NGWRP)), där behandlat avloppsvatten har blandats med dricksvatten i över 40 år. Den är baserad på konceptet med flera behandlingsbarriärer (d.v.s. pre-ozonering, förbättrad koagulering / flotation av löst luft /snabb sandfiltrering och postozonering, biologiskt aktivt kol/granulärt aktivt kol, ultrafiltrering (UV), klorering) för att minska de associerade riskerna och förbättra vattenkvaliteten. Återvunnet avloppsvatten står för närvarande för cirka 14 % av dricksvattenproduktionen i staden [31] .
I Singapore kallas återvunnet vatten NEWater och buteljeras direkt från ett förbättrat vattenreningsverk för utbildnings- och semesterändamål. Medan det mesta av det återanvända vattnet används i Singapore för högteknologiska industrier, återförs en liten mängd till dricksvattentankar.
I slutet av 2002 uppnådde programmet, framgångsrikt kallat NEWater, 98 procent acceptans, där 82 procent av de tillfrågade angav att de skulle dricka återvunnet vatten direkt och ytterligare 16 procent endast när det blandas med tankvatten [32] . Det nya vattnet som uppstår efter stabilisering (tillsats av alkaliska kemikalier) uppfyller WHO:s krav och kan användas i ett brett spektrum av tillämpningar (t.ex. återanvändning inom industrin, utsläpp i en dricksvattentank) [33] . För närvarande står NEWater för cirka 30 % av Singapores totala användning , och år 2060 planerar National Water Agency of Singapore att tredubbla NEWaters nuvarande kapacitet för att möta 50 % av Singapores framtida vattenbehov [34] .
I Sydafrika är torra förhållanden en viktig faktor för återanvändning av avloppsvatten [20] . Till exempel, i Beaufort West , Sydafrika, byggdes en anläggning för direktavloppsåtervinning (WRP) i slutet av 2010 för att producera dricksvatten till följd av en akut vattenbrist (produktion på 2300 m 3 per dag) [35] [36] . Processkonfigurationen är baserad på multibarriärkonceptet och inkluderar följande behandlingsprocesser: sandfiltrering, UV, tvåstegs omvänd osmos och ultraviolett ljus (UV) permeatdesinfektion.
Staden George står inför vattenbrist och har beslutat om en IPR-strategi (2009/2010) där det slutliga avloppsvattnet från dess reningsverk Outeniqua behandlas till mycket hög kvalitet med UV-ljus och desinfektion innan det återförs till huvudlagret, Garden Route. Dam, där de kombineras med nuvarande råvattenförsörjning. Denna satsning ökar den befintliga tillgången med 10 000 m 3 per dygn, vilket är ungefär en tredjedel av dricksvattenbehovet. Den tekniska konfigurationen inkluderar följande bearbetningsprocesser: trumsil, UV- och klordesinfektion. Åtgärder vidtogs för att lägga till pulveriserat aktivt kol (PAC) till George WTW om så krävdes som en ytterligare operativ barriär.
Återanvändning av återvunnet vatten är ett allt vanligare svar på vattenbrist i många delar av USA. Återvunnet vatten används direkt för en mängd olika användningsområden i USA, inklusive bevattning i stadslandskap för parker, skolgårdar, motorvägar och golfbanor; brandskydd; kommersiell användning såsom fordonstvätt; industriell återanvändning såsom kylvatten, pannvatten och processvatten; miljö- och rekreationsanvändningar såsom skapandet eller restaureringen av våtmarker; samt jordbruksbevattning [ 37] . I vissa fall, såsom Irvine Ranch Water District i Orange County , används det också för att spola toaletter [38] .
Det har uppskattats att under 2002 återanvändes totalt 1,7 miljarder US gallons (6 400 000 m 3 ) per dag, eller nästan 3 % av den allmänna vattenförsörjningen. Kalifornien återanvände 0,6 respektive Florida 0,5 miljarder US gallons (1 900 000 m 3 ) per dag. Tjugofem stater hade bestämmelser om användningen av återvunnet vatten 2002. Planerad direkt återanvändning av återvunnet vatten började 1932 med byggandet av en återvunnen vattenanläggning i San Franciscos Golden Gate Park . Återvunnet vatten distribueras vanligtvis med hjälp av ett färgat dubbelrörsnät som helt separerar återvunna vattenledningar från dricksvattenledningar [39] .