Рециркуляция воды в умном городе

Вопрос водоснабжения волновал человека во все времена: древние римляне строили акведуки, индейцы майя создавали подземные хранилища, крестьяне выкапывали километры каналов. Исторически вода рассматривалась как ресурс, который после использования в потребительской, коммерческой или промышленной среде превращался в отходы. В наше время взгляд на водоснабжение меняется.
По прогнозам ООН к 2050 году население мира приблизится к 10 млрд человек, что увеличит спрос на воду на 55%. Уже сегодня жители некоторых регионов мира сталкиваются с острой нехваткой этого ресурса. Для создания устойчивой системы водоснабжения придется прикладывать значительно больше усилий.

Искусственный интеллект спешит на помощь
Если задуматься, то и в домашних условиях вода используется не слишком эффективно. Скажем, в туалете и для полива комнатных растений совсем не обязательно использовать питьевую воду. По подсчетам, на туалеты приходится до 30% потребления воды в домохозяйстве. Эта вода могла бы быть вторичной и поступать из раковин, душевых кабин и посудомоечных машин. Кое-где уже используют такой подход в экспериментальном порядке – например, в австралийском Сиднее. В офисе компании Microsoft в Герцлии (Израиль) направляют воду повторного использования в туалеты.
Но перед повторным использованием сточных вод их необходимо переработать и привести в пригодное для потребления состояние. Для этого в «умных» городах используются искусственный интеллект и компьютерное зрение для постоянного мониторинга качества воды и принятия решений.
Надежную связь между системами управления сточными водами и администраторами обеспечивает технология интернета вещей. Это эффективный способ определить потенциальные области потери воды и предпринять соответствующие действия, чтобы свести их к минимуму.
Датчики интернета вещей способны предотвратить переливы сточных вод. Можно установить пороговые значения и получать уведомления в режиме реального времени, когда хранилища переполняются. Это помогает регулировать движение стоков и значительно сократить потери.
Также датчики могут определять присутствие любого химического вещества и его количество в воде во время ее обработки. Это позволяет запустить алгоритм очистки до того, как опасные вещества нанесут какой-либо ущерб. Кроме того, датчики способны вовремя выявить утечки в трубах. Интеллектуальные решения оснащены передовой аналитикой и алгоритмами для анализа данных, собранных по распределительным каналам.

Этапы очистки сточных вод
1. Первичная очистка. Для уменьшения количества сточных вод, сбрасываемых в окружающую среду «умных» городов, их направляют на специальные объекты по переработке. Вода проходит стадии просеивания, осаждения, первоначальной физической и химической фильтрации, удаления твердых и текучих загрязнений, а также отделения от осадка. Полученная вода повторно используется на промышленных и сельскохозяйственных объектах или подвергается дальнейшей обработке.
2. Вторичная очистка. Этот этап связан с удалением загрязнений, биоразлагаемых и органических частиц на основе биофильтрации, аэрации, окисления и использования специфических микроорганизмов. Такая вода обычно служит для промышленных, сельскохозяйственных, аквакультурных и муниципальных нужд.
3. Третичная очистка. Направлена на улучшение качества ранее очищенных вод путем отделения их от неорганических веществ (например, азота, фосфора), а также оставшихся вирусов и паразитов. Этот тип очистки помогает сделать воду пригодной для питья – после фильтрации песком и полимерами, дезинфекции и удаления запахов, а также чередования кислородных и бескислородных условий. Вода, прошедшая третичную очистку, безопасна для сброса в городские водоемы.
4. Обработка осадка. Удаление остатков твердых частиц, жидкостей и биочастиц, образующихся в процессе очистки воды. Переработка осадка направлена на снижение затрат на утилизацию – это достигается за счет обезвоживания, компостирования, сжигания, уничтожения патогенов, кондиционирования, биологической, химической или физической стабилизации и т.д.

В поисках влаги: творческий подход
Опреснение соленой морской воды – еще один важный способ добычи этого ресурса для многих мегаполисов. Например, для Лондона, где завод, открытый в 2010 году, способен производить 150 млн литров питьевой воды в сутки – этого достаточно для обеспечения нужд 900 тыс. лондонцев. Правда, стоит учитывать, что этот процесс является энергоемким и зачастую задействует ископаемое топливо.
Источники воды подчас могут быть самыми неожиданными. Например, что мешает использовать конденсат, обильно выделяемый кондиционерами воздуха? Обычно он выводится наружу и просто испаряется. А в США в аэропорту Сан-Диего и публичной библиотеке Остина его собирают и затем используют для уборки, полива растений и даже… для приготовления пива.
В перуанской столице Лиме работают машины для улавливания тумана – благо с этим видом осадков там проблем нет. А на Международной космической станции, напомним, перерабатывают мочу, а также пот и влагу из воздуха, получая воду питьевого качества.
Использовать можно и дождевую воду, что помогает снизить нагрузку на поверхностные и подземные источники. Ведь пресной воды на Земле становится все меньше.  

Ариэла Лихтик