Water leveren aan stadsbewoners kan veel efficiënter, volgens onderzoekers van Rice University die zeggen dat het een gezond niveau van gerecycled afvalwater moet zijn.

Houston als model gebruiken, onderzoekers van Rice's Brown School of Engineering hebben een plan ontwikkeld dat de behoefte aan oppervlaktewater (van rivieren, reservoirs of putten) met 28% door afvalwater te recyclen om het weer drinkbaar te maken.

Hoewel de energiekosten die nodig zijn voor toekomstige geavanceerde zuiveringssystemen aanzienlijk zouden zijn, ze zeggen dat de besparingen die worden gerealiseerd door vers water dat van een afstand wordt vervoerd aan te vullen met het "directe hergebruik van drinkwater" van gemeentelijk afvalwater, de kosten ruimschoots zouden compenseren.

En het water zou beter zijn om op te starten.

Een uitgebreid model van de milieu- en economische impact en voordelen van een dergelijk systeem is ontwikkeld door Rice-onderzoekers verbonden aan het door de National Science Foundation gesteunde Nanosystems Engineering Research Center for Nanotechnology-Enabled Water Treatment (NEWT).

Rijst milieu-ingenieur Qilin Li is corresponderende auteur en postdoctoraal onderzoek Lu Liu hoofdauteur van de studie die verschijnt in: Natuur Duurzaamheid .

Het laat zien hoe Houston's geplande herconfiguratie van zijn huidige afvalwaterzuiveringssysteem, waardoor het uiteindelijk het aantal zuiveringsinstallaties zal consolideren van 39 naar 12, kan worden verbeterd tot een "toekomstbestendige" waterdistributie in de stad.

"Alle technologieën die nodig zijn om afvalwater te zuiveren tot drinkwaterkwaliteit zijn beschikbaar, " zei Li. "Het probleem is dat vandaag, ze zijn nog best duur. Dus een heel belangrijk onderdeel van het artikel is om te kijken hoe goedkoop de technologie moet worden om het geheel financieel en energietechnisch zinvol te laten zijn."

Geavanceerde waterbehandeling is een onderwerp van intensief onderzoek door wetenschappers en ingenieurs van de vele instellingen, inclusief rijst, geassocieerd met NEWT.

"Een andere manier om het drinkwater te verbeteren, is door de reistijd te verkorten, " zei ze. Water geleverd door een systeem met veel distributiepunten zou onderweg minder chemische en biologische verontreinigingen oppikken. Houston, merkte ze op, heeft al een goed verdeelde afvalwaterzuivering, en het drinkbaar maken van dat water zou kortere reistijden naar huis vergemakkelijken.

Het model laat zien dat er altijd een afweging zal zijn tussen de aanschaf van drinkwater, de energie die nodig is om het te behandelen, de transportkosten zonder de kwaliteit aan te tasten, en probeert een redelijk evenwicht tussen die factoren te vinden. De studie evalueerde deze tegenstrijdige doelstellingen en onderzocht uitvoerig alle mogelijkheden om systemen te vinden die een evenwicht vinden.

"Uiteindelijk, we willen weten hoe ons watervoorzieningssysteem van de volgende generatie eruit moet zien, " zei Li. "Hoe beïnvloedt de schaal van het systeem de distributie? Mocht het een gigantische zijn, gecentraliseerde waterbron of meerdere kleinere gedistribueerde bronnen?

"In dat geval, hoeveel bronnen moeten er zijn, hoe groot moet elk gebied zijn en waar moeten ze worden geplaatst? Dit zijn allemaal vragen die we bestuderen, "zei ze. "Veel mensen hebben hierover gesproken, maar er is heel weinig kwantitatief werk gedaan om de cijfers te tonen."

Li gaf toe dat Houston misschien niet de meest representatieve is van grote gemeentelijke infrastructuursystemen, omdat het afvalwatersysteem van de stad al sterk verspreid is. maar het watervoorzieningssysteem is dat niet. De uitdaging van het hebben van een sterk gecentraliseerde watervoorziening werd in februari aangetoond door een dramatische 96-inch waterleidingbreuk die een groot deel van de toevoer van de stad afsloot.

"Dat was een buitengewoon voorbeeld, maar er zijn veel kleine lekken die onopgemerkt blijven onder de grond en die mogelijk verontreinigende stoffen in huizen toelaten, " ze zei.

De studie keek alleen naar direct drinkbaar hergebruik, die het model laat zien als een meer economische optie voor gevestigde steden, maar ze zei dat de beste optie voor een nieuwe ontwikkeling - dat wil zeggen, voor de eerste keer een distributiesysteem bouwen - kan zijn om gescheiden levering van drinkbaar en niet-drinkbaar water te hebben.

"Dat zou onbetaalbaar zijn in een plaats als Houston, maar het zou goedkoper zijn voor een nieuwe gemeenschap, waar afvalwater effluent minimaal kan worden behandeld, niet helemaal drinkbaar maar voldoende voor irrigatie of het doorspoelen van toiletten, ' zei Li.

"Hoewel het misschien in het voordeel van Houston zou zijn om detentievijvers te gebruiken die al in de hele stad bestaan ​​om regenwater op te slaan en te behandelen voor niet-drinkbaar gebruik."