Inteligentna gospodarka wodna i gospodarka o obiegu zamkniętym

Na pierwszy rzut oka inteligentna gospodarka wodna (SWM) i gospodarka o obiegu zamkniętym mogą brzmieć jak panaceum. Wyścig o bezpieczeństwo wodne – niezawodną dostępność akceptowalnej ilości i jakości wody dla zdrowia, źródeł utrzymania i produkcji – zapoczątkował mnóstwo teorii i rozwiązań. Nie powinniśmy zapominać, że kryzys wodny jest zarówno kryzysem zarządzania, jak i kryzysem systemowym. Ponadto w celu zapewnienia bezpieczeństwa wodnego wymagany jest szeroki zakres ulepszeń, zarówno pod względem technologii, jak i zarządzania.

W tym poście omawiam dwa tematy trendów wpływające na wodę: inteligentną gospodarkę wodną i gospodarkę o obiegu zamkniętym. Ale najpierw ważne jest, aby zrozumieć zarządzanie zasobami wodnymi i jego wpływ na nasze środowisko i naszą gospodarkę.

Zarządzanie zasobami wodnymi

Pierwotnie zarządzanie zasobami wodnymi było opracowywane głównie z myślą o konsumpcji przez ludzi. Ten sposób myślenia stworzył liniowy proces gospodarki wodnej na całym świecie.

Tradycyjne etapy to zlewnia, oczyszczanie, konsumpcja, oczyszczanie ścieków i usuwanie.

Zlewisk

Na każdym z tych etapów gospodarki wodnej występują wyzwania. Na etapie zlewni, gdzie woda jest gromadzona przez naturalny krajobraz, stres wodny jest dużym problemem w wielu regionach. Woda nie jest równomiernie rozprowadzana. Ośrodki miejskie, charakteryzujące się wysoką gęstością zaludnienia, cierpią z powodu braku wody. Innym czynnikiem wpływającym na deficyt wody jest zła jakość zbiorników wodnych.

Uzdatnianie wody

W drugim etapie woda jest uzdatniana w stacji uzdatniania wody (WTP). Liniowy sposób myślenia konserwatywnego planowania i planów zarządzania wodą oznaczał, że nacisk położono na osiągnięcie standardów zużycia czystej wody. W niektórych krajach woda uzdatniona zgodnie z normami dotyczącymi wody pitnej jest wykorzystywana do celów innych niż picie, takich jak zastosowania przemysłowe. Używanie wody pitnej do różnych celów powoduje straty ekonomiczne, energetyczne i środowiskowe.

Dystrybucja wody

Podczas fazy dystrybucji wody duża ilość wody jest tracona, zanim dotrze do kranów. W niektórych krajach około 40% wody jest tracone z powodu nieszczelności i pęknięć rur. Awarie sieci mogą prowadzić do przerw w dostawie wody. Utrata usług może mieć znaczące skutki ekonomiczne: utratę uzdatnionej wody, zwiększone budżety na konserwację, nadgodziny dla personelu serwisowego, zakłócenia w ruchu drogowym i działalności oraz szkody w mieniu prywatnym.

Firmy odpowiedzialne za sieci wodociągowe podejmują ogromny wysiłek, aby optymalnie zaplanować naprawy swoich krytycznych zasobów, takich jak rury, zawory, przepompownie i wodomierze.

Podczas fazy dystrybucji wody duża ilość wody jest tracona, zanim dotrze do kranów.

Odzyskiwanie wody

Po rozprowadzeniu i zużyciu woda trafia do fazy odzyskiwania wody – znanej również jako faza oczyszczania ścieków – gdzie jest ostatecznie usuwana w oczyszczalniach ścieków. Oczyszczanie ścieków to proces stosowany do usuwania zanieczyszczeń ze ścieków i przekształcania ich w ścieki, które można przywrócić do obiegu wody. Odprowadzanie ścieków nie zawsze odbywa się w tym samym dziale wodnym, w którym nastąpiło zlewnię. Przesyłanie dużych ilości wody z odległych źródeł ma również znaczący wpływ na środowisko i gospodarkę.

Czy ponowne wykorzystanie wody jest rozwiązaniem?

Międzynarodowa Konferencja Narodów Zjednoczonych na temat Wody i Środowiska (ICWE), która odbyła się w 1992 r., stanowi zmianę w linearnym sposobie myślenia opisanym powyżej z zasadami, które ustanowiły podstawowe kryteria zarządzania zasobami wodnymi: “Słodka woda jest ograniczonym i wrażliwym zasobem, niezbędnym do podtrzymania życia, rozwoju i środowiska” oraz “woda ma wartość ekonomiczną we wszystkich konkurencyjnych zastosowaniach i powinna być uznana za dobro gospodarcze”.

Te dwie zasady ukształtowały późniejsze podejmowanie decyzji w sprawie zarządzania zasobami wodnymi, stymulując oszczędne wykorzystanie wody i nadając temu elementowi konotacje “towaru”, takiego jak złoto lub ropa naftowa.

To zapoczątkowało zmianę sposobu myślenia z tradycyjnego, liniowego poglądu, który wyjaśniłem powyżej. Koncepcja ta nie została jednak jeszcze powszechnie zaakceptowana.

Tom Freyberg wyjaśnia to w swoim poście: Dlaczego ponowne wykorzystanie wody jest kluczem do cyrkularnej przyszłości. Rzeczywiście, kilka z wymienionych powyżej problemów można rozwiązać po wprowadzeniu systemu ponownego wykorzystania wody, takich jak:

• Wprowadzenie systemów wody ponownie wykorzystywanej pozytywnie wpływa na dostępność wody w basenach, ponieważ działają one bezpośrednio w celu zmniejszenia potrzeby poboru wody i zmniejszenia objętości zwracanych ścieków. Pozwala to na udostępnienie większej ilości wody do innych zastosowań w dziale wodnym. Oczyszczone ścieki sanitarne nie są już składowiskiem, ale zasobem wodnym o potencjalnym wykorzystaniu do określonych celów.
• Innym pozytywnym skutkiem jest korzyść dla środowiska, dzięki której woda z oczyszczalni ścieków nie jest już odprowadzana do rzek, co głównie zmniejsza dopływ składników odżywczych do zbiorników biorców, zwiększając w ten sposób dostępność wody pod względem jakości do innych zastosowań.

W związku z tym, aby zwiększyć dostępność wody, niezwykle ważne jest rozważenie ponownego wykorzystania wody. Jednak ponowne wykorzystanie wody nie jest jedyną opcją. Autorzy José Carlos Mierzwa i Ivanildo Hespanhol z Uniwersytetu w Sao Paulo komentują to:

“(…) Praktyka ponownego użycia nie powinna być uważana za główny cel modelu gospodarowania wodą i ściekami (…). Jest to również uzasadnione inwestycjami niezbędnymi do dostosowania charakterystyki ścieków do wymogów jakości wody, a także przepływu, który ma być oczyszczony. Ponadto omawiana praktyka nie jest tak natychmiastowa, jak można sobie wyobrazić, ponieważ ponownie wykorzystywana woda musi mieć cechy fizyczne, chemiczne i biologiczne odpowiednie dla każdego zastosowania. Należy również wziąć pod uwagę, że stężenie niektórych zanieczyszczeń może wzrastać w każdym cyklu ponownego użycia. Jeśli te punkty nie są przestrzegane, a praktyka ponownego wykorzystania i tak zostanie przyjęta, wszystkie działania, w których stosuje się ponownie wodę, są zagrożone. “

Koncepcja gospodarki o obiegu zamkniętym opiera się na zrównoważeniu gospodarczym i środowiskowym. W związku z tym ponowne wykorzystanie wody nie zawsze będzie najlepszą opcją. Każde miasto musi zostać przeanalizowane, aby zidentyfikować rozwiązanie, które najbardziej mu odpowiada. To nie tylko proces, który musi zmienić się z liniowego na okrągły, ale także sposób myślenia o rozwiązaniach. Konieczne jest myślenie w sposób nieliniowy i nieredukcyjny. Rozwiązania muszą być zintegrowane i wybierane w oparciu o to, czy zapewniają najwyższy poziom zrównoważonego rozwoju.

Wyjaśnienie ponownego wykorzystania wody. Źródło: Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych

Inteligentna gospodarka wodna

Aby wesprzeć proces decyzyjny, najważniejsza jest ocena danych. Jest to punkt zbieżności między gospodarką o obiegu zamkniętym a inteligentną gospodarką wodną (SWM). Gospodarka wodna została opracowana w procesie liniowym, jako konsekwencja procesu decyzyjnego, który został przeprowadzony bez pełnego wglądu w cały proces. Aby rozwiązać ten problem, inteligentne systemy zarządzania wodą (SWMS) są wdrażane przez przedsiębiorstwa wodociągowe na całym świecie.

Czy inteligentne systemy zarządzania wodą są tak inteligentne?

Istnieje szeroka gama SWMS, które przyczyniają się do rozwiązywania różnych problemów związanych z wodą powyżej. Niektóre zalety korzystania z SWMS to: analiza dużych zbiorów danych w celu usprawnienia procesu decyzyjnego, poprawy jakości danych, integracji i większej elastyczności.

Jednak SWMS może przynieść więcej problemów niż rozwiązań, jeśli niektóre kluczowe punkty nie zostaną wzięte pod uwagę:

1) Użyteczność

Nie warto rozwiązywać problemu, tworząc nowe problemy. Niektóre systemy mogą być złożone i trudne w użyciu. Konieczność zatrudnienia profesjonalisty zajmującego się korzystaniem z systemu może być znakiem, że nie jest on dobrze zaprojektowany. W przeciwnym razie może to być po prostu kolejna technologia, która leży na półce. W związku z tym ważne jest, aby ocenić użyteczność danego SWMS przed włączeniem go do projektu.

2) Wsparcie techniczne

W ten sam sposób posiadanie wsparcia technicznego jest najważniejsze, może pojawić się jakiekolwiek problemy. Wsparcie może mieć różne formaty: zespoły doradców, boty / sztuczna inteligencja, fora lub blogi. Dlatego przed przyjęciem SWMS sprawdź pełną dostępność pomocy technicznej.

3) Ciągłe doskonalenie

W końcu podczas korzystania z Inteligentnego Systemu Zarządzania Wodą wypowiesz następujące zdanie: “Byłoby miło, gdyby ten krok był inny”. Dobry SWMS to taki, który jest stale aktualizowany, aby sprostać potrzebom użytkownika. Oceń, czy system przedstawia plan ciągłego doskonalenia.

4) Integracja / Otwarte dane

System musi być zintegrowany z innymi używanymi narzędziami. Najlepiej, aby miał zautomatyzowane integracje. W końcu może to być strata czasu, aby konwertować formaty danych, aby móc z nimi pracować. Po analizach system musi umożliwiać łatwe eksportowanie danych w różnych formatach, aby spełnić różne przypadki użycia.

Czy inteligentna gospodarka wodna i gospodarka o obiegu zamkniętym to modne hasła?

Tak, oba pojęcia są modnymi słowami, ale są również koniecznymi zmianami. Promują rozwiązania różnych problemów związanych z gospodarką wodną, umożliwiając zwiększenie dostępności wody, efektywności ekonomicznej i środowiskowej. Ważne jest jednak, aby zachować ostrożność w przypadku popularnych tematów i unikać wdrażania ich w sposób, który spowoduje więcej problemów niż rozwiązań. Dobrze wdrożone przyczyniają się do lepszej gospodarki wodnej i zapewniają bezpieczeństwo wodne wszystkim.