Умное управление водными ресурсами и циркулярная экономика

На первый взгляд, Smart Water Management (SWM) и Circular Economy могут звучать как панацея. Гонка за водную безопасность – надежное наличие приемлемого количества и качества воды для здоровья, средств к существованию и производства – породила множество теорий и решений. Мы не должны забывать, что водный кризис является как кризисом управления, так и системным кризисом. Кроме того, для обеспечения водной безопасности требуется широкий спектр улучшений, как с точки зрения технологии, так и с точки зрения управления.

В этом посте я рассматриваю две трендовые темы, влияющие на воду: умное управление водными ресурсами и циркулярная экономика. Но сначала важно понять управление водными ресурсами и его влияние на нашу окружающую среду и нашу экономику.

Управление водными ресурсами

Первоначально управление водными ресурсами было в основном разработано для потребления человеком. Это мышление создало линейный процесс управления водными ресурсами во всем мире.

Традиционными этапами являются водосбор, очистка, потребление, очистка сточных вод и утилизация.

Водосборный бассейн

На каждом из этих этапов управления водными ресурсами существуют проблемы. На этапе водосбора, где вода собирается природным ландшафтом, водный стресс является большой проблемой в ряде регионов. Вода распределена неравномерно. Городские центры, отмеченные высокой плотностью населения, страдают от нехватки воды. Еще одним фактором, влияющим на водный стресс, является низкое качество водоемов.

Водоподготовка

На втором этапе вода обрабатывается на водоочистных сооружениях (WTP). Линейное мышление консервативных планов планирования и управления водными ресурсами означало, что основное внимание уделялось достижению стандартов потребления чистой воды. В некоторых странах вода, обработанная в соответствии со стандартами питьевой воды, используется для других целей, помимо питья, таких как промышленное использование. Использование питьевой воды для различных целей приводит к экономическим, энергетическим и экологическим потерям.

Распределение воды

Во время фазы распределения воды большой объем воды теряется, прежде чем она поступит в краны. В некоторых странах около 40% воды теряется из-за утечек и разрывов труб.. Сбои в работе сети могут привести к перебоям в подаче воды. Потеря услуг может иметь значительные экономические последствия: потеря очищенной воды, увеличение бюджетов на техническое обслуживание, сверхурочные часы для обслуживающего персонала, перебои в движении и бизнесе, а также ущерб частной собственности.

Компании, отвечающие за сети водоснабжения, прилагают огромные усилия, чтобы оптимально спланировать ремонт своих критически важных активов, таких как трубы, клапаны, насосные станции и счетчики воды.

Во время фазы распределения воды большой объем воды теряется, прежде чем она поступит в краны.

Рекультивация воды

После распределения и потребления вода переходит в фазу рекультивации воды, также известную как фаза очистки сточных вод, где она, наконец, сбрасывается на очистные сооружения. Очистка сточных вод — это процесс, используемый для удаления загрязняющих веществ из сточных вод и преобразования их в сточные воды, которые могут быть возвращены в водный цикл. Удаление сточных вод не всегда происходит в том же водоразделе, где произошел водосбор. Перекачка больших объемов воды из удаленных источников также оказывает существенное воздействие на окружающую среду и экономику.

Является ли повторное использование воды решением?

Международная конференция Организации Объединенных Наций по проблемам воды и окружающей среды (ICWE), проведенный в 1992 году, представляет собой сдвиг в линейном мышлении, описанном выше, с принципами, которые устанавливают основные критерии управления водными ресурсами: «Пресная вода является ограниченным и уязвимым ресурсом, необходимым для поддержания жизни, развития и окружающей среды» и «вода имеет экономическую ценность во всех ее конкурирующих видах использования и должна быть признана в качестве экономического блага».

Эти два принципа сформировали последующее принятие решений по управлению водными ресурсами, стимулируя экономное использование воды и придавая элементу коннотации «товара», такого как золото или нефть.

Это положило начало сдвигу в мышлении от традиционного, линейного взгляда, который я объяснил выше. Однако эта концепция еще не получила широкого признания.

Том Фрейберг объясняет это в своем посте: Почему повторное использование воды является ключом к будущему замкнутого цикла. Действительно, некоторые из перечисленных выше проблем могут быть решены при внедрении системы повторного использования воды, например:

• Внедрение систем повторного использования воды положительно влияет на водообеспеченность бассейнов, поскольку они действуют, чтобы непосредственно уменьшить потребность в водозаборе и уменьшить объем возвращаемых стоков. Это позволяет увеличить объем воды для других целей в водоразделе. Очищенные санитарные стоки больше не являются утилизацией, а водным ресурсом с потенциальным использованием для конкретных целей.
• Другим положительным воздействием является экологическая выгода, в результате чего вода с станции очистки сточных вод больше не сбрасывается в реки, что в основном снижает поступление питательных веществ в объекты-получатели, тем самым повышая доступность воды с точки зрения качества для других видов использования.

В результате для повышения доступности воды крайне важно рассмотреть вопрос о повторном использовании воды. Однако повторное использование воды не является единственным вариантом. Авторы Хосе Карлос Мерзва и Иванильдо Хеспанхол из Университета Сан-Паулу комментируют это:

«(…) Практику повторного использования не следует рассматривать в качестве основной цели модели управления водными ресурсами и сточными водами (…). Это также оправдано инвестициями, необходимыми для адаптации характеристик сточных вод к требованиям качества воды, а также потока, подлежащего очистке. Кроме того, рассматриваемая практика не так непосредственна, как можно себе представить, поскольку повторно используемая вода должна иметь физические, химические и биологические характеристики, подходящие для каждого использования. Следует также учитывать, что концентрация некоторых загрязняющих веществ может увеличиваться в каждом цикле повторного использования. Если эти моменты не соблюдаются и практика повторного использования принимается в любом случае, все виды деятельности, в которых применяется вода повторного использования, ставятся под угрозу».

Концепция циркулярной экономики основана на экономической и экологической устойчивости. И поэтому повторное использование воды не всегда будет лучшим вариантом. Каждый город необходимо проанализировать, чтобы определить решение, которое подходит ему больше всего. Это не только процесс, который должен измениться от линейного к круговому, но и способ думать о решениях. Необходимо мыслить нелинейно и нередукционистски. Решения должны быть интегрированы и выбраны на основе того, обеспечивают ли они наибольший уровень устойчивости.

Объяснение повторного использования воды. Фото: Агентство по охране окружающей среды США

Интеллектуальное управление водными ресурсами

Для поддержки процесса принятия решений первостепенное значение имеет оценка данных. Это точка соприкосновения между циркулярной экономикой и умным управлением водными ресурсами (SWM). Управление водными ресурсами было разработано в линейном процессе, как следствие процесса принятия решений, который осуществлялся без полного представления обо всем процессе. Чтобы решить эту проблему, интеллектуальные системы управления водными ресурсами (SWMS) внедряются водоканалами по всему миру.

Являются ли интеллектуальные системы управления водными ресурсами такими умными?

Существует широкий спектр SWMS, которые способствуют решению различных водных проблем выше. Некоторые преимущества использования SWMS: аналитика больших данных для улучшения процесса принятия решений, повышение качества данных, интеграция и большая гибкость.

Тем не менее, SWMS может принести больше проблем, чем решений, если не учитывать некоторые важные моменты:

1) Юзабилити

Не стоит решать проблему, создавая новые проблемы. Некоторые системы могут быть сложными и трудными в использовании. Необходимость нанять профессионала, посвященного использованию системы, может быть признаком того, что она плохо спроектирована. Или же это может быть просто еще одна технология, которая сидит на вашей полке. В результате важно оценить удобство использования данной SWMS, прежде чем включать ее в проект.

2) Техническая поддержка

Точно так же, наличие технической поддержки имеет первостепенное значение, могут возникнуть какие-либо проблемы. Поддержка может иметь различные форматы: команды консультантов, боты / искусственный интеллект, форумы или блоги. Поэтому перед внедрением SWMS проверьте полную доступность поддержки.

3) Постоянное совершенствование

В конце концов, вы обнаружите, что говорите следующее предложение при использовании интеллектуальной системы управления водными ресурсами: «Было бы неплохо, если бы этот шаг был другим». Хорошая SWMS — это та, которая постоянно обновляется в соответствии с потребностями пользователя. Оцените, представляет ли система план непрерывного совершенствования.

4) Интеграция / Открытые данные

Система должна интегрироваться с другими инструментами, которые вы используете. Предпочтительно, чтобы он имел автоматизированную интеграцию. В конце концов, это может быть пустой тратой времени на преобразование форматов данных, чтобы иметь возможность работать с ними. После анализа система должна позволить вам легко экспортировать данные в различных форматах для удовлетворения различных вариантов использования.

Являются ли умное управление водными ресурсами и циркулярная экономика модными словами?

Да, оба понятия являются модными словами, но также необходимы изменения. Они способствуют решению различных вопросов управления водными ресурсами, позволяя повысить водообеспеченность, экономическую и экологическую эффективность. Тем не менее, важно быть осторожным с актуальными темами и избегать их реализации таким образом, чтобы вызвать больше проблем, чем решений. При правильном осуществлении они способствуют улучшению управления водными ресурсами и обеспечивают водную безопасность для всех.