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世界上最大的回用水項目——地下水補給係統(GWRS)
來源:中國水網 發布者:管理 發布時間:2016-09-19

 

美國橙郡約有300萬居民,約75%的飲用水水源來自於橙郡地下水盆地(OrangeCountyGroundBasin)。地下水盆地每年都需要來自於SantaAna河等周邊水係及降雨的補給才能維持穩定的供水能力。自20世紀90年代,加州已經開始經曆幹旱,當時有專家預測加州每十年就可能會遭遇三次嚴重旱情,橙郡地下水盆地麵臨著無法得到有效補給的嚴重威脅。然而,橙郡當地的用水需求卻與日俱增,橙郡水管理局(OrangeCountyWaterDistrict,OCWD)的21世紀水廠急需擴建。

除了幹旱問題,橙郡還一直飽受海水入侵的困擾,橙郡衛生管理局(OrangeCountySanitationDistrict,OCSD)當時打算投資2億美元建造一個入海河口來應對海水入侵。橙郡水管理局的21世紀水廠在將汙水回用於海水入侵防治上有豐富的經驗,因此,其決定與橙郡衛生管理局合作,在21世紀水廠建立全新的地下水補給係統(GroundwaterReplenishmentSystem,GWRS),希望該係統不但能滿足橙郡北部和中部地區的用水需求,同時也能補給地下水,解決海水入侵問題,保護當地的自然生態環境。經過十幾年的設計和建造,該地下水補給係統於2008年1月開始運行,是目前世界上最大的回用水間接用於飲用水和用於生態補給的汙水淨化項目。

世界上最大的回用水項目——地下水補給係統(GWRS)

圖:橙郡地下水補給係統GWRS

地下水補給係統

2.1三段深度淨化工藝

GWRS地下水補給係統對經過二級處理的汙水采用了微濾、反滲透和紫外線-過氧化氫的三段深度處理工藝進行深度處理,再將其回注到地下含水層中,之後再進一步被用於周邊地區居民的飲用水供應。

世界上最大的回用水項目——地下水補給係統(GWRS)

圖:GWRS深度處理係統工藝流程圖

三段深度淨化工藝保證了GWRS生產的再生淨化水在主要汙染物、消毒副產物、藥品、激素等指標上達到甚至優於聯邦標準。二級處理出水在進入GWRS係統前會先經過過濾器和次氯酸鈉的處理,以減少其中的生物附著物堵塞和汙染微濾膜。GWRS淨化水水質非常好,這一係統每天可以生產37.9萬立方米高品質淨化水,和其他水源一起為橙郡的地下水補給,同時滿足橙郡北部和中部85萬居民的用水需求。

世界上最大的回用水項目——地下水補給係統(GWRS)

2.2海水入侵屏障

除了三段深度處理工藝單元,工程還設有一條連接各個流域補給處理設備的管線以及一道防止海水入侵的屏障。地下水補給係統在防止海水入侵方麵發揮了重要作用。隨著河流湖泊中越來越多的水被使用,海水入侵的風險也隨之增大。地下水補給係統每天生產的37.9萬立方米水中有13.2萬立方米被注入了沿海的壁壘井成為了防止海水入侵的屏障。

世界上最大的回用水項目——地下水補給係統(GWRS)

圖:GWRS將部分淨化水注入沿海的壁壘井,形成了一道防止海水入侵的屏障

2.3投資收益

橙郡地下水補給係統項目總投資約為4.81億美元,其中約9.28千萬美元都是來自於地方、加州和聯邦政府的補貼,另外3.88億美元由OSCD和OCWD共同出資。項目每年的總運行費用約為4千萬美元,其中能源成本占1.5千萬美元,化學藥劑占6百萬美元,膜和紫外線燈等設備替換占5百萬美元,運行和管理人員成本占9百萬美元。

南加州城市水務管理局(MetropolitanWaterDistrictofSouthernCalifornia)會購買項目生產的淨化水以供給南加州的其他城市和地區。橙郡地下水補給係統持續穩定的運行為保障加州的水供應和滿足居民用水需求做出了重要貢獻,南加州城市水務管理局也因此決定將連續12年為項目提供每年7.5百萬美元的補貼。

如果不考慮各種形式的補貼和各方的無償貢獻對項目成本的實際減免效果,GWRS生產的淨化水的成本約為0.69美元/立方米,如果將補貼和無償貢獻的減免效果考慮進來,淨化水的成本僅約為0.43美元/立方米。但是,即使是0.69美元/立方米的成本價格,如果與從其他地區調水或海水淡化相比,GWRS淨化水仍然是更加低廉的供水選擇,而且其能更有效地應對幹旱,能更加可靠地保障地區供水安全。

社會影響

城市和用戶對水量、水質和自然生態保護的需求促使了橙郡供水和地下水補給係統的形成和發展。地下水補給係統項目很好地體現了美國加州在對地下水補給和回用工程的監控和運行方麵不斷更新的法規政策。在計劃擴建之前,項目相關人員已經對當地的法規政策進行了分析研究,以確保升級改造的相關需求能夠得以實現。例如,在地下水力停留時間和單元過程監控方麵要求的變化可能會影響地下水補給係統的運行,因此需要持續地對係統進行檢查,以確保其符合當地法規要求。事實上,地下水補給係統出產淨化水的水質已經超過了加州和聯邦的飲用水標準。

在社會層麵,橙郡水管理局為獲得公眾對水項目的支持作出了巨大努力。地下水補給係統項目在2010年接待了約4千名市民前來參觀,並為對項目感興趣的人們提供了講解。社區的大力支持是這些水項目能夠取得成功的關鍵因素之一。對水回用積極意義的公共宣傳早在地下水補給項目設計開始前的1997年就已經開始。由10人組成的水務處董事會是通過市民選舉產生的,公眾因此可以在不同層麵上參與到有關項目的決策當中。

橙郡地下水補給係統項目在世界上得到了廣泛讚譽。因為在地下水管理,水回用先進技術應用上以及公共政策和社區宣傳上的貢獻,該項目曾獲得了2014年李光耀水獎(LeeKuanYewWaterPrize)、2009年由美國土木工程協會頒發的傑出土木工程成就獎(OutstandingCivilEngineeringAchievementAward)、2008年的斯德哥爾摩工業水獎(StockholmIndustryWaterAward)、2008年由水回用協會頒發的水循環機構年度大獎(WaterRecyclingAgencyoftheYearAward)等國際大獎。

 
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