停止將水衝入下水道 [節選]

一位機械工程師解釋瞭如何在城鎮甚至家庭層面重複利用廢水，從而節省水和能源

節約水和能源的方法之一是充分利用水和能源系統的廢物流。有很多方法可以實現這個目標。特別地，美國每天產生300億到400億加侖的經處理廢水。由於廢水是在城市中產生的，廢水處理廠就在附近。這意味著廢水是一種豐富的、通常與人口中心位於同一地點的水源。而且它通常被忽視。如果這些處理過的廢水被“回收”——或再次使用——它就可以成為可靠的水源。回收水透過紫色管道系統分配，以便與處理過的飲用水和汙水區分開來。

廢水通常被排回湖泊或河流，或者注入含水層或海洋。雖然我們的生態系統依賴於許多這些迴流，但也有可能在將廢水返回流域之前再次使用，例如，將廢水作為冷卻劑輸送到發電廠。如果水不需要返回附近的河流，那麼它就可以用於消耗目的，作為淡水的替代品——例如，用於灌溉作物、水力壓裂或工業用途。“從馬桶到水龍頭”的方法比淡化微鹹水或海水來生產飲用水更節省能源。由於它已經在世界各地（如新加坡、以色列和南加州）以及國際空間站上使用，因此這是一項成熟的技術。

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對於許多市政當局來說，從經濟或能源角度來看，透過其廢物流來迴圈利用廢水以將其轉化為飲用水或其他用水可能更有意義。德克薩斯州奧斯汀市建立了一個廣泛的紫色管道網路，將廢水處理廠的處理過的廢水輸送到奧斯汀市中心、市區附近的一些高密度社群和得克薩斯大學，用於灌溉和冷卻。這種方法是明智的，因為這些應用不需要飲用水，而且在奧斯汀購買處理過的廢水比飲用水便宜得多。

最初的廢水客戶是當地的高爾夫球場，他們將水用於其大量的灌溉需求。此後，出現了更多的客戶。廢水可以在建築物內用於非飲用目的，例如沖廁所。在這種情況下，它不是“從馬桶到水龍頭”，而是“從馬桶到馬桶”。對於有前期資金投資於紫色管道基礎設施的組織（如奧斯汀市或得克薩斯大學）來說，重複利用廢水是一種經濟高效的選擇。一般來說，重複利用專案比節水專案更昂貴，但比海水淡化更實惠。它也是一種有彈性的、抗旱的水源供應。然而，儘管有這些好處，它也存在一些財務、健康和效能風險。其中一個風險是紫色管道系統可能會意外地與飲用水系統交叉連線，這意味著不打算用於飲用的處理過的廢水將被用於飲用用途。而且，回收水的收費標準通常設定在低於回收系統建設全部成本的水平，這意味著客戶獲得了補貼。雖然這些客戶無疑從較低的成本中受益，但折扣價格使回收水系統的長期財務健康面臨風險。

廢水可以取代淡水的一個地方是能源生產。特別是，水力壓裂是一種快速發展的技術，它使用水來提高許多地方井的生產力。在某些地區，這些用水需求正在與其他使用者競爭。與此同時，水力壓裂不需要飲用水，甚至不需要淡水。廢水可能是一個有用的替代品，德克薩斯州的一些頁岩生產商已經證明了它的用途，在德克薩斯州，水的稀缺性鼓勵人們嘗試替代水源。

廢水也可以用於發電廠冷卻。2010年，在美國1000多家發電廠中，已有46家發電廠使用回收水作為冷卻塔的補充水。另外一些設施使用回收水進行冷卻池、空氣洗滌器，作為地熱田的注入壓力和鍋爐給水。其中包括亞利桑那州帕洛維德的非常大的核電站，該電站使用鳳凰城和附近其他城市的城市廢水。雖然回收水最初於1967年在加利福尼亞州伯班克用於發電廠冷卻，但在1990年之前，總共只建造了十幾個這樣的冷卻系統。之後，使用廢水進行冷卻水的速度加快，反映出水資源面臨的壓力普遍增加。

一般來說，廢水用於發電廠冷卻時是安全的，儘管建議進行一些最低限度的二級處理，以進行消毒並防止裝置出現問題。例如，額外的處理可用於防止結垢、腐蝕、汙垢、起泡或生物生長，所有這些都會降低效能。此外，有人擔心使用回收水進行冷卻時，風吹起的霧氣可能會到達工人或公眾，可以透過將冷卻塔設定在距離公眾至少90米的地方或使用更高水平的消毒來減輕這種風險。

一個普遍的經驗法則是，將回收水輸送到25英里以內的地方用於發電廠冷卻是有意義的，超過這個距離，抽水的要求就超過了好處。在水資源較少的地方，25英里的規則並不那麼重要。例如，位於沙漠中的帕洛維德發電廠必須將回收水從處理廠輸送幾十英里到發電廠。鳳凰城、格倫代爾、斯科茨代爾、坦佩、梅薩和托勒森市都為發電廠提供廢水。鳳凰城的廢水利用重力向下移動近30英里，然後向上抽送8英里到達核設施。其他廢水流動的距離更遠，在某些情況下可達60英里。雖然這看起來很長，但它比從科羅拉多河輸送淡水的數百英里要短得多。

帕洛維德是唯一一家使用100%回收水進行冷卻的核設施。它也是唯一一家冷卻系統不將水返回環境的核設施。水回收設施每天可處理9000萬加侖的總流量，每年使用250億加侖。雖然發電廠運營商願意支付高價並且希望獲得更多的廢水，但他們現在面臨著來自城市和其他工業使用者的競爭，這些使用者也想要這些水。

在其他工廠擴大這一想法，美國每天產生的數百億加侖廢水足以滿足發電廠每天消耗的數十億加侖水。實用性問題變成了距離、成本和其他權衡。例如，大型廢水處理廠和大型發電廠可能彼此不靠近。或者，廢水流量最高的時間可能與發電廠最需要水的時間不一致。而且，許多地區依賴於向溪流、湖泊或含水層排放廢水。將這些排放物轉移用於發電廠可能會剝奪這些生態系統急需的水。儘管存在這些障礙，但很明顯，將回收水用於發電廠冷卻仍然是一個尚未開發的機遇。雖然今天只有幾十家工廠使用廢水，但還有數百家可以使用。

廢水還可以用於非飲用的工業過程，例如消防，或作為以蒸汽形式的熱傳遞流體來分配熱量或冷凍水來冷卻。水也是滑雪勝地造雪的必要成分。較大的滑雪勝地通常使用造雪來增加可滑雪地形或延長其可運營季節。位於佛蒙特州基靈頓的一家豪華滑雪勝地，迎合那些想在距離城市半天車程內尋找大型滑雪場的波士頓人和紐約人，它將造雪作為其主要賣點。造雪系統全速運轉時每小時使用超過720,000加侖的水，操作著1500臺雪炮和88英里的管道，並且可以在一小時內為80英畝的土地增加一英尺的雪。基靈頓使用廢水作為造雪的水源，並在其宣傳材料中指出它擁有“幾乎無窮無盡的水供應”。鑑於廢水是持續產生的，這種說法是正確的。

儘管廢水在供應和成本方面有其優勢，但其使用也可能引發批評。當基靈頓在 1987 年首次宣佈這項計劃時，批評者為了嘲諷基靈頓，建立了一個名為“佛蒙特州衛生滑雪協會”的虛假組織來製造反對聲；他們還製作了“基靈頓：富人與廢水相遇的地方”的汽車保險槓貼紙。這句巧妙的口號讓人想起“廁所到水龍頭”的說法，其意圖在於產生負面印象。而且它奏效了：我在寫這本書時在達特茅斯學院河對岸結交的幾位佛蒙特州人說，他們絕不會因此去基靈頓滑雪。然而，事實證明，基靈頓只是超前了幾十年認識到，妥善管理稀缺資源是一件明智的事情。與建造水庫或使用市政飲用水相比，使用廢水還可以節省成本。造雪有利於商業發展，因為它有助於改善滑雪條件並延長滑雪季節，這兩者都增加了收入。這個案例又一次證明，對資源進行周全的管理可以同時帶來經濟和環境效益。

有趣的是，最初的批評者之一——比爾·馬雷斯，他曾是兩位立法者中的一位，他們用虛假的組織和巧妙的口號來嘲諷，在 2012 年就這個噱頭公開道歉。在一次採訪中，他指出他和他的立法同僚覺得整個事件很有趣，但 25 年後，在人們對水資源短缺的意識日益提高的情況下，他承認：“現在笑話反過來了。基靈頓的做法遠遠超前於時代。”

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家庭的廢水也可以重複利用，有可能節省大量資源。如果房屋在建造時採用單獨的管道系統來分離水流，那麼來自淋浴、水槽和洗衣機的家庭灰水就可以在屋內重複使用。灰水可以用來沖洗室內的馬桶或澆灌室外的花壇。由於這些用途沒有必要使用飲用水（耗能最高的水形式），因此灰水通常代表著非飲用水應用的能源節約。在許多方面，我們首先用世界上最乾淨的水來沖洗馬桶是很荒謬的，因此相比之下，這種方法似乎是明智的。經過最少的處理以去除有機成分後，它也可以再次用於洗滌。雖然灰水重複利用可以幫助避免使用最耗能的水，但如果每個人都大規模地這樣做，那麼下水道可能沒有足夠的水來有效執行。應該為這些意想不到的後果做好計劃。

此外，可以透過屋頂的排水溝系統將雨水從暴雨徑流中收集到雨水桶中。然後，這些水可以用於灌溉。值得注意的是，雖然雨水在落在屋頂上時可能很乾淨，但隨後可能會吸附化學物質，使其不適合飲用。

同樣重要的是要注意，如果您在家中使用灰水系統，那麼最好使用可生物降解的肥皂，並避免將有毒物質倒入排水溝中，以免它們在幾個小時後出現在您的植物上。國際管道規範（僅在美國的某些司法管轄區使用）允許將淋浴和浴缸中的灰水用於沖洗馬桶。但是，在美國更廣泛使用的統一管道規範禁止在室內使用灰水。

收集灰水不僅是一種增加供水的方法，也是一種收集熱量的選擇。來自水槽、淋浴和洗衣機的水在排入下水道時通常仍然很熱。當廢水沿著管道移動時，這些熱量通常會透過管道散失到地下。但是，透過使用熱回收裝置，它可以用來預熱進入熱水器水箱的淡水，從而節省能源。

總的來說，使用灰水可以減少一些淡水的提取，並且可以節省加熱、泵送和處理的能源。對於一些水資源真正稀缺的農村地區，灰水也可能被考慮作為飲用水的來源。在這些情況下，將灰水重複用於飲用水可能實際上比直接從井中獲取淡水更耗能。許多農村地區從井中取水，特別是用於偏遠的家庭用途或小型農場或牧場。對於這些應用，地下水通常非常乾淨，因此能源需求僅僅用於抽水。相比之下，將灰水重複用於飲用水需要額外的處理來去除有機成分和病原體，從而使其能量強度高於簡單的抽水。在這些情況下，僅將灰水用於灌溉更有意義。但是，在已經建立了先進的水處理系統的市政區域，灰水重複利用可能很有意義。