How the water you flush becomes the water you drink
Video Drive đang bị chặn hoặc tải quá lâu.
Gợi ý: nếu Drive báo “can’t scan”, hãy mở link Drive rồi bấm Play/Download 1 lần.
English • (Click/nhấn giữ để tra từ)
In 2003, Singapore’s national water agency launched an unprecedented program. Using two new facilities, they planned to provide more than 50% of their nation’s water supply by recycling wastewater.
And yes, we do mean that wastewater. While this might seem like a desperate decision, this program had been planned for decades to ensure the island nation never ran out of clean water.
And today, as climate change increases the frequency and duration of droughts worldwide, more and more regions are facing this problem. But is it really safe to reuse anything we flush down the toilet?
To answer this, we have to understand exactly what’s inside this cloudy cocktail. Wastewater is classified into several types, but the primary three are: gray water used in sinks, bathing, and laundry; yellow water containing just urine; and black water which has come into contact with feces.
Globally, we generate enough wastewater to fill about 400,000 Olympic-sized swimming pools every day. In cities and towns with sewage systems, this wastewater combines in underground pipes, which actually aren’t filled with feces.
The average 4,000 liters of sewage contains only a single liter of solid fecal material. But sewage is still rife with dangerous contaminants, including billions of pathogens and microorganisms, trace chemicals, and excess inorganic nutrients that can pollute rivers and lakes.
So even if we aren’t planning to drink this concoction, we still need to clean it; which is why sewer systems typically run to wastewater treatment plants. Most plants remove major contaminants such as feces, pathogens, and excess nitrogen from all the water they process.
And this involves a ton of biological, chemical, and physical interventions. Some of the most important include settling tanks to remove large particles, biological reaction tanks where microbes eat unwanted materials, and chemical disinfection processes that kill pathogens.
After these procedures, typical treated wastewater in the US is already cleaner than most natural bodies of water, making it safe to discharge into rivers and lakes. If we plan on reusing the water for non-potable purposes, such as irrigation or washing cars, it gets even further disinfected to prevent bacteria from growing during storage. But if we want it clean enough to drink, there's much more treatment to be done.
One common process includes microfiltration, where membranes with pores one millionth of a meter across filter out small particles and larger microorganisms.
Next, the water passes through an even finer reverse osmosis membrane, which can remove particles as small as a tenth of a billionth of a meter. This membrane is semi- permeable, allowing water to pass through, but stopping things like salt, viruses, or unwanted chemicals.
After this stage, UV lamps are plunged into the water, emitting radiation that permanently damages the genetic material of any lingering life forms. Sometimes UV disinfection is then combined with further disinfection processes that use chemicals like hydrogen peroxide to handle a wide range of microorganisms and micropollutants.
At this point, the treated wastewater is tested rigorously. And if it passes, it can safely enter the typical pipeline for drinking water, going through the standard treatment procedures before joining the municipal supply. This approach is called direct potable reuse, but even though it’s perfectly healthy, there’s still some concern with such a direct system.
Instead, most places opt for indirect potable reuse, where the treated wastewater is discharged to an environmental buffer, such as a reservoir, lake, wetland, or groundwater aquifer. After some time in this environment, any lingering chemicals from the treatment process will diffuse and degrade. Then, the water can be extracted and enter the drinking water pipeline.
Indirect potable reuse is the process used in Singapore, and it's become an increasingly common lifeline for arid regions in the US.
But this system is only feasible in places with centralized sewer systems and infrastructure for pumping water into people's homes. This means it can’t help communities dealing with the most serious sanitation issues, where access to clean water is a daily struggle.
Researchers are investigating smaller scale technologies to recycle sewage into potable water on site. But helping these communities in the long term will require us to take a closer look at all the water we’ve been wasting.
And yes, we do mean that wastewater. While this might seem like a desperate decision, this program had been planned for decades to ensure the island nation never ran out of clean water.
And today, as climate change increases the frequency and duration of droughts worldwide, more and more regions are facing this problem. But is it really safe to reuse anything we flush down the toilet?
To answer this, we have to understand exactly what’s inside this cloudy cocktail. Wastewater is classified into several types, but the primary three are: gray water used in sinks, bathing, and laundry; yellow water containing just urine; and black water which has come into contact with feces.
Globally, we generate enough wastewater to fill about 400,000 Olympic-sized swimming pools every day. In cities and towns with sewage systems, this wastewater combines in underground pipes, which actually aren’t filled with feces.
The average 4,000 liters of sewage contains only a single liter of solid fecal material. But sewage is still rife with dangerous contaminants, including billions of pathogens and microorganisms, trace chemicals, and excess inorganic nutrients that can pollute rivers and lakes.
So even if we aren’t planning to drink this concoction, we still need to clean it; which is why sewer systems typically run to wastewater treatment plants. Most plants remove major contaminants such as feces, pathogens, and excess nitrogen from all the water they process.
And this involves a ton of biological, chemical, and physical interventions. Some of the most important include settling tanks to remove large particles, biological reaction tanks where microbes eat unwanted materials, and chemical disinfection processes that kill pathogens.
After these procedures, typical treated wastewater in the US is already cleaner than most natural bodies of water, making it safe to discharge into rivers and lakes. If we plan on reusing the water for non-potable purposes, such as irrigation or washing cars, it gets even further disinfected to prevent bacteria from growing during storage. But if we want it clean enough to drink, there's much more treatment to be done.
One common process includes microfiltration, where membranes with pores one millionth of a meter across filter out small particles and larger microorganisms.
Next, the water passes through an even finer reverse osmosis membrane, which can remove particles as small as a tenth of a billionth of a meter. This membrane is semi- permeable, allowing water to pass through, but stopping things like salt, viruses, or unwanted chemicals.
After this stage, UV lamps are plunged into the water, emitting radiation that permanently damages the genetic material of any lingering life forms. Sometimes UV disinfection is then combined with further disinfection processes that use chemicals like hydrogen peroxide to handle a wide range of microorganisms and micropollutants.
At this point, the treated wastewater is tested rigorously. And if it passes, it can safely enter the typical pipeline for drinking water, going through the standard treatment procedures before joining the municipal supply. This approach is called direct potable reuse, but even though it’s perfectly healthy, there’s still some concern with such a direct system.
Instead, most places opt for indirect potable reuse, where the treated wastewater is discharged to an environmental buffer, such as a reservoir, lake, wetland, or groundwater aquifer. After some time in this environment, any lingering chemicals from the treatment process will diffuse and degrade. Then, the water can be extracted and enter the drinking water pipeline.
Indirect potable reuse is the process used in Singapore, and it's become an increasingly common lifeline for arid regions in the US.
But this system is only feasible in places with centralized sewer systems and infrastructure for pumping water into people's homes. This means it can’t help communities dealing with the most serious sanitation issues, where access to clean water is a daily struggle.
Researchers are investigating smaller scale technologies to recycle sewage into potable water on site. But helping these communities in the long term will require us to take a closer look at all the water we’ve been wasting.
Tiếng Việt • (Click/nhấn giữ để dịch)
Năm 2003, công ty cấp nước quốc gia của Singapore đã ra mắt một chương trình chưa từng có từ trước đến nay. Với việc sử dụng hai cơ sở mới, họ đã lên kế hoạch cấp hơn 50% lượng cung nước của quốc gia bằng việc tái chế nước thải.
Và vâng, ý tôi là nước thải thật sự luôn đấy. Mặc dù quyết định này nghe có vẻ đáng sợ, nhưng chương trình trên đã được lên kế hoạch trong hàng thập kỷ để đảm bảo là đảo quốc sẽ không bao giờ cạn kiệt nguồn nước sạch.
Và ngày nay, với sự biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và khoảng thời gian của các đợt hạn hán trên toàn cầu, thì ngày càng nhiều khu vực đang phải đối mặt với vấn đề này. Nhưng có thực sự an toàn để tái sử dụng bất kì thứ gì mà chúng ta đã xả khỏi nhà vệ sinh không?
Để trả lời cho điều này, chúng ta phải biết được chính xác bên trong hỗn hợp vẩn đục này là gì. Nước thải được phân thành nhiều loại, nhưng có ba loại nước thải chính đó là: nước thải xám được sử dụng trong bồn rửa, tắm gội, và giặt quần áo; nước thải vàng chỉ có nước tiểu; và nước thải đen là loại có cả phân.
Trên toàn cầu, chúng ta có đủ lượng nước thải để lấp đầy khoảng 400,000 các hồ bơi theo chuẩn kích thước Olympic trong mỗi ngày. Ở các thành phố và thị trấn có hệ thống nước thải, thì nước thải này được xả chung thông qua các đường ống ngầm, thứ mà trên thực tế không hề chứa đầy phân.
Trung bình 4,000 lít nước thải sẽ chỉ bao gồm một lít phân thải rắn. Nhưng nước thải thì vẫn đầy rẫy các chất gây ô nhiễm nguy hại, bao gồm hàng tỉ tác nhân gây bệnh và vi sinh vật, hóa chất vi lượng, và dư thừa chất dinh dưỡng vô cơ có thể gây ô nhiễm các dòng sông và ao hồ.
Vì vậy ngay cả khi chúng ta không dự định uống hỗn hợp này, chúng ta vẫn cần làm sạch nó; đó là lý do vì sao các hệ thống thoát nước thường chảy về nhà máy xử lý nước thải. Phần lớn các nhà máy sẽ loại bỏ các chất gây ô nhiễm chính ví dụ như phân, các tác nhân gây bệnh, và ni tơ dư thừa từ tất cả các nguồn nước mà họ xử lý qua.
Và việc này liên quan đến hàng loạt sự can thiệp về sinh học, hóa học, và vật lý. Một số thứ quan trọng nhất bao gồm lắp đặt các bể chứa để loại bỏ các vật chất lớn, các bể phản ứng sinh học mà ở đó vi khuẩn sẽ ăn các vật chất không mong muốn, và các quy trình khử trùng bằng hóa chất sẽ tiêu diệt các tác nhân gây bệnh.
Sau các bước này, nước thải được xử lý chủ yếu ở Hoa Kỳ đã sạch hơn phần lớn các loại nước ở các vùng tự nhiên, điều này khiến cho nó an toàn để xả vào các dòng sông và ao hồ. Nếu ta dự định tái sử dụng nước không phải cho mục đích tiêu thụ, ví dụ như thủy lợi hoặc rửa xe, nó thậm chí còn được khử trùng nhiều hơn để ngăn ngừa vi khuẩn phát triển trong quá trình lưu trữ. Nhưng nếu ta muốn nó đủ sạch để uống, thì cần thêm rất nhiều các bước xử lý nữa.
Một quá trình phổ biến sẽ bao gồm vi lọc, ở bước này các màng lọc với tiết diện lỗ trên một phần triệu mét sẽ lọc ra các vật thể nhỏ và các vi sinh vật lớn hơn.
Tiếp theo, nước thải sẽ đi qua một tấm màng thẩm thấu ngược cực mịn, bước này sẽ có thể loại bỏ các vật chất nhỏ cỡ một phần mười của một phần tỉ mét. Tấm lọc này là một loại bán thấm, cho phép nước đi qua, nhưng sẽ giữ lại các loại như muối, vi rút, và các hóa chất không mong muốn.
Sau giai đoạn đó, thì đèn UV sẽ được đưa xuống nước, nó sẽ phát ra bức xạ để phá hủy vĩnh viễn vật chất di truyền thuộc bất kì thể sống nào còn sót lại. Đôi khi khử trùng bằng UV sau đó sẽ được kết hợp với quy trình khử trùng ở đó sẽ dùng các hóa chất như oxy già để xử lý nhiều loại vi sinh vật và vi chất ô nhiễm.
Ở bước này, nước thải sau xử lý được kiểm nghiệm nghiêm ngặt. Và nếu đạt chuẩn, nước thải có thể an toàn đi vào đường ống dẫn cho nước uống, đi qua toàn bộ quá trình xử lý tiêu chuẩn trước khi đưa vào nguồn cung cho toàn thành phố. Phương pháp này được gọi là tái sử dụng trực tiếp nước thải, tuy nhiên ngay cả khi nó hoàn toàn sạch, thì vẫn có vài vấn đề với một hệ thống trực tiếp như thế.
Thay vào đó, hầu hết mọi nơi lựa chọn cách tái sử dụng gián tiếp nước thải, nơi mà nước thải được xử lý sẽ được xả vào một vùng đệm môi trường, giống như một hồ chứa, ao hồ, vùng ngập nước, hay vùng chứa nước ngầm. Sau một khoảng thời gian ở môi trường này, bất kì hóa chất còn lại nào từ quá trình xử lý sẽ được khuếch tán và phân hủy. Sau đó, nước có thể được chiết xuất và đưa vào đường ống nước uống.
Tái sử dụng gián tiếp nước thải là quá trình được áp dụng ở Singapore, và nó đang dần được phổ biến như chiếc phao cứu sinh ở các vùng khô hạn của Mỹ.
Tuy nhiên hệ thống này chỉ khả thi ở các khu vực có hệ thống cấp nước tập trung và có cơ sở hạ tầng để bơm nước vào nhà. Có nghĩa là nó không thể hỗ trợ các cộng đồng đang đối mặt với các vấn đề vệ sinh nghiêm trọng nhất, nơi mà việc tiếp cận với nước sạch vốn là một trở ngại hàng ngày.
Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các công nghệ quy mô nhỏ hơn để tái chế nước thải thành nước có thể uống được tại chỗ. Tuy nhiên việc hỗ trợ những cộng đồng này về lâu dài sẽ đòi hỏi ta phải nhìn nhận kĩ hơn về tất cả các loại nước mà ta đã lãng phí.
Và vâng, ý tôi là nước thải thật sự luôn đấy. Mặc dù quyết định này nghe có vẻ đáng sợ, nhưng chương trình trên đã được lên kế hoạch trong hàng thập kỷ để đảm bảo là đảo quốc sẽ không bao giờ cạn kiệt nguồn nước sạch.
Và ngày nay, với sự biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và khoảng thời gian của các đợt hạn hán trên toàn cầu, thì ngày càng nhiều khu vực đang phải đối mặt với vấn đề này. Nhưng có thực sự an toàn để tái sử dụng bất kì thứ gì mà chúng ta đã xả khỏi nhà vệ sinh không?
Để trả lời cho điều này, chúng ta phải biết được chính xác bên trong hỗn hợp vẩn đục này là gì. Nước thải được phân thành nhiều loại, nhưng có ba loại nước thải chính đó là: nước thải xám được sử dụng trong bồn rửa, tắm gội, và giặt quần áo; nước thải vàng chỉ có nước tiểu; và nước thải đen là loại có cả phân.
Trên toàn cầu, chúng ta có đủ lượng nước thải để lấp đầy khoảng 400,000 các hồ bơi theo chuẩn kích thước Olympic trong mỗi ngày. Ở các thành phố và thị trấn có hệ thống nước thải, thì nước thải này được xả chung thông qua các đường ống ngầm, thứ mà trên thực tế không hề chứa đầy phân.
Trung bình 4,000 lít nước thải sẽ chỉ bao gồm một lít phân thải rắn. Nhưng nước thải thì vẫn đầy rẫy các chất gây ô nhiễm nguy hại, bao gồm hàng tỉ tác nhân gây bệnh và vi sinh vật, hóa chất vi lượng, và dư thừa chất dinh dưỡng vô cơ có thể gây ô nhiễm các dòng sông và ao hồ.
Vì vậy ngay cả khi chúng ta không dự định uống hỗn hợp này, chúng ta vẫn cần làm sạch nó; đó là lý do vì sao các hệ thống thoát nước thường chảy về nhà máy xử lý nước thải. Phần lớn các nhà máy sẽ loại bỏ các chất gây ô nhiễm chính ví dụ như phân, các tác nhân gây bệnh, và ni tơ dư thừa từ tất cả các nguồn nước mà họ xử lý qua.
Và việc này liên quan đến hàng loạt sự can thiệp về sinh học, hóa học, và vật lý. Một số thứ quan trọng nhất bao gồm lắp đặt các bể chứa để loại bỏ các vật chất lớn, các bể phản ứng sinh học mà ở đó vi khuẩn sẽ ăn các vật chất không mong muốn, và các quy trình khử trùng bằng hóa chất sẽ tiêu diệt các tác nhân gây bệnh.
Sau các bước này, nước thải được xử lý chủ yếu ở Hoa Kỳ đã sạch hơn phần lớn các loại nước ở các vùng tự nhiên, điều này khiến cho nó an toàn để xả vào các dòng sông và ao hồ. Nếu ta dự định tái sử dụng nước không phải cho mục đích tiêu thụ, ví dụ như thủy lợi hoặc rửa xe, nó thậm chí còn được khử trùng nhiều hơn để ngăn ngừa vi khuẩn phát triển trong quá trình lưu trữ. Nhưng nếu ta muốn nó đủ sạch để uống, thì cần thêm rất nhiều các bước xử lý nữa.
Một quá trình phổ biến sẽ bao gồm vi lọc, ở bước này các màng lọc với tiết diện lỗ trên một phần triệu mét sẽ lọc ra các vật thể nhỏ và các vi sinh vật lớn hơn.
Tiếp theo, nước thải sẽ đi qua một tấm màng thẩm thấu ngược cực mịn, bước này sẽ có thể loại bỏ các vật chất nhỏ cỡ một phần mười của một phần tỉ mét. Tấm lọc này là một loại bán thấm, cho phép nước đi qua, nhưng sẽ giữ lại các loại như muối, vi rút, và các hóa chất không mong muốn.
Sau giai đoạn đó, thì đèn UV sẽ được đưa xuống nước, nó sẽ phát ra bức xạ để phá hủy vĩnh viễn vật chất di truyền thuộc bất kì thể sống nào còn sót lại. Đôi khi khử trùng bằng UV sau đó sẽ được kết hợp với quy trình khử trùng ở đó sẽ dùng các hóa chất như oxy già để xử lý nhiều loại vi sinh vật và vi chất ô nhiễm.
Ở bước này, nước thải sau xử lý được kiểm nghiệm nghiêm ngặt. Và nếu đạt chuẩn, nước thải có thể an toàn đi vào đường ống dẫn cho nước uống, đi qua toàn bộ quá trình xử lý tiêu chuẩn trước khi đưa vào nguồn cung cho toàn thành phố. Phương pháp này được gọi là tái sử dụng trực tiếp nước thải, tuy nhiên ngay cả khi nó hoàn toàn sạch, thì vẫn có vài vấn đề với một hệ thống trực tiếp như thế.
Thay vào đó, hầu hết mọi nơi lựa chọn cách tái sử dụng gián tiếp nước thải, nơi mà nước thải được xử lý sẽ được xả vào một vùng đệm môi trường, giống như một hồ chứa, ao hồ, vùng ngập nước, hay vùng chứa nước ngầm. Sau một khoảng thời gian ở môi trường này, bất kì hóa chất còn lại nào từ quá trình xử lý sẽ được khuếch tán và phân hủy. Sau đó, nước có thể được chiết xuất và đưa vào đường ống nước uống.
Tái sử dụng gián tiếp nước thải là quá trình được áp dụng ở Singapore, và nó đang dần được phổ biến như chiếc phao cứu sinh ở các vùng khô hạn của Mỹ.
Tuy nhiên hệ thống này chỉ khả thi ở các khu vực có hệ thống cấp nước tập trung và có cơ sở hạ tầng để bơm nước vào nhà. Có nghĩa là nó không thể hỗ trợ các cộng đồng đang đối mặt với các vấn đề vệ sinh nghiêm trọng nhất, nơi mà việc tiếp cận với nước sạch vốn là một trở ngại hàng ngày.
Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các công nghệ quy mô nhỏ hơn để tái chế nước thải thành nước có thể uống được tại chỗ. Tuy nhiên việc hỗ trợ những cộng đồng này về lâu dài sẽ đòi hỏi ta phải nhìn nhận kĩ hơn về tất cả các loại nước mà ta đã lãng phí.
English • (Click/nhấn giữ để tra từ)
In 2003, Singapore’s national water agency launched an unprecedented program. Using two new facilities, they planned to provide more than 50% of their nation’s water supply by recycling wastewater.
And yes, we do mean that wastewater. While this might seem like a desperate decision, this program had been planned for decades to ensure the island nation never ran out of clean water.
And today, as climate change increases the frequency and duration of droughts worldwide, more and more regions are facing this problem. But is it really safe to reuse anything we flush down the toilet?
To answer this, we have to understand exactly what’s inside this cloudy cocktail. Wastewater is classified into several types, but the primary three are: gray water used in sinks, bathing, and laundry; yellow water containing just urine; and black water which has come into contact with feces.
Globally, we generate enough wastewater to fill about 400,000 Olympic-sized swimming pools every day. In cities and towns with sewage systems, this wastewater combines in underground pipes, which actually aren’t filled with feces.
The average 4,000 liters of sewage contains only a single liter of solid fecal material. But sewage is still rife with dangerous contaminants, including billions of pathogens and microorganisms, trace chemicals, and excess inorganic nutrients that can pollute rivers and lakes.
So even if we aren’t planning to drink this concoction, we still need to clean it; which is why sewer systems typically run to wastewater treatment plants. Most plants remove major contaminants such as feces, pathogens, and excess nitrogen from all the water they process.
And this involves a ton of biological, chemical, and physical interventions. Some of the most important include settling tanks to remove large particles, biological reaction tanks where microbes eat unwanted materials, and chemical disinfection processes that kill pathogens.
After these procedures, typical treated wastewater in the US is already cleaner than most natural bodies of water, making it safe to discharge into rivers and lakes. If we plan on reusing the water for non-potable purposes, such as irrigation or washing cars, it gets even further disinfected to prevent bacteria from growing during storage. But if we want it clean enough to drink, there's much more treatment to be done.
One common process includes microfiltration, where membranes with pores one millionth of a meter across filter out small particles and larger microorganisms.
Next, the water passes through an even finer reverse osmosis membrane, which can remove particles as small as a tenth of a billionth of a meter. This membrane is semi- permeable, allowing water to pass through, but stopping things like salt, viruses, or unwanted chemicals.
After this stage, UV lamps are plunged into the water, emitting radiation that permanently damages the genetic material of any lingering life forms. Sometimes UV disinfection is then combined with further disinfection processes that use chemicals like hydrogen peroxide to handle a wide range of microorganisms and micropollutants.
At this point, the treated wastewater is tested rigorously. And if it passes, it can safely enter the typical pipeline for drinking water, going through the standard treatment procedures before joining the municipal supply. This approach is called direct potable reuse, but even though it’s perfectly healthy, there’s still some concern with such a direct system.
Instead, most places opt for indirect potable reuse, where the treated wastewater is discharged to an environmental buffer, such as a reservoir, lake, wetland, or groundwater aquifer. After some time in this environment, any lingering chemicals from the treatment process will diffuse and degrade. Then, the water can be extracted and enter the drinking water pipeline.
Indirect potable reuse is the process used in Singapore, and it's become an increasingly common lifeline for arid regions in the US.
But this system is only feasible in places with centralized sewer systems and infrastructure for pumping water into people's homes. This means it can’t help communities dealing with the most serious sanitation issues, where access to clean water is a daily struggle.
Researchers are investigating smaller scale technologies to recycle sewage into potable water on site. But helping these communities in the long term will require us to take a closer look at all the water we’ve been wasting.
And yes, we do mean that wastewater. While this might seem like a desperate decision, this program had been planned for decades to ensure the island nation never ran out of clean water.
And today, as climate change increases the frequency and duration of droughts worldwide, more and more regions are facing this problem. But is it really safe to reuse anything we flush down the toilet?
To answer this, we have to understand exactly what’s inside this cloudy cocktail. Wastewater is classified into several types, but the primary three are: gray water used in sinks, bathing, and laundry; yellow water containing just urine; and black water which has come into contact with feces.
Globally, we generate enough wastewater to fill about 400,000 Olympic-sized swimming pools every day. In cities and towns with sewage systems, this wastewater combines in underground pipes, which actually aren’t filled with feces.
The average 4,000 liters of sewage contains only a single liter of solid fecal material. But sewage is still rife with dangerous contaminants, including billions of pathogens and microorganisms, trace chemicals, and excess inorganic nutrients that can pollute rivers and lakes.
So even if we aren’t planning to drink this concoction, we still need to clean it; which is why sewer systems typically run to wastewater treatment plants. Most plants remove major contaminants such as feces, pathogens, and excess nitrogen from all the water they process.
And this involves a ton of biological, chemical, and physical interventions. Some of the most important include settling tanks to remove large particles, biological reaction tanks where microbes eat unwanted materials, and chemical disinfection processes that kill pathogens.
After these procedures, typical treated wastewater in the US is already cleaner than most natural bodies of water, making it safe to discharge into rivers and lakes. If we plan on reusing the water for non-potable purposes, such as irrigation or washing cars, it gets even further disinfected to prevent bacteria from growing during storage. But if we want it clean enough to drink, there's much more treatment to be done.
One common process includes microfiltration, where membranes with pores one millionth of a meter across filter out small particles and larger microorganisms.
Next, the water passes through an even finer reverse osmosis membrane, which can remove particles as small as a tenth of a billionth of a meter. This membrane is semi- permeable, allowing water to pass through, but stopping things like salt, viruses, or unwanted chemicals.
After this stage, UV lamps are plunged into the water, emitting radiation that permanently damages the genetic material of any lingering life forms. Sometimes UV disinfection is then combined with further disinfection processes that use chemicals like hydrogen peroxide to handle a wide range of microorganisms and micropollutants.
At this point, the treated wastewater is tested rigorously. And if it passes, it can safely enter the typical pipeline for drinking water, going through the standard treatment procedures before joining the municipal supply. This approach is called direct potable reuse, but even though it’s perfectly healthy, there’s still some concern with such a direct system.
Instead, most places opt for indirect potable reuse, where the treated wastewater is discharged to an environmental buffer, such as a reservoir, lake, wetland, or groundwater aquifer. After some time in this environment, any lingering chemicals from the treatment process will diffuse and degrade. Then, the water can be extracted and enter the drinking water pipeline.
Indirect potable reuse is the process used in Singapore, and it's become an increasingly common lifeline for arid regions in the US.
But this system is only feasible in places with centralized sewer systems and infrastructure for pumping water into people's homes. This means it can’t help communities dealing with the most serious sanitation issues, where access to clean water is a daily struggle.
Researchers are investigating smaller scale technologies to recycle sewage into potable water on site. But helping these communities in the long term will require us to take a closer look at all the water we’ve been wasting.
Tiếng Việt • (Click/nhấn giữ để dịch)
Năm 2003, công ty cấp nước quốc gia của Singapore đã ra mắt một chương trình chưa từng có từ trước đến nay. Với việc sử dụng hai cơ sở mới, họ đã lên kế hoạch cấp hơn 50% lượng cung nước của quốc gia bằng việc tái chế nước thải.
Và vâng, ý tôi là nước thải thật sự luôn đấy. Mặc dù quyết định này nghe có vẻ đáng sợ, nhưng chương trình trên đã được lên kế hoạch trong hàng thập kỷ để đảm bảo là đảo quốc sẽ không bao giờ cạn kiệt nguồn nước sạch.
Và ngày nay, với sự biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và khoảng thời gian của các đợt hạn hán trên toàn cầu, thì ngày càng nhiều khu vực đang phải đối mặt với vấn đề này. Nhưng có thực sự an toàn để tái sử dụng bất kì thứ gì mà chúng ta đã xả khỏi nhà vệ sinh không?
Để trả lời cho điều này, chúng ta phải biết được chính xác bên trong hỗn hợp vẩn đục này là gì. Nước thải được phân thành nhiều loại, nhưng có ba loại nước thải chính đó là: nước thải xám được sử dụng trong bồn rửa, tắm gội, và giặt quần áo; nước thải vàng chỉ có nước tiểu; và nước thải đen là loại có cả phân.
Trên toàn cầu, chúng ta có đủ lượng nước thải để lấp đầy khoảng 400,000 các hồ bơi theo chuẩn kích thước Olympic trong mỗi ngày. Ở các thành phố và thị trấn có hệ thống nước thải, thì nước thải này được xả chung thông qua các đường ống ngầm, thứ mà trên thực tế không hề chứa đầy phân.
Trung bình 4,000 lít nước thải sẽ chỉ bao gồm một lít phân thải rắn. Nhưng nước thải thì vẫn đầy rẫy các chất gây ô nhiễm nguy hại, bao gồm hàng tỉ tác nhân gây bệnh và vi sinh vật, hóa chất vi lượng, và dư thừa chất dinh dưỡng vô cơ có thể gây ô nhiễm các dòng sông và ao hồ.
Vì vậy ngay cả khi chúng ta không dự định uống hỗn hợp này, chúng ta vẫn cần làm sạch nó; đó là lý do vì sao các hệ thống thoát nước thường chảy về nhà máy xử lý nước thải. Phần lớn các nhà máy sẽ loại bỏ các chất gây ô nhiễm chính ví dụ như phân, các tác nhân gây bệnh, và ni tơ dư thừa từ tất cả các nguồn nước mà họ xử lý qua.
Và việc này liên quan đến hàng loạt sự can thiệp về sinh học, hóa học, và vật lý. Một số thứ quan trọng nhất bao gồm lắp đặt các bể chứa để loại bỏ các vật chất lớn, các bể phản ứng sinh học mà ở đó vi khuẩn sẽ ăn các vật chất không mong muốn, và các quy trình khử trùng bằng hóa chất sẽ tiêu diệt các tác nhân gây bệnh.
Sau các bước này, nước thải được xử lý chủ yếu ở Hoa Kỳ đã sạch hơn phần lớn các loại nước ở các vùng tự nhiên, điều này khiến cho nó an toàn để xả vào các dòng sông và ao hồ. Nếu ta dự định tái sử dụng nước không phải cho mục đích tiêu thụ, ví dụ như thủy lợi hoặc rửa xe, nó thậm chí còn được khử trùng nhiều hơn để ngăn ngừa vi khuẩn phát triển trong quá trình lưu trữ. Nhưng nếu ta muốn nó đủ sạch để uống, thì cần thêm rất nhiều các bước xử lý nữa.
Một quá trình phổ biến sẽ bao gồm vi lọc, ở bước này các màng lọc với tiết diện lỗ trên một phần triệu mét sẽ lọc ra các vật thể nhỏ và các vi sinh vật lớn hơn.
Tiếp theo, nước thải sẽ đi qua một tấm màng thẩm thấu ngược cực mịn, bước này sẽ có thể loại bỏ các vật chất nhỏ cỡ một phần mười của một phần tỉ mét. Tấm lọc này là một loại bán thấm, cho phép nước đi qua, nhưng sẽ giữ lại các loại như muối, vi rút, và các hóa chất không mong muốn.
Sau giai đoạn đó, thì đèn UV sẽ được đưa xuống nước, nó sẽ phát ra bức xạ để phá hủy vĩnh viễn vật chất di truyền thuộc bất kì thể sống nào còn sót lại. Đôi khi khử trùng bằng UV sau đó sẽ được kết hợp với quy trình khử trùng ở đó sẽ dùng các hóa chất như oxy già để xử lý nhiều loại vi sinh vật và vi chất ô nhiễm.
Ở bước này, nước thải sau xử lý được kiểm nghiệm nghiêm ngặt. Và nếu đạt chuẩn, nước thải có thể an toàn đi vào đường ống dẫn cho nước uống, đi qua toàn bộ quá trình xử lý tiêu chuẩn trước khi đưa vào nguồn cung cho toàn thành phố. Phương pháp này được gọi là tái sử dụng trực tiếp nước thải, tuy nhiên ngay cả khi nó hoàn toàn sạch, thì vẫn có vài vấn đề với một hệ thống trực tiếp như thế.
Thay vào đó, hầu hết mọi nơi lựa chọn cách tái sử dụng gián tiếp nước thải, nơi mà nước thải được xử lý sẽ được xả vào một vùng đệm môi trường, giống như một hồ chứa, ao hồ, vùng ngập nước, hay vùng chứa nước ngầm. Sau một khoảng thời gian ở môi trường này, bất kì hóa chất còn lại nào từ quá trình xử lý sẽ được khuếch tán và phân hủy. Sau đó, nước có thể được chiết xuất và đưa vào đường ống nước uống.
Tái sử dụng gián tiếp nước thải là quá trình được áp dụng ở Singapore, và nó đang dần được phổ biến như chiếc phao cứu sinh ở các vùng khô hạn của Mỹ.
Tuy nhiên hệ thống này chỉ khả thi ở các khu vực có hệ thống cấp nước tập trung và có cơ sở hạ tầng để bơm nước vào nhà. Có nghĩa là nó không thể hỗ trợ các cộng đồng đang đối mặt với các vấn đề vệ sinh nghiêm trọng nhất, nơi mà việc tiếp cận với nước sạch vốn là một trở ngại hàng ngày.
Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các công nghệ quy mô nhỏ hơn để tái chế nước thải thành nước có thể uống được tại chỗ. Tuy nhiên việc hỗ trợ những cộng đồng này về lâu dài sẽ đòi hỏi ta phải nhìn nhận kĩ hơn về tất cả các loại nước mà ta đã lãng phí.
Và vâng, ý tôi là nước thải thật sự luôn đấy. Mặc dù quyết định này nghe có vẻ đáng sợ, nhưng chương trình trên đã được lên kế hoạch trong hàng thập kỷ để đảm bảo là đảo quốc sẽ không bao giờ cạn kiệt nguồn nước sạch.
Và ngày nay, với sự biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và khoảng thời gian của các đợt hạn hán trên toàn cầu, thì ngày càng nhiều khu vực đang phải đối mặt với vấn đề này. Nhưng có thực sự an toàn để tái sử dụng bất kì thứ gì mà chúng ta đã xả khỏi nhà vệ sinh không?
Để trả lời cho điều này, chúng ta phải biết được chính xác bên trong hỗn hợp vẩn đục này là gì. Nước thải được phân thành nhiều loại, nhưng có ba loại nước thải chính đó là: nước thải xám được sử dụng trong bồn rửa, tắm gội, và giặt quần áo; nước thải vàng chỉ có nước tiểu; và nước thải đen là loại có cả phân.
Trên toàn cầu, chúng ta có đủ lượng nước thải để lấp đầy khoảng 400,000 các hồ bơi theo chuẩn kích thước Olympic trong mỗi ngày. Ở các thành phố và thị trấn có hệ thống nước thải, thì nước thải này được xả chung thông qua các đường ống ngầm, thứ mà trên thực tế không hề chứa đầy phân.
Trung bình 4,000 lít nước thải sẽ chỉ bao gồm một lít phân thải rắn. Nhưng nước thải thì vẫn đầy rẫy các chất gây ô nhiễm nguy hại, bao gồm hàng tỉ tác nhân gây bệnh và vi sinh vật, hóa chất vi lượng, và dư thừa chất dinh dưỡng vô cơ có thể gây ô nhiễm các dòng sông và ao hồ.
Vì vậy ngay cả khi chúng ta không dự định uống hỗn hợp này, chúng ta vẫn cần làm sạch nó; đó là lý do vì sao các hệ thống thoát nước thường chảy về nhà máy xử lý nước thải. Phần lớn các nhà máy sẽ loại bỏ các chất gây ô nhiễm chính ví dụ như phân, các tác nhân gây bệnh, và ni tơ dư thừa từ tất cả các nguồn nước mà họ xử lý qua.
Và việc này liên quan đến hàng loạt sự can thiệp về sinh học, hóa học, và vật lý. Một số thứ quan trọng nhất bao gồm lắp đặt các bể chứa để loại bỏ các vật chất lớn, các bể phản ứng sinh học mà ở đó vi khuẩn sẽ ăn các vật chất không mong muốn, và các quy trình khử trùng bằng hóa chất sẽ tiêu diệt các tác nhân gây bệnh.
Sau các bước này, nước thải được xử lý chủ yếu ở Hoa Kỳ đã sạch hơn phần lớn các loại nước ở các vùng tự nhiên, điều này khiến cho nó an toàn để xả vào các dòng sông và ao hồ. Nếu ta dự định tái sử dụng nước không phải cho mục đích tiêu thụ, ví dụ như thủy lợi hoặc rửa xe, nó thậm chí còn được khử trùng nhiều hơn để ngăn ngừa vi khuẩn phát triển trong quá trình lưu trữ. Nhưng nếu ta muốn nó đủ sạch để uống, thì cần thêm rất nhiều các bước xử lý nữa.
Một quá trình phổ biến sẽ bao gồm vi lọc, ở bước này các màng lọc với tiết diện lỗ trên một phần triệu mét sẽ lọc ra các vật thể nhỏ và các vi sinh vật lớn hơn.
Tiếp theo, nước thải sẽ đi qua một tấm màng thẩm thấu ngược cực mịn, bước này sẽ có thể loại bỏ các vật chất nhỏ cỡ một phần mười của một phần tỉ mét. Tấm lọc này là một loại bán thấm, cho phép nước đi qua, nhưng sẽ giữ lại các loại như muối, vi rút, và các hóa chất không mong muốn.
Sau giai đoạn đó, thì đèn UV sẽ được đưa xuống nước, nó sẽ phát ra bức xạ để phá hủy vĩnh viễn vật chất di truyền thuộc bất kì thể sống nào còn sót lại. Đôi khi khử trùng bằng UV sau đó sẽ được kết hợp với quy trình khử trùng ở đó sẽ dùng các hóa chất như oxy già để xử lý nhiều loại vi sinh vật và vi chất ô nhiễm.
Ở bước này, nước thải sau xử lý được kiểm nghiệm nghiêm ngặt. Và nếu đạt chuẩn, nước thải có thể an toàn đi vào đường ống dẫn cho nước uống, đi qua toàn bộ quá trình xử lý tiêu chuẩn trước khi đưa vào nguồn cung cho toàn thành phố. Phương pháp này được gọi là tái sử dụng trực tiếp nước thải, tuy nhiên ngay cả khi nó hoàn toàn sạch, thì vẫn có vài vấn đề với một hệ thống trực tiếp như thế.
Thay vào đó, hầu hết mọi nơi lựa chọn cách tái sử dụng gián tiếp nước thải, nơi mà nước thải được xử lý sẽ được xả vào một vùng đệm môi trường, giống như một hồ chứa, ao hồ, vùng ngập nước, hay vùng chứa nước ngầm. Sau một khoảng thời gian ở môi trường này, bất kì hóa chất còn lại nào từ quá trình xử lý sẽ được khuếch tán và phân hủy. Sau đó, nước có thể được chiết xuất và đưa vào đường ống nước uống.
Tái sử dụng gián tiếp nước thải là quá trình được áp dụng ở Singapore, và nó đang dần được phổ biến như chiếc phao cứu sinh ở các vùng khô hạn của Mỹ.
Tuy nhiên hệ thống này chỉ khả thi ở các khu vực có hệ thống cấp nước tập trung và có cơ sở hạ tầng để bơm nước vào nhà. Có nghĩa là nó không thể hỗ trợ các cộng đồng đang đối mặt với các vấn đề vệ sinh nghiêm trọng nhất, nơi mà việc tiếp cận với nước sạch vốn là một trở ngại hàng ngày.
Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các công nghệ quy mô nhỏ hơn để tái chế nước thải thành nước có thể uống được tại chỗ. Tuy nhiên việc hỗ trợ những cộng đồng này về lâu dài sẽ đòi hỏi ta phải nhìn nhận kĩ hơn về tất cả các loại nước mà ta đã lãng phí.
