Heading

Gdy wody gruntowe są wyczerpane, woda z recyklingu może być wprowadzana do warstw wodonośnych poprzez stopniowe filtrowanie jej przez glebę

Gdy słyszysz słowo „perkolacja”, prawdopodobnie przychodzi Ci na myśl parzenie kawy. Nie jest to błędne, ale ogólnie słowo to może być również używane do opisania ruchu cieczy przez medium.

Czym jest przesiąkanie?

W kontekście cyklu wodnego, Centrum Prognoz Rzecznych National Ocean and Atmospheric Administration opisuje przesiąkanie jako „ruch wody w glebie i jej warstwach, poprzez grawitację i siły kapilarne.”

Jest to ważny naturalny proces, który naukowcy i zarządcy wód mogą obliczyć i wykorzystać w celu zapewnienia czystości wód powierzchniowych i gruntowych oraz ich przydatności do spożycia. Jest to szczególnie ważny proces w zarządzanym zasilaniu warstwy wodonośnej.

Technologia Retencji Wody Podpowierzchniowej, inne narzędzie zarządzania wodą, jest w zasadzie przeciwieństwem zasilania warstwy wodonośnej. Według Alvina Smuckera, profesora z Uniwersytetu Stanowego Michigan, który pracował nad tym systemem, powstrzymuje on wodę przed przesiąkaniem do warstw wodonośnych poprzez instalację membrany zaporowej pod polami uprawnymi. To nie tylko pomaga poprawić produkcję rolną, ale także chroni zasoby wód gruntowych przed nadmiernym zanieczyszczeniem nawozami.

Modelowanie przesiąkania

Woda generalnie przesiąka przez glebę i warstwy mułu, aż dotrze do litej skały, gdzie zatrzymuje się i pozostaje w warstwie wodonośnej. Kilka cech gleby wpływa na szybkość przenikania wody. Należą do nich porowatość gleby oraz stopień nasycenia ziemi wodą. Na przykład łupki i glina są porowate, ale zazwyczaj ograniczają przesiąkanie, podczas gdy piasek pozwala wodzie szybko przesiąkać.

Perkolacja w tych różnych mediach może być modelowana matematycznie i testowana w teście perkolacyjnym, który określa szybkość perkolacji w oparciu o czynniki takie jak skład gleby i zagęszczenie. Informacje uzyskane z testu mogą pomóc w korzystnym umiejscowieniu urządzeń do oczyszczania ścieków.

Perkolacja wody odzyskanej

Zarządzane zasilanie warstwy wodonośnej (MAR) zostało zdefiniowane jako „celowe zasilanie warstw wodonośnych w celu późniejszego odzyskania wody lub uzyskania korzyści dla środowiska”. Jest to skuteczna strategia poprawy trwałości wód podziemnych, a perkolacja odgrywa dużą rolę, szczególnie w technikach infiltracyjnych do ładowania nie zamkniętych warstw wodonośnych. Przy zasilaniu warstw wodonośnych, woda jest kierowana do „stawów perkolacyjnych”, „dołów infiltracyjnych” lub „basenów infiltracyjnych”, z których przesącza się do wód gruntowych. Wodą źródłową dla takich programów może być woda burzowa, nadmiar wody w rzekach z mokrych lat, a nawet wysoko oczyszczone ścieki komunalne.

W jednym ze studiów przypadku z 2015 r., Clay County (Floryda) Utility Authority zbudował serię stawów perkolacyjnych, które pozwoliłyby aż 2,2 MGD zregenerowanej wody do stopniowego przesączania się przez grunt do płytkiej lokalnej warstwy wodonośnej. System ten eliminuje potencjalne problemy związane z bezpośrednim odprowadzaniem oczyszczonej wody do strumieni powierzchniowych.

W Kalifornii hydrolodzy, władze wodne i plantatorzy z Central Valley próbują „uchwycić rzeki atmosferyczne”, jak ujął to Tim Quinn, były dyrektor Stowarzyszenia Kalifornijskich Agencji Wodnych. Zamiast pozwalać wodzie spływać w dół rzeki do morza, plan zakłada skierowanie jej nadmiaru na „parkingi”, gdzie może przesiąkać do warstwy wodonośnej. To pomoże Kalifornii przechowywać wodę podczas wyjątkowo mokrych lat, kiedy ulewne deszcze z burz Pacyfiku zrzucają wodę na stan, a następnie może być wykorzystana do złagodzenia coraz częstszych i dotkliwych susz.

Recykling ścieków

Na Uniwersytecie Stanforda w Codiga Resource Recovery Center (CR2C) w Kalifornii, nowa technologia oczyszczania zwana membranowym reaktorem napowietrzanym biofilmem (MABR) przeszła ostatnio roczny okres testowy w celu ustalenia zgodności z surowymi standardami Tytułu 22. MABR może przekształcić nawet ścieki komunalne w wysokiej jakości ścieki, które są bezpieczne do przesączania do warstw wodonośnych uszczuplonych przez rolnictwo Central Valley.

Jednostki Fluence Aspiral™ MABR są pakowane w kontenery transportowe dla łatwego przenoszenia i nadają się do zdecentralizowanego oczyszczania, co oznacza po prostu umiejscowienie małych lub średnich oczyszczalni w pobliżu podaży, popytu, a najlepiej obu, aby zaoszczędzić na kosztach długich rurociągów.

Przewidywanie wypłukiwania

Perkolacja może być używana do przewidywania czynników transportu wody, takich jak szybkość wypłukiwania, lub przepływu materiałów do wody. Jest to najczęściej stosowane w rolnictwie do określania przemieszczania się nawozów lub zawartości soli w glebie. Wypłukiwanie odnosi się również do przemieszczania się wody przez substancje takie jak chemikalia zaburzone podczas wydobycia lub odpady obecne na składowiskach, które mogą wpływać na zasoby wód gruntowych.

Termin „perkolacja” jest również używany w oczyszczaniu wody do opisania technologii znanej jako filtr perkolacyjny lub filtr trykający. Filtry perkolacyjne są biologicznym procesem oczyszczania ścieków – woda jest utleniana i oczyszczana w procesie przesączania przez media filtracyjne. Ta forma tlenowego oczyszczania ścieków może być stosowana zamiast basenów napowietrzających w pakowanych oczyszczalniach ścieków lub większych zakładach napowietrzania.

Perkolacja jest procesem, który uzupełnia warstwy wodonośne, a podobnie jak Kalifornia, wiele regionów zaczyna traktować warstwy wodonośne jako cenną naturalną infrastrukturę magazynowania wody, którą można zarządzać w celu zapewnienia bezpieczeństwa wodnego.

Kontakt z Fluence w celu uzyskania technologii i wiedzy specjalistycznej umożliwiającej wprowadzenie programu zarządzania zasilaniem warstw wodonośnych.