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大苹果城希望利用太阳能为其 900 万居民提供清洁饮用水,而无需添加更多其用作消毒剂的潜在有害氯。更具体地说,纽约市官员正在曼哈顿以北约 30 英里(50 公里)处,在威彻斯特县普莱森特山和格林堡镇的一处 153 英亩(62 公顷)的土地上建造一座水消毒设施,该设施将使用 紫外线 (UV) 来破坏水中传播的病原体,例如 大肠杆菌、贾第鞭毛虫 和 隐孢子虫,这些病原体存在于为城市居民服务的蓄水池中。
该市目前使用氯对饮用水进行消毒,饮用水通过管道从纽约州特拉华县和卡茨基尔流域北部约 100 英里(160 公里)处输送过来。但是,美国 环境保护署 (EPA) — 受 1974 年联邦安全饮用水法案 (SDWA)(以及 1986 年和 1996 年的修订)授权制定国家安全标准 — 自 1996 年以来一直敦促各社区减少氯的使用,氯在添加到水中时会产生有害副产品,包括三卤甲烷和卤乙酸,它们是已知的致癌物质。难点在于在不增加水中致病微生物数量的情况下尽可能减少化学物质的使用。
该市最初于 2003 年提出,在 美国环保署 于 2006 年收紧对饮用水中允许的微生物病原体的限制后不久,就开始了紫外线消毒项目。紫外线设施预计将于 2012 年启动,预计将成为世界上最大的(pdf)。建成后,它将由 56 个 4000 万加仑(1.51 亿升)的紫外线消毒装置组成,这些装置旨在每天消毒多达24 亿加仑(90 亿升)的水(pdf)。
根据纽约州卫生法规和 SDWA 的规定,目前进入纽约市饮用水分配系统的所有地表水和地下水都用 氟化物(pdf)处理,以帮助预防蛀牙,并用氯来杀死有害的微生物。
该市于 2005 年 11 月委托华盛顿特区的丹纳赫公司全资子公司特洛伊技术公司建造一套紫外线饮用水消毒系统,以帮助遵守 美国环保署的规定。
特洛伊的首席机械设计师杰森·切尔尼说:“紫外线是一种短波长,它会改变水中细菌的 DNA(遗传物质),使其无法繁殖。”“如果你把一盆水放在外面,光线中的紫外线会将其净化。我们只是扩大了规模,增加了一个更高效的紫外线源和更大的功率。”
在消毒过程中,水将通过 56 个紫外线装置,每个装置包含 144 个低压、高输出的紫外线灯,这些灯每平方厘米产生 40 毫焦耳 的光,这些光加在一起平均可以每天处理 13 亿加仑(49 亿升)的水 (pdf)。这些灯类似于荧光灯泡,但没有旨在保护人们免受长时间暴露在紫外线下照射的磷光涂层。
根据该市的规格(pdf),当水流达到每天 24 亿加仑的最大流量时,该设施的耗电量不会超过 6.3 兆瓦。(在正常情况下,当只有 13 亿加仑或升水流动时,能耗不应超过 4.45 兆瓦。)
纽约市不是唯一计划使用紫外线净化水的城市。旧金山的特斯拉门户饮用水设施本月早些时候授予匹兹堡的卡尔贡碳公司一份$500 万美元的合同,开始安装 12 个 Sentinel Chevron 48 紫外线反应器,以每天处理多达 3.2 亿加仑(1150 万升)的水。
加州大学默塞德分校的工程副教授兼嵌入式网络传感中心 (CENS) 的联合创始人托马斯·哈蒙说,非常需要扩大使用无需化学物质即可净化水的技术。CENS是一个专门使用无线传感器来测量和监测水污染的研究小组。“我们的水源变得越来越脆弱,因为我们的人口增长并蔓延到城市之外,”他说。“我们不再拥有城镇边缘的原始水库,这使得保持我们水源的清洁变得困难。”
纽约的卡茨基尔和特拉华流域不需要大量的过滤。(当水通过数千英里的管道、渡槽和隧道流向该市的自来水时,它们能够去除大部分天然存在的矿物质。)但其他水源需要更多的紫外线辐射和氯才能使其适于饮用。总部位于加州阿纳海姆的锡安尼克斯公司生产一种使用微观气泡来净化水的处理系统,该公司正在测试其技术是否也可以降低加州奥兰治县 Villa Park 大坝附近圣地亚哥溪的金属含量,即 铁 和 锰(大量摄入对身体都有毒)。
锡安尼克斯首席执行官吉姆·豪茨说,该溪的水尚未用于饮用水,这意味着它将成为周边社区的新水源。他还补充说,他的公司也进行紫外线消毒。
Sionix Elixir 系统使用加压空气产生微小的气泡,这些气泡会附着在水中的悬浮颗粒上。气泡迫使颗粒浮到水面,系统会将它们撇到单独的料斗中。豪茨说,该系统可以去除直径小至一微米的颗粒和寄生生物。(一微米是百万分之一米,或大约十分之一毫米。)
锡安尼克斯计划在本月底前向总部位于阿肯色州小石城的 Innovated Water Equipment, Inc. 运送一套价值 200 万美元的 Elixir 处理系统,该公司与石油钻探公司合作。Innovated Water 计划使用 Elixir 处理油井的盐水排放,以重新利用或安全地返回环境。