Как получить чистую воду из крана?

Dec 30, 2023

Слева направо: свинцовая труба, корродированная стальная труба и свинцовая труба, обработанная защитным ортофосфатом. Свинцовые трубы вызывают проблемы со здоровьем и увеличивают счета за воду. Фото предоставлено Агентством по охране окружающей среды.

Примечание редактора: Энн Джонсон Стюарт, инженер-строитель и бывший сенатор штата, время от времени пишет для журнала «Реформатор» серию колонок по вопросам инфраструктуры.

Недавно я вернулся из поездки в Коста-Рику. Хозяева сообщили нам, что водопроводная вода «вероятно безопасна» для питья. Я решил не делать этого. К сожалению, это знакомый опыт для многих граждан США здесь, дома; даже для тех, кто живет в Миннесоте.

В целом питьевая вода в Миннесоте безопасна, но трудно игнорировать постоянные новости о количестве и качестве питьевой воды в США.

Проблемы безопасности в Джексоне, штат Миссисипи, Флинте, штат Мичиган, и Филадельфии показывают, насколько реальна эта проблема.

И дело не только в качестве, но и в количестве. Водоснабжение влияет на бизнес и экономический рост, поскольку вода, необходимая для производства, находится в прямой конкуренции с водой для питья: сделать выбор между одним из них непросто. Мы хотим, чтобы микрочипы и полупроводники производились на месте, но для этого требуется огромное количество воды.

Река Колорадо обеспечивает водой около 40 миллионов человек, и она медленно высыхает. Аризона сделала немыслимое для региона Солнечного пояса: остановила рост экономики вокруг Феникса из-за нехватки воды. И это еще не все: штаты вдоль реки Колорадо только что согласились оставить большую часть своих запасов воды в реке в надежде не допустить падения озер Пауэлл и Мид настолько низко, что они больше не смогут производить гидроэлектроэнергию. Эта вода крайне необходима для производства энергии, но сделка обошлась более чем в 1 миллиард долларов, чтобы заплатить фермерам и другим лицам за отказ от использования воды, что означает незасеянные поля и потенциальную потерю рабочих мест в некоторых из основных сельскохозяйственных регионов нашей страны.

Помните (неудачное) предложение провести питьевую воду из округа Дакота в западные штаты? Будьте готовы к тому, что это станет общей просьбой – или даже требованием – поскольку безопасная и обильная питьевая вода становится все более ценной.

Вода может быть здесь повсюду вокруг нас, но она по-прежнему драгоценна. Большая часть нашей питьевой воды поступает из подземных водоносных горизонтов (или слоев горных пород, удерживающих воду), а некоторая часть поступает из рек и озер. В агломерации вода поступает из местных источников в каждом городе (некоторые города имеют общие источники воды; местные споры о воде также были в новостях!)

Повсеместная доступность питьевой воды является одним из величайших технологических достижений современной жизни, но она сложна и требует значительных ресурсов. Вот краткий обзор того, как вода попадает из земли в наш кран:

Обычно очистка воды достигается с помощью простой химии. Если вы посещали уроки химии, вы, вероятно, помните таблицу Менделеева. Каждый элемент на нем имеет положительный или отрицательный заряд. Итак, если нам нужно удалить определенный элемент (например, железо), мы добавляем химическое вещество, которое вступает в реакцию с ним (например, кислород или кальций). Этот элемент связывается с грязью и растворенными в воде частицами, образуя более крупные частицы, называемые «хлопьями». Обычно это все, что требуется: флок тяжелее воды, поэтому он падает на дно резервуара. Мы проектируем резервуары так, чтобы чистая вода вытекала сверху, а хлопья оседали внизу (откуда их можно удалить).

После того, как чистая вода вытекает, она пропускается через фильтры из песка и древесного угля. Это приводит к усилению флокуляции и удалению большего количества растворенных частиц, таких как пыль, паразиты, бактерии и вирусы.

Если вы посетите водоочистную станцию ​​(я предлагаю ту, что к северу от Дулута, которая открыта для экскурсий), вы узнаете, как работают эти фильтры и как фильтры очищаются путем пропускания через них чистой воды в обратном направлении, чтобы вытеснить собранную воду. материалы. Затем воду дезинфицируют хлором, чтобы убить оставшихся паразитов, бактерий, вирусов и микробов. В некоторых городах добавляют фтор, чтобы предотвратить разрушение зубов.