ارتقای سلامتی شهروندان با فاضلاب‌های هوشمند

سیستم فاضلاب یکی از بهترین اختراعات بشر است که تأثیر زیادی بر بهبود سلامتی انسان داشته است و فاضلاب هوشمند راهکاری جدید برای افزایش سلامت است. هر شهر می‌تواند با توجه به چالش‌هایی که با آن مواجه است طراحی نوآورانه‌ای را برای ارتقای شبکه فاضلاب خود ارائه دهد.

سیستم فاضلاب هوشمند شبکه‌ای است که از حسگرها، اتوماسیون و فرایندهای تکنولوژیکی استفاده می‌کند تا علاوه بر دفع فاضلاب، ملاحظات ایمنی و سلامت را در مقایسه با سیستم‌های فاضلاب رایج افزایش دهد. یکی از نمونه‌های موجود و جالب، نصب حسگرهای کووید -۱۹ برای تجزیه و تحلیل غلظت RNA و جلوگیری به موقع از شیوع ویروس کرونا بود که در دوران همه‌گیری در بسیاری از شهرها استفاده می‌شد. در ادامه به نمونه‌های برجسته از شبکه فاضلاب هوشمند در سراسر جهان اشاره می‌شود.

شبکه‌های فاضلابی لوئی‌ویل که از سرریزها جلوگیری می‌کند

سرریز فاضلاب یک تهدید جدی برای سلامتی است که ممکن است در شرایط بد آب‌وهوایی و به دلیل وقوع خرابی در زیرساخت‌ها رخ دهد. شهرهایی همچون لوئی‌ویل و سینسیناتی در ایالات متحده آمریکا، با استفاده از حسگرها، تجزیه‌وتحلیل داده‌ها و زیرساخت‌های پیشرفته، سیستم فاضلاب خود را با اعمال کنترل بلادرنگ (RTC) همراه با پیش‌بینی آب‌وهوا بهبود بخشیده‌اند. شبکه هوشمند لوئی‌ویل به داده‌های نظارت بر فاضلاب، پیش‌بینی آب‌وهوا و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها برای مسیریابی بهتر جریان، پر کردن و آبگیری بهینه حوضه‌ها و تونل‌های ذخیره‌سازی و حداکثر استفاده از ظرفیت‌های تصفیه متکی است. استفاده از RTC که از سال ۲۰۰۶ شروع به فعالیت کرد تا به امروز از بیش از ۲۰۰ میلیون دلار هزینه ناشی از سرریزها جلوگیری کرده و همچنین با کاهش اندازه تأسیسات ذخیره‌سازی، علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه‌ها، کارایی عملیاتی را بهبود بخشیده است. در نتیجه در حال حاضر این راه‌حل مطابق با طرح کاهش سرریز بلندمدت، بیش از دو میلیارد گالن سرریز فاضلاب را در هر سال کاهش می‌دهد و به این ترتیب شهرستان لوئی‌ویل سرریز فاضلاب کمتری را هنگام بارندگی تجربه می‌کند.

پیشگیری از دومین فاجعه بوی بد در لندن

پروژه تایدوی ( TIDEWAY) لندن که یکی از بیل‌های حفاری آن در تصویر مشاهده می‌شود، به دلیل وسعت و اندازه‌اش، شهرت جهانی پیدا کرده است. این پروژه مسئول بازسازی اساسی سیستم فاضلاب لندن است که به سال ۱۸۶۰ برمی‌گردد و اگر بازسازی نشود به راحتی فرو می‌پاشد و سرریز فاضلاب ترکیبی دومین فاجعه بوی بد در لندن را به بار می‌آورد. در پروژه تایدوی زیرساخت‌های فاضلاب هوشمند برای شهر طراحی شده است که باید بر معضل لایه‌های پیچیده‌ای از رسوبات در شبکه فاضلاب قدیمی غلبه کند و با گسترش یک شبکه فاضلاب هوشمند ۲۵ کیلومتری که قسمت عمده آن از زیر بخش جزرومدی رودخانه تیمز در سراسر لندن می‌گذرد، تمام فاضلاب خام و روان‌آب بارانی را که در حال حاضر سرریز می‌کند، جمع‌آوری، ذخیره و انتقال دهد و به این ترتیب راه را برای شروع حفاظت از رودخانه تیمز هموار کند. درحالی‌که بخشی از این پروژه به مرحله راه‌اندازی و اجرای آزمایشی رسیده است، انتظار می‌رود پروژه نهایی در سال ۲۰۲۵ به طور کامل عملیاتی شود.

فاضلاب هوشمند برای گرفتن موش

گرما، در دسترس بودن غذا و در امان بودن از شکارچیان فاضلاب را به مکانی ایده‌آل برای زندگی موش‌ها تبدیل کرده است و قرن‌هاست که شهرهای سراسر جهان با این مشکل دست‌وپنجه نرم می‌کنند. امروزه دستگاه‌هایی وجود دارد که با تله‌های هوشمند تمام جوندگان موجود در تونل‌های فاضلاب را به دام می‌اندازد و می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی جمعیت موش‌ها را کاهش دهد. در این تله‌ها از طعمه‌های سمی استفاده نمی‌شود، بلکه به محض ورود جونده حسگرها حرکت و گرمای بدن را تشخیص می‌دهند و آن را به دام می‌اندازند و با اعمال جریان الکتریکی آن را می‌کشند. نمونه‌های آزمایشی این دستگاه‌ها در شهرهایی مانند سات کوگات و پورتلند اجرا شده و نتایج موفقیت‌آمیزی را حاصل کرده است.

بازیابی آب آشامیدنی از فاضلاب در سنگاپور

شهر سنگاپور که همیشه مشکل تأمین آب داشته و به مالزی وابسته است، در حال حاضر روی یک استراتژی سرمایه‌گذاری کرده است که از طریق اتصال سیستم فاضلاب به یک شبکه تصفیه گسترده و تکنولوژیکی، می‌تواند آب آشامیدنی را از فاضلاب بازیابی کند. کیفیت این آب به حدی بالا است که از الزامات مندرج در دستورالعمل‌های سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای کیفیت آب آشامیدنی و استانداردهای آب آشامیدنی آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (USEPA) فراتر می‌رود و بسیار بهتر از آب لوله‌کشی است. روش کار به این صورت است که فاضلاب از طریق ۴۸ کیلومتر تونل متصل به محل تصفیه می‌رسد و پس از فیلتر شدن، باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر ناخالصی‌های آن ابتدا با استفاده از یک سیستم فیلتراسیون پیشرفته حذف می‌شوند و سپس با استفاده از اشعه ماورا بنفش مخصوص ضدعفونی کردن آب به‌طور کامل از بین می‌روند. محصول این فرایند به عنوان «نیوواتر» (NEWater) شناخته می‌شود که تمیز، ایمن و قابل آشامیدن است. با این حال آب تصفیه‌شده بیشتر توسط صنایعی همچون بخش بزرگ تولید ریزتراشه‌ها استفاده می‌شود که به شدت به آب وابسته است و همچنین در سیستم‌های خنک‌کننده ساختمان‌های بلند نیز از این آب استفاده می‌شود.

پشتیبانی شبکه هوشمند فاضلاب بوفالو از تغییرات آب‌وهوایی

شهر بوفالوی نیویورک به دلیل طراحی فاضلاب آن در اواسط قرن بیستم، با چالشی سخت مواجه بود و سالانه نزدیک به دو میلیارد گالن سرریز فاضلاب ترکیبی را تجربه می‌کرد. سازمان فاضلاب این شهر یک برنامه کنترل بلندمدت برای کاهش این سرریز طراحی کرد تا با کمک نوآوری‌های دیجیتالی از یک سیستم کنترل بلادرنگ (RTC) برای به حداکثر رساندن قابلیت زیرساخت‌های موجود و ارتقای سیستم زهکشی روان‌آب طوفان استفاده کند و یک شبکه فاضلاب هوشمند و پایدار ایجاد کند. این طرح که جایزه بین‌المللی کنگره و نمایشگاه جهانی آب ۲۰۲۲ را به خود اختصاص داد، از راه‌حل بهینه‌سازی Xylem برای ایجاد یک سیستم پشتیبانی تصمیم‌گیری در زمان واقعی استفاده می‌کند که می‌تواند جریان‌های ورودی به شبکه فاضلاب را تجسم، پیش‌بینی و کنترل کند. مشابه یک اپلیکیشن کنترل ترافیک، سیستم فاضلاب هوشمند از داده‌های حسگرهای سراسر شبکه برای تعیین دقیق حجم فاضلاب استفاده می‌کند تا هنگامی که یک قسمت از شبکه تحت فشار است، جریان را به بخش‌هایی از سیستم هدایت کند که ظرفیت بلااستفاده دارند. این شبکه سراسری می‌تواند از تنوع آب‌وهوایی موجود در بوفالو برای جلوگیری از سرریز فاضلاب ترکیبی و همچنین برای انتقال آب بیشترین بهره را ببرد تا زمانی که در بعضی مناطق باران شدید می‌بارد، مجاری آب و فاضلاب را به مناطقی انتقال دهد که باران نمی‌بارد.

تشخیص شیوع ویروس در هلند از طریق شبکه فاضلاب

هنگامی که ویروس کرونا برای اولین بار در سال ۲۰۲۰ در هلند شناسایی شد، یک پروژه تحقیقاتی برای نظارت بر شیوع ویروس از طریق اندازه‌گیری تعداد ذرات ویروس در فاضلاب آغاز شد و در طول دوران همه‌گیری چندین بار در هفته نمونه فاضلاب بیش از ۳۰۰ مکان در هلند را برای اهداف تحقیقاتی دریافت می‌کرد. نمونه‌های گرفته شده از فاضلاب تصفیه نشده به RIVM ارسال می‌شد تا محققان RIVM با تجزیه و تحلیل نمونه‌ها تعداد ذرات ویروس کرونا را در آنها مشخص کنند. هدف این پروژه نظارت بر فاضلاب برای امکان تشخیص زودهنگام در صورت شیوع ویروس و نظارت بر گسترش آن بود که امکان تشخیص نوع ویروس و شناخت انواع جدید را فراهم می‌کرد. این رویکرد اکنون می‌تواند در صورت بروز پاندمی‌ها یا بیماری‌های واگیر مورد استفاده قرار بگیرد.

منبع: ایمنا