의사결정 지원 도구 개발 및 테스트를 통한 도시의 물 재이용 네트워크 최적 설계

npj Clean Water 6권, 기사 번호: 23(2023) 이 기사 인용

1069 액세스

27 알트메트릭

측정항목 세부정보

물 부족과 가뭄은 세계 여러 지역에서 증가하는 문제입니다. 도시 물 시스템의 맥락에서 순환성으로의 전환은 폐수 처리 및 재사용을 의미할 수 있습니다. 물 재사용 프로젝트를 계획하고 평가하려면 의사결정자가 대체 시나리오의 비용과 이점을 평가해야 합니다. 수동 또는 반자동 접근 방식은 식수 및 재생수 분배 네트워크를 계획하는 데 여전히 일반적인 관행입니다. 이 작업은 개방형 데이터 소스와 그리디 최적화 알고리즘과 결합된 그래프 이론을 기반으로 주어진 시나리오에 대한 최적의 재생수 네트워크를 자동으로 계산할 수 있는 의사결정 지원 도구를 보여줍니다. 이 도구는 투자 비용 단위당 제공되는 재생수의 최대량뿐만 아니라 필요한 파이프의 길이와 직경, 저장 탱크의 위치와 크기, 제공되는 인구, 건설 비용, 즉 아래의 모든 것을 제공합니다. 같은 아키텍처. 도구의 유용성은 크기, 밀도 및 지형 측면에서 서로 다르지만 상호보완적인 두 도시에서 설명됩니다. 약 100,000명의 주민이 거주하는 도시를 위한 최적의 물 재생 네트워크 건설 비용은 €0.17~0.22/m3(투자 회수 기간 30년) 범위로 추산됩니다.

수자원은 제한되어 있고 공간과 시간이 불평등하게 분배되어 있습니다. 물 부족과 가뭄은 강도와 ​​빈도 측면에서 적어도 계절적으로는 여러 지역에서 증가하는 문제입니다1. 관광은 지역적, 지역적, 세계적 규모에서 가장 중요한 물 소비 분야 중 하나로 인식되어 왔습니다2,3. 관광업의 생존 가능성과 지속 가능성은 적절한 물 공급량과 품질에 달려 있기 때문입니다4.

도시 물 시스템의 맥락에서 순환성으로의 전환과 음용수 소비 최소화를 위해서는 (폐)수 처리 및 물 재사용을 포함한 물 기반 시설의 재설계가 필요합니다5. 처리된 폐수는 관개, 변기 물 내리기, 세차, 청소 목적, 산업용6 등을 포함한 비음용 목적으로 사용될 수 있으며, 적절한 기술을 신중하게 선택해야 합니다. EU 법률(EU 2020/741)은 특히 농업용수 재사용 목적에 대한 최소 요구 사항을 설정합니다. 그러나 관광 시설에서의 물 재사용이나 화장실 플러시와 같은 일반적인 도시 용도의 물 재사용을 구체적으로 규제하지는 않습니다. 스페인은 키프로스, 그리스, 프랑스, ​​이탈리아 외에 국가적으로 법적 구속력이 있는 물 재사용 규정(RD 1620/2007)을 시행한 유일한 유럽 5개국 중 하나입니다. 실제로 스페인의 물 재사용 규정은 현재 EU에서 화장실 수세 및 정원 관개를 포함하여 잘 정의된 물 재사용 적용 분야가 가장 많은 규정입니다. 유럽 ​​외에도 미국, 호주, 싱가포르, 남아프리카 등 전 세계 다른 국가에서도 도시, 특히 가정용으로 재생수 사용을 허용합니다. 게다가, 점점 더 많은 국가들이 곧 물 재이용을 신뢰할 수 있는 대체 자원으로 고려할 것으로 예상됩니다. 스페인의 몇몇 지방자치단체(예: Sant Cugat del Vallès)는 다층 건물에서 물 재사용을 장려해 왔습니다7,8. 그럼에도 불구하고 적용 사례는 여전히 매우 제한적이며 관련 정보도 문헌에 많이 부족합니다.

효율적이고 지속 가능한 물 재사용을 위해서는 실현 가능한 물 재사용 프로젝트(예: 물 재생 처리장 및 잠재적 용도에 따른 분배)가 필요합니다. 물 재이용 프로젝트를 계획하고 평가하려면 의사결정자가 다음과 같은 문제에 관한 여러 질문에 답해야 합니다. (i) 구현될 최상의 3차/고급 처리, (ii) 도시의 사용/사용자 수(예: 폐수는 재생되어야 함) 및 (iii) 최적의 물 분배 네트워크를 선택하는 방법. 이러한 질문에 대한 답을 얻으려면 다양한 기준에 따라 모든 시나리오의 비용과 이점을 평가하는 동시에 물 재생 및 재생수의 잠재적 사용을 위한 다양한 과제(환경적, 경제적)와 기술을 고려해야 합니다.