Kehittyneissä maissa asuvat ihmiset ottavat käyttöön hanan ja turvalliset juomaveden virtaukset, jotka ovat dramaattisia terveyshyötyjä, joita he yleensä pitävät itsestään selvinä. Tämä itsetyytyväisyys häiriintyi dramaattisesti viime vuonna, kun lapset Flintissä Michiganissa alkoivat testata positiivisia lyijymyrkytyksiä ja lähde jäljitettiin vesijohtoveteen. Mutta Flint ei olisi pitänyt ottaa ketään yllätyksenä; itse asiassa vesialan ammattilaiset ovat kuulleet hälytyksen jo vuosia. Suuri osa kehittyneen maailman vesirakentamisesta rakennettiin 70 - 100 vuosia sitten ja on lähestymässä sen käyttöiän loppua. American Water Works Association sanoo, että olemme siirtyneet "korvaavaan aikakauteen", jossa meidän on rakennettava uudelleen "aiempien sukupolvien meille luovuttamat vesi- ja jätevesijärjestelmät". Useimmissa putkissa, riippuen niiden materiaalista ja ympäristöstä, jossa he asuvat, on 60in käyttöikä on 95-vuotta. Hoitolaitosten mekaaniset ja sähköiset komponentit voivat palvella 15ia 25-vuosiksi. Ilman nopeita päivityksiä näemme todennäköisesti veden laadun heikkenemistä, jolloin esiintyy enemmän lyijy- tai arseenimyrkytyksiä ja bakteeri- ja viruksen saastumista, ja yhä useammat vuotot häiritsevät vesipalvelua ja johtavat kalliisiin hätäkorjauksiin.

2013issa amerikkalainen insinööriyhdistys antoi USA: n juomavesijärjestelmälle luokan D. Yhdysvalloissa 240,000-vesiverkko puhkesi vuodessa tai noin joka toinen minuutti. Joka vuosi yli 32 miljardia kuutiometriä (41 miljardia kuutiometriä) käsiteltyä vettä häviää vuotaa ympäri maailmaa - tarpeeksi vettä palvelemaan lähes 400 miljoonaa ihmistä, Maailmanpankin mukaan. Ja vaikka juomavesi Yhdysvalloissa on edelleen varsin turvallista, bakteerien tai virusten saastuminen aiheuttaa säännöllisesti ihmisiä sairaiksi. 2011 – 2012issa kansakunta näki 32-juomaveden aiheuttamat taudinpurkaukset, jotka aiheuttavat 431-tapauksia ja 14-kuolemia, sen tautikontrollikeskusten mukaan.

Yli 1 miljoonan kilometrin (1.6 miljoonan kilometrin) juomaveden putkien päivittäminen Yhdysvalloissa - yhdessä muiden vesialan infrastruktuurien kanssa - ja laajenevat järjestelmät kasvavan väestön tarpeiden mukaan ennustetaan maksavan yli 1 triljoonaa seuraavan päivän aikana 25 vuotta AWWA: n mukaan. Vaikka vaadittavat taloudelliset investoinnit ovat mielenkiintoisia, päivitysten lykkääminen voi merkitä huonontunutta veden laatua vuotavista putkista tai vanhentuneista käsittelylaitoksista, palveluiden keskeytyksistä ja vieläkin suuremmista kustannuksista. tunkeutuneet tiet.

Kohdennettuja triageja, uusia teknologioita - antureita, älykkäitä mittareita ja tietohallintaympäristöjä - varten vesiyhtiöt voivat tehdä tietoon perustuvia päätöksiä arvokkaiden varojen jakamisesta ja ongelmien ratkaisemisesta.

”Saarnamme varainhoitoa. Älä vain korvaa x prosenttia putkista vuodessa ”, kertoo AWWA: n lainsäädäntöjohtaja Tommy Holmes. ”Tee analyysi järjestelmästäsi ja valitse, mitkä 2-prosenttiosuudet putkista on vaihdettava, eikä vain keskittyä maantieteelliseen alueeseen. Haluat ensin korvata putkilinjat, jotka ovat epäonnistuneena. ”

Tech Arsenal

Näiden strategisten päätösten tekeminen on vesimittareita, jotka ovat huipputeknologiassa. Kaupungit alkavat asentaa älykkäitä mittareita asiakkaiden taloissa ja yrityksissä veden käytön mittaamiseksi. Koska edistyksellinen mittariinfrastruktuuri (joka tunnetaan nimellä AMI) voi lähettää tietoja langattoman tekniikan avulla kulutetusta vedestä keskusvirastoihin reaaliajassa, se voi "kertoa sinulle paljon enemmän kuin pelkästään vedenkäytöstä", sanoo älykäs vesiliuokset CH2M, joka on Coloradossa toimiva maailmanlaajuinen insinööritoimisto, joka auttaa kuntia suunnittelemaan päivityksiä vesistöihin, valitsemaan teknologioita ja integroimaan laitteet yhteen hallintajärjestelmään. Thompson sanoo, että AMI-mittarit voivat löytää vuotoja asiakkaan omaisuudesta määrittelemällä epätavallisia käyttötapoja. Ne voivat myös nollata putkilinjan taukoissa kadun alla, mikä luo imua ja vetää vettä asukkaiden taloista. ”Jos näet klusterin, jossa on takaisinkytkentäongelma, täällä on luultavasti putkilinjan tauko”, Thompson sanoo. Näiden tietojen avulla esimiehet voivat laskea tauon sijainnin ja korjata sen välittömästi ennen kuin se vahingoittaa läheisiä taloja ja teitä.

Anturit ovat toinen keskeinen osa modernia vesirakennetta, jota käytetään sekä vuotojen että kontaminaation havaitsemiseen. Vesi kulkee suoraan anturin yli, joka on suunniteltu mittaamaan veden erityisiä kemiallisia ominaisuuksia. Anturi sisältyy sylinterimäiseen koteloon, joka on yleensä valmistettu metallista tai muovista ja 8 12 tuumaa pitkä, joka voi ruuvata suoraan putkeen. Sylinteri sisältää myös elektroniikkaa tiedonkeruuta ja viestintää varten. CH2M käyttää tyypillisesti kolmen tyyppisiä antureita vesihuoltojärjestelmiensä osalta, Thompson sanoo. Juomavedellä on tavanomainen kemiallinen profiili, joten anturit on suunniteltu poikkeamien havaitsemiseksi eikä yksittäisten epäpuhtauksien testaamiseksi. Jos anturit merkitsevät poikkeaman, se hälyttää vedenhoitajia testaamaan vettä muutoksen syyn määrittämiseksi ja siitä, onko se haitallista kansanterveydelle.

”On olemassa satoja tuhansia yhdisteitä”, Thompson sanoo. "Et voi katsoa kaikkea."

Anturit CH2M: n asiakkaat käyttävät yleensä pari tuhatta dollaria, Thompson sanoo. Suurempi apuohjelma, kuten Dallas, Texas, voi käyttää 10ia 20-antureihin, hän sanoo, kun taas todella pieni pieni, joka palvelee muutamia tuhansia ihmisiä, saattaa päästä pois yhdestä tai kahdesta.

McMasterin yliopistossa Hamiltonissa, Ontario, tutkijat työskentelevät eri lähestymistavalla vesianturin tekniikkaan, joka on huomattavasti halvempi. Gay Yuyitung, toimitusjohtaja McMaster Industry Liaison Office, sanoo yliopiston tutkijat työskentelevät tuottamaan antureita, jotka maksavat noin US $ 10.

Rtutkijat ovat saavuttaneet tämän dramaattisen hintatason pienentämällä antureita (noin sametin siemenen koko) ja käyttämällä edullisia materiaaleja ja valmistusmenetelmiä. "Sen kuten valmistaa antureita mustesuihkutulostimella toisin kuin erittäin erikoistunut valmistus ”, Yuyitung sanoo. ”He vähentävät komponentteja niin, että ne voidaan valmistaa halvalla.”

McMasterin insinööriprofessori Jamal Deen ja hänen tiiminsä, mukaan lukien tekniset tiedekunnan jäsenet Raja Ghosh ja Ravi Selvaganapathy, ovat kehittäneet kemialliset anturit, jotka voivat havaita klooria ja pH: ta juomavedessä. Perusmateriaalin lisäksi he voivat soveltaa erilaisia ​​kemiallisia rajapintoja, jotta anturit voivat testata erilaisia ​​saastumisongelmia. Tulevaisuudessa tämä antureiden innovaatio saattaa helpottaa näiden tekniikoiden pääsyä erityisesti pienten vesilaitosten osalta. Yhdysvalloissa 84.5-prosenttiosuus yhteisön vesijärjestelmistä palvelee vähemmän kuin 3,300-ihmisiä.

Koska anturit ovat halpoja ja voivat kommunikoida langattomasti, niitä voidaan myös käyttää turvallisen juomaveden varmistamiseksi pienissä, syrjäisissä yhteisöissä, jotka eivät vielä ole yhteydessä kunnalliseen vedenpuhdistusjärjestelmään, kuten First Nations -yhteisöihin Kanadan pohjois- tai maaseutukylissä Intiassa. Uuden vesialan infrastruktuuria tarvitaan kasvavien väestöryhmien tarpeiden täyttämiseksi kaikkialla maailmassa, mutta jo ennen sen rakentamista yhteisöt voivat hyötyä niiden veden laatua mittaavista teknologioista. Vesiverkon ulkopuolella asuvat ihmiset voivat käyttää antureita testaamaan järvinsä, virtaa tai hyvin sen määrittämiseksi, onko luonnollisesti esiintyvässä arseenissa, joka oli vedetty niiden vesihuoltoon tai lehmiin, viime aikoina kylpyhuoneen tauko ylävirtaan.

Systems Management

Ohjelmisto tarjoaa toisen teknologisen työkalun, jolla priorisoidaan kunnallisten vesihuollon infrastruktuurien päivitykset. Kaksi suurta pelaajaa ovat Microsoftin CityNext ja IBM: n älykkäät kaupungit, joka analysoi älykkäiden mittareiden, anturien ja muiden lähteiden tietoja uusien vuotojen ja kontaminaation havaitsemiseksi.

Miami – Dade Countyin puistojärjestelmä, jossa käytetään vuosittain enemmän kuin 300 miljoonaa litraa (1.14 miljardia litraa) vettä, käyttää IBM: n alustaa havaitsemaan vedenkulutuksen väärinkäytökset ja lähettämään puiston johtajia tarkistamaan ne. ”Säästämme kirjaimellisesti kuukausia niiden korjausten löytämiseen ja niihin reagoimiseen, joita tarvitaan,” sanoo Miami-Dade County, Parks, Recreation ja Open Space -yksikön johtaja Jack Kardys. Osasto odottaa 7in 12-prosentin säästöihin vuosittaisessa 4 miljoonan dollarin vesilaskussaan.

CH2M tarjoaa myös vesi-apuohjelmia järjestelmienhallintaympäristössä, joka auttaa operaattoreita aktiivisesti ratkaisemaan ongelmat pikemminkin kuin reaktiivinen, Thompson sanoo. 2013issa, USA: n ympäristönsuojeluviraston rahoituksella, CH2M asetti seuranta- ja reagointijärjestelmät Philadelphiassa, New Yorkissa, Dallasissa ja San Franciscossa. Vaikka järjestelmät on suunniteltu suojelemaan juomavettä epämiellyttävästä pelistä, kaupungit käyttävät niitä juomaveden laadunhallintaan, Thompson sanoo. CH2M on suorittanut noin kymmenen suurta vesijärjestelmää Yhdysvalloissa ja tuhansia eri kokoisia järjestelmiä maailmanlaajuisesti, hän sanoo.

Tietoliikennealustojen todellinen vahvuus tuo yhteen paikkaan erilaisia ​​tietovirtoja - veden virtausnopeuksia, infrastruktuurin tilaa, veden laatua -, jotka aiemmin olivat hiljaisia.

IBM Smarter Water Managementin myyntipäällikkö Michael Sullivan sanoo, että tällaiset järjestelmät olisivat voineet tunnistaa Flintin johtava vaara paljon nopeammin. ”Osa Flintin ongelmasta oli todellinen näkyvyys,” hän sanoo. ”Tietoja oli taskuja, mutta ongelma ei todellakaan tullut näkyviin, ennen kuin paljon pitkin linjaa.”

"Sellaisten kansalaisten kuin anturin käsittely", kuten Sullivan sanoo, on erityisen suosittu kehitysmaissa.IBM: n ja CH2M: n kaltaiset datapaikat voivat sisältää myös muita tärkeitä tietoja, kuten tietyn alueen putkien materiaalin ja iän sekä niiden ennustetun elinajanodotuksen paikallisissa ympäristöissä. He voivat myös merkitä ongelmia lähes reaaliajassa, kun asiakas kutsuu vuodoista tai veden laadun muuttumisesta tietyllä alueella ylittävät perusrajan.

Asiakkaiden silmien tukeminen maassa ei ole uusi. 1993 Cryptosporidium parvum taudinpurkaus Milwaukeessa, joka sairastui 400,000-ihmisiin, merkittiin alun perin, kun paikallinen apteekki kutsui kansanterveyden virkamiehiä, sanoen, ettei se voinut pitää Imodiumia varastossa, Thompson sanoo.

Ihmisen palaute on erityisen tärkeää järjestelmille, joissa ei vielä ole älykkäitä mittareita tai antureita. "Sellaisten kansalaisten kuin anturin käsittely", kuten Sullivan sanoo, on erityisen suosittu kehitysmaissa. Etelä-Afrikassa ihmiset testasivat IBM: n tukemaa sovellusta, jota kutsuttiin WaterWatchers joka antoi heille mahdollisuuden ilmoittaa matkapuhelimiensa välityksellä esimerkiksi vuotoja, kontaminaatiota tai virtaa esteitä, Sullivan sanoo.

Rahoituskysymys

Vaikka älykäs teknologia voi auttaa vesilaitoksia tekemään enemmän tajuja koskevia päätöksiä siitä, mihin pääomainvestoinnit dollareita, mahdollisesti säästää rahaa, on vielä kysymys siitä, mistä saada $ 1 triljoonaa AWWA ennustaa meidän on korjattava USA: n juomaveden infrastruktuuri vuosineljänneksen aikana.

Yhdysvalloissa käytettiin liittovaltion, valtion ja paikallishallinnon 109 miljardia dollaria veden infrastruktuuriin (mukaan lukien vesihuollon ja jäteveden käsittelylaitokset sekä juomaveden käsittely ja toimitus) 2014issa, Kongressin budjettitoimiston mukaan. Vain yksi kolmasosa tästä - noin 36 miljardia dollaria - oli pääomasijoituksia, kuten uusia putkia tai päivitettyjä juomaveden käsittelylaitoksia.

Tällaiset dollarit tulevat lähinnä paikallisista vesimaksuista, verovapautetuista kunnallisista joukkovelkakirjoista ja EPA: n puhtaan veden valtionrahastosta, joka myönsi $ 863 miljoonaa euroa avustuksissa juomaveden tilat valtioille tilikaudella 2016. Kongressi loi 2014issa uuden matalan koron lainaohjelman, mutta ei ole vielä myöntänyt sille rahaa.

Nämä rahavarat eivät riitä. USD: n investointien saavuttamiseksi Yhdysvaltojen on käytettävä vuosittain keskimäärin 1 miljardia dollaria. Pääomasijoitusten 400 miljardia dollaria on paljon lyhyt.

Loppujen lopuksi asiakkaiden on todennäköisesti maksettava enemmän vettä, joten apuohjelmilla on puolestaan ​​ikääntyvien infrastruktuurien korvaamiseen tarvittavat varat. Julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuuksien kautta tehdyt yksityiset investoinnit ovat todennäköinen polku vaikeuksissa oleville kunnille, monikansallisten ammatillisten palveluyritysten mukaan EY, huolimatta kahdesta huomattavasta esteestä. Yritykset ovat tyypillisesti poistuneet vesirakentamisen investoinneista, koska vesisektori on voimakkaasti säännelty ja varovainen muutoksista, koska ihmisten terveys on vaarassa. Ihmisoikeusaktivistit ovat jo pitkään olleet huolissaan siitä, että vesihuoltoon osallistuvien yritysten hankkiminen johtaa liian korkeisiin hintoihin köyhille ihmisille, mikä on kestämätön tilanne, kun vesi on elintärkeää. Suuntaus yksityisiin investointeihin vesihuoltoon on kuitenkin edennyt maaliskuussa 22, Maailman vesipäivä, kun Valkoisen talon vesikokouksessa ilmoitettiin, että yli 150-yhtiöt sitoutuivat $ 4 miljardiin yksityiseen rahaan Yhdysvaltain vesipolitiikan parantamiseksi.

Loppujen lopuksi asiakkaiden on todennäköisesti maksaa enemmän vettä niin, että apuohjelmilla on puolestaan ​​ikääntyvien infrastruktuurien korvaamiseen tarvittavat varat. AWWA: n mukaan useimmat amerikkalaiset maksavat vähemmän kuin $ 3.75 jokaisesta 1,000-gallonasta, joka toimitetaan niiden hanoihin. AWWA: n lainsäädäntöjohtaja Tommy Holmes sanoo, että turvallinen juomavesi aliarvioi huomattavasti. ”Ihmisillä on tämä ajatus, että koska vesi on luonnossa esiintyvä asia, joka putoaa taivaalta, sen ei pitäisi olla kallista”, hän sanoo. ”Mutta äiti luonto ei kerää vettä, käsittele sitä ja toimittaa sitä putkien kautta. Ihmiset tekevät niin, ja ne on maksettava. "