Harmaa vesi tarkoittaa jätevettä , joka syntyy kotitalouksissa tai toimistorakennuksissa virroista, joissa ei ole ulostekontaminaatiota, eli kaikkia virtoja paitsi käymälöiden jätevettä. Harmaavesilähteitä ovat pesualtaat, suihkut, kylpyammeet, pesukoneet tai astianpesukoneet. Koska harmaavesi sisältää vähemmän taudinaiheuttajia kuin kotitalousjätevesi, se on yleensä turvallisempaa ja helpompi käsitellä ja käyttää uudelleen paikan päällä WC:n huuhteluun, maiseman tai sadon kasteluun ja muihin ei-juomakäyttöön .
Harmaan veden uudelleenkäytön soveltaminen kaupunkien vesistöihin tuo merkittäviä etuja sekä vesihuoltoalalle vähentämällä juomaveden kysyntää että jätevesiosajärjestelmälle vähentämällä kuljetukseen ja käsittelyyn tarvittavan jäteveden määrää [1] . Puhdistettu harmaa vesi on monia käyttötarkoituksia, kuten wc-huuhtelu tai kastelu [2] .
Harmaa vesi sisältää yleensä jäämiä ihmisjätteestä, joten se ei ole vapaa taudinaiheuttajista [3] . Eritteet tulevat kylvyssä ja suihkussa pesusta tai pyykistä (alusvaatteiden ja vaippojen pesu). Harmaan veden laatu voi huonontua nopeasti varastoinnin aikana, koska se on usein lämmintä ja sisältää ravinteita ja orgaanista ainetta (kuten kuolleita ihosoluja) sekä taudinaiheuttajia. Varastoitu harmaa vesi aiheuttaa myös pahaa hajua samasta syystä [4] .
Kotitalouksissa, joissa on perinteiset huuhteluvedet, harmaan veden osuus on noin 65 % kotitalouden kokonaisjätevedestä. Tämä voi olla hyvä veden lähde uudelleenkäyttöön, koska harmaan veden tuotannon ja wc-huuhteluveden mahdollisen kysynnän välillä on vahva yhteys.
Virheelliset putkiliitännät voivat johtaa harmaavesisäiliöihin, jotka sisältävät prosenttiosuuden "mustaa vettä" [5] .
Pienet ulostejäämät, jotka joutuvat harmaaseen vesivirtaan suihkun, pesualtaan tai pesukoneen jäteveden kautta, eivät ole käytännöllinen vaara normaaleissa olosuhteissa, jos harmaata vettä käytetään oikein (esim. valutetaan viemärikaivosta tai käytetään oikein maatalouden kasteluun). maa).
Harmaan veden erillinen käsittely kuuluu lähteen erottelun käsitteeseen, joka on yksi ympäristön sanitaatiomenetelmissä yleisesti sovellettavista periaatteista . Harmaan veden pitämisen erillään käymäläjätevesistä tärkein etu on, että taudinaiheuttajakuormitus vähenee huomattavasti ja siksi harmaata vettä on helpompi käsitellä ja käyttää uudelleen.
Kun harmaata vettä sekoitetaan käymäläjäteveteen, sitä kutsutaan jätevedeksi tai "mustaksi vedeksi" ja se on käsiteltävä jätevedenpuhdistamolla tai viemäripaikalla, joka on usein septinen järjestelmä.
Tiskialtaiden harmaavesi sisältää rasvoja ja öljyjä sekä suuria määriä orgaanista ainesta. Se on esikäsiteltävä näiden aineiden poistamiseksi ennen kuin se tyhjennetään harmaavesisäiliöön. Jos tätä on vaikea soveltaa , se voidaan ohjata viemärijärjestelmään [6] .
Suurin osa harmaasta vedestä on helpompi käsitellä ja kierrättää kuin jätevesi, koska siinä on vähemmän epäpuhtauksia. Kun kotitalouksien harmaa vesi kerätään erillisellä "mustan veden" putkistolla, se voidaan kierrättää suoraan kotiin, puutarhaan tai yritykseen ja käyttää joko välittömästi tai käsitellä ja varastoida. Säilytettynä se on käytettävä hyvin lyhyessä ajassa, muuten se alkaa hajota vedessä olevien orgaanisten kiintoaineiden takia. Tällainen kierrätetty harmaa vesi ei ole koskaan juomakelpoista, mutta useilla käsittelyvaiheilla voidaan saada vettä pesuun tai huuhteluun.
Käsittelyprosessit, joita voidaan käyttää, ovat periaatteessa samat kuin jäteveden käsittelyssä, paitsi että ne asennetaan yleensä pienemmässä mittakaavassa (hajautetulla tasolla), usein kotitalous- tai rakennustasolla:
Rakennetuilla kosteikoilla kasvit käyttävät kasvussaan ravintoaineina harmaita vesisaasteita, kuten ruokapartikkeleita. Suola- ja saippuajäämät voivat kuitenkin olla myrkyllisiä sekä mikrobeille että kasveille, mutta ne voivat imeytyä ja hajota rakennettujen kosteikkojen ja vesikasvien, kuten sarajen tai sonkaiden , kautta .
Maailman vesivarannot heikkenevät. YK:n raportin mukaan veden niukkuus vaikuttaa 2,7 miljardiin ihmiseen vuoteen 2025 mennessä, mikä tarkoittaa, että joka kolmas ihminen maailmassa kärsii tästä ongelmasta. Jäteveden uudelleenkäytöstä on tullut hyvä tapa ratkaista tämä ongelma [8] .
Harmaan veden käyttö vähentää perinteisten vesilähteiden kysyntää ja jätevedenkäsittelyjärjestelmien painetta. Harmaan veden uudelleenkäyttö vähentää myös vesistöihin päätyvän jäteveden määrää, mikä voi olla ympäristön kannalta hyödyllistä. Kuivuuden aikana, erityisesti kaupunkialueilla, harmaan veden käyttö puutarhoissa tai käymäläjärjestelmissä auttaa saavuttamaan osan kestävän kehityksen tavoitteista.
Harmaan veden kierrätyksen mahdollisia ympäristöhyötyjä ovat:
Yhdysvaltojen lounaisosassa ja Lähi-idässä , joissa saatavilla olevat vesivarat ovat rajalliset, etenkin kun väestö kasvaa nopeasti, on pikaisesti otettava käyttöön vaihtoehtoisia vesihuoltotekniikoita.
Harmaan veden kierrätyksen mahdolliset taloudelliset hyödyt:
Harmaan veden käyttö kasteluun näyttää olevan turvallinen käytäntö. Vuonna 2015 tehdyssä epidemiologisessa tutkimuksessa ei havaittu lisätautitaakkaa veden käyttäjien keskuudessa, jotka kastelivat kuivia alueita [11] . Harmaan veden uudelleenkäytön turvallisuutta juomavetenä on myös tutkittu [12] . Useita orgaanisia mikroepäpuhtauksia, mukaan lukien bentseeniä, löydettiin harmaasta vedestä merkittävinä pitoisuuksina, mutta useimmat epäpuhtaudet olivat erittäin pieniä pitoisuuksia. Ulosteen kontaminaatio, perifeeriset patogeenit (esim. iho ja limakalvokudokset) ja ruokavälitteiset patogeenit ovat kolme pääasiallista patogeenien lähdettä harmaassa vedessä [13] .
Harmaan veden uudelleenkäyttö wc-huuhtelussa ja puutarhakastelussa voi tuottaa aerosoleja . Ne voivat levittää Legionella -tautia ja muodostaa mahdollisen riskin ihmisten terveydelle. Tutkimuksen tulokset osoittavat kuitenkin, että harmaan veden uudelleenkäyttöön puutarhakastelussa tai wc-huuhtelussa liittyvä terveysriski ei ollut merkittävästi suurempi kuin riski, joka liittyy puhtaan veden käyttöön samoihin toimintoihin [14] .
On oletettava, että useimmat harmaat vedet sisältävät joitain "mustan veden" komponentteja, mukaan lukien patogeenit . Harmaata vettä tulee levittää pinnan alle mahdollisuuksien mukaan (esim. tippaputkella maan päälle, multaa tai katteen alla täytettyihin kaivoihin) ruiskutuksen sijaan, koska on olemassa vaara, että vesi hengitetään aerosolina .
Kaikissa harmaavesijärjestelmissä on tärkeää välttää myrkyllisiä aineita, kuten valkaisuaineita, kylpysuoloja, keinotekoisia väriaineita, klooripohjaisia puhdistusaineita , vahvoja happoja / emäksiä , liuottimia ja tuotteita, jotka sisältävät booria , joka on myrkyllistä kasveille korkeina pitoisuuksina. Useimmat puhdistustuotteet sisältävät natriumsuoloja , jotka voivat aiheuttaa maaperän liiallista alkalisuutta, estää siementen itämistä ja hajottaa savea hajottamalla maaperän rakennetta. Harmaalla vesijärjestelmällä kasteltua maaperää voidaan muokata kipsillä (kalsiumsulfaatilla) pH:n alentamiseksi. Ammoniakkia sisältävät puhdistusaineet ovat turvallisia käyttää, koska kasvit voivat käyttää sitä typen hankkimiseen [15] . Vuonna 2010 tehdyssä harmaaveden kastelututkimuksessa ei havaittu merkittäviä vaikutuksia kasvien terveyteen, ja se viittaa siihen, että natriumin kertyminen riippuu suuresti harmaan veden pystysuuntaisesta kulkeutumisesta maaperän läpi [16] .
Osa harmaasta vedestä voidaan levittää suoraan pesualtaasta puutarhaan tai konttipellolle, jolloin maaperä ja kasvien juuret saavat lisäkäsittelyä.
Kasvillisuuden suojelemiseksi, kun harmaata vettä käytetään uudelleen kasteluun, on suositeltavaa käyttää myrkytöntä, vähän natriumia sisältävää saippuaa ja henkilökohtaisia hygieniatuotteita.
Suihkujen ja kylpyammeiden kierrätettyä harmaata vettä voidaan käyttää wc-istuinten huuhteluun useimmilla Euroopan ja Australian lainkäyttöalueilla sekä Yhdysvaltojen lainkäyttöalueilla, jotka ovat hyväksyneet kansainvälisen putkityösäännöstön.
Tällainen järjestelmä voisi vähentää keskimääräisen kotitalouden vedenkulutusta arviolta 30 prosenttia. Biologisen saastumisen vaara poistetaan käyttämällä:
Harmaan veden kierrätystä ilman käsittelyä käytetään joillakin asuinalueilla sovelluksissa, joissa ei tarvita juomavettä (esim. puutarhojen ja maiden kastelu, wc-tilojen huuhtelu). Sitä voidaan käyttää myös asuinalueilla, joissa harmaa vesi (esim. sadevedestä) on jo kohtuullisen puhdasta ja/tai se ei ole saastunut hajoamattomilla kemikaaleilla, kuten ei-luonnollisilla saippuoilla (täten sen sijaan käytetään luonnollisia puhdistusaineita). Ei ole suositeltavaa käyttää vettä, joka on ollut harmaan veden suodatusjärjestelmässä yli 24 tuntia, koska bakteerit kerääntyvät ja vaikuttavat uudelleen käytettävään veteen.
Rajoitetun puhdistustekniikan vuoksi puhdistettu harmaa vesi sisältää edelleen joitain kemikaaleja ja bakteereja, joten joitain turvatoimia tulee noudattaa käytettäessä puhdistettua harmaata vettä kotona.
Tällä hetkellä saatavilla on laitteita, jotka keräävät lämpöä asuin- ja teollisuustilojen harmaasta vedestä prosessilla, jota kutsutaan jäteveden lämmön talteenotoksi, harmaan veden lämmön talteenottoon tai kuuman veden lämmön talteenottoon.
Sen sijaan, että se menisi suoraan vedenlämmittimeen, saapuva kylmä vesi kulkee ensin lämmönvaihtimen läpi, jossa se esilämmitetään harmaan veden lämmöllä, joka syntyy esimerkiksi astioiden pesusta tai suihkusta. Tyypilliset kodinkoneet, jotka saavat harmaata vettä suihkusta, voivat ottaa talteen jopa 60 % lämmöstä, joka muuten menisi hukkaan [17] .