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使用模式

地球上的所有生命都依赖水。人类的用途包括饮用、沐浴、农作物灌溉、发电和工业活动。对于其中一些用途，可用的水在使用前需要处理。在过去的一个世纪里，水处理的主要目标一直没有改变——生产在生物和化学上都安全的水，对消费者有吸引力，无腐蚀性和不结垢。维持供水的问题和解决办法因地区而异。政府未能执行饮用水法规并及时保护公众健康，导致密歇根州弗林特市出现铅污染和军团病病例。¹干旱的西南部面临干旱，美国最大的水库鲍威尔湖和米德湖的水位下降正在影响水力发电。²在南佛罗里达等海洋系统，淡水需求的增加导致了海水淡化厂的使用。^3.

水的使用

• 2015年，美国每天用水总量约为3220亿加仑(Bgal/d)，其中87%为淡水。热电发电(133 Bgal/d)和灌溉(118 Bgal/d)的用水量最大。⁴热电厂使用水来冷却。尽管41%的日常用水用于发电，但其中只有3%用于消费。⁴灌溉包括用于农业作物的水以及用于景观美化、高尔夫球场、公园等的水。⁴
• 2015年，加州和德克萨斯州的用水量占美国总用水量的16%。⁴这些州以及爱达荷州、佛罗里达州、阿肯色州、纽约州、伊利诺伊州、科罗拉多州、北卡罗来纳州、密歇根州、蒙大拿州和内布拉斯加州占美国取款的50%以上。⁴佛罗里达州、纽约州和马里兰州的咸水使用量占全国的50%。⁴

2015年水资源使用量估算⁴

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水的来源

• 2015年，大约87%的美国人口依赖公共供水;其余的依赖于国内水井的水。⁴
• 地表水源占总取水量的74%。⁴
• 到2022年，约有15.2万个公共供水系统为人类消费提供管道水，其中约5万个(33%)是社区供水系统。在所有化粪池工程中，9%为79%的人口提供水源。⁵
• 2006年，CWSs平均每年向每个住宅管网输送96,000加仑水，向非住宅管网输送797,000加仑水。⁶

2015年水资源提取来源⁴

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能源消耗

• 美国总用电量的2%用于抽水和处理水和废水，自1996年以来增加了52%。⁷城市平均使用3300 - 3600千瓦时/百万加仑的水输送和处理。电力消耗占市政水处理和分配成本的80%左右。⁸
• 来自公共水源的地下水供应需要2100千瓦时/百万加仑，比地表水供应多出31%左右的电力，主要是由于地下水系统的抽水要求更高。⁷
• 加州水利项目是加州最大的能源用户，每年消耗60 - 95亿千瓦时，部分由其自身的水力发电抵消。在从旧金山海湾三角洲向南加州输送水的过程中，该项目消耗了该州所有电力消耗的3%-4%。^9、10

水处理

• 《安全饮用水法》(SDWA)于1974年颁布，并于1986年、1996年和2018年修订，规定了公共供水中的污染物，为基础设施项目提供资金，保护饮用水源，并提高水系统遵守SDWA规定的能力。¹¹
• 美国环保署用来监测饮用水质量的典型参数包括:微生物、消毒剂、放射性核素、有机和无机化合物。¹²
• 91%的CWSs用于水消毒，23%用于去除或隔离铁，13%用于去除或隔离锰，21%用于腐蚀控制。⁶

社区供水系统的规模和类别⁵

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生命周期影响

基础设施需求

• 2015年饮用水基础设施需求调查和评估发现，到2035年，美国供水系统需要4726亿美元的投资才能继续提供清洁安全的饮用水。¹³
• 全国在输配电方面的总投资需求为3126亿美元。需求包括处理(830亿美元)、存储(476亿美元)、资源开发(218亿美元)和其他系统(75亿美元)。¹³
• 供水系统维持着超过220万英里的输配电干线。¹³2020年，美国水管的平均使用年限为45年，比1970年的25年有所增加。¹⁴美国每年发生25万至30万起主水管断裂事故，导致供应中断，并有可能造成饮用水污染。¹⁵

到2035年的需求，按项目类型划分¹³

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电力需求

• 2011年，向公共机构供应淡水需要约390亿千瓦时的电力。这一能源强度比1996年增加了39%，主要是由于人口增长和处理设施的扩建。这一趋势很可能在未来几年继续下去。⁷
• 家用电器大大加重了能源负担。洗碗机、淋浴、水龙头的耗电量分别为每加仑0.312千瓦时、0.143千瓦时、0.139千瓦时。¹⁷

安娜堡水处理厂生命周期能源使用¹⁶

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耗水量

• 消耗性使用是指从流域内的水源取水，只将抽取的水的一部分或全部返还给流域的活动。这些水可能已经蒸发了，加入到饮料等产品中并被运出盆外，或者通过植物和树叶的自然作用蒸发到大气中。⁴
• 农业用水损失最大(占美国总用水量的80-90%)。¹⁸在用于灌溉的118 Bgal/d淡水中，超过一半损失在消费使用中。在美国热电发电的133 Bgal/d中，有3%被消耗(4.31 Bgal/d)。⁴

解决方案和可持续替代方案

供应方面

• 提供显著的能源效率改善机会的主要部件包括泵和电机。¹⁹
• 定期修复、修理和更换供水基础设施将有助于改善水质和避免泄漏。¹³
• 调整规模、升级为节能设备以及监测和控制系统可以优化所服务社区的系统，并在此过程中节约能源和水。⁸
• 实现现场能源和化学品使用效率，最大限度地减少与处理和分配过程中使用的能源和化学品生产相关的生命周期环境影响。
• 通过高效的工艺设计、污泥循环利用以及化学品的回收和再利用，减少处理和处置污泥时使用的化学品。
• 现场使用太阳能和风能等可再生能源发电。^20.
• 保护水源的有效流域管理计划往往比处理受污染的水更具成本效益和对环境无害。例如，纽约市选择在一个流域保护项目上投资10 - 15亿美元，以改善卡茨基尔/特拉华州流域的水质，而不是以60 - 80亿美元的资本成本建设一个新的过滤厂。²¹
• 美国淡水中只有不到4%来自微咸水或盐水，尽管这一比例正在增长。海水淡化技术，如反渗透膜过滤，可以释放大量资源，但还需要更多的研究来降低成本、能源使用和环境影响。beplayer官网入口⁷

需求方面

• 更好的工程实践:
  • 减少耗水量的水管装置，例如:高效厕所、低流量淋浴头及水龙头曝气器。²²
  • 水的再利用和循环，例如，灰水系统和雨水桶。²³
  • 有效的景观灌溉方法。²³
• 更好的规划和管理实践:
  • 定价和改造计划。²²
  • 正确的泄漏检测和计量。²³
  • 住宅用水审计项目和公共教育项目。beplay官网体育客服电话²²

中心支点灌溉系统²⁴

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