فناوری، پاسخ جدید به بحران آب: گذار شرکت‌های آب از مدیریت سنتی به زیرساخت‌های هوشمند و پایدار
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، در دهه اخیر، افزایش دمای زمین، تغییر الگو‌های بارندگی، رشد سریع جمعیت شهری و فعالیت‌های گسترده کشاورزی، فشار بی‌سابقه‌ای بر منابع آبی وارد کرده‌اند. از سوی دیگر، ظهور آلاینده‌های نوظهور و رشد پدیده‌هایی نظیر شکوفایی‌های جلبکی سمی، تهدیدی جدی برای سلامت عمومی و پایداری زیست‌محیطی به‌شمار می‌آیند. در این میان، زیرساخت‌های فرسوده، مصرف بالای انرژی و ناکارآمدی روش‌های سنتی تصفیه آب، شرکت‌های آب و برق را با چالش‌هایی فزاینده مواجه کرده‌اند.
پاسخ به این چالش‌ها، در گرو تحول بنیادین در شیوه‌های مدیریت منابع آب است؛ تحولی که بر پایه فناوری‌های نوین و داده‌محور بنا شده است. با نزدیک شدن به سال ۲۰۲۵، تمرکز بازیگران صنعت آب بر نوآوری‌هایی، چون هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، تصفیه بدون مواد شیمیایی، سامانه‌های هشدار بلادرنگ، و بهره‌گیری از فناوری‌های سازگار با طبیعت گسترش یافته است. این تغییرات نه‌تنها راه‌حلی برای تأمین آب سالم و پایدار فراهم می‌کنند، بلکه مدل سنتی مدیریت آب را به زیرساختی هوشمند، تطبیق‌پذیر و آینده‌نگر بدل می‌سازند.
رویداد‌های سیانوباکتری‌های سمی در تابستان (۴۶٪) و بهار (۲۷٪) شایع‌تر بودند.
با این حال، برخی از تأسیسات، شکوفایی سیانوباکتری‌ها را در فصول پاییز (۱۹ ٪) و زمستان (۹ ٪) گزارش کردند.
جلبک‌های سبز-آبی پدیده‌های اکولوژیکی مهمی هستند که می‌توانند اکوسیستم‌های آبی را به طرز چشمگیری تغییر دهند و بر فعالیت‌های انسانی تأثیر بگذارند. سیانوباکتری‌های سمی معمولاً با رشد سریع جلبک‌ها در بدنه‌های آبی مشخص می‌شوند و منجر به آب‌های سرسبز یا سبز-آبی می‌شوند که اغلب به عنوان "سوپ نخود فرنگی" شناخته می‌شوند. اما چه چیزی پشت افزایش نگران‌کننده فراوانی و شدت شکوفایی جلبکی مشاهده شده در سطح جهان است؟
عامل اصلی شکوفایی جلبکی مدرن را می‌توان در آلودگی مواد مغذی، به ویژه وجود بیش از حد نیتروژن و فسفر در آبراه‌های ما، ردیابی کرد. طبق تحقیقات، فایده درک این الگو‌ها برای مداخله و مدیریت به موقع بسیار مهم است.
پیش‌بینی‌های شکوفایی جلبکی چگونه استفاده می‌شوند؟
پیش‌بینی شکوفایی جلبکی به نظارت و مدیریت به موقع آب‌ها کمک می‌کند و به مقامات اجازه می‌دهد تا اقدامات پیشگیرانه‌ای را برای حفاظت از اکوسیستم‌های آبی اجرا کنند. این پیش‌بینی‌ها با ارائه هشدار‌های قبلی در مورد سموم بالقوه در آب آشامیدنی و مناطق تفریحی، به حفظ سلامت انسان کمک می‌کنند.
پیش‌بینی جلبک‌های مضر مزایای بی‌شماری از جمله حمایت از صنایع شیلات و آبزی‌پروری با به حداقل رساندن تأثیرات اقتصادی مرتبط با کشتار ماهی‌ها و تخریب زیستگاه‌ها را به همراه دارد. استفاده از پیش‌بینی‌ها می‌تواند تخصیص منابع را برای تحقیقات، بودجه و تلاش‌های آموزشی جامعه با هدف کاهش آلودگی مواد مغذی و بهبود پارامتر‌های کیفیت آب هدایت کند.
مقررات و نیاز به مدرن‌سازی تأسیسات آب
مدیریت آب در حال ورود به دوران جدیدی است که با پیشرفت‌های سریع فناوری و افزایش فشار‌های زیست‌محیطی هدایت می‌شود. شرکت‌های آب با تضمین دسترسی جوامع به آب آشامیدنی پاک، خدمات ضروری ارائه می‌دهند. شرکت‌های آب در سراسر جهان باید چشم‌انداز تقاضای رو به افزایش، زیرساخت‌های فرسوده و مقررات سختگیرانه‌تر را مدیریت کنند. نیاز به راه‌حل‌های نوآورانه و پایدار در زمینه آب هرگز تا این حد زیاد نبوده است. با نزدیک شدن به سال ۲۰۲۵، شرکت‌های آب و برق آینده‌نگر، فناوری‌های هوشمند، نظارت بلادرنگ و راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت را برای افزایش کیفیت، بهره‌وری و تاب‌آوری آب پذیرفته‌اند و در این فرآیند از مزایای قابل توجهی بهره‌مند می‌شوند.
هوش مصنوعی در مدیریت آب
هوش مصنوعی (AI) با قادر ساختن شرکت‌های آب و برق به تصمیم‌گیری‌های مبتنی بر داده و بهینه‌سازی عملیات خود، در حال متحول کردن صنعت مدیریت آب است. سیستم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند مجموعه داده‌های گسترده‌ای را برای پیش‌بینی تقاضای آب، تشخیص نشتی‌ها و شناسایی ناکارآمدی‌ها تجزیه و تحلیل کنند. به عنوان مثال، حسگر‌های مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند تغییرات در کیفیت آب را رصد کرده و قبل از اینکه به مشکلات اساسی تبدیل شوند، به شرکت‌های آب و برق در مورد مسائل بالقوه هشدار دهند. علاوه بر این، هوش مصنوعی می‌تواند به بهینه‌سازی فرآیند‌های تصفیه، کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی کمک کند. با مهار قدرت هوش مصنوعی، شرکت‌های آب و برق می‌توانند توانایی خود را در تأمین مداوم آب آشامیدنی سالم افزایش دهند که در نهایت به نفع محیط زیست و جوامعی است که به آنها خدمت می‌کنند.
تغییرات اقلیمی
تغییرات اقلیمی به طور قابل توجهی بر صنعت آب تأثیر می‌گذارد، به طوری که افزایش دما و تغییر الگو‌های بارندگی بر دسترسی و کیفیت آب تأثیر می‌گذارد. شرکت‌های آب و برق با اجرای اقداماتی مانند برنامه‌های حفاظت از آب، برنامه‌های مدیریت خشکسالی و زیرساخت‌های مقاوم در برابر آب و هوا، به این چالش‌ها پاسخ می‌دهند. به عنوان مثال، برنامه‌های حفاظت از آب می‌توانند به کاهش تقاضای آب کمک کنند، در حالی که برنامه‌های مدیریت خشکسالی، شرکت‌های آب و برق را قادر می‌سازد تا برای خشکسالی آماده شوند و به طور مؤثر به آن پاسخ دهند. علاوه بر این، زیرساخت‌های مقاوم در برابر آب و هوا به شرکت‌های آب و برق کمک می‌کند تا با الگو‌های آب و هوایی متغیر سازگار شوند و خطر سیل و سایر رویداد‌های شدید آب و هوایی را کاهش دهند. با اتخاذ این استراتژی‌ها، شرکت‌های آب و برق می‌توانند تاب‌آوری خود را در برابر تغییرات اقلیمی افزایش داده و تأمین آب پایدار را برای آینده تضمین کنند.
فناوری‌های هوشمند آب، افزایش بهره‌وری عملیاتی
تحول دیجیتال، مدیریت آب را متحول می‌کند. انتظار می‌رود در سال ۲۰۲۵، پذیرش فناوری‌های هوشمند آب به طور قابل توجهی افزایش یابد و شرکت‌های آب و برق برای افزایش بهره‌وری، امنیت داده‌ها و مزایای متعدد دیگر، روی هوش مصنوعی، حسگر‌های مجهز به اینترنت اشیا و تجزیه و تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده سرمایه‌گذاری کنند.
سیستم‌های هوشمند آب، بینش‌های بلادرنگ در مورد کیفیت آب، تشخیص نشتی و شبکه‌های توزیع را برای صنایع فراهم می‌کنند. الگوریتم‌های پیشرفته هوش مصنوعی می‌توانند خرابی تجهیزات را پیش‌بینی کنند و زمان از کارافتادگی عملیاتی و هزینه‌های نگهداری را کاهش دهند. شرکت‌های خدماتی که در این ابزار‌های دیجیتال سرمایه‌گذاری می‌کنند، در پایداری و صرفه‌جویی در هزینه‌ها، مزیت رقابتی کسب خواهند کرد. ابزار‌های دیجیتال همچنین به شرکت‌های خدماتی کمک می‌کنند تا سریع‌تر به رویداد‌های آلودگی پاسخ دهند و آب آشامیدنی سالم‌تری را برای جوامع تضمین کنند. این نوآوری‌ها با بهبود تخصیص منابع و کاهش هدررفت آب، به یک سیستم تأمین آب قابل اعتمادتر و مقاوم‌تر کمک می‌کنند. ارتباطات مؤثر برای شرکت‌های خدماتی بسیار مهم است تا ذینفعان را در مورد پیاده‌سازی و مزایای این فناوری‌های هوشمند مطلع کنند.
MPC-view ساخت ال‌جی سونیک، داده‌های زنده‌ای از پارامتر‌های آب را در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهد.
مقررات سختگیرانه‌تر و تغییر به سمت درمان بدون مواد شیمیایی
دولت‌ها در سراسر جهان در حال تشدید مقررات کیفیت آب، به ویژه در مورد استفاده از مواد شیمیایی در فرآیند‌های تصفیه هستند. روش‌های سنتی مبتنی بر مواد شیمیایی برای کنترل جلبک و ضدعفونی کردن به دلیل تأثیر طولانی مدت بر محیط زیست، با بررسی دقیق‌تری رو‌به‌رو هستند.
در پاسخ، شرکت‌های آب و برق و صنایع در حال گذار به جایگزین‌های پایدار مانند فناوری فراصوت هستند که به طور مؤثر و بدون نیاز به مواد شیمیایی، شکوفایی‌های سمی را کنترل می‌کند. این تغییرات نظارتی بر اهمیت اتخاذ استراتژی‌های تصفیه آب سازگار با محیط زیست و مطابق با استاندارد‌های زیست‌محیطی تأکید می‌کند که مزایای قابل توجهی برای محیط زیست و سلامت عمومی ارائه می‌دهند. یک مطالعه اخیر در مورد مدل‌های نظارتی شرکت‌های آب، نشان می‌دهد که چگونه مقررات در حال تحول، شیوه‌های مدیریت پایدار آب را شکل می‌دهند. این مطالعه بینش‌هایی را در مورد چگونگی تطبیق استراتژی‌های شرکت‌های آب و برق با سیاست‌های سختگیرانه‌تر زیست‌محیطی و پیشرفت‌های تکنولوژیکی در تصفیه آب ارائه می‌دهد.
به طور مشابه، مقاله دیگری بررسی می‌کند که چگونه شرکت‌های آب و برق می‌توانند راه‌حل‌های مقرون‌به‌صرفه و با بهره‌وری انرژی بالا را برای دستیابی به اهداف پایداری پیاده‌سازی کنند و در عین حال کیفیت و در دسترس بودن آب را تضمین کنند. علاوه بر این، مطالعه دیگری تجزیه و تحلیل جامعی از حذف آلاینده‌های نوظهور (EC) با استفاده از تکنیک‌های بیولوژیکی، شیمیایی و ترکیبی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب (WWTPs) ارائه می‌دهد.
– آگاهی عمومی و مطالبه شفافیت
مصرف‌کنندگان بیش از هر زمان دیگری از کیفیت آب مصرفی خود و پیامد‌های زیست‌محیطی روش‌های قدیمی تصفیه آب آگاه هستند. با افزایش نگرانی‌ها در مورد آلاینده‌ها، کمبود آب و پایداری فرآیند‌های تصفیه، تقاضا برای شفافیت و پاسخگویی بیشتر از سوی شرکت‌های آب و فاضلاب هرگز تا این حد بالا نبوده است. شفافیت در مدیریت آب دیگر اختیاری نیست؛ بلکه انتظاری است که نقش حیاتی در حفظ اعتماد عمومی و رعایت مقررات ایفا می‌کند.
برای برآورده کردن این انتظارات، شرکت‌های آب و برق باید با ارائه داده‌های واضح و قابل دسترس در مورد کیفیت آب و نشان دادن تلاش‌های قابل اندازه‌گیری در جهت شیوه‌های پایدار، ارتباطات خود را با ذینفعان افزایش دهند. کمپین‌های آگاهی‌بخشی عمومی، داشبورد‌های تعاملی داده‌ها و ابتکارات آموزشی می‌توانند به پر کردن شکاف بین شرکت‌های آب و برق و جوامعی که به آنها خدمت می‌کنند، کمک کنند و حس مسئولیت مشترک برای حفاظت و مدیریت آب را تقویت کنند.
با تکامل انتظارات مصرف‌کنندگان، شرکت‌های خدماتی که شفافیت، پاسخگویی و نوآوری‌های تکنولوژیکی را در اولویت قرار می‌دهند، در بهترین موقعیت برای ایجاد اعتماد و اعتبار بلندمدت قرار خواهند گرفت. این تغییر به سمت شفافیت بیشتر در نهایت به رویکردی پایدارتر، کارآمدتر و جامعه‌محورتر در مدیریت آب کمک خواهد کرد.
آب آشامیدنی و شهرداری‌ها
شهرداری‌ها با چالش‌های فزاینده‌ای در تأمین آب آشامیدنی سالم و با کیفیت بالا، ضمن رعایت چارچوب‌های نظارتی در حال تحول، مواجه هستند. حضور روزافزون آلاینده‌های نوظهور (EC)، از جمله داروها، مواد شیمیایی مختل‌کننده غدد درون‌ریز (EDC) و میکروپلاستیک‌ها، خطرات قابل توجهی را برای سلامت عمومی ایجاد می‌کند. روش‌های سنتی تصفیه آب، مانند ضدعفونی با کلر و رسوب‌گذاری، برای مقابله کامل با این آلاینده‌ها کافی نیستند.
علاوه بر این، یکپارچه‌سازی نظارت بر کیفیت آب در زمان واقعی بسیار مهم است، زیرا به شهرداری‌ها اجازه می‌دهد تا رویداد‌های آلودگی را به طور مؤثرتری شناسایی و به آنها پاسخ دهند و ایمنی عمومی را تضمین کنند. سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های آب نیز یک نگرانی اساسی است. بسیاری از شهرداری‌ها با سیستم‌های توزیع آب قدیمی مواجه هستند که به هدررفت آب و خطرات آلودگی کمک می‌کند. راه‌حل‌های مدیریت هوشمند آب، مانند تشخیص نشت مبتنی بر هوش مصنوعی و نگهداری پیش‌بینی‌کننده، به شهرداری‌ها کمک می‌کنند تا عملکرد زیرساخت‌ها را بهینه کرده و هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند.
علاوه بر این، شرکت‌های آب شهری به طور فزاینده‌ای در حال بررسی منابع آب جایگزین، از جمله استفاده مجدد از آب و نمک‌زدایی، برای رفع نگرانی‌های کمبود آب هستند. استراتژی‌های استفاده مجدد از آب، به ویژه آنهایی که شامل تکنیک‌های پیشرفته تصفیه هستند، به عنوان راه‌حل‌های پایدار برای افزایش منابع آب آشامیدنی در مناطق کم آب، مورد توجه قرار می‌گیرند.
با سخت‌تر شدن چشم‌انداز نظارتی، شهرداری‌ها باید برنامه‌های جامع مدیریت آب را اتخاذ کنند که هم پیشرفت‌های فناوری و هم تلاش‌های حفاظتی مبتنی بر سیاست را در بر بگیرد. تضمین دسترسی به آب آشامیدنی تمیز و سالم نیازمند رویکردی سریع است که نوآوری، پایداری و انطباق با استاندارد‌های نوظهور کیفیت آب را متعادل کند.
آینده راهکار‌های پایدار استفاده مجدد از آب
شرکت‌هایی که مدیریت هوشمند آب، تصفیه بدون مواد شیمیایی و راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت را در پیش می‌گیرند، برای مواجهه با چالش‌های در حال تحول کمبود آب، رعایت مقررات و انتظارات مصرف‌کننده، مجهزتر خواهند بود و در این فرآیند از مزایای قابل توجهی بهره‌مند می‌شوند.
ادغام راه‌حل‌های نوآورانه تصفیه آب با مدل‌های تدارکاتیِ مبتنی بر انرژی، آینده‌ای از مدیریت پایدار و انعطاف‌پذیر آب را تضمین می‌کند. شرکت‌های آب با تضمین دسترسی جوامع به آب آشامیدنی پاک، خدمات ضروری ارائه می‌دهند. گزارشی از انجمن بین‌المللی آب نشان می‌دهد که چگونه پیشرفت‌ها در فناوری دیجیتال آب، نظارت بر زمان واقعی و روش‌های تصفیه با بهره‌وری انرژی، این بخش را متحول می‌کنند. این نوآوری‌ها به شرکت‌های آب و برق کمک می‌کند تا تخصیص منابع را بهینه کنند، هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند و پایداری را افزایش دهند و تغییر به سمت یک چارچوب مدیریت آب هوشمندتر و سازگارتر را تقویت کنند.
تضمین مدیریت پایدار آب در مواجهه با چالش‌های فزاینده زیست‌محیطی و نظارتی، نیازمند رویکردی پیشگیرانه و مبتنی بر فناوری است که مزایای متعددی را ارائه دهد. شیوع روزافزون شکوفایی جلبکی، آلاینده‌های نوظهور و کمبود آب، ضرورت اتخاذ راه‌حل‌های هوشمندانه‌تر توسط شرکت‌های آب و برق را که پیشگیری، کارایی و تاب‌آوری را در اولویت قرار می‌دهند، برجسته می‌کند.
شرکت‌های آب با تضمین دسترسی جوامع به آب آشامیدنی سالم، خدمات ضروری ارائه می‌دهند. با اتخاذ نظارت بلادرنگ، تجزیه و تحلیل مبتنی بر هوش مصنوعی و روش‌های تصفیه سازگار با محیط زیست، شرکت‌های آب می‌توانند فراتر از استراتژی‌های واکنشی حرکت کرده و زیرساختی آماده برای آینده بسازند. سرمایه‌گذاری در تحقیقات، همکاری در سیاست‌گذاری و فناوری‌های پایدار نه تنها سلامت عمومی را حفظ می‌کند، بلکه پایداری بلندمدت منابع آب ما را نیز افزایش می‌دهد. برای مقابله با این چالش‌ها، شرکت‌های آب باید فراتر از روش‌های سنتی مدیریت آب حرکت کرده و رویکردی یکپارچه‌تر و مبتنی بر داده را در پیش بگیرند. با اتخاذ نظارت بلادرنگ، تجزیه و تحلیل مبتنی بر هوش مصنوعی و روش‌های تصفیه سازگار با محیط زیست، شرکت‌های آب می‌توانند تأثیرات زیست‌محیطی را رصد کنند. این فناوری‌ها نه تنها کارایی عملیاتی را بهبود می‌بخشند، بلکه به کاهش ضایعات، مصرف انرژی و هزینه‌های بلندمدت نیز کمک می‌کنند و مدیریت آب را پایدارتر و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر می‌کنند.
با این حال، فناوری به تنهایی کافی نیست. دستیابی به مدیریت پایدار آب نیازمند تلاش جمعی است که شامل سرمایه‌گذاری در تحقیقات، همکاری قوی‌تر در سیاست‌گذاری و تعهد مداوم به مشارکت جامعه می‌شود. سیاست‌گذاران، دانشمندان و رهبران صنعت باید با هم همکاری کنند تا چارچوب‌های نظارتی ایجاد کنند که نوآوری را تشویق کند و در عین حال رعایت بالاترین استاندارد‌های ایمنی و زیست‌محیطی را تضمین کند. علاوه بر این، آموزش عموم مردم در مورد حفاظت از آب و پیشگیری از آلودگی برای ایجاد فرهنگ مسئولیت مشترک ضروری است، جایی که افراد، مشاغل و دولت‌ها همگی در حفظ این منبع حیاتی مشارکت می‌کنند.