استخدام الديدان لتقليل تلوث مياه الصرف الصحي في هاواي
الموقع
ماوي وأواهو
التحدي
الآبار عبارة عن فتحات في الأرض يتم فيها ترسيب مياه الصرف الصحي الخام والمياه العادمة. إنهم يركزون المياه العادمة في أعماق الأرض حيث تتلامس غالبًا مع المياه الجوفية ، مما يتسبب في تلوث المياه الجوفية ويؤثر على صحة الإنسان ونوعية مياه الشرب والمسطحات المائية والشعاب المرجانية. لسوء الحظ ، فإن البالوعة هي الطريقة الأكثر استخدامًا لتجميع مياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي في هاواي. بينما حظرت الدولة بناء آبار جديدة في عام 2016 ، لا يزال هناك 88,000 بئر مياه في هاواي ، ويشكل ما يقرب من نصفها (43,000) تهديدًا لموارد المياه ونوعية المياه عبر الجزر ومستجمعات المياه الخاصة بها (دائرة الصحة في هاواي). وفقًا لوزارة الصحة في هاواي (DOH) ، هناك 6,700 بئر ماء تقع على بعد 200 قدم من قناة مجرى معمر وحوالي 31,000 تقع داخل مستجمعات المياه الدائمة في جزر هاواي ، كاواي ، ماوي ، ومولوكا. 'أنا. تطلق آبار المياه في الولاية ما يقرب من 53 مليون جالون من مياه الصرف الصحي غير المعالجة في الأرض كل يوم. يمكن أن تحتوي مياه الصرف الصحي على مجموعة من الملوثات ، بما في ذلك الرواسب والمغذيات والمبيدات الحشرية والمعادن النزرة والهيدروكربونات والمستحضرات الصيدلانية والجسيمات البلاستيكية الدقيقة ، والتي يمكن أن يكون لها تأثيرات كبيرة على صحة سكان هاواي وزوارها ، وكذلك التأثيرات على الشعاب المرجانية والنظم البيئية للشعاب المرجانية. يمكن أن تقلل هذه الملوثات من مقاومة الشعاب المرجانية لتغير المناخ وتجعلها أكثر حساسية لاحترار المحيطات وتحمضها (برنامج الأمم المتحدة للبيئة). في عام 2017 ، أقرت الهيئة التشريعية في هاواي القانون رقم 125 ، الذي يتطلب استبدال جميع الأحواض في الولاية بحلول عام 2050. الحل الافتراضي لاستبدال البالوعات هو إضافة خزان للصرف الصحي التقليدي وحقل تصريف إلى النظام ؛ هذا عادة ما يكلف ما بين 20,000،40,000 دولار و XNUMX،XNUMX دولار - وهو حل مكلف لا يمكن لمعظم سكان هاواي الوصول إليه.
الإجراءات المتخذة
• معهد التقنيات التحويلية (ITT) و TBF للحلول البيئية تقدم تقنية Tiger Biofilter (TBF) إلى هاواي. تستخدم تقنية TBF مزيجًا من ديدان الأرض والبكتيريا ومواد الترشيح الطبيعية لمعالجة مياه الصرف الصحي ، والقضاء على 99 في المائة من مسببات الأمراض البرازية لإنتاج مياه قابلة لإعادة الاستخدام وغير صالحة للشرب. تستخدم المرشحات الحيوية نوعًا معينًا من دودة التسميد تسمى ديدان النمر التي تتكاثر في التربة الرطبة والنباتات المتعفنة والسماد الطبيعي والنفايات البرازية ؛ يستهلكون بكفاءة مسببات الأمراض ويحولون النفايات إلى غاز وسماد. تسمى عملية ترشيح مياه الصرف الصحي باستخدام الوسائط الحيوية التي تحتوي على ديدان الأرض بالترشيح بالرش. يقدم TBF "تهوية سلبية" لمياه الصرف ، والتي تحول النفايات إلى غاز وسماد دودي نظيف وخصب وخالي من الروائح. أي فائض من فلاتر المياه من خلال نظام TBF ويدخل الحوض الحالي كمياه صرف معالجة. يبلغ السعر المستهدف لـ Tiger Biofilter في هاواي حوالي 5,000 دولار (بما في ذلك تكلفة التركيب) لكل نظام ، وهو ما يقرب من 12.5 إلى 25 في المائة من تكلفة خزان الصرف الصحي التقليدي.
تعتمد تقنية TBF في هاواي على تقنية ترشيح الديدان التي نجحت في الهند. TBF للحلول البيئية تقوم بتركيب مجموعة من أنظمة الترشيح بالديدان في الهند ، بما في ذلك المراحيض الخارجية للمنازل الريفية ، والأنظمة متوسطة الحجم للمباني السكنية ، ومرافق التسميد لحمأة الصرف الصحي التي يتم ضخها ، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية واسعة النطاق. ال "مرحاض تايجر، "معروف جيدًا في المناطق الريفية في الهند ، وهو في الأساس مرحاض سماد للديدان يتم تركيبه كجزء من مبنى خارجي. اعتبارًا من عام 2023 ، تم تنفيذ Tiger Toilet على نطاق واسع في الهند وأدرجته الحكومة الهندية كخيار معتمد للصرف الصحي المنزلي بالإضافة إلى معالجة مياه الصرف الصحي والحمأة على نطاق واسع. حتى الآن ، قامت TBF بتركيب أكثر من 4,000 مرحاض تايجر في الهند. كما قاموا بتركيب أكثر من 20 محطة لمعالجة المياه العادمة بسعات تتراوح من 1,000 لتر في اليوم إلى 1 مليون لتر في اليوم. بالإضافة إلى ذلك ، قامت شركة TBF بتركيب العديد من وحدات معالجة مياه الصرف الصحي المركزية مع المرشحات الدودية في رواندا وشرق إفريقيا.
في مارس 2020 ، قامت شركة ITT بتركيب أول نظام ترشيح في ولاية هاواي في جزيرة ماوي كنظام لمعالجة مياه الصرف الصحي في المراحيض المنزلية. في هذا التركيب التجريبي ، تم إعادة توجيه الأنابيب من مراحيض المنزل إلى خزان الفلتر. يحتوي خزان الفلتر الديدان على ديدان النمر في طبقة وسائط حيوية ، بالإضافة إلى الحصى لتصريف السوائل الزائدة. بعد مرور مياه الصرف الصحي عبر هذا الخزان وهضم النفايات الصلبة بواسطة ديدان النمر ، يتم تصريف السوائل في قاع النبات ، مما يؤدي إلى زيادة ترشيح المياه ، ثم تتدفق المياه المعالجة إلى الحوض الموجود.
قامت ITT بتركيب مشروع تجريبي إضافي في كولا ، ماوي ، لمعالجة المياه الرمادية المنزلية ومياه الصرف الصحي الخام. المياه الرمادية ومياه الصرف الصحي مجتمعة هي حجم أعلى من نظام الصرف الصحي فقط ؛ لذلك ، يحتوي نظام المعالجة هذا على خزان تجميع إضافي يحتوي على مياه الصرف قبل ضخها في مصفاة الدودة. تتدفق المياه العادمة ببطء إلى الفلتر لتجنب إغراق النظام بكمية كبيرة من السوائل. بمجرد أن تمر مياه الصرف الصحي من خلال المصفاة ، فإنها تتدفق عبر أحواض نباتية إضافية للترشيح ، كما هو موضح أدناه.
تم تركيب فلتر بيولوجي ثالث من ITT في ماكاواو ، ماوي ، في فبراير 2022 ، والذي يعالج المياه الرمادية فقط من المنزل. خلال أول 11 شهرًا من التشغيل ، عملت بشكل تجريبي بدون ديدان الأرض ، باستخدام أسِرَّة من الحصى المزروعة فقط. تم إدخال ديدان النمر بعد ذلك في يناير 2023 ، وتشير النتائج الأولية إلى أن استخدام الديدان أدى إلى تحسين فعالية العلاج.
ما مدى نجاح ذلك؟
تعمل المنشآت التجريبية المنزلية في ماوي بنجاح لأكثر من ثلاث سنوات. كل أسبوع تقريبًا ، يقوم موظفو كلية جامعة هاواي ماوي بأخذ عينات من المياه بعد مرورها عبر نظام الترشيح. يقوم الموظفون بتحليل العينات في مختبر الجامعة ومقارنة النتائج بمعايير مؤسسة الصرف الصحي الوطنية (NSF) لأنظمة معالجة مياه الصرف الصحي في الموقع. اعتبارًا من عام 2023 ، يلبي نظام ترشيح المياه العادم المشترك في كولا (أعلاه) معايير الأداء المحددة بواسطة معايير NSF 40 و 245 لمعالجة مياه الصرف الصحي في الموقع. NSF 40 و 245 هما أكثر المعايير المعترف بها والمقبولة لأنظمة معالجة مياه الصرف الصحي في الموقع (نسف 2023).
للحصول على موافقة حكومة هاواي على التنفيذ الواسع النطاق لهذه الأنظمة ، يجب إجراء الاختبار في أواهو تحت إشراف جامعة هاواي في مانوا باتباع إرشادات من وزارة الصحة في هاواي. قامت شركة ITT بتركيب فلتر حشرات مصمم لمعالجة 400 جالون يوميًا من مياه الصرف الصحي المجمعة في موقع الاختبار المعتمد في محطة معالجة مياه الصرف الصحي Wahiawa في O'ahu. يعمل النظام بشكل جيد ، ولكن جودة المياه المتدفقة حاليًا خارج النطاق المقبول للحصول على شهادة NSF المكافئة من Hawai'i. من المحتمل أن يكون هذا بسبب ضخ المياه العادمة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي ونقلها على نطاق واسع ، وتم تقسيم المواد الصلبة العضوية إلى جزيئات صغيرة تتدفق عبر مصفاة الديدان غير المعالجة. لا تواجه مرشحات الفيرميفلاتر على المستوى المنزلي هذه المشكلة ، حيث أن النفايات الصلبة أكثر سلامة ويتم ترشيحها في مصفاة الديدان وتستهلكها الديدان. تعمل ITT بشكل وثيق مع مسؤولي الاختبار لمناقشة خيارات الاختبار المختلفة التي قد توفر نتائج أكثر واقعية تمثل حالة الاستخدام السكنية النموذجية.
الدروس المستفادة والتوصيات
- قم بالاتصال مبكرًا بالمنظمين الحكوميين لفهم عملية الموافقة على التصاريح. يعد فهم المشهد التنظيمي ومتطلبات الموافقة أمرًا أساسيًا للتطبيق الواسع النطاق للتكنولوجيا الجديدة. تدرك وزارة الصحة في هاواي والوكالات الحكومية الأخرى في هاواي أن التلوث من البرك مشكلة خطيرة وواسعة الانتشار في الولاية وتبحث عن حلول بديلة. ومع ذلك ، فإن المشهد التنظيمي معقد وهناك العديد من صانعي القرار ، مما قد يجعل عملية الموافقة مربكة لمن ليسوا على دراية بها. يمكن أن يكون إجراء اتصالات مع جهات الاتصال الرئيسية في وكالات صنع القرار مفيدًا جدًا لتطبيق التقنيات الجديدة.
- تنفيذ المشاريع التجريبية حيثما أمكن ذلك. أظهر كل من التطبيق الواسع النطاق لتكنولوجيا TBF في الهند والتجارب الناجحة للعديد من أنظمة الترشيح الديدان المختلفة في هاواي أن هذه التكنولوجيا فعالة في معالجة مياه الصرف الصحي وتقليل تلوث مياه الصرف الصحي ، إذا تم تنفيذها على النطاق الصحيح.
ملخص التمويل
ماكنزي سكوت
المنظمات الرائدة
الشركاء
الموارد
التقنيات التحويلية Tiger Biofilters
: فيديو خطة معالجة مياه الصرف الصحي TBF بسعة مليون لتر / يوم