Uso de gusanos para reducir la contaminación de aguas residuales en Hawái

 

Localidad

Maui y O'ahu

Gusanos tigre. Foto © Eli T. CC BY 4.0

Gusanos tigre. Foto © Eli T. CC BY 4.0

El desafío

Los pozos negros son agujeros en el suelo en los que se depositan las aguas residuales sin tratar. Concentran las aguas residuales en las profundidades del suelo donde a menudo entran en contacto con las aguas subterráneas, provocando la contaminación de las aguas subterráneas y afectando la salud humana y la calidad del agua potable, los cuerpos de agua y los arrecifes de coral. Desafortunadamente, los pozos negros son el método más utilizado para la recolección de aguas residuales y aguas residuales en Hawái. Si bien el estado prohibió la construcción de nuevos pozos negros en 2016, quedan 88,000 43,000 pozos negros en Hawái, y cerca de la mitad (XNUMX XNUMX) de estos representan una amenaza para los recursos hídricos y la calidad del agua en las islas y sus cuencas (Departamento de Salud de Hawái). Según el Departamento de Salud de Hawái (DOH), hay 6,700 pozos negros ubicados dentro de los 200 pies de un canal de corriente perenne y aproximadamente 31,000 53 ubicados dentro de las cuencas hidrográficas perennes en las islas de Hawái, Kaua'i, Maui y Moloka. 'i. Los pozos negros en el estado liberan aproximadamente XNUMX millones de galones de aguas residuales sin tratar al suelo cada día. Las aguas residuales pueden contener una variedad de contaminantes, incluidos sedimentos, nutrientes, pesticidas, metales traza, hidrocarburos, productos farmacéuticos y microplásticos, que pueden tener un impacto significativo en la salud de los residentes y visitantes de Hawái, así como en impactos en los arrecifes de coral y ecosistemas de arrecifes. Estos contaminantes pueden reducir la resiliencia de los arrecifes de coral al cambio climático y hacerlos más sensibles al calentamiento y la acidificación de los océanos (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente). En 2017, la legislatura de Hawái aprobó la Ley 125, que requiere el reemplazo de todos los pozos negros del estado para el año 2050. La solución predeterminada para reemplazar los pozos negros es agregar un tanque séptico convencional y un campo de drenaje al sistema; esto generalmente cuesta entre $20,000 y $40,000, una solución costosa que no es accesible para la mayoría de los residentes de Hawái.

Acciones tomadas

La Instituto de Tecnologías Transformativas (ITT) y Soluciones Ambientales TBF están introduciendo la tecnología Tiger Biofilter (TBF) en Hawái. La tecnología TBF utiliza una combinación de lombrices de tierra, bacterias y materiales de filtración naturales para tratar las aguas residuales, eliminando el 99 por ciento de los patógenos fecales para crear agua no potable y reutilizable. Los biofiltros usan un tipo específico de gusano de compostaje llamado gusano tigre que prospera en suelo húmedo, vegetación en descomposición, estiércol y desechos fecales; consumen patógenos de manera eficiente y convierten los desechos en gas y compost. Este proceso de filtración de aguas residuales utilizando biomedios que contienen lombrices se llama vermifiltración. El TBF introduce la “aireación pasiva” de las aguas residuales, que convierte los desechos en gas y vermicompost limpio, fértil y sin olor. Cualquier exceso de agua se filtra a través del sistema TBF y entra al pozo negro existente como aguas residuales tratadas. El precio objetivo de un Tiger Biofilter en Hawái es de aproximadamente $5,000 (incluido el costo de instalación) por sistema, que es alrededor del 12.5 al 25 por ciento del costo de un tanque séptico convencional.

La tecnología TBF en Hawái se basa en la tecnología de vermifiltración que ha tenido éxito en la India. Soluciones Ambientales TBF está instalando una gama de sistemas de vermifiltración en la India, incluidos inodoros para viviendas rurales, sistemas de escala media para edificios de apartamentos, instalaciones de compostaje para lodos sépticos bombeados y plantas de tratamiento de aguas residuales municipales a gran escala. El "Baño de tigre”, bien conocido en la India rural, es esencialmente un inodoro de vermicompostaje instalado como parte de una letrina. A partir de 2023, el inodoro Tiger se implementó ampliamente en India y el gobierno indio lo incluye como una opción aprobada para el saneamiento doméstico, así como para el tratamiento de aguas residuales y lodos a gran escala. Hasta la fecha, TBF ha instalado más de 4,000 inodoros Tiger en India. También han instalado más de 20 plantas de tratamiento de aguas residuales con capacidades que van desde 1,000 litros por día hasta 1 millón de litros por día. Además, TBF instaló varias unidades centralizadas de tratamiento de aguas residuales con vermifiltros en Ruanda, África Oriental.

Sistema TBF a nivel doméstico (1,000 litros/día) en India. Foto © Ajeet Roble

Sistema TBF a nivel doméstico (1,000 litros/día) en India. Foto © Ajeet Roble

En marzo de 2020, ITT instaló el primer sistema de vermifiltración en el estado de Hawái en Maui como sistema de tratamiento de aguas residuales de inodoros domésticos. En esta instalación piloto, las tuberías de los dos inodoros de la casa fueron redirigidas al tanque vermifiltro. El tanque del vermifiltro contiene los gusanos tigre en una capa de biomedios, así como grava para el drenaje del exceso de líquido. Después de que las aguas residuales pasan a través de este tanque y los gusanos tigre digieren los desechos sólidos, los líquidos se drenan en un lecho de plantas, que filtra aún más el agua, y el agua tratada luego fluye hacia el pozo negro existente.

Tanque de tratamiento del biofiltro Tiger primario (izquierda). Después de pasar por el tanque principal, el agua fluye hacia un filtro de cama de plantas (derecha) para un tratamiento secundario antes de fluir hacia el pozo negro existente. Fotos © ITT

Tanque de tratamiento del biofiltro Tiger primario (izquierda). Después de pasar por el tanque principal, el agua fluye hacia un filtro de cama de plantas (derecha) para un tratamiento secundario antes de fluir hacia el pozo negro existente. Fotos © ITT

ITT instaló un proyecto piloto adicional en Kula, Maui, que trata tanto las aguas grises domésticas como las aguas residuales sin tratar. El volumen combinado de aguas grises y aguas residuales del inodoro es mayor que el sistema de aguas residuales solamente; por lo tanto, este sistema de tratamiento cuenta con un tanque de recolección adicional que retiene las aguas residuales antes de que sean bombeadas al vermifiltro. El agua residual se escurre lentamente hacia el vermifiltro para evitar sobrecargar el sistema con demasiado líquido. Una vez que las aguas residuales pasan por el vermifiltro, fluyen a través de lechos de plantas adicionales para la filtración, como se ilustra a continuación.

Segunda instalación piloto en Kula, Maui, que trata todo el agua doméstica (agua del inodoro y aguas grises). Foto © ITT

Segunda instalación piloto en Kula, Maui, que trata todo el agua doméstica (agua del inodoro y aguas grises). Foto © ITT

En febrero de 2022 se instaló un tercer biofiltro de ITT en Makawao, Maui, que trata solo las aguas grises de un hogar. Durante los primeros 11 meses de operación, se operó de forma experimental sin lombrices, utilizando únicamente lechos de grava sembrados. Luego se introdujeron los gusanos tigre en enero de 2023, y los resultados iniciales sugieren que el uso de gusanos mejoró la eficacia del tratamiento.

Biofiltro de aguas grises en Makawao, Maui. Foto © ITT

Biofiltro de aguas grises en Makawao, Maui. Foto © ITT

¿Qué tan exitoso ha sido?

Las instalaciones piloto domésticas en Maui han funcionado con éxito durante más de tres años. Casi todas las semanas, el personal de la Universidad de Hawai'i Maui College ha tomado muestras del agua después de pasar por el sistema de filtración. El personal analiza las muestras en el laboratorio de la universidad y compara los resultados con los estándares de la Fundación Nacional de Saneamiento (NSF) para los sistemas de tratamiento de aguas residuales in situ. A partir de 2023, el sistema combinado de vermifiltración de aguas residuales en Kula (arriba) cumple con los criterios de rendimiento especificados por los estándares de tratamiento de aguas residuales in situ NSF 40 y 245. NSF 40 y 245 son los estándares más reconocidos y aceptados para los sistemas de tratamiento de aguas residuales residenciales in situ (FNS 2023).

Para obtener la aprobación del gobierno de Hawái para la implementación a gran escala de estos sistemas, las pruebas deben realizarse en O'ahu bajo la supervisión de la Universidad de Hawái en Manoa siguiendo las pautas del Departamento de Salud de Hawái. ITT instaló un vermifiltro diseñado para tratar 400 galones por día de aguas residuales combinadas en el sitio de prueba autorizado en la planta de tratamiento de aguas residuales de Wahiawa en O'ahu. El sistema está funcionando bien, pero la calidad del agua efluente se encuentra actualmente fuera del rango aceptable para la certificación NSF equivalente a Hawái. Esto probablemente se deba a que las aguas residuales en la planta de tratamiento de aguas residuales han sido bombeadas y transportadas en gran medida, y los sólidos orgánicos se han descompuesto en partículas diminutas que fluyen a través del vermifiltro sin procesar. Los vermifiltros instalados a escala domiciliaria no enfrentan este problema, ya que los desechos sólidos están más intactos y son filtrados en el vermifiltro y consumidos por lombrices. ITT está trabajando en estrecha colaboración con los funcionarios encargados de las pruebas para analizar diferentes opciones de pruebas que puedan proporcionar resultados más realistas que sean representativos del caso de uso residencial típico.

Lecciones aprendidas y recomendaciones.

  • Comuníquese pronto con los reguladores gubernamentales para comprender el proceso de aprobación de permisos. Comprender el panorama regulatorio y los requisitos para la aprobación es clave para la implementación generalizada de nuevas tecnologías. El DOH de Hawái y otras agencias gubernamentales de Hawái entienden que la contaminación de los pozos negros es un problema grave y generalizado en el estado y están buscando soluciones alternativas. Sin embargo, el panorama regulatorio es complejo y hay varios tomadores de decisiones, lo que puede hacer que el proceso de aprobación sea confuso para aquellos que no están familiarizados con él. Hacer conexiones con contactos clave en las agencias de toma de decisiones puede ser muy útil para implementar nuevas tecnologías.
  • Implementar proyectos piloto cuando sea posible. Tanto la implementación generalizada de la tecnología TBF en la India como las pruebas exitosas de varios sistemas diferentes de vermifiltración en Hawái han demostrado que esta tecnología es eficaz para tratar las aguas residuales y reducir la contaminación de las aguas residuales, si se implementa a la escala adecuada.

Resumen de financiación

mackenzie scott

Organizaciones líderes

Instituto de Tecnologías Transformativas

Colaboradores

Soluciones Ambientales TBF

Departamento de Salud de Hawái

Universidad de Hawai'i Maui College

Universidad de Hawai'i en Manoa

Recursos

Transformative Technologies Tiger Biofiltros

Vídeo: Planta de tratamiento de aguas residuales TBF con capacidad de 1 millón de litros/día

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