Utiliser des vers pour réduire la pollution des eaux usées à Hawai'i
Localisation
Maui et O'ahu
Vers de tigre. Photo © Eli T. CC BY 4.0
Le défi
Les puisards sont des trous dans le sol dans lesquels les eaux usées brutes et les eaux usées sont déposées. Ils concentrent les eaux usées profondément dans le sol où elles entrent souvent en contact avec les eaux souterraines, provoquant une contamination des eaux souterraines et ayant un impact sur la santé humaine et la qualité de l'eau potable, des plans d'eau et des récifs coralliens. Malheureusement, les puisards sont la méthode de collecte des eaux usées et des eaux usées la plus couramment utilisée à Hawai'i. Alors que l'État a interdit la construction de nouveaux puisards en 2016, 88,000 43,000 puisards subsistent à Hawai'i, et près de la moitié (XNUMX XNUMX) d'entre eux constituent une menace pour les ressources en eau et la qualité de l'eau dans les îles et leurs bassins versants (Département de la santé d'Hawaï). Selon le ministère de la santé d'Hawai'i (DOH), il y a 6,700 200 puisards situés à moins de 31,000 pieds d'un canal de cours d'eau pérenne et environ 53 XNUMX situés dans les bassins versants pérennes des îles d'Hawai'i, Kaua'i, Maui et Moloka. 'je. Les puisards de l'État libèrent environ XNUMX millions de gallons d'eaux usées non traitées dans le sol chaque jour. Les eaux usées peuvent contenir une gamme de polluants, notamment des sédiments, des nutriments, des pesticides, des métaux traces, des hydrocarbures, des produits pharmaceutiques et des microplastiques, qui peuvent avoir des impacts importants sur la santé des résidents et des visiteurs d'Hawaï, ainsi que sur impacts sur les récifs coralliens et les écosystèmes récifaux. Ces polluants peuvent réduire la résilience des récifs coralliens au changement climatique et les rendre plus sensibles au réchauffement et à l'acidification des océans (Programme des Nations Unies pour l'environnement). En 2017, la législature d'Hawaï a adopté la loi 125, qui exige le remplacement de tous les puisards de l'État d'ici 2050. La solution par défaut pour remplacer les puisards consiste à ajouter une fosse septique conventionnelle et un champ de drainage au système ; cela coûte généralement entre 20,000 40,000 et XNUMX XNUMX dollars, une solution coûteuse qui n'est pas accessible à la plupart des résidents d'Hawaï.
Les mesures prises
Les Institut des technologies transformatrices (ITT) et TBF Solutions Environnementales introduisent la technologie Tiger Biofilter (TBF) à Hawaii. La technologie TBF utilise une combinaison de vers de terre, de bactéries et de matériaux de filtration naturels pour traiter les eaux usées, éliminant 99 % des agents pathogènes fécaux pour créer de l'eau réutilisable et non potable. Les biofiltres utilisent un type spécifique de vers de compostage appelés vers tigres qui prospèrent dans les sols humides, la végétation en décomposition, le fumier et les déchets fécaux ; ils consomment efficacement les agents pathogènes et convertissent les déchets en gaz et en compost. Ce processus de filtration des eaux usées utilisant des biomédias contenant des vers de terre est appelé vermifiltration. Le TBF introduit une « aération passive » dans les eaux usées, qui convertit les déchets en gaz et en vermicompost propre, fertile et inodore. Tout excès d'eau filtre à travers le système TBF et pénètre dans le puisard existant en tant qu'eau usée traitée. Le prix cible d'un Tiger Biofilter à Hawaii est d'environ 5,000 12.5 $ (y compris le coût d'installation) par système, soit environ 25 à XNUMX % du coût d'une fosse septique conventionnelle.
La technologie TBF à Hawaii est basée sur la technologie de vermifiltration qui a fait ses preuves en Inde. TBF Solutions Environnementales installe une gamme de systèmes de vermifiltration en Inde, y compris des toilettes extérieures pour les ménages ruraux, des systèmes de taille moyenne pour les immeubles d'habitation, des installations de compostage pour les boues septiques pompées et des stations d'épuration municipales à grande échelle. Le "Toilette Tigre», bien connu dans l'Inde rurale, est essentiellement une toilette à vermicompostage installée dans le cadre d'une dépendance. Depuis 2023, les toilettes Tiger ont été largement mises en œuvre en Inde et le gouvernement indien les répertorie comme une option approuvée pour l'assainissement domestique ainsi que pour le traitement des eaux usées et des boues à grande échelle. À ce jour, TBF a installé plus de 4,000 20 toilettes Tiger en Inde. Ils ont également installé plus de 1,000 usines de traitement des eaux usées avec des capacités allant de 1 XNUMX litres par jour à XNUMX million de litres par jour. De plus, TBF a installé plusieurs unités centralisées de traitement des eaux usées avec des vermifiltres au Rwanda, en Afrique de l'Est.
Système TBF au niveau des ménages (1,000 XNUMX litres/jour) en Inde. Photo © Chêne Ajeet
En mars 2020, ITT a installé le premier système de vermifiltration dans l'État d'Hawai'i à Maui en tant que système de traitement des eaux usées des toilettes domestiques. Dans cette installation pilote, les tuyaux des deux toilettes de la maison ont été redirigés vers le réservoir du vermifiltre. Le réservoir de vermifiltre contient les vers tigres dans une couche de biomédia, ainsi que du gravier pour le drainage de l'excès de liquide. Une fois que les eaux usées ont traversé ce réservoir et que les déchets solides ont été digérés par les vers tigres, les liquides s'écoulent dans un lit de plantes, qui filtre davantage l'eau, et l'eau traitée s'écoule ensuite dans le puisard existant.
Réservoir de traitement primaire Tiger Biofilter (à gauche). Après avoir traversé le réservoir primaire, l'eau s'écoule vers un filtre à lit végétal (à droite) pour un traitement secondaire avant de s'écouler dans le puisard existant. Photos © ITT
ITT a installé un projet pilote supplémentaire à Kula, Maui, qui traite à la fois les eaux ménagères grises et les eaux usées brutes. Le volume combiné des eaux grises et des eaux usées des toilettes est plus élevé que le système d'égouts uniquement ; par conséquent, ce système de traitement dispose d'un réservoir de collecte supplémentaire qui retient les eaux usées avant qu'elles ne soient pompées dans le vermifiltre. Les eaux usées s'écoulent lentement dans le vermifiltre pour éviter de submerger le système avec trop de liquide. Une fois que les eaux usées ont traversé le vermifiltre, elles traversent des lits de plantes supplémentaires pour être filtrées, comme illustré ci-dessous.
Deuxième installation pilote à Kula, Maui, qui traite toutes les eaux domestiques (eaux de toilette et eaux grises). Photo © ITT
Un troisième biofiltre ITT a été installé à Makawao, Maui, en février 2022, qui traite uniquement les eaux grises d'un ménage. Pendant les 11 premiers mois de fonctionnement, il a fonctionné expérimentalement sans vers de terre, en utilisant uniquement des lits de gravier plantés. Les vers tigres ont ensuite été introduits en janvier 2023, et les premiers résultats suggèrent que l'utilisation de vers a amélioré l'efficacité du traitement.
Biofiltre des eaux grises à Makawao, Maui. Photo © ITT
Dans quelle mesure a-t-il réussi?
Les installations pilotes domestiques à Maui fonctionnent avec succès depuis plus de trois ans. Presque chaque semaine, le personnel de l'Université de Hawai'i Maui College a prélevé des échantillons d'eau après son passage dans le système de filtration. Le personnel analyse les échantillons dans le laboratoire universitaire et compare les résultats aux normes de la National Sanitation Foundation (NSF) pour les systèmes de traitement des eaux usées sur place. À partir de 2023, le système combiné de vermifiltration des eaux usées à Kula (ci-dessus) répond aux critères de performance spécifiés par les normes de traitement des eaux usées sur site NSF 40 et 245. Les normes NSF 40 et 245 sont les normes les plus reconnues et acceptées pour les systèmes de traitement des eaux usées résidentiels sur site (NSF2023).
Pour obtenir l'approbation du gouvernement hawai'i pour la mise en œuvre à grande échelle de ces systèmes, les tests doivent avoir lieu à O'ahu sous la supervision de l'Université d'Hawai'i à Mānoa, conformément aux directives du DOH d'Hawai'i. ITT a installé un vermifiltre conçu pour traiter 400 gallons par jour d'eaux usées combinées sur le site d'essai sanctionné de l'usine de traitement des eaux usées de Wahiawa à O'ahu. Le système fonctionne bien, mais la qualité de l'eau effluente est actuellement en dehors de la plage acceptable pour la certification NSF équivalente à Hawaii. Cela est probablement dû au fait que les eaux usées de la station d'épuration ont été largement pompées et transportées, et que les solides organiques ont été décomposés en minuscules particules qui traversent le vermifiltre sans être traitées. Les vermifiltres installés à l'échelle des ménages ne sont pas confrontés à ce problème, car les déchets solides sont plus intacts et sont filtrés dans le vermifiltre et consommés par les vers. ITT travaille en étroite collaboration avec les responsables des tests pour discuter des différentes options de test susceptibles de fournir des résultats plus réalistes et représentatifs du cas d'utilisation résidentiel typique.
Leçons apprises et recommandations
- Communiquez tôt avec les organismes de réglementation gouvernementaux pour comprendre le processus d'approbation des permis. La compréhension du paysage réglementaire et des exigences d'approbation est essentielle à la mise en œuvre généralisée des nouvelles technologies. Le ministère de la Santé d'Hawaï et d'autres agences gouvernementales d'Hawaï comprennent que la pollution par les puisards est un problème grave et répandu dans l'État et recherchent des solutions alternatives. Cependant, le paysage réglementaire est complexe et il y a plusieurs décideurs, ce qui peut rendre le processus d'approbation déroutant pour ceux qui ne le connaissent pas. L'établissement de liens avec des personnes-ressources clés dans les organismes décisionnels peut être très utile pour la mise en œuvre de nouvelles technologies.
- Mettre en œuvre des projets pilotes dans la mesure du possible. La mise en œuvre généralisée de la technologie TBF en Inde et les essais réussis de plusieurs systèmes de vermifiltration différents à Hawaii ont montré que cette technologie est efficace pour traiter les eaux usées et réduire la pollution des eaux usées, si elle est mise en œuvre à la bonne échelle.
Résumé du financement
Mac Kenzie Scott
Organisations leaders
Institut des technologies transformatrices
Partenaires
TBF Solutions Environnementales
Département de la santé d'Hawaï
Université d'Hawai'i Maui College
Ressources
Technologies transformatrices Tiger Biofilters
Vidéo: Station d'épuration TBF d'une capacité de 1 million de litres/jour
