Solutions de gestion émergentes

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Améliorer les systèmes de traitement

Le développement de technologies innovantes et l'amélioration des systèmes conventionnels offrent des méthodes améliorées de traitement des eaux usées. Certaines de ces nouvelles stratégies de gestion visent à accroître l'efficacité du traitement, à améliorer la qualité des eaux rejetées ou à tirer profit d'une ressource précieuse récupérée à partir des eaux usées.

Amélioration des systèmes septiques

L'utilisation généralisée des systèmes septiques a entraîné le développement d'une variété de modifications qui répondent à des besoins de traitement uniques. Ces étapes de traitement supplémentaires garantissent que les eaux usées qui pénètrent dans l'environnement sont plus propres. Étant donné que ces systèmes sont généralement associés à des puits comme source d'eau potable, cela améliore également la qualité de l'eau potable.

Systèmes septiques à chambre

Un système de chambre est une alternative à la conception septique traditionnelle en gravier/pierre, qui est plus facile à construire. Le champ d'épuration est constitué d'une série de chambres fermées entourées de terre. Les eaux usées se déplacent dans la fosse septique, puis dans les chambres, où les microbes du sol aident à éliminer les agents pathogènes.

Fosse septique à chambre US EPA

Fosse septique à chambre. Source : EPA des États-Unis

Systèmes septiques en grappe

Une fosse septique en grappe ou communautaire augmente l'efficacité du traitement des eaux usées en combinant les eaux usées d'un groupe de maisons. Chaque maison possède sa propre fosse septique assurant un premier traitement. L'effluent se rassemble et s'écoule à travers un champ d'épuration partagé. Ces systèmes fonctionnent mieux dans les communautés rurales en croissance avec des maisons proches les unes des autres.

Fosse septique en grappe

Fosse septique en grappe. Source : EPA des États-Unis

Systèmes septiques réduisant les éléments nutritifs

La réduction des charges en éléments nutritifs dans les plans d'eau locaux est une priorité élevée lors du développement de systèmes améliorés de traitement des eaux usées. Les nouvelles technologies de système septique augmentent la capacité d'élimination des éléments nutritifs des effluents avant leur rejet. Ces améliorations du système sont de plus en plus courantes, et même nécessaires dans certains endroits particulièrement vulnérables à l'eutrophisation. Les filtres à sable, comme le montre le schéma ci-dessous, assurent un haut niveau d'élimination des nutriments. Ils sont plus chers que les systèmes conventionnels mais peuvent aider à atténuer les niveaux de nutriments dans les plans d'eau à proximité.

Fosse septique avec filtre à sable

Fosse septique avec filtre à sable. Source : EPA des États-Unis

Unités de traitement aérobie
Unité de traitement aérobie

Unité de traitement aérobie. Source : EPA des États-Unis

Dans les endroits où les écosystèmes aquatiques sont particulièrement sensibles à la pollution par les nutriments, les unités de traitement aérobie offrent une version à petite échelle des traitements utilisés dans les stations d'épuration centralisées. L'ajout d'oxygène augmente l'activité bactérienne pour réduire les niveaux de nutriments. Certains systèmes ont des réservoirs de traitement supplémentaires avec une étape de désinfection pour éliminer les agents pathogènes.

Voir le étude de cas de Long Island, New York décrivant les efforts visant à remplacer les anciennes installations septiques par des systèmes de réduction de l'azote avec des champs de lixiviation peu profonds qui peuvent empêcher environ 95% de l'azote des effluents d'eaux usées de pénétrer dans le bassin versant et permettre aux aquifères souterrains de se recharger.

Récupération des ressources

La récupération des ressources fait référence à la capture et à la réutilisation de l'eau et des solides provenant des déchets humains. Certaines stratégies de récupération des ressources comprennent :

  • Récupération de l'eau douce pour l'irrigation et d'autres utilisations non potables, ce qui peut également réduire l'eau nécessaire pour l'assainissement et le traitement futurs
  • Biosolides utilisé pour ajouter au sol comme engrais lorsqu'il est traité selon des normes appropriées (par exemple, Ouvre dans une nouvelle fenêtreBiosolides en boucle Seattle, États-Unis, qui utilise des microbes et de la chaleur pour la digestion afin de créer un produit à utiliser dans les jardins et les forêts)
  • Microfiltration, osmose inverse, et UV (utilisé par Système de reconstitution des eaux souterraines du comté d'Orange, pour l'eau potable à Los Angeles, USA)
  • Production de biogaz grâce à digestion anaérobie et le captage du méthane - souvent utilisé par les usines de traitement des eaux usées à grande échelle (STEP) pour récupérer les ressources, traiter les biosolides et atténuer les émissions de gaz à effet de serre

La récupération des ressources gagne du terrain en tant que solution pour les petits systèmes décentralisés et les grandes usines de traitement centralisées. Les avantages des stratégies de récupération des ressources comprennent :

  • Éliminer les nutriments et les contaminants dangereux pour la santé humaine et océanique.
  • Récupérer des ressources précieuses à partir des déchets.
  • Peut être mis en œuvre comme système d'assainissement là où il n'en existait pas ou améliorer/remplacer un système de traitement obsolète.

Deux opérations sont présentées plus en détail ci-dessous, offrant des exemples d'innovations basées sur des conteneurs et à l'échelle municipale.

SOL

En Haïti, l'organisation non gouvernementale SOL (Moyens de subsistance intégrés organiques durables) applique une technologie de récupération des ressources pour fournir un assainissement basé sur des conteneurs. Ce système fournit en toute sécurité des toilettes à ceux qui n'y ont pas accès et offre une solution à la pollution et à l'érosion. Les toilettes détournent l'urine et isolent les déchets solides pour une collecte hebdomadaire.

Illustration du processus d'assainissement et de récupération des ressources à base de conteneurs SOIL

Illustration du processus d'assainissement et de récupération des ressources à base de conteneurs SOIL. Source : SOL

SOIL collecte et transporte les déchets vers une installation de compostage où ils sont traités selon les normes définies par l'Organisation mondiale de la santé. L'engrais fini est vendu aux agriculteurs pour augmenter les rendements de leurs cultures et réduire l'érosion.

Janicki Bioénergie

Idéalement, la récupération des ressources crée de la valeur à partir des déchets grâce à un système en boucle entièrement fermée, comme illustré par le Janicki Omni Processor. Le processeur Omni prend en charge les déchets humains et les ordures et les transforme en énergie électrique et en eau potable. Il fonctionne comme une centrale à vapeur, un incinérateur et un système de filtration d'eau combinés en un seul. Bien qu'il soit encore un prototype à Dakar, au Sénégal, le système démontre le potentiel de compenser les coûts associés aux opérations (puisqu'il produit sa propre énergie pour fonctionner) et aux ressources naturelles (puisque les eaux usées et les déchets sont gratuits). Reconnaissant les coûts initiaux élevés pour construire ce système, le processeur Omni est un remplacement potentiel pour les usines de traitement des eaux usées à grande échelle desservant les villes du monde entier.

Processeur Janicki Omni

Processeur Janicki Omni. Source : Janicki Bioénergie

Solutions basées sur la nature

Les processus de traitement naturels utilisent des plantes et des microbes pour décomposer, absorber, piéger et/ou oxygéner les polluants dans l'eau contaminée au fur et à mesure qu'elle se déplace dans l'environnement. Ces processus naturels capturent et filtrent efficacement les eaux de surface et souterraines contaminées, y compris les eaux de ruissellement polluées des précipitations, avant qu'elles ne soient rejetées dans l'océan.

Infrastructure naturelle pour la gestion de l'eau

Opportunités et avantages des solutions basées sur la nature. Source : UICN Eau

Solutions basées sur la nature comprennent les zones humides aménagées, les rigoles biologiques, les gisements de charbon actif, les étangs de peuplement, les zones tampons riveraines, etc. Les critiques des solutions basées sur la nature prétendent qu'elles peuvent ne pas fournir un traitement et une élimination adéquats des agents pathogènes. Cependant, une stratégie efficace pour améliorer l'élimination des agents pathogènes consiste à s'assurer que le système offre une interaction prolongée avec l'oxygène et les microbes en ralentissant les débits et en couplant les solutions basées sur la nature avec des étapes de traitement supplémentaires à partir d'un système centralisé ou décentralisé. Ces stratégies ont l'avantage supplémentaire de fournir un habitat pour soutenir la biodiversité, soutenir les loisirs (y compris la pêche et le tourisme) et des avantages esthétiques par rapport aux autres technologies de traitement.

Explorez ces deux exemples pour examiner de plus près les processus de traitement naturels :

  1. L'infrastructure verte a été utilisée pour fournir un traitement supplémentaire à la décharge de la fosse septique, améliorant l'élimination des contaminants et réduisant considérablement le volume d'eaux usées entrant Baie de Guánica, Porto Rico.
  2. Le biochar (charbon produit à partir de matière organique) et le vétiver ont été utilisés pour lutter contre l'érosion et éliminer les nutriments dans Samoa américaines.
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