Solutions de gestion émergentes

Tuyau d'égout. Photo © Joe Miller

Des technologies innovantes et de nouvelles stratégies de gestion pour améliorer et développer des systèmes de traitement des eaux usées font leur apparition. Plusieurs exemples sont détaillés ci-dessous.

Élimination des nutriments dans les systèmes avancés de traitement des eaux usées sur site (OWTS)

Améliorations du système septique pour augmenter la capacité d'élimination des nutriments effluent avant le rejet sont une stratégie émergente pour les systèmes de traitement des eaux usées sur site (OWTS) dans les zones vulnérables à l'eutrophisation. Pour réduire la charge en éléments nutritifs, les nouvelles technologies sont de plus en plus répandues et même nécessaires à certains endroits.

Système septique à filtre à sable

Système septique à filtre à sable. La source: Ouvre dans une nouvelle fenêtreUSEPA

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. La récupération des ressources gagne du terrain en tant que solution à la fois pour les OWTS à petite échelle et les grandes usines de traitement centralisées. 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

Le manque d'assainissement n'est pas la seule raison de mettre en œuvre des stratégies de récupération des ressources. Les systèmes de traitement obsolètes, les nutriments restants et les contaminants émergents sont également dangereux pour la santé humaine et océanique. ref De plus, les ressources récupérées à partir des eaux usées peuvent être précieuses, allant de l'eau douce aux métaux et nutriments rares (par exemple, le phosphore). Si elle est bien faite, la récupération des ressources peut créer de la valeur à partir des déchets et contribuer à des systèmes en boucle entièrement fermée en générant l'électricité, l'eau et l'énergie thermique nécessaires au traitement, comme l'illustre l'Omniprocesseur Janicki (voir la description ci-dessous). Cette technologie peut améliorer ou remplacer les systèmes de traitement inadéquats existants.

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

SOL Haïti

Source: SOIL Haïti

Assainissement écologique SOL Haïti

Le concept d'utiliser des procédés écologiques pour traiter les eaux usées n'est pas nouveau, mais le faire en toute sécurité tout en fournissant des toilettes aux personnes sans accès a offert une solution à la pollution et à l'érosion en Haïti. Ouvre dans une nouvelle fenêtreSOL (Moyens de subsistance intégrés organiques durables) est une ONG assurant l'assainissement à base de conteneurs. Ils utilisent des toilettes à détournement d'urine pour isoler les déchets solides pour la collecte hebdomadaire, puis les transporter vers une installation de compostage pour traitement. Grâce au compostage, les déchets sont traités selon les normes définies par l'Organisation mondiale de la santé et un engrais fini est vendu aux agriculteurs pour augmenter leurs rendements.

Janicki Bioénergie

Soutenu par la Fondation Bill & Melinda Gates, le processeur Omni est un remplacement potentiel pour les stations d'épuration à grande échelle desservant des villes du monde entier. Cette technologie transforme les déchets humains en vapeur et en cendres, qui sont utilisées pour alimenter le fonctionnement de l'usine. L'eau douce est récupérée et traitée pour une réutilisation potable. Bien qu'il soit encore un prototype à Dakar, au Sénégal, le système considère les composants des déchets humains comme des ressources et démontre le potentiel de compenser les coûts opérationnels et les apports de ressources naturelles. Regardez une vidéo sur la transformation des déchets en richesse.

Solutions basées sur la nature

La gestion des eaux usées évoque souvent les infrastructures grises: conduites en ciment et réservoirs de stockage souterrains. Infrastructure naturelle (verte) et solutions basées sur la nature (NBS) offrent une protection supplémentaire contre les impacts des eaux usées, en capturant efficacement les eaux de surface et souterraines contaminées avant qu'elles ne soient rejetées dans l'océan. Les processus de traitement naturels, y compris la prolongation de l'exposition de l'eau contaminée à l'activité microbienne, l'absorption par les plantes et l'oxygénation, favorisent l'élimination des nutriments et des agents pathogènes, ainsi que l'absorption potentielle d'autres composants nocifs des déchets humains. ref Cliquez sur l'image ci-dessous pour voir les opportunités et les avantages de NBS.

Infrastructure naturelle pour la gestion de l'eau

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

Avantages que les zones humides

Avantages que les zones humides, à la fois naturelles et construites, offrent des écosystèmes et la qualité de l'eau. La qualité de l'eau s'améliore avec le mouvement dans ces systèmes et avant d'entrer dans d'autres plans d'eau, comme l'océan. La source: Ouvre dans une nouvelle fenêtreRéseau de conservation de l'environnement naturel du Tibet

Il existe de nombreux exemples d'efforts NBS, notamment Réduction de la pollution de Ridge to Reefs aux Samoa américaines utiliser du biochar et du vétiver pour la biorétention et le contrôle de l'érosion afin d'éliminer les nutriments. D'autres exemples comprennent les zones humides artificielles, les marais biologiques, les dépôts de charbon actif, les épurateurs d'algues, les étangs de peuplement et les zones tampons riveraines. Une critique des solutions basées sur la nature (NBS) est qu'elles peuvent ne pas fournir à elles seules un traitement et une élimination adéquats des agents pathogènes. Cependant, couplé à un traitement supplémentaire et à une interaction prolongée avec l'oxygène et les microbes, ce défi peut être surmonté et le NBS peut offrir une stratégie efficace pour améliorer d'autres mécanismes de traitement. Regarde ça étude de cas de la baie de Guánica, Porto Rico où une infrastructure verte a été utilisée pour fournir un traitement supplémentaire aux rejets de fosses septiques, améliorant l'élimination des contaminants et réduisant considérablement le volume d'eaux usées entrant dans la baie.

Règlement

Les incohérences réglementaires, au sein et entre les communautés, les villes, les États et les nations, présentent un défi complexe pour la gestion des eaux usées. Cependant, une surveillance régulière et l'établissement de seuils pour les contaminants véhiculés par les eaux usées peuvent permettre de mesurer les événements de pollution et de motiver les efforts d'intervention et de prévention. La plupart des exemples de normes de traitement ou de réglementations sur les effluents existantes proviennent de régions tempérées, mais même dans les zones sans politiques spécifiques aux eaux usées, les stratégies peuvent être adaptées pour améliorer la mesure de la contamination existante, éclairer les interventions et compléter la surveillance future.

Les associations régionales sont des partenaires clés pour mettre en relation les gestionnaires avec les régulateurs et les services publics. Des organisations telles que Ouvre dans une nouvelle fenêtreAssociation des eaux et des eaux usées des Caraïbes, la Ouvre dans une nouvelle fenêtreAssociation des eaux et des eaux usées du Pacifique, et le Ouvre dans une nouvelle fenêtreAssociation de l'eau et des déchets du Pacifique sont des ressources précieuses pour les gestionnaires qui cherchent à naviguer dans les exigences réglementaires qui leur sont applicables et à accéder aux données, outils et autres ressources.

Plusieurs outils ont été mis en œuvre par l'US EPA pour établir des seuils de contaminants pour les plans d'eau et la vie aquatique. Un outil de seuil couramment utilisé est une charge quotidienne maximale totale (TMDL), qui limite la quantité d'un contaminant spécifique autorisée à pénétrer dans un plan d'eau. Ceci est particulièrement efficace pour les contaminants des eaux usées qui sont dérivés de sources non ponctuelles. Les TMDL concernent la quantité de contaminants pénétrant dans un plan d'eau plutôt que leur (s) source (s). Quelques-uns des Ouvre dans une nouvelle fenêtrede nombreux outils EPA supplémentaires inclure des couches de données nutritionnelles ( Ouvre dans une nouvelle fenêtreNPDAT), un programme de modélisation de la qualité de l'eau ( Ouvre dans une nouvelle fenêtreGUÊPE) et un outil de diagnostic de la déficience biologique ( Ouvre dans une nouvelle fenêtreCADDIS).

Un outil réglementaire émergent de l'US Coral Reef Task Force (USCRTF) est le gradient de condition biologique (BCG), qui est basé sur des critères de qualité de l'eau spécifiques aux environnements récifaux. Le BCG présente une stratégie pour comprendre l'impact de la pollution sur les écosystèmes des récifs coralliens en établissant une base de référence et en compilant des données sur la pollution et les écosystèmes au fil du temps. Cet outil peut être utilisé pour prédire les impacts de la contamination future ainsi que pour indiquer l'influence qu'une exposition à long terme peut avoir sur les systèmes récifaux.

Le modèle conceptuel du BCG présente graphiquement la vulnérabilité et la réponse des récifs coralliens aux facteurs de stress de l'habitat, en particulier la pollution, démontrant la relation entre la pollution, la déviation par rapport aux habitats naturels et l'intégrité et la fonctionnalité des écosystèmes et de la biodiversité. Source: US Coral Reef Task Force

Les Directives australiennes pour les systèmes d'égouts, Gestion des effluents reconnaissent la nécessité de prendre en compte les paramètres environnementaux avant le rejet d'effluent. Alors que les normes de traitement des effluents d'eaux usées rejetés dans les eaux côtières sont déterminées localement, le gouvernement encourage la surveillance de la qualité de l'eau avant et après le rejet, le traitement secondaire pour réduire les agents pathogènes et la désinfection. Les baies et les estuaires sont reconnus comme particulièrement sensibles à la contamination due à une dilution plus lente et nécessitent (au minimum) un traitement secondaire et souvent une élimination supplémentaire des nutriments. ref La carte de la base de données nationale sur les émissaires a suivi (jusqu'en 2019) le volume des rejets dans les exutoires à travers l'Australie et des rapports sur la population desservie, les types de traitements et divers niveaux de polluants. Les stratégies de gestion des eaux usées en Australie sont de plus en plus alignées sur la conservation marine, illustrée par la  Ouvre dans une nouvelle fenêtreModernisation de la station de traitement des eaux usées de Cleaner Seas Alliance à Cairnsouvre le fichier PDF .

Adéquation du système

Le tableau ci-dessous présente quelques considérations pour guider la prise de décision du système en fonction des effluents, des règlements et du milieu récepteur. Les outils qui tiennent compte des critères sociaux, sanitaires et environnementaux pour déterminer l'intervention d'assainissement la plus appropriée font actuellement défaut. Au fur et à mesure que de futurs outils sont développés, il est important d'inclure un aperçu des praticiens de la mer sur le degré de traitement et les technologies les plus efficaces pour protéger l'océan.

Le schéma ci-dessus détaille les considérations que les outils intégrés d'aide à la décision sur l'adéquation des systèmes peuvent inclure pour prendre en compte la santé, les écosystèmes, les ressources, l'efficacité, l'acceptabilité et la durabilité. Source: Adapté de l'US EPA

Le Massachusetts côtier est confronté à des défis de chargement de nutriments associés à la pollution des eaux usées depuis des décennies. En réponse, la Commission de Cape Cod a créé un site Web interactif sur les technologies d'assainissement, Ouvre dans une nouvelle fenêtreMatrice des technologies. Cet outil détaille les attributs et les lacunes de diverses technologies qui les rendent appropriées dans différents contextes. Un accent particulier sur l'élimination des nutriments, assainissement côtieret la restauration démontrent la pertinence de ce site pour les praticiens de la mer. Cliquer sur ces technologies fournit plus d'informations sur les solutions disponibles et celles qui peuvent être les plus compatibles dans une circonstance donnée.

Compétitions et défis

L'assainissement peut être réalisé de nombreuses manières, nécessitant un large éventail de ressources et offrant différents niveaux de succès. La Fondation Bill & Melinda Gates a donné la priorité à l'innovation pour améliorer les technologies d'assainissement et finance une  Ouvre dans une nouvelle fenêtreRéinventez le défi des toilettes pour solliciter des idées et soutenir le développement de systèmes d'assainissement modulaires qui minimisent l'eau, l'électricité et les apports monétaires. Ouvre dans une nouvelle fenêtreRecherche de solutions RARE 2020 axé sur les stratégies de changement de comportement pour réduire la pollution de l'eau. L'intérêt croissant pour l'assainissement en tant qu'exigence de la conservation de la santé et de l'environnement continuera de stimuler de nouvelles idées.

Des opportunités comme celles-ci sont révélatrices de la nature interdisciplinaire de la pollution par les eaux usées. Si les stratégies technologiques, réglementaires et de gestion sont essentielles, les solutions durables nécessitent une collaboration intersectorielle. L'engagement des gestionnaires marins dans cet effort est essentiel pour protéger les ressources océaniques.

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