Menggunakan Cacing untuk Mengurangi Polusi Air Limbah di Hawaii
Lokasi
Maui dan O'ahu
Cacing Harimau. Foto © Eli T. CC OLEH 4.0
Tantangan
Cesspools adalah lubang di tanah tempat limbah mentah dan air limbah disimpan. Mereka memusatkan air limbah jauh di dalam tanah yang sering bersentuhan dengan air tanah, menyebabkan kontaminasi air tanah dan berdampak pada kesehatan manusia dan kualitas air minum, badan air, dan terumbu karang. Sayangnya, tangki septik adalah metode pengumpulan air limbah dan limbah yang paling umum digunakan di Hawaii. Sementara negara melarang pembangunan tangki septik baru pada tahun 2016, 88,000 tangki septik tetap berada di Hawaii, dan hampir setengah (43,000) dari jumlah tersebut menimbulkan ancaman terhadap sumber daya air dan kualitas air di seluruh pulau dan daerah aliran sungai mereka (Departemen Kesehatan Hawaii). Menurut Departemen Kesehatan Hawai'i (DOH), ada 6,700 tangki septik terletak dalam jarak 200 kaki dari saluran aliran abadi dan sekitar 31,000 terletak di dalam DAS abadi di pulau Hawai'i, Kaua'i, Maui, dan Moloka 'Saya. Cesspools di negara bagian melepaskan sekitar 53 juta galon limbah yang tidak diolah ke dalam tanah setiap hari. Air limbah dapat mengandung berbagai polutan, termasuk sedimen, nutrisi, pestisida, logam jejak, hidrokarbon, obat-obatan, dan mikroplastik, yang dapat berdampak signifikan terhadap kesehatan penduduk dan pengunjung Hawaii, serta dampak terhadap terumbu karang dan ekosistem terumbu. Polutan ini dapat mengurangi ketahanan terumbu karang terhadap perubahan iklim dan membuatnya lebih sensitif terhadap pemanasan dan pengasaman laut (United Nations Environment Programme). Pada tahun 2017, legislatif Hawai'i mengesahkan Undang-Undang 125, yang mensyaratkan penggantian semua tangki septik di negara bagian tersebut pada tahun 2050. Solusi standar untuk mengganti tangki septik adalah menambahkan tangki septik konvensional dan bidang drainase ke dalam sistem; ini biasanya berharga antara $20,000 dan $40,000—solusi mahal yang tidak dapat diakses oleh sebagian besar penduduk Hawaii.
Tindakan diambil
Grafik Institut Teknologi Transformatif (ITT) dan Solusi Lingkungan TBF memperkenalkan teknologi Tiger Biofilter (TBF) ke Hawaii. Teknologi TBF menggunakan kombinasi cacing tanah, bakteri, dan bahan filtrasi alami untuk mengolah air limbah, menghilangkan 99 persen patogen tinja untuk menghasilkan air yang dapat digunakan kembali dan tidak dapat diminum. Biofilter menggunakan jenis cacing pengomposan khusus yang disebut cacing macan yang tumbuh subur di tanah lembab, vegetasi yang membusuk, pupuk kandang, dan limbah tinja; mereka secara efisien mengkonsumsi patogen dan mengubah limbah menjadi gas dan kompos. Proses penyaringan limbah menggunakan biomedia yang mengandung cacing tanah ini disebut vermifiltrasi. TBF memperkenalkan “aerasi pasif” pada air limbah, yang mengubah limbah menjadi gas dan kompos kascing yang bersih, subur, dan bebas bau. Setiap kelebihan air disaring melalui sistem TBF dan masuk ke tangki septik yang ada sebagai air limbah yang diolah. Target harga Tiger Biofilter di Hawaii kira-kira $5,000 (termasuk biaya pemasangan) per sistem, yaitu sekitar 12.5 hingga 25 persen dari biaya tangki septik konvensional.
Teknologi TBF di Hawaii didasarkan pada teknologi vermifiltrasi yang telah sukses di India. Solusi Lingkungan TBF sedang memasang berbagai sistem vermifiltrasi di India, termasuk toilet kakus untuk rumah tangga pedesaan, sistem skala menengah untuk gedung apartemen, fasilitas pengomposan untuk lumpur septik yang dipompa, dan pabrik pengolahan limbah kota berskala besar. “Toilet Harimau,” terkenal di pedesaan India, pada dasarnya adalah toilet vermicomposting yang dipasang sebagai bagian dari kakus. Pada tahun 2023, Toilet Harimau telah diterapkan secara luas di India dan pemerintah India mendaftarkannya sebagai pilihan yang disetujui untuk sanitasi rumah tangga serta pengolahan limbah dan lumpur berskala besar. Hingga saat ini, TBF telah memasang lebih dari 4,000 Toilet Harimau di India. Mereka juga telah memasang lebih dari 20 instalasi pengolahan air limbah dengan kapasitas mulai dari 1,000 liter per hari hingga 1 juta liter per hari. Selain itu, TBF memasang beberapa unit pengolahan limbah terpusat dengan vermifilter di Rwanda, Afrika Timur.
Sistem TBF tingkat rumah tangga (1,000 liter/hari) di India. Foto © Ajeet Oak
Pada Maret 2020, ITT memasang sistem vermifiltrasi pertama di negara bagian Hawaii di Maui sebagai sistem pengolahan air limbah toilet rumah tangga. Dalam instalasi percontohan ini, pipa dari dua toilet rumah dialihkan ke tangki vermifilter. Tangki vermifilter berisi cacing macan di lapisan biomedia, serta kerikil untuk drainase cairan berlebih. Setelah air limbah melewati tangki ini dan limbah padat dicerna oleh cacing macan, cairan mengalir ke hamparan tanaman, yang selanjutnya menyaring air, dan air yang diolah kemudian mengalir ke tangki septik yang ada.
Tangki pengolahan Biofilter Harimau Primer (kiri). Setelah melewati tangki utama, air dialirkan ke saringan tanaman (kanan) untuk pengolahan sekunder sebelum dialirkan ke tangki septik yang ada. Foto © ITT
ITT memasang proyek percontohan tambahan di Kula, Maui, yang mengolah air kotor rumah tangga dan limbah mentah. Gabungan air abu-abu dan limbah toilet memiliki volume yang lebih tinggi daripada sistem limbah saja; oleh karena itu, sistem pengolahan ini memiliki tangki penampung tambahan yang menampung air limbah sebelum dipompakan ke vermifilter. Air limbah perlahan-lahan menetes ke dalam vermifilter untuk menghindari sistem kewalahan dengan terlalu banyak cairan. Setelah limbah melewati vermifilter, ia mengalir melalui hamparan tanaman tambahan untuk penyaringan, seperti yang diilustrasikan di bawah ini.
Instalasi percontohan kedua di Kula, Maui, yang mengolah semua air rumah tangga (air toilet dan air abu-abu). Foto © ITT
Biofilter ITT ketiga dipasang di Makawao, Maui, pada Februari 2022, yang hanya mengolah air kotor dari rumah tangga. Selama 11 bulan pertama beroperasi, ia beroperasi secara eksperimental tanpa cacing tanah, hanya menggunakan hamparan kerikil yang ditanam. Cacing harimau kemudian diperkenalkan pada Januari 2023, dan hasil awal menunjukkan penggunaan cacing meningkatkan kemanjuran pengobatan.
Biofilter air abu-abu di Makawao, Maui. Foto © ITT
Seberapa sukseskah itu?
Instalasi percontohan rumah tangga di Maui telah beroperasi dengan sukses selama lebih dari tiga tahun. Hampir setiap minggu, staf dari University of Hawai'i Maui College mengambil sampel air setelah melewati sistem penyaringan. Staf menganalisis sampel di laboratorium universitas dan membandingkan hasilnya dengan standar National Sanitation Foundation (NSF) untuk sistem pengolahan limbah di tempat. Pada tahun 2023, sistem vermifiltrasi air limbah gabungan di Kula (di atas) memenuhi kriteria kinerja yang ditentukan oleh standar pengolahan limbah di lokasi NSF 40 dan 245. NSF 40 dan 245 adalah standar yang paling diakui dan diterima untuk sistem pengolahan air limbah perumahan di tempat (NSF2023).
Untuk mendapatkan persetujuan pemerintah Hawai'i untuk implementasi skala besar dari sistem ini, pengujian harus dilakukan di O'ahu di bawah pengawasan Universitas Hawai'i di Mānoa mengikuti pedoman dari DOH Hawai'i. ITT telah memasang vermifilter yang dirancang untuk mengolah 400 galon limbah gabungan per hari di lokasi pengujian resmi di Instalasi Pengolahan Air Limbah Wahiawa di O'ahu. Sistem berfungsi dengan baik, tetapi kualitas air limbah saat ini berada di luar kisaran yang dapat diterima untuk sertifikasi NSF yang setara dengan Hawai'i. Ini mungkin karena air limbah di pabrik pengolahan limbah telah dipompa dan diangkut secara ekstensif, dan padatan organik telah dipecah menjadi partikel kecil yang mengalir melalui vermifilter tanpa diproses. Vermifilter yang dipasang pada skala rumah tangga tidak menghadapi masalah ini, karena limbah padat lebih utuh dan tersaring di vermifilter dan dikonsumsi oleh cacing. ITT bekerja sama dengan pejabat pengujian untuk membahas berbagai opsi pengujian yang dapat memberikan hasil yang lebih realistis yang mewakili kasus penggunaan perumahan pada umumnya.
Pelajaran yang dipetik dan rekomendasi
- Lakukan kontak lebih awal dengan regulator pemerintah untuk memahami proses persetujuan izin. Memahami lanskap peraturan dan persyaratan persetujuan adalah kunci penerapan teknologi baru secara luas. DOH Hawai'i dan lembaga pemerintah Hawai'i lainnya memahami bahwa polusi dari tangki septik adalah masalah serius yang tersebar luas di negara bagian tersebut dan sedang mencari solusi alternatif. Namun, lanskap peraturannya rumit dan ada beberapa pembuat keputusan, yang dapat membuat proses persetujuan membingungkan mereka yang tidak terbiasa dengannya. Membuat koneksi dengan kontak kunci di badan pembuat keputusan bisa sangat membantu untuk menerapkan teknologi baru.
- Laksanakan proyek percontohan jika memungkinkan. Penerapan teknologi TBF secara luas di India dan uji coba sukses dari beberapa sistem vermifiltrasi yang berbeda di Hawaii telah menunjukkan bahwa teknologi ini efektif dalam mengolah air limbah dan mengurangi polusi air limbah, jika diterapkan pada skala yang tepat.
Ringkasan pendanaan
MacKenzie Scott
Organisasi pemimpin
Institut Teknologi Transformatif
Mitra
Universitas Hawai'i Maui College
University of Hawai'i di Mānoa
Sumber
Biofilter Harimau Teknologi Transformatif
Video: Program pengolahan limbah TBF dengan kapasitas 1 juta liter/hari
