Solusi Manajemen yang Muncul
Meningkatkan Sistem Perawatan
Pengembangan teknologi inovatif dan perbaikan sistem konvensional menawarkan metode yang disempurnakan untuk mengolah air limbah. Beberapa dari strategi pengelolaan baru ini ditujukan untuk meningkatkan efisiensi pengolahan, meningkatkan kualitas air buangan, atau menghasilkan keuntungan dari sumber daya berharga yang diperoleh dari air limbah.
Meningkatkan Sistem Septik
Penggunaan sistem septik yang meluas telah menghasilkan pengembangan berbagai modifikasi yang memenuhi kebutuhan perawatan yang unik. Langkah-langkah pengolahan tambahan ini memastikan bahwa air limbah yang masuk ke lingkungan lebih bersih. Karena sistem ini biasanya dipasangkan dengan sumur sebagai sumber air minum, ini juga meningkatkan kualitas air minum.
Sistem Septik Kamar
Sistem bilik merupakan alternatif dari desain septik kerikil/batu tradisional, yang lebih mudah dibangun. Drainfield terdiri dari serangkaian ruang tertutup yang dikelilingi oleh tanah. Air limbah bergerak melalui tangki septik dan kemudian ke dalam bilik, di mana mikroba di tanah membantu menghilangkan patogen.
Sistem septik kamar. Sumber: US EPA
Sistem Septik Cluster
Sistem septik cluster atau komunitas meningkatkan efisiensi pengolahan air limbah dengan menggabungkan air limbah dari sekelompok rumah. Setiap rumah memiliki septic tank sendiri yang menyediakan perawatan awal. Efluen berkumpul dan mengalir melalui saluran pembuangan bersama. Sistem ini bekerja paling baik di pedesaan, komunitas yang sedang berkembang dengan rumah yang berdekatan satu sama lain.
Sistem septik cluster. Sumber: US EPA
Sistem Septik Pengurang Nutrisi
Mengurangi beban nutrisi di badan air lokal merupakan prioritas tinggi ketika mengembangkan sistem pengolahan air limbah yang lebih baik. Teknologi sistem septik baru meningkatkan kapasitas untuk menghilangkan nutrisi dari limbah sebelum dibuang. Perbaikan sistem ini semakin umum, dan bahkan diperlukan di beberapa tempat yang sangat rentan terhadap eutrofikasi. Filter pasir, seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah, memberikan tingkat penghilangan nutrisi yang tinggi. Mereka lebih mahal daripada sistem konvensional tetapi dapat membantu mengurangi tingkat nutrisi di badan air terdekat.
Sistem septik saringan pasir. Sumber: US EPA
Unit Perawatan Aerobik
Unit perawatan aerobik. Sumber: US EPA
Di tempat-tempat dengan ekosistem perairan yang sangat sensitif terhadap polusi nutrisi, unit pengolahan aerobik menawarkan versi skala kecil dari perawatan yang digunakan di instalasi pengolahan terpusat. Menambahkan oksigen meningkatkan aktivitas bakteri untuk mengurangi tingkat nutrisi. Beberapa sistem memiliki tangki perawatan tambahan dengan langkah desinfeksi untuk menghilangkan patogen.
Pemulihan Sumber Daya
Pemulihan sumber daya mengacu pada penangkapan dan penggunaan kembali air dan padatan dari kotoran manusia. Beberapa strategi untuk pemulihan sumber daya meliputi:
- Reklamasi air tawar untuk irigasi dan penggunaan lain yang tidak dapat diminum, yang juga dapat mengurangi kebutuhan air untuk sanitasi dan perawatan di masa mendatang
- Biosolid digunakan untuk menambahkan tanah sebagai pupuk bila diperlakukan dengan standar yang sesuai (misalnya, Ulangi Biosolids Seattle, AS yang menggunakan mikroba dan panas untuk pencernaan untuk membuat produk untuk digunakan di kebun dan hutan)
- Mikrofiltrasi, membalikkan osmosis, serta UV (digunakan oleh Sistem pengisian air tanah Orange County Water District, untuk air minum di Los Angeles, AS)
- Pembangkitan biogas melalui pencernaan anaerob dan penangkapan metana - sering digunakan oleh instalasi pengolahan air limbah (IPAL) skala besar untuk memulihkan sumber daya, mengolah biosolid, dan mengurangi emisi gas rumah kaca
Pemulihan sumber daya mendapatkan daya tarik sebagai solusi untuk sistem kecil yang terdesentralisasi dan instalasi pengolahan terpusat yang besar. Manfaat strategi pemulihan sumber daya meliputi:
- Menghilangkan nutrisi dan kontaminan yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan laut.
- Memulihkan sumber daya berharga dari limbah.
- Dapat diimplementasikan sebagai sistem sanitasi yang belum ada atau memperbaiki/mengganti sistem pengolahan yang sudah ketinggalan zaman.
Dua operasi disajikan secara lebih rinci di bawah ini, menawarkan contoh inovasi berbasis kontainer dan skala kota.
TANAH
Di Haiti, organisasi non-pemerintah TANAH (Mata Pencaharian Terintegrasi Organik Berkelanjutan) menerapkan teknologi pemulihan sumber daya untuk menyediakan sanitasi berbasis kontainer. Sistem ini menyediakan toilet dengan aman bagi mereka yang tidak memiliki akses dan menawarkan solusi untuk polusi dan erosi. Toilet mengalihkan urin dan mengisolasi limbah padat untuk pengumpulan mingguan.
Ilustrasi sanitasi berbasis wadah TANAH dan proses pemulihan sumber daya. Sumber: TANAH
TANAH mengumpulkan dan mengangkut limbah ke fasilitas pengomposan di mana limbah tersebut diolah sesuai standar yang ditetapkan oleh Organisasi Kesehatan Dunia. Pupuk yang sudah jadi dijual kepada petani untuk meningkatkan hasil panen dan mengurangi erosi.
Janicki Bioenergi
Idealnya, pemulihan sumber daya menciptakan nilai dari pemborosan melalui sistem loop tertutup sepenuhnya, seperti yang dicontohkan oleh Prosesor Omni Janicki. Prosesor Omni mengambil kotoran manusia dan sampah dan mengubahnya menjadi tenaga listrik dan air minum bersih. Ia bekerja seperti pembangkit listrik tenaga uap, insinerator, dan sistem penyaringan air yang digabungkan menjadi satu. Meskipun masih berupa prototipe di Dakar, Senegal, sistem ini menunjukkan potensi untuk mengimbangi biaya yang terkait dengan operasi (karena menghasilkan energinya sendiri untuk dijalankan) dan input sumber daya alam (karena bebas limbah dan sampah). Menyadari tingginya biaya awal untuk membangun sistem ini, Prosesor Omni adalah pengganti prospektif untuk instalasi pengolahan air limbah skala besar yang melayani kota-kota di seluruh dunia.
Prosesor Janicki Omni. Sumber: Janicki Bioenergi
Solusi Berbasis Alam
Proses pengolahan alami menggunakan tanaman dan mikroba untuk memecah, menyerap, menjebak, dan/atau mengoksidasi polutan dalam air yang terkontaminasi saat bergerak melalui lingkungan. Proses alami ini secara efektif menangkap dan menyaring air permukaan dan air tanah yang terkontaminasi, termasuk limpasan yang tercemar dari curah hujan, sebelum dibuang ke laut.
Peluang dan manfaat dari solusi berbasis alam. Sumber: Air IUCN
Solusi berbasis alam termasuk lahan basah buatan, bioswales, endapan arang aktif, kolam pemukiman, zona penyangga riparian, dan banyak lagi. Kritik terhadap solusi berbasis alam mengklaim bahwa solusi tersebut mungkin tidak memberikan pengobatan dan penghilangan patogen yang memadai. Namun, strategi yang efektif untuk meningkatkan penghilangan patogen adalah memastikan bahwa sistem menyediakan interaksi yang diperpanjang dengan oksigen dan mikroba dengan memperlambat laju aliran dan menggabungkan solusi berbasis alam dengan langkah-langkah perawatan tambahan dari sistem terpusat atau terdesentralisasi. Strategi-strategi ini memiliki manfaat tambahan dalam menyediakan habitat untuk mendukung keanekaragaman hayati, mendukung rekreasi (termasuk memancing dan pariwisata), dan manfaat estetika dibandingkan teknologi pengolahan lainnya.
Jelajahi dua contoh ini untuk melihat lebih dekat proses perawatan alami:
- Infrastruktur hijau digunakan untuk memberikan perawatan tambahan untuk pembuangan septic tank, meningkatkan pembuangan kontaminan dan secara signifikan mengurangi volume air limbah yang masuk Teluk Guánica, Puerto Riko.
- Biochar (arang yang dihasilkan dari bahan organik) dan rumput vetiver digunakan untuk pengendalian erosi dan untuk menghilangkan nutrisi di Samoa Amerika.
Menetapkan Peraturan
Inkonsistensi peraturan, di dalam dan di antara komunitas, kota, negara bagian, dan negara, menghadirkan tantangan kompleks untuk pengelolaan air limbah. Pemantauan rutin dan penetapan ambang batas lokal untuk kontaminan yang terbawa air limbah harus diterapkan untuk mengidentifikasi kapan peristiwa pencemaran terjadi. Dengan ambang batas yang ditentukan, masyarakat dapat menentukan dengan lebih baik kapan tanggapan spesifik harus diambil, seperti menutup pantai untuk rekreasi atau mengeluarkan saran air mendidih. Sebagian besar standar pengolahan dan/atau peraturan efluen yang ada berasal dari daerah beriklim sedang, tetapi standar ini dapat digunakan sebagai model untuk menetapkan standar pemantauan dan intervensi yang akan dilakukan di zona tropis. Sementara peraturan mungkin berada di luar lingkup pekerjaan manajer kelautan, alat yang dikembangkan sebagai bagian dari peraturan di negara lain dapat membantu memandu rencana pemantauan dan ambang batas untuk mengatasi pencemaran air limbah. Jelajahi halaman 22-28 dari Panduan Praktisi untuk Polusi Air Limbah Laut untuk mempelajari lebih lanjut tentang kerangka kerja yang ada di tingkat regional dan negara, serta berbagai kategori yang perlu dipertimbangkan untuk peraturan dan kode yang relevan.
Beberapa alat telah diterapkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) untuk menetapkan ambang batas kontaminan untuk badan air dan kehidupan akuatik. Alat ambang batas yang umum digunakan adalah total beban harian maksimum, atau TMDL, yang membatasi jumlah kontaminan tertentu yang diizinkan masuk ke badan air. Ini sangat efektif untuk kontaminan air limbah yang berasal dari sumber nonpoint. TMDL lebih memperhatikan jumlah kontaminan yang masuk ke badan air daripada sumbernya. Beberapa dari alat EPA tambahan termasuk lapisan data nutrisi (NPDAT), program pemodelan kualitas air (WASP), dan alat diagnostik untuk kerusakan biologis (CADDIS).
Gradien Kondisi Biologis
Gradien Kondisi Biologis
Alat pengatur yang muncul dari Satuan Tugas Terumbu Karang AS adalah Gradien Kondisi Biologis (BCG), yang didasarkan pada kriteria kualitas air khusus untuk lingkungan terumbu. BCG awalnya dikembangkan sebagai kerangka kerja yang akan digunakan untuk menginterpretasikan efek stresor yang berbeda pada lingkungan air tawar. Dengan panduan baru khusus untuk ekosistem terumbu karang, BCG dapat membantu pengelola menetapkan gradien tekanan menggunakan spesies yang relevan dengan area mereka: karang, bunga karang, ikan, ganggang, atau tumbuhan. Gradien ini harus menggambarkan respon biologis sebagai stres meningkat dari minimal sampai parah. Tingkat satu mewakili kondisi asli, dan harus menggambarkan populasi dalam keadaan normal. Untuk karang, ini mungkin termasuk rasio spesies yang diketahui sensitif terhadap stres dibandingkan dengan spesies yang lebih toleran. Ketika gradien tegangan meningkat, keseimbangan ini dapat berubah. Alat ini, ditambah dengan contoh-contoh dari proyek penelitian, dapat membantu manajer menentukan garis dasar dan mengumpulkan data polusi dan ekosistem dari waktu ke waktu. Informasi ini dapat digunakan untuk memahami dampak polusi pada ekosistem dan memprediksi dampak kontaminasi di masa depan atau paparan jangka panjang pada sistem terumbu.
Strategi Pengelolaan Kualitas Air Nasional Australia
Pantai Emas, Australia. Foto © Kontes Foto Marian Frew/TNC 2019
Seperangkat pedoman lain yang dapat digunakan sebagai referensi ketika mengembangkan peraturan atau ambang batas adalah Strategi Pengelolaan Kualitas Air Nasional Australia. Strategi ini dikembangkan untuk menghindari kontaminasi badan air saat instalasi pengolahan mengeluarkan air. Meskipun standar pengolahan untuk limbah cair yang dibuang ke perairan pesisir ditetapkan secara lokal, pedoman nasional ini mendorong pemantauan kualitas air pada beberapa langkah selama proses pengolahan untuk memverifikasi bahwa mereka menghilangkan kontaminan. Dokumen tersebut mengidentifikasi badan air yang sangat sensitif terhadap kontaminasi karena tingkat pengenceran yang lebih lambat, seperti teluk dan muara, di mana pengolahan sekunder (minimal) dan seringkali penghilangan nutrisi tambahan diperlukan untuk melindungi ekosistem.
Database Outfall Nasional Australia
Peta Database Outfall Nasional Australia
Untuk membantu pemantauan dan pengelolaan, Database Outfall Nasional memetakan volume pembuangan ke pembuangan di seluruh Australia dan melaporkan populasi yang dilayani, jenis perawatan, dan berbagai tingkat polutan. Strategi pengelolaan air limbah di Australia semakin selaras dengan konservasi laut, dicontohkan oleh Pemutakhiran instalasi pengolahan air limbah Cleaner Seas Alliance di Cairns.
Basis data ini melaporkan tingkat rata-rata bulanan dari berbagai polutan termasuk pH, total padatan terlarut, nitrogen, fosfor, dan E. coli. Manajer dapat melihat lokasi mana yang diukur di seluruh Australia dan kisaran nilai apa yang normal di setiap lokasi.
Asosiasi Air Limbah
Asosiasi regional adalah mitra utama untuk menghubungkan manajer dengan regulator dan utilitas. Organisasi seperti Asosiasi Air dan Air Limbah Karibia, yang Asosiasi Air Pasifik dan Air Limbah, Dan Asosiasi Air & Limbah Pasifik adalah sumber daya berharga bagi manajer yang ingin menavigasi persyaratan peraturan yang berlaku untuk mereka dan mengakses data, alat, dan sumber daya lainnya.
Kesesuaian Sistem
Bagan di bawah ini menyajikan beberapa pertimbangan untuk memandu pengambilan keputusan sistem berdasarkan limbah, peraturan, dan lingkungan penerima. Alat yang memperhitungkan kriteria sosial, kesehatan, dan lingkungan dalam menentukan intervensi sanitasi yang paling tepat saat ini masih kurang. Saat alat masa depan dikembangkan, penting untuk memasukkan wawasan praktisi kelautan tentang tingkat pengolahan dan teknologi paling efektif untuk melindungi laut.
Skema di atas merinci pertimbangan bahwa alat pendukung keputusan kesesuaian sistem terintegrasi mungkin termasuk untuk mempertimbangkan kesehatan, ekosistem, sumber daya, kemanjuran, penerimaan, dan keberlanjutan. Sumber: Diadaptasi dari US EPA
Massachusetts pesisir telah menghadapi tantangan pemuatan nutrisi yang terkait dengan polusi air limbah selama beberapa dekade. Sebagai tanggapan, Komisi Cape Cod telah menyusun situs web interaktif teknologi sanitasi, Matriks Teknologi. Alat ini merinci atribut dan kekurangan berbagai teknologi yang membuatnya sesuai dalam konteks yang berbeda. Penekanan khusus pada penghilangan nutrisi, perbaikan pantai, dan restorasi menunjukkan relevansi situs ini bagi praktisi kelautan. Mengklik melalui teknologi ini memberikan lebih banyak informasi tentang solusi yang tersedia dan yang mungkin paling kompatibel untuk keadaan tertentu.