Solusi Manajemen yang Muncul
Perkembangan teknologi inovatif dan perbaikan sistem konvensional menawarkan peningkatan metode pengolahan 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 Efisiensi Sistem Septik
Meluasnya penggunaan sistem septik telah menghasilkan pengembangan berbagai modifikasi yang memenuhi kebutuhan pengolahan yang unik. Langkah pengolahan tambahan ini memastikan air limbah yang masuk ke lingkungan lebih bersih. Karena sistem ini biasanya dipadukan dengan sumur sebagai sumber air minum, hal ini juga meningkatkan kualitas air minum. Kebutuhan pengobatan dapat mencakup peningkatan kapasitas dan efisiensi sistem atau mengurangi beban nutrisi. Perbaikan sistem ini menjadi semakin umum, dan bahkan diperlukan di beberapa tempat yang sangat rentan terhadap dampak air limbah.
Sistem septik ruang merupakan alternatif dari desain septik kerikil/batu tradisional, yang lebih mudah dibangun, namun tidak efektif. Dalam sistem ruang, saluran pembuangan terdiri dari serangkaian ruang tertutup yang dikelilingi oleh tanah. Air limbah mengalir melalui tangki septik dan kemudian masuk ke dalam ruangan, tempat mikroba di dalam tanah membantu menghilangkan patogen.
Sistem septik kamar. Sumber: US EPA
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
Teknologi sistem septik baru termasuk filter pasir meningkatkan kapasitas penghilangan unsur hara dari limbah sebelum dibuang. Filter pasir, seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah, lebih mahal dibandingkan sistem konvensional namun dapat membantu mengurangi tingkat nutrisi di perairan terdekat.
Sistem septik saringan pasir. 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.
Unit perawatan aerobik. Sumber: US EPA
Lihat studi kasus dari Long Island, New York menjelaskan upaya untuk mengganti sistem septik lama dengan sistem reduksi nitrogen dengan ladang pelindian dangkal yang dapat mencegah sekitar 95% nitrogen dari limbah air limbah memasuki DAS dan memungkinkan akuifer air tanah terisi ulang.
Sistem untuk Pemulihan Sumber Daya
Pemulihan sumber daya mengacu pada penangkapan dan penggunaan kembali air dan padatan dari kotoran manusia. Manfaat dari strategi pemulihan sumber daya termasuk menghilangkan nutrisi dan kontaminan yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan laut serta memulihkan sumber daya berharga dari limbah. Mereka juga dapat diterapkan sebagai sistem sanitasi yang belum ada atau memperbaiki/mengganti sistem pengolahan yang sudah ketinggalan zaman. Beberapa strategi untuk pemulihan sumber daya meliputi:
- Reklamasi air tawar untuk irigasi dan penggunaan non-minum lainnya, yang juga dapat mengurangi kebutuhan air untuk sanitasi dan pengolahan di masa depan.
- Biosolid ditambahkan ke tanah sebagai pupuk bila diolah sesuai standar yang sesuai (misalnya, Ulangi Biosolids Seattle, AS yang menggunakan mikroba dan panas untuk pencernaan guna menghasilkan produk yang dapat digunakan di kebun dan hutan).
- Mikrofiltrasi, membalikkan osmosis, dan UV untuk membuat air minum yang dapat diminum (misalnya 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 kali dilakukan oleh instalasi pengolahan air limbah skala besar untuk memulihkan sumber daya, mengolah biosolid, dan mengurangi emisi gas rumah kaca.
Pemulihan sumber daya mendapatkan daya tarik sebagai solusi baik untuk sistem kecil yang terdesentralisasi maupun instalasi pengolahan yang besar dan terpusat.
Tiga proyek atau operasi disajikan secara lebih rinci di bawah ini, yang menawarkan contoh solusi kecil berbasis kontainer dan inovasi skala kota yang besar.
Di Haiti, organisasi non-pemerintah TANAH (Mata Pencaharian Terintegrasi Organik Berkelanjutan) sedang menerapkan teknologi pemulihan sumber daya untuk menyediakan sanitasi berbasis wadah dan pupuk pertanian. Sistem ini secara aman menyediakan toilet berbasis kontainer bagi mereka yang tidak memiliki akses dan menawarkan solusi terhadap polusi dan erosi. SOIL mengumpulkan wadah setiap minggu untuk mengalihkan urin dan mengisolasi limbah padat dari saluran air serta mencegah penyakit. TANAH kemudian mengangkut limbah ke fasilitas pengomposan di mana limbah tersebut diolah sesuai standar yang ditentukan oleh Organisasi Kesehatan Dunia. Pupuk yang sudah jadi dijual kepada petani untuk meningkatkan hasil panen dan mengurangi erosi.
Ilustrasi sanitasi berbasis wadah TANAH dan proses pemulihan sumber daya. Sumber: TANAH
Infrastruktur seringkali terkendala oleh topografi wilayah. Daerah terapung, dataran banjir, tanah kedap air, dan wilayah pesisir dapat menyulitkan penerapan banyak sistem. HandyPod adalah sistem berbiaya rendah yang terdiri dari tiga wadah terhubung yang secara bertahap mengolah air limbah dan membuangnya ke lingkungan perairan atau darat. Lihat studi kasus dari Danau Tonle Sap, Kamboja dan Danau Indawgyi, Myanmar menggambarkan pengembangan dan implementasi Handypods oleh Wetlands Work.
Sistem HandyPod. Sumber: Pekerjaan Lahan Basah
Idealnya, pemulihan sumber daya menciptakan nilai dari limbah melalui sistem loop tertutup, seperti yang dicontohkan oleh Sedron Technologies. Prosesor Janicki Omni. 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 operasional (karena sistem ini menghasilkan energi sendiri untuk menjalankannya) dan input sumber daya alam (karena limbah dan sampah bebas). Pada tahun pertamanya di Dakar, Prosesor Omni memproses sekitar 700 ton lumpur tinja. Menyadari tingginya biaya awal untuk membangun sistem ini, Prosesor Omni merupakan pengganti prospektif untuk instalasi pengolahan air limbah skala besar yang melayani kota-kota di seluruh dunia di masa depan.
Prosesor Janicki Omni. Sumber: Janicki Bioenergi
Inovasi Terbaru
- Filter pasir geotekstil bekerja dengan memindahkan air terlebih dahulu melalui kain geotekstil dan bahan plastik dan kemudian melalui pasir untuk penyaringan tambahan. Sistem ini memberikan alternatif terhadap sistem septik di lokasi.
- Kebun bioreaktor menggunakan proses alami (bioreaktor denitrying) di tanah dan tumbuh-tumbuhan untuk membersihkan air yang berasal dari sistem septik. Kebun mereduksi komponen utama air limbah: amonia, nitrat, fosfor, dan bakteri melalui tiga lapisan tanaman. Lapisan atas memecah polutan dan organisme alami, lapisan tengah mengubah amonia menjadi nitrat, dan lapisan ketiga berisi serpihan kayu dan biochar untuk mengubah nitrat menjadi gas nitrogen yang tidak berbahaya. Kebun bioreaktor telah digunakan secara efektif di Hawai'i dan Palau, lihat Punggung Bukit ke Terumbu Karang untuk informasi lebih lanjut tentang proyek-proyek ini.
- Filter kaca menggunakan pecahan kaca, termasuk kaca daur ulang dari botol bir dan anggur, sebagai saringan molekuler untuk mengolah air limbah. Sistem penyaringan kaca dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk untuk menyaring air minum dan mengolah air industri. Teknologi ini telah mulai diterapkan di Eropa, termasuk di pabrik Dryden Aqua di Skotlandia.
- Vermikultura bergantung pada penggunaan cacing untuk menghilangkan kontaminan dari air limbah. Air yang dihasilkan dapat digunakan kembali untuk pertanian dan tanah yang berharga juga dihasilkan. Sistemnya terdiri dari lapisan serutan kayu, cacing tanah, dan mikroba, lapisan kedua batuan pecah, dan lapisan ketiga yang berfungsi sebagai bak drainase. Untuk informasi lebih lanjut tentang sistem ini, baca studi kasus ini tentang vermikultur di Hawai'i.
Solusi Berbasis Alam
Solusi Berbasis Alam adalah tindakan untuk melindungi, mengelola secara berkelanjutan, dan memulihkan ekosistem alami dan ekosistem yang dimodifikasi untuk mengatasi tantangan masyarakat. Dalam konteks air limbah, Solusi Berbasis Alam mengacu pada pemanfaatan ekosistem dan jasa ekosistem secara terencana dan disengaja untuk meningkatkan kualitas atau kuantitas air, dan untuk meningkatkan ketahanan terhadap perubahan iklim. ref Untuk pencemaran air limbah, Solusi Berbasis Alam menggunakan strategi seperti tanaman dan mikroba untuk memecah, menyerap, memerangkap, dan/atau mengoksigenasi polutan dalam air yang terkontaminasi saat mengalir melalui lingkungan. Proses alami ini secara efektif menangkap dan menyaring air permukaan dan air tanah yang terkontaminasi, termasuk limpasan air hujan yang tercemar, sebelum dibuang ke laut.
Solusi Berbasis Alam juga mencakup lahan basah buatan, bioswales, endapan arang aktif, kolam pemukiman, zona penyangga tepi sungai, dan banyak lagi. Strategi-strategi ini dapat meningkatkan penghilangan patogen dengan menyediakan interaksi yang lebih luas dengan oksigen dan mikroba dengan memperlambat laju aliran dan menggabungkan Solusi Berbasis Alam dengan langkah-langkah pengobatan tambahan dari sistem terpusat atau terdesentralisasi. Teknologi ini juga mempunyai manfaat tambahan dalam menyediakan habitat untuk mendukung keanekaragaman hayati, mendukung rekreasi (termasuk perikanan dan pariwisata), dan manfaat estetika dibandingkan teknologi pengolahan lainnya.
Jelajahi tiga contoh berikut untuk melihat lebih dekat Solusi Berbasis Alam:
- In Teluk Guánica, Puerto Riko, infrastruktur hijau, termasuk taman hujan rumput vetiver, digunakan untuk memberikan pengolahan tambahan terhadap pembuangan tangki septik, meningkatkan pembuangan kontaminan dan secara signifikan mengurangi volume air limbah yang masuk ke teluk.
- In Samoa Amerika, biochar (arang yang dihasilkan dari bahan organik) dan rumput akar wangi digunakan untuk mengendalikan erosi dan menghilangkan nutrisi.
- Dalam majalah Republik Dominika, lahan basah yang dibangun (badan air dangkal atau kerikil atau cekungan berisi media rekayasa yang ditumbuhi tanaman yang disesuaikan dengan aliran air) digunakan untuk membantu mengatasi kebutuhan signifikan untuk menampung dan mengolah air limbah.
Menetapkan dan Menerapkan Peraturan Air Limbah
Undang-undang, peraturan, dan kode etik bisa menjadi solusi yang sangat efektif untuk mengurangi pencemaran air limbah, namun bisa jadi sulit untuk dibuat, diubah, atau dipengaruhi. Contoh strategi air limbah terkait peraturan meliputi: ref
- Pengaturan standar pembuangan air limbah, yang merupakan salah satu pendekatan paling umum untuk mengatur dan mengurangi polusi air limbah, namun bisa jadi rumit dan menghasilkan data yang diperlukan merupakan upaya yang sangat besar.
- Menentukan target tingkat pengobatan, dimana target pengurangan pencemaran ditetapkan untuk setiap tahap pengolahan (primer, sekunder, tersier).
- Pengaturan a target pengurangan beban polutan, dimana kebijakan dibuat dengan tujuan spesifik untuk mengurangi polutan dari waktu ke waktu (misalnya, mengurangi setidaknya 50% kelebihan nutrisi dan bahan kimia lainnya).
Peraturan dan kebijakan untuk mengelola air limbah akan bervariasi berdasarkan upaya lokal, regional, dan nasional serta konteks sosial, lingkungan, dan politik. 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, seperti Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs), serta berbagai tindakan yang perlu dipertimbangkan ketika mencoba membuat, mengubah, atau mempengaruhi undang-undang, peraturan, atau kode etik air limbah. Contohnya termasuk: mempertimbangkan undang-undang dan peraturan tentang polusi berbasis lahan dan kualitas air, menyusun undang-undang nasional untuk meningkatkan kualitas air, dan mengembangkan inisiatif pemungutan suara untuk mendanai infrastruktur air limbah dan pengelolaan limbah. Lihat juga Bagian kolaborasi dari perangkat ini untuk mendapatkan informasi lebih lanjut mengenai koordinasi lintas sektor dan pendekatan terpadu terhadap pencemaran air limbah.