Menggunakan Cacing untuk Mengurangkan Pencemaran Air Sisa di Hawai'i
Lokasi
Maui dan O'ahu
Cacing Harimau. Foto © Eli T. CC BY 4.0
Cabaran
Cesspool ialah lubang di dalam tanah di mana kumbahan mentah dan air buangan dimendapkan. Mereka menumpukan air sisa jauh di dalam tanah di mana ia sering bersentuhan dengan air bawah tanah, menyebabkan pencemaran air bawah tanah dan menjejaskan kesihatan manusia dan kualiti air minuman, badan air dan terumbu karang. Malangnya, kolam kumbahan ialah kaedah pengumpulan air sisa dan kumbahan yang paling biasa digunakan di Hawai'i. Walaupun kerajaan mengharamkan pembinaan kolam kumbahan baharu pada 2016, 88,000 kumbahan masih kekal di Hawai'i, dan hampir separuh (43,000) daripadanya menimbulkan ancaman kepada sumber air dan kualiti air di seluruh pulau dan kawasan tadahan airnya (Jabatan Kesihatan Hawai'i). Menurut Jabatan Kesihatan Hawai'i (DOH), terdapat 6,700 kolam kumbahan yang terletak dalam jarak 200 kaki dari saluran sungai saka dan kira-kira 31,000 terletak dalam kawasan tadahan air di pulau Hawai'i, Kaua'i, Maui, dan Moloka 'i. Cesspools di negeri ini mengeluarkan kira-kira 53 juta gelen kumbahan yang tidak dirawat ke dalam tanah setiap hari. Air sisa boleh mengandungi pelbagai bahan pencemar, termasuk sedimen, nutrien, racun perosak, logam surih, hidrokarbon, farmaseutikal dan mikroplastik, yang boleh memberi kesan yang ketara kepada kesihatan penduduk dan pelawat Hawai'i, serta kesan terhadap terumbu karang dan ekosistem terumbu. Bahan pencemar ini boleh mengurangkan daya tahan terumbu karang terhadap perubahan iklim dan menjadikannya lebih sensitif terhadap pemanasan dan pengasidan lautan (Program Alam Sekitar Bangsa-Bangsa Bersatu). Pada tahun 2017, badan perundangan Hawai'i meluluskan Akta 125, yang memerlukan penggantian semua kolam kumbahan di negeri ini menjelang 2050. Penyelesaian lalai untuk menggantikan kolam kumbahan adalah dengan menambah tangki septik konvensional dan medan saliran kepada sistem; ini biasanya berharga antara $20,000 dan $40,000—penyelesaian mahal yang tidak boleh diakses oleh kebanyakan penduduk Hawai'i.
Tindakan diambil
. Institut untuk Teknologi Transformasi (ITT) dan Penyelesaian Alam Sekitar TBF sedang memperkenalkan teknologi Tiger Biofilter (TBF) ke Hawai'i. Teknologi TBF menggunakan gabungan cacing tanah, bakteria dan bahan penapisan semula jadi untuk merawat air sisa, menghapuskan 99 peratus patogen najis untuk mencipta air yang boleh diguna semula dan tidak boleh diminum. Penapis bio menggunakan jenis cacing pengkomposan tertentu yang dipanggil cacing harimau yang tumbuh subur di tanah lembap, tumbuh-tumbuhan yang reput, baja dan sisa najis; mereka cekap memakan patogen dan menukar sisa menjadi gas dan kompos. Proses penapisan kumbahan menggunakan biomedia yang mengandungi cacing tanah ini dipanggil vermifiltration. TBF memperkenalkan "pengudaraan pasif" kepada air sisa, yang menukarkan sisa menjadi gas dan vermikompos bersih, subur dan bebas bau. Sebarang lebihan penapis air melalui sistem TBF dan memasuki kolam kumbahan sedia ada sebagai air sisa yang dirawat. Harga sasaran untuk Penapis Bio Harimau di Hawai'i ialah kira-kira $5,000 (termasuk kos pemasangan) bagi setiap sistem, iaitu sekitar 12.5 hingga 25 peratus daripada kos tangki septik konvensional.
Teknologi TBF di Hawai'i adalah berdasarkan teknologi vermifiltration yang telah berjaya di India. Penyelesaian Alam Sekitar TBF sedang memasang pelbagai sistem vermifiltrasi di India, termasuk tandas luar rumah untuk isi rumah luar bandar, sistem skala pertengahan untuk bangunan pangsapuri, kemudahan pengkomposan untuk enap cemar septik yang dipam, dan loji rawatan kumbahan perbandaran berskala besar. "Tandas Harimau,” yang terkenal di luar bandar India, pada dasarnya adalah tandas vermikompos yang dipasang sebagai sebahagian daripada rumah luar. Sehingga 2023, Tandas Harimau telah dilaksanakan secara meluas di India dan kerajaan India menyenaraikannya sebagai pilihan yang diluluskan untuk sanitasi isi rumah serta rawatan kumbahan dan enapcemar berskala besar. Sehingga kini, TBF telah memasang lebih 4,000 Tandas Harimau di India. Mereka juga telah memasang lebih 20 loji rawatan air sisa dengan kapasiti antara 1,000 liter sehari hingga 1 juta liter sehari. Selain itu, TBF memasang beberapa unit rawatan kumbahan berpusat dengan vermifilter di Rwanda, Afrika Timur.
Tahap isi rumah (1,000 liter/hari) Sistem TBF di India. Foto © Ajeet Oak
Pada Mac 2020, ITT memasang sistem vermifiltrasi pertama di negeri Hawai'i di Maui sebagai sistem rawatan air sisa tandas isi rumah. Dalam pemasangan perintis ini, paip dari dua tandas rumah dialihkan ke tangki vermifilter. Tangki vermifilter mengandungi cacing harimau dalam lapisan biomedia, serta kerikil untuk saliran cecair yang berlebihan. Selepas air kumbahan melalui tangki ini dan sisa pepejal dicernakan oleh cacing harimau, cecair mengalir ke dasar tumbuhan, yang selanjutnya menapis air, dan air yang dirawat kemudiannya mengalir ke dalam kumbahan yang sedia ada.
Tangki rawatan Biofilter Harimau Utama (kiri). Selepas melalui tangki primer, air mengalir ke penapis dasar tumbuhan (kanan) untuk rawatan sekunder sebelum mengalir ke dalam kumbahan yang sedia ada. Foto © ITT
ITT memasang projek perintis tambahan di Kula, Maui, yang merawat air kelabu isi rumah dan kumbahan mentah. Gabungan air kelabu dan kumbahan tandas adalah jumlah yang lebih tinggi daripada sistem kumbahan sahaja; oleh itu, sistem rawatan ini mempunyai tangki pengumpulan tambahan yang menampung air sisa sebelum dipam ke dalam vermifilter. Air kumbahan perlahan-lahan mengalir ke dalam vermifilter untuk mengelakkan sistem terlalu banyak cecair. Sebaik sahaja kumbahan melalui vermifilter, ia mengalir melalui dasar tumbuhan tambahan untuk penapisan, seperti yang digambarkan di bawah.
Pemasangan perintis kedua di Kula, Maui, yang merawat semua air isi rumah (air tandas dan air kelabu). Foto © ITT
Penapis bio ITT ketiga telah dipasang di Makawao, Maui, pada Februari 2022, yang hanya merawat air kelabu dari isi rumah. Untuk 11 bulan pertama operasi, ia beroperasi secara eksperimen tanpa cacing tanah, hanya menggunakan katil kerikil yang ditanam. Cacing harimau kemudiannya diperkenalkan pada Januari 2023, dan keputusan awal mencadangkan penggunaan cacing meningkatkan keberkesanan rawatan.
Penapis bio air kelabu di Makawao, Maui. Foto © ITT
Betulkah ia berjaya?
Pemasangan perintis isi rumah di Maui telah beroperasi dengan jayanya selama lebih daripada tiga tahun. Hampir setiap minggu, kakitangan dari Kolej Universiti Hawai'i Maui telah mengambil sampel air selepas ia melalui sistem penapisan. Kakitangan menganalisis sampel di makmal universiti dan membandingkan keputusan dengan piawaian Yayasan Sanitasi Kebangsaan (NSF) untuk sistem rawatan kumbahan di tapak. Sehingga 2023, gabungan sistem penapisan air sisa di Kula (di atas) memenuhi kriteria prestasi yang ditetapkan oleh piawaian rawatan kumbahan di tapak NSF 40 dan 245. NSF 40 dan 245 adalah piawaian yang paling diiktiraf dan diterima untuk sistem rawatan air sisa kediaman di tapak (NSF 2023).
Untuk mendapatkan kelulusan kerajaan Hawai'i bagi pelaksanaan berskala besar sistem ini, ujian mesti dilakukan di O'ahu di bawah penyeliaan Universiti Hawai'i di Mānoa mengikut garis panduan daripada DOH Hawai'i. ITT telah memasang vermifilter yang direka untuk merawat 400 gelen sehari kumbahan gabungan di tapak ujian yang dibenarkan di Loji Rawatan Air Sisa Wahiawa di O'ahu. Sistem ini berfungsi dengan baik, tetapi kualiti air efluen kini berada di luar julat yang boleh diterima untuk pensijilan NSF yang setara dengan Hawai'i. Ini berkemungkinan kerana air sisa di loji rawatan kumbahan telah dipam dan diangkut secara meluas, dan pepejal organik telah dipecahkan kepada zarah-zarah kecil yang mengalir melalui vermifilter tanpa diproses. Penapis vermi yang dipasang pada skala isi rumah tidak menghadapi masalah ini, kerana sisa pepejal lebih utuh dan ditapis dalam penapis vermi dan dimakan oleh cacing. ITT bekerjasama rapat dengan pegawai ujian untuk membincangkan pilihan ujian berbeza yang mungkin memberikan hasil yang lebih realistik yang mewakili kes penggunaan kediaman biasa.
Pelajaran yang dipelajari dan cadangan
- Hubungi awal dengan pengawal selia kerajaan untuk memahami proses kelulusan permit. Memahami landskap kawal selia dan keperluan untuk kelulusan adalah kunci kepada pelaksanaan teknologi baharu yang meluas. DOH Hawai'i dan agensi kerajaan Hawai'i yang lain memahami bahawa pencemaran daripada kumbahan adalah masalah yang serius dan meluas di negeri ini dan sedang mencari penyelesaian alternatif. Walau bagaimanapun, landskap kawal selia adalah rumit dan terdapat beberapa pembuat keputusan, yang boleh membuat proses kelulusan mengelirukan mereka yang tidak biasa dengannya. Membuat hubungan dengan kenalan utama dalam agensi pembuat keputusan boleh sangat membantu untuk melaksanakan teknologi baharu.
- Laksanakan projek perintis jika boleh. Kedua-dua pelaksanaan meluas teknologi TBF di India dan percubaan berjaya beberapa sistem vermifiltrasi yang berbeza di Hawai'i telah menunjukkan teknologi ini berkesan untuk merawat air sisa dan mengurangkan pencemaran air sisa, jika dilaksanakan pada skala yang betul.
Ringkasan pembiayaan
MacKenzie Scott
Organisasi utama
Institut untuk Teknologi Transformasi
Partners
Sumber
Transformative Technologies Tiger Biofilters
Video: Pelan rawatan kumbahan TBF dengan kapasiti 1 juta liter/hari
