Wormen gebruiken om afvalwatervervuiling in Hawai'i te verminderen
Locatie
Maui en O'ahu
Tijger wormen. Foto © Eli T. CC BY 4.0
De uitdaging
Beerputten zijn gaten in de grond waarin ongezuiverd afvalwater en afvalwater wordt gestort. Ze concentreren het afvalwater diep in de grond, waar het vaak in contact komt met het grondwater, waardoor het grondwater wordt vervuild en de gezondheid van de mens en de kwaliteit van drinkwater, waterlichamen en koraalriffen worden aangetast. Helaas zijn beerputten de meest gebruikte methode voor het verzamelen van afvalwater en afvalwater in Hawaï. Terwijl de staat de bouw van nieuwe beerputten in 2016 verbood, zijn er nog 88,000 beerputten in Hawaï, en bijna de helft (43,000) hiervan vormt een bedreiging voor de watervoorraden en de waterkwaliteit op de eilanden en hun stroomgebieden (Hawaiiaanse ministerie van Volksgezondheid). Volgens het Hawai'i Department of Health (DOH) zijn er 6,700 beerputten binnen 200 voet van een overblijvend stroomkanaal en ongeveer 31,000 in de overblijvende stroomgebieden op de eilanden Hawai'i, Kaua'i, Maui en Moloka. 'i. Beerputten in de staat laten elke dag ongeveer 53 miljoen liter onbehandeld rioolwater in de grond vrijkomen. Afvalwater kan een scala aan verontreinigende stoffen bevatten, waaronder sediment, voedingsstoffen, pesticiden, sporenmetalen, koolwaterstoffen, farmaceutica en microplastics, die aanzienlijke gevolgen kunnen hebben voor de gezondheid van de inwoners en bezoekers van Hawaï, evenals effecten op koraalriffen en rifecosystemen. Deze verontreinigende stoffen kunnen de veerkracht van koraalriffen tegen klimaatverandering verminderen en ze gevoeliger maken voor opwarming van de oceaan en verzuring (Milieuprogramma van de Verenigde Naties). In 2017 keurde de wetgevende macht van Hawaï wet 125 goed, die de vervanging van alle beerputten in de staat tegen 2050 vereist. De standaardoplossing voor het vervangen van beerputten is het toevoegen van een conventionele septic tank en drainageveld aan het systeem; dit kost gewoonlijk tussen de $ 20,000 en $ 40,000 - een dure oplossing die niet toegankelijk is voor de meeste inwoners van Hawaï.
Ondernomen acties
De Instituut voor Transformatieve Technologieën (ITT) en TBF Milieuoplossingen introduceren Tiger Biofilter (TBF)-technologie in Hawai'i. De TBF-technologie maakt gebruik van een combinatie van regenwormen, bacteriën en natuurlijke filtratiematerialen om afvalwater te behandelen, waarbij 99 procent van de fecale ziekteverwekkers wordt geëlimineerd om herbruikbaar, niet-drinkbaar water te creëren. De biofilters gebruiken een specifiek type compostworm, tijgerwormen genaamd, die gedijen in vochtige grond, rottende vegetatie, mest en fecaal afval; ze verbruiken op efficiënte wijze ziekteverwekkers en zetten het afval om in gas en compost. Dit proces van rioolfiltratie met behulp van biomedia die regenwormen bevatten, wordt vermifiltratie genoemd. De TBF introduceert "passieve beluchting" voor afvalwater, dat het afval omzet in gas en schone, vruchtbare en geurvrije vermicompost. Overtollig water filtert door het TBF-systeem en komt als gezuiverd afvalwater in de bestaande beerput terecht. De richtprijs voor een Tiger Biofilter in Hawai'i is ongeveer $ 5,000 (inclusief installatiekosten) per systeem, wat ongeveer 12.5 tot 25 procent is van de kosten van een conventionele septic tank.
De TBF-technologie in Hawai'i is gebaseerd op vermifiltratietechnologie die succesvol is in India. TBF Milieuoplossingen installeert een reeks vermifiltratiesystemen in India, waaronder bijgebouwen voor huishoudens op het platteland, middelgrote systemen voor appartementsgebouwen, composteerinstallaties voor verpompt septisch slib en grootschalige gemeentelijke rioolwaterzuiveringsinstallaties. De "Tijger toilet, "bekend op het platteland van India, is in wezen een vermicomposting-toilet dat is geïnstalleerd als onderdeel van een bijgebouw. Sinds 2023 is het Tiger Toilet op grote schaal geïmplementeerd in India en de Indiase regering noemt het een goedgekeurde optie voor huishoudelijke sanitaire voorzieningen en grootschalige riool- en slibbehandeling. Tot op heden heeft TBF meer dan 4,000 Tiger Toiletten geïnstalleerd in India. Ze hebben ook meer dan 20 afvalwaterzuiveringsinstallaties geïnstalleerd met een capaciteit variërend van 1,000 liter per dag tot 1 miljoen liter per dag. Daarnaast installeerde TBF verschillende gecentraliseerde rioolwaterzuiveringsinstallaties met vermifilters in Rwanda, Oost-Afrika.
Huishoudelijk niveau (1,000 liter/dag) TBF-systeem in India. Foto © Ajeet Oak
In maart 2020 installeerde ITT het eerste vermifiltratiesysteem in de staat Hawai'i op Maui als afvalwaterzuiveringssysteem voor huishoudelijk toilet. In deze proefinstallatie werden de leidingen van de twee toiletten van het huis omgeleid naar de vermifiltertank. De vermifiltertank bevat de tijgerwormen in een biomedialaag, evenals grind voor overtollige vloeistofafvoer. Nadat afvalwater door deze tank is gepasseerd en het vaste afval is verteerd door de tijgerwormen, lopen de vloeistoffen weg in een plantenbed, dat het water verder filtert, en het behandelde water stroomt vervolgens in de bestaande beerput.
Primaire Tiger Biofilter behandelingstank (links). Nadat het door de primaire tank is gegaan, stroomt het water naar een plantenbedfilter (rechts) voor secundaire behandeling voordat het in de bestaande beerput stroomt. Foto's © ITT
ITT installeerde een extra proefproject in Kula, Maui, dat zowel huishoudelijk grijs water als ongezuiverd rioolwater behandelt. De gecombineerde grijswater- en toiletriolering is een groter volume dan het systeem met alleen riolering; daarom heeft dit zuiveringssysteem een extra verzameltank die het afvalwater vasthoudt voordat het in het vermifilter wordt gepompt. Het afvalwater druppelt langzaam in het vermifilter om te voorkomen dat het systeem met te veel vloeistof wordt overspoeld. Zodra het afvalwater door het vermifilter is gegaan, stroomt het door extra plantenbedden voor filtratie, zoals hieronder geïllustreerd.
Tweede proefinstallatie in Kula, Maui, die al het huishoudelijk water (toiletwater en grijs water) zuivert. Foto © ITT
In februari 2022 werd een derde ITT-biofilter geïnstalleerd in Makawao, Maui, dat alleen grijs water van een huishouden behandelt. Gedurende de eerste 11 maanden dat het in bedrijf was, werkte het experimenteel zonder regenwormen en gebruikte het alleen geplante grindbedden. Tijgerwormen werden vervolgens in januari 2023 geïntroduceerd en de eerste resultaten suggereren dat het gebruik van wormen de effectiviteit van de behandeling verbeterde.
Grijswaterbiofilter in Makawao, Maui. Foto © ITT
Hoe succesvol is het geweest?
De proefinstallaties voor huishoudens in Maui werken al meer dan drie jaar met succes. Bijna elke week nemen medewerkers van de University of Hawai'i Maui College monsters van het water nadat het door het filtersysteem is gegaan. Medewerkers analyseren de monsters in het universiteitslaboratorium en vergelijken de resultaten met de normen van de National Sanitation Foundation (NSF) voor rioolwaterzuiveringssystemen ter plaatse. Vanaf 2023 voldoet het gecombineerde vermifiltratiesysteem voor afvalwater in Kula (hierboven) aan de prestatiecriteria die zijn gespecificeerd door de NSF 40 en 245 onsite afvalwaterzuiveringsnormen. NSF 40 en 245 zijn de meest erkende en geaccepteerde normen voor residentiële afvalwaterzuiveringssystemen op locatie (NSF2023).
Om goedkeuring van de Hawaïaanse regering te krijgen voor de grootschalige implementatie van deze systemen, moeten er tests plaatsvinden in O'ahu onder toezicht van de Universiteit van Hawaï in Mānoa, volgens de richtlijnen van de Hawaïaanse DOH. ITT heeft een vermifilter geïnstalleerd dat is ontworpen om 400 liter gecombineerd afvalwater per dag te behandelen op de goedgekeurde testlocatie van de Wahiawa afvalwaterzuiveringsinstallatie op O'ahu. Het systeem functioneert goed, maar de kwaliteit van het afvalwater ligt momenteel buiten het acceptabele bereik voor Hawai'i-equivalente NSF-certificering. Dit komt waarschijnlijk doordat het afvalwater van de rioolwaterzuiveringsinstallatie uitgebreid is opgepompt en getransporteerd en organische vaste stoffen zijn afgebroken tot kleine deeltjes die onverwerkt door het vermifilter stromen. Vermifilters die op huishoudelijke schaal zijn geïnstalleerd, hebben dit probleem niet, omdat vast afval meer intact is en in het vermifilter wordt uitgefilterd en door wormen wordt geconsumeerd. ITT werkt nauw samen met testfunctionarissen om verschillende testopties te bespreken die meer realistische resultaten kunnen opleveren die representatief zijn voor typisch residentieel gebruik.
Geleerde lessen en aanbevelingen
- Neem vroegtijdig contact op met regelgevers van de overheid om het goedkeuringsproces voor vergunningen te begrijpen. Inzicht in het regelgevingslandschap en de vereisten voor goedkeuring is de sleutel tot wijdverbreide implementatie van nieuwe technologie. De Hawai'i DOH en andere Hawaiiaanse overheidsinstanties begrijpen dat vervuiling door beerputten een ernstig, wijdverspreid probleem is in de staat en zoeken naar alternatieve oplossingen. Het regelgevingslandschap is echter complex en er zijn verschillende besluitvormers, wat het goedkeuringsproces verwarrend kan maken voor degenen die er niet bekend mee zijn. Het leggen van verbindingen met belangrijke contacten in de besluitvormende instanties kan zeer nuttig zijn bij het implementeren van nieuwe technologieën.
- Waar mogelijk proefprojecten uitvoeren. Zowel de wijdverbreide implementatie van de TBF-technologie in India als de succesvolle proeven met verschillende vermifiltratiesystemen in Hawai'i hebben aangetoond dat deze technologie effectief is bij het behandelen van afvalwater en het verminderen van afvalwaterverontreiniging, mits op de juiste schaal geïmplementeerd.
Financieringsoverzicht
mackenzie scott
Leidende organisaties
Instituut voor Transformatieve Technologieën
Partners
Hawaiiaanse ministerie van Volksgezondheid
Universiteit van Hawaii Maui College
Universiteit van Hawaï in Mānoa
Resources
Transformatieve technologieën Tiger Biofilters
Video: TBF rioolwaterzuiveringsplan met capaciteit van 1 miljoen liter/dag
