Soluções de gerenciamento emergentes

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Melhorando os sistemas de tratamento

O desenvolvimento de tecnologias inovadoras e melhorias nos sistemas convencionais oferecem métodos aprimorados para o tratamento de águas residuais. Algumas dessas novas estratégias de gestão visam aumentar a eficiência do tratamento, melhorar a qualidade da água de descarga ou gerar lucro a partir de um recurso valioso recuperado de águas residuais.

Melhorando os sistemas sépticos

O uso generalizado de sistemas sépticos resultou no desenvolvimento de uma variedade de modificações que atendem às necessidades exclusivas de tratamento. Essas etapas adicionais de tratamento garantem que as águas residuais que chegam ao meio ambiente sejam mais limpas. Uma vez que esses sistemas geralmente são combinados com poços como fonte de água potável, isso também melhora a qualidade da água potável.

Sistemas sépticos de câmara

Um sistema de câmara é uma alternativa ao design tradicional de cascalho / pedra séptica, que é mais fácil de construir. O campo de drenagem é constituído por uma série de câmaras fechadas rodeadas de solo. As águas residuais passam pela fossa séptica e depois para as câmaras, onde os micróbios do solo ajudam a remover os patógenos.

Sistema séptico de câmara US EPA

Sistema séptico de câmara. Fonte: US EPA

Sistemas sépticos de cluster

Um cluster ou sistema séptico comunitário aumenta a eficiência do tratamento de águas residuais ao combinar as águas residuais de um grupo de casas. Cada casa possui sua própria fossa séptica para tratamento inicial. O efluente se junta e flui por um campo de drenagem compartilhado. Esses sistemas funcionam melhor em comunidades rurais em crescimento com casas próximas umas das outras.

Sistema séptico cluster

Sistema séptico cluster. Fonte: US EPA

Sistemas sépticos redutores de nutrientes

Reduzir as cargas de nutrientes em corpos d'água locais é uma alta prioridade ao desenvolver sistemas de tratamento de águas residuais aprimorados. Novas tecnologias de sistemas sépticos estão aumentando a capacidade de remoção de nutrientes do efluente antes do lançamento. Essas melhorias no sistema são cada vez mais comuns e até mesmo necessárias em alguns lugares especialmente vulneráveis ​​à eutrofização. Os filtros de areia, conforme mostrado no diagrama abaixo, fornecem um alto nível de remoção de nutrientes. Eles são mais caros do que os sistemas convencionais, mas podem ajudar a mitigar os níveis de nutrientes em corpos d'água próximos.

Sistema séptico de filtro de areia

Sistema séptico de filtro de areia. Fonte: US EPA

Unidades de tratamento aeróbico
Unidade de tratamento aeróbio

Unidade de tratamento aeróbio. Fonte: US EPA

Em locais com ecossistemas aquáticos que são particularmente sensíveis à poluição de nutrientes, as unidades de tratamento aeróbico oferecem uma versão em pequena escala dos tratamentos usados ​​em estações de tratamento centralizadas. Adicionar oxigênio aumenta a atividade bacteriana para reduzir os níveis de nutrientes. Alguns sistemas possuem tanques de tratamento adicionais com uma etapa de desinfecção para remover patógenos.

veja a abre em uma nova janelaestudo de caso de Long Island, Nova York descrevendo os esforços para substituir os antigos sistemas sépticos por sistemas de redução de nitrogênio com campos de lixiviação rasos que podem evitar que aproximadamente 95% do nitrogênio do efluente de águas residuais entre na bacia hidrográfica e permitir a recarga dos aquíferos subterrâneos.

Recuperação de Recursos

A recuperação de recursos refere-se à captura e reutilização de água e sólidos de dejetos humanos. Algumas estratégias para recuperação de recursos incluem:

  • Recuperação de água doce para irrigação e outros usos não potáveis, o que também pode reduzir a água necessária para saneamento e tratamento futuro
  • Biosólidos usado para adicionar ao solo como fertilizante quando tratado de acordo com os padrões adequados (por exemplo, abre em uma nova janelaBiossólidos de loop Seattle, EUA, que usa micróbios e calor para a digestão para criar um produto para uso em jardins e florestas)
  • Microfiltração, osmose reversa, e UV (usado por Sistema de reabastecimento de água subterrânea do Orange County Water District, para água potável em Los Angeles, EUA)
  • Geração de biogás através de digestão anaeróbica e captura de metano - frequentemente empregada por estações de tratamento de águas residuais (ETARs) em grande escala para recuperar recursos, tratar biossólidos e mitigar as emissões de gases de efeito estufa

A recuperação de recursos está ganhando força como uma solução para sistemas pequenos e descentralizados e grandes estações de tratamento centralizadas. Os benefícios das estratégias de recuperação de recursos incluem:

  • Removendo nutrientes e contaminantes que são perigosos para a saúde humana e do oceano.
  • Recuperando recursos valiosos do desperdício.
  • Pode ser implementado como um sistema de saneamento onde não existia ou melhorar / substituir um sistema de tratamento desatualizado.

Duas operações são apresentadas em mais detalhes abaixo, oferecendo exemplos de inovações baseadas em contêineres e em escala municipal.

SOLO

No Haiti, a organização não governamental SOLO (meios de subsistência orgânicos integrados e sustentáveis) está aplicando tecnologia de recuperação de recursos para fornecer saneamento baseado em contêineres. Este sistema fornece banheiros com segurança para quem não tem acesso e oferece uma solução para a poluição e a erosão. Os vasos sanitários desviam a urina e isolam os resíduos sólidos para coleta semanal.

Ilustração do processo de saneamento baseado em contêineres e recuperação de recursos

Ilustração do processo de saneamento baseado em contêineres e recuperação de recursos. Fonte: SOLO

A SOIL coleta e transporta os resíduos para uma instalação de compostagem, onde são tratados de acordo com os padrões definidos pela Organização Mundial da Saúde. O fertilizante acabado é vendido aos agricultores para aumentar o rendimento das colheitas e reduzir a erosão.

Janicki Bioenergia

Idealmente, a recuperação de recursos cria valor a partir do desperdício por meio de um sistema de loop totalmente fechado, como exemplificado pelo Janicki Omni Processor. O Omni Processor coleta dejetos humanos e lixo e os transforma em energia elétrica e água potável. Ele funciona como uma usina a vapor, um incinerador e um sistema de filtragem de água combinados em um só. Embora ainda seja um protótipo em Dacar, Senegal, o sistema demonstra o potencial para compensar os custos associados às operações (já que produz sua própria energia para funcionar) e aos insumos de recursos naturais (já que o esgoto e o lixo são gratuitos). Reconhecendo os altos custos iniciais para construir este sistema, o Omni Processor é um substituto em perspectiva para estações de tratamento de águas residuais em grande escala que atendem cidades em todo o mundo.

Processador Janicki Omni

Janicki Omni Processor. Fonte: Janicki Bioenergy

Soluções baseadas na natureza

Os processos de tratamento natural usam plantas e micróbios para decompor, absorver, reter e / ou oxigenar poluentes na água contaminada à medida que ela se move pelo meio ambiente. Esses processos naturais capturam e filtram com eficácia as águas superficiais e subterrâneas contaminadas, incluindo o escoamento poluído da chuva, antes de serem despejadas no oceano.

Infraestrutura natural para gestão de águaabre o arquivo IMAGE

Oportunidades e benefícios de soluções baseadas na natureza. Fonte: Água IUCN

Soluções baseadas na natureza incluem pântanos construídos, biovaleias, depósitos de carvão ativado, lagoas de assentamento, zonas de amortecimento ribeirinhas e muito mais. Os críticos das soluções baseadas na natureza afirmam que elas podem não fornecer tratamento adequado e remoção de patógenos. No entanto, uma estratégia eficaz para aumentar a remoção de patógenos é garantir que o sistema forneça interação estendida com oxigênio e micróbios, diminuindo as taxas de fluxo e acoplando as soluções baseadas na natureza com etapas de tratamento adicionais de um sistema centralizado ou descentralizado. Essas estratégias têm o benefício adicional de fornecer habitat para apoiar a biodiversidade, apoiando a recreação (incluindo pesca e turismo) e benefícios estéticos em relação a outras tecnologias de tratamento.

 

Explore estes dois exemplos para uma análise mais detalhada dos processos de tratamento natural:

  1. Infraestrutura verde foi usada para fornecer tratamento adicional para descarga de fossa séptica, melhorando a remoção de contaminantes e reduzindo significativamente o volume de água residual que entra Baía de Guánica, Porto Rico.
  2. Biochar (carvão vegetal produzido a partir de matéria orgânica) e capim vetiver foram usados ​​para o controle da erosão e para remover nutrientes em Samoa Americana.

Regulamentos de definição

Inconsistências regulatórias, dentro e entre comunidades, cidades, estados e nações, apresentam um desafio complexo para a gestão de águas residuais. O monitoramento regular e o estabelecimento de limites locais para contaminantes transmitidos por águas residuais devem ser implementados para identificar quando ocorrem os eventos de poluição. Com limites definidos, as comunidades podem determinar melhor quando respostas específicas devem ser tomadas, como fechar praias para recreação ou emitir um aviso de água fervente. A maioria dos padrões de tratamento existentes e / ou regulamentos de efluentes são de regiões temperadas, mas esses padrões podem ser usados ​​como um modelo para estabelecer padrões de monitoramento e intervenções a serem tomadas em zonas tropicais. Embora as regulamentações possam estar fora do escopo do trabalho dos gestores marinhos, as ferramentas desenvolvidas como parte das regulamentações em outros países podem ajudar a orientar os planos de monitoramento e limites para lidar com a poluição das águas residuais. Explore as páginas 22-28 de Guia do profissional para poluição de águas residuais do oceano para aprender mais sobre as estruturas existentes em nível regional e nacional, bem como diferentes categorias a serem consideradas para regulamentos e códigos relevantes.

Várias ferramentas foram implementadas pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) para estabelecer limites de contaminantes para corpos d'água e vida aquática. Uma ferramenta de limite comumente usada é uma carga diária máxima total, ou TMDL, que limita a quantidade de um contaminante específico com permissão para entrar em um corpo d'água. Isso é especialmente eficaz para contaminantes de águas residuais derivados de fontes não pontuais. Os TMDLs estão preocupados com a quantidade de contaminantes que entram em um corpo d'água, e não com sua (s) fonte (s). Alguns dos abre em uma nova janelaferramentas EPA adicionais incluem camadas de dados de nutrientes ( abre em uma nova janelaNPDAT), um programa de modelagem de qualidade da água ( abre em uma nova janelaWASP), e uma ferramenta de diagnóstico para deficiência biológica ( abre em uma nova janelaCADDIS).

Gradiente de condição biológica

Gradiente de condição biológica

Uma ferramenta regulatória emergente da Força-Tarefa de Recifes de Coral dos EUA é o Gradiente de Condição Biológica (BCG), que se baseia em critérios de qualidade da água específicos para ambientes de recife. O BCG foi originalmente desenvolvido como uma estrutura a ser usada para interpretar os efeitos de diferentes estressores em ambientes de água doce. Com novas orientações específicas para ecossistemas de recifes de coral, o BCG pode ajudar os administradores a estabelecer um gradiente de estresse usando espécies relevantes para sua área: corais, esponjas, peixes, algas ou plantas. Esse gradiente deve descrever a resposta biológica à medida que os estressores aumentam de mínimos a graves. O nível um representa a condição nativa e deve descrever a população em circunstâncias normais. Para corais, isso pode incluir a proporção de espécies conhecidas como sensíveis ao estresse em comparação com aquelas que são mais tolerantes. Conforme o gradiente de tensão aumenta, esse equilíbrio pode mudar. A ferramenta, juntamente com exemplos de projetos de pesquisa, pode ajudar os gerentes a definir uma linha de base e compilar dados de poluição e ecossistemas ao longo do tempo. Esta informação pode ser usada para entender o impacto da poluição nos ecossistemas e prever os impactos da contaminação futura ou exposição de longo prazo nos sistemas de recifes.

Estratégia Nacional de Gestão da Qualidade da Água da Austrália

Gold Coast, Austrália

Gold Coast, Austrália. Foto © Marian Frew / TNC Photo Contest 2019

Outro conjunto de diretrizes que pode ser usado como referência ao desenvolver regulamentos ou limites é abre em uma nova janelaEstratégia Nacional de Gestão da Qualidade da Água da Austrália. Essa estratégia foi desenvolvida para evitar a contaminação de corpos d'água durante o descarte de água das estações de tratamento. Embora os padrões de tratamento para efluentes de águas residuais despejados em águas costeiras sejam definidos localmente, essas diretrizes nacionais incentivam o monitoramento da qualidade da água em várias etapas durante o processo de tratamento para verificar se estão removendo os contaminantes. O documento identifica corpos d'água que são particularmente sensíveis à contaminação devido a taxas de diluição mais lentas, como baías e estuários, onde o tratamento secundário (no mínimo) e frequentemente a remoção adicional de nutrientes são necessários para proteger os ecossistemas.

Banco de dados nacional de emissões da Austrália

Mapeamento da base de dados de emissões nacionais da Austrália

Mapa do National Outfall Database da Austrália

Para auxiliar no monitoramento e gerenciamento, o National Outfall Database mapeia o volume de descarga para emissários em toda a Austrália e relata as populações servidas, tipos de tratamentos e vários níveis de poluentes. As estratégias de gestão de águas residuais na Austrália estão cada vez mais alinhadas com a conservação marinha, exemplificado pela abre em uma nova janelaAtualização da estação de tratamento de águas residuais da Cleaner Seas Alliance em Cairnsabre arquivo PDF .

Este banco de dados relata os níveis médios mensais de diferentes poluentes, incluindo pH, total de sólidos dissolvidos, nitrogênio, fósforo e E. coli. Os gerentes podem ver quais locais em toda a Austrália estão medindo e qual faixa de valor é normal em cada local.

Associações de águas residuais

As associações regionais são parceiros-chave para conectar gerentes com reguladores e concessionárias de serviços públicos. Organizações como a abre em uma nova janelaAssociação Caribenha de Água e Águas Residuais, abre em uma nova janelaAssociação de Águas e Águas Residuais do Pacífico, e as abre em uma nova janelaPacific Water & Wastes Association são recursos valiosos para gerentes que procuram navegar pelos requisitos regulamentares aplicáveis ​​a eles e acessar dados, ferramentas e outros recursos.

Adequação do sistema

O gráfico a seguir apresenta algumas considerações para orientar a tomada de decisão do sistema com base em efluentes, regulamentações e ambiente receptor. Atualmente, faltam ferramentas que levem em consideração critérios sociais, de saúde e ambientais para determinar a intervenção de saneamento mais adequada. À medida que ferramentas futuras são desenvolvidas, é importante incluir uma visão do profissional marinho sobre o grau de tratamento e as tecnologias mais eficazes para proteger o oceano.

O esquema acima detalha as considerações que as ferramentas de suporte à decisão de adequação do sistema integrado podem incluir para considerar saúde, ecossistemas, recursos, eficácia, aceitabilidade e sustentabilidade. Fonte: Adaptado de US EPA

Coastal Massachusetts tem enfrentado desafios de carregamento de nutrientes associados à poluição de águas residuais por décadas. Em resposta, a Comissão de Cape Cod montou um site interativo de tecnologias de saneamento, abre em uma nova janelaMatriz de Tecnologias. Esta ferramenta detalha os atributos e deficiências de várias tecnologias que as tornam adequadas em diferentes contextos. Ênfase particular na remoção de nutrientes, remediação costeirae a restauração demonstram a relevância deste local para os praticantes da marinha. Clicar nessas tecnologias fornece mais informações sobre as soluções disponíveis e quais podem ser as mais compatíveis para uma determinada circunstância.

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