Soluções de gerenciamento emergentes

Cano de esgoto. Foto © Joe Miller

Tecnologias inovadoras e novas estratégias de gestão para melhorar e desenvolver sistemas de tratamento de águas residuais estão surgindo. Vários exemplos são detalhados a seguir.

Remoção de nutrientes em sistemas avançados de tratamento de águas residuais no local (OWTS)

Melhorias do sistema séptico para aumentar a capacidade de remoção de nutrientes de efluente antes da descarga são uma estratégia emergente para sistemas de tratamento de águas residuais no local (OWTS) em áreas vulneráveis ​​à eutrofização. Para reduzir a carga de nutrientes, novas tecnologias estão se espalhando e até mesmo sendo necessárias em alguns lugares.

Sistema séptico de filtro de areia

Sistema séptico de filtro de areia. Fonte: abre em uma nova janelaUSEPA

veja a estudo 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. A recuperação de recursos está ganhando força como uma solução para OWTS de pequena escala e grandes estações de tratamento centralizadas. 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 falta de saneamento não é a única razão para implementar estratégias de recuperação de recursos. Sistemas de tratamento desatualizados e nutrientes restantes e contaminantes emergentes também são perigosos para a saúde humana e oceânica. ref Além disso, os recursos recuperados dos resíduos de esgoto podem ser valiosos, variando de água doce a metais e nutrientes escassos (por exemplo, fósforo). Se bem feita, a recuperação de recursos pode criar valor a partir dos resíduos e contribuir para sistemas totalmente fechados, gerando eletricidade, água e energia térmica necessária para o tratamento, como exemplificado pelo Omniprocessador Janicki (ver descrição abaixo). Esta tecnologia pode melhorar ou substituir os sistemas de tratamento inadequados existentes.

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

SOIL Haiti

Fonte: SOIL Haiti

Saneamento Ecológico SOLO Haiti

O conceito de usar processos ecológicos para tratar águas residuais não é novo, mas fazê-lo com segurança e, ao mesmo tempo, fornecer banheiros para quem não tem acesso oferece uma solução para a poluição e a erosão no Haiti. abre em uma nova janelaSOLO (meios de subsistência orgânicos integrados e sustentáveis) é uma ONG que fornece saneamento em contêineres. Eles usam banheiros com separação de urina para isolar os resíduos sólidos para coleta semanal e, em seguida, transportam os resíduos para uma instalação de compostagem para tratamento. Por meio da compostagem, os resíduos são tratados de acordo com os padrões definidos pela Organização Mundial da Saúde e um fertilizante acabado é vendido aos agricultores para aumentar sua produtividade.

Janicki Bioenergy

Apoiado pela Fundação Bill & Melinda Gates, o Omni Processor é um substituto em perspectiva para ETARs de grande escala que atendem cidades ao redor do mundo. Essa tecnologia transforma dejetos humanos em vapor e cinzas, que são usados ​​para movimentar o funcionamento da usina. A água doce é recuperada e tratada para reutilização potável. Embora ainda seja um protótipo em Dacar, Senegal, o sistema considera os componentes dos resíduos humanos como recursos e demonstra o potencial para compensar os custos operacionais e os insumos de recursos naturais. Assista a um vídeo sobre como transformar resíduos em riqueza.

Soluções baseadas na natureza

A gestão de águas residuais muitas vezes traz à mente uma infraestrutura cinza: tubos de cimento e tanques de armazenamento subterrâneos. Infraestrutura natural (verde) e soluções baseadas na natureza (NBS) oferecem uma proteção adicional contra os impactos das águas residuais, capturando com eficácia as águas superficiais e subterrâneas contaminadas antes de serem despejadas no oceano. Os processos de tratamento natural, incluindo o prolongamento da exposição de água contaminada à atividade microbiana, absorção pela planta e oxigenação, promovem a remoção de nutrientes e patógenos, bem como a absorção potencial de outros componentes de dejetos humanos prejudiciais. ref Clique na imagem abaixo para ver as oportunidades e benefícios do NBS.

Infraestrutura natural para gestão de água

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

Benefícios que zonas úmidas

Benefícios que as zonas úmidas, naturais e construídas, oferecem ecossistemas e qualidade da água. A qualidade da água é melhorada com o movimento por meio desses sistemas e antes de entrar em outros corpos d'água, como o oceano. Fonte: abre em uma nova janelaRede de Conservação Ambiental da Natureza do Tibete

Existem muitos exemplos de esforços NBS, incluindo Redução da poluição de Ridge à Reefs na Samoa Americana usando biochar e grama vetiver para bioretenção e controle de erosão para remover nutrientes. Outros exemplos incluem pântanos construídos, biovalhos, depósitos de carvão ativado, purificadores de grama de algas, lagoas de assentamento e zonas de amortecimento ribeirinhas. Uma crítica às soluções baseadas na natureza (NBS) é que elas podem não fornecer tratamento adequado e remoção de patógenos por conta própria. No entanto, juntamente com o tratamento adicional e a interação estendida com oxigênio e micróbios, esse desafio pode ser superado e o NBS pode oferecer uma estratégia eficaz para aprimorar outros mecanismos de tratamento. Veja isso estudo de caso da Baía de Guánica, Porto Rico onde a infraestrutura verde foi usada para fornecer tratamento adicional à descarga da fossa séptica, melhorando a remoção de contaminantes e reduzindo significativamente o volume de águas residuais que entram na baía.

Regulamento

Inconsistências regulatórias, dentro e entre comunidades, cidades, estados e nações, apresentam um desafio complexo para a gestão de águas residuais. No entanto, o monitoramento regular e o estabelecimento de limites para contaminantes transmitidos por águas residuais têm potencial para medir eventos de poluição e motivar esforços de resposta e prevenção. A maioria dos exemplos de padrões de tratamento existentes ou regulamentos de efluentes são de regiões temperadas, mas mesmo em áreas sem políticas específicas para águas residuais, as estratégias podem ser adaptadas para melhorar a medição da contaminação existente, informar as intervenções e complementar o monitoramento futuro.

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, pela abre em uma nova janelaPacific Water and Wastewater Association, 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.

Várias ferramentas foram implementadas pela US 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 (TMDL), que limita a quantidade de um contaminante específico que pode entrar em um corpo d'água. Isso é especialmente eficaz para contaminantes de águas residuais que são 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 janelamuitas ferramentas 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).

Uma ferramenta regulatória emergente da Força-Tarefa de Recifes de Coral dos EUA (USCRTF) é o Gradiente de Condição Biológica (BCG), que se baseia em critérios de qualidade da água específicos para ambientes de recife. O BCG apresenta uma estratégia para compreender o impacto da poluição nos ecossistemas dos recifes de coral, estabelecendo uma linha de base e compilando dados sobre poluição e ecossistemas ao longo do tempo. Esta ferramenta pode ser usada para prever impactos de contaminação futura, bem como indicar a influência que a exposição a longo prazo pode ter nos sistemas de recifes.

O modelo conceitual BCG apresenta graficamente a vulnerabilidade e resposta dos recifes de coral aos estressores de habitat, especificamente poluição, demonstrando a relação entre poluição, desvio de habitats naturais e integridade e funcionalidade de ecossistemas e biodiversidade. Fonte: US Coral Reef Task Force

As Diretrizes Australianas para Sistemas de Esgoto e Gerenciamento de Efluentes reconhecem a necessidade de considerar parâmetros ambientais antes da descarga de efluentes. Embora os padrões de tratamento para efluentes de águas residuais despejados em águas costeiras sejam determinados localmente, o governo incentiva o monitoramento da qualidade da água antes e depois do despejo, tratamento secundário para reduzir patógenos e desinfecção. Baías e estuários são reconhecidos como particularmente sensíveis à contaminação devido à diluição mais lenta e requerem (no mínimo) tratamento secundário e, muitas vezes, remoção adicional de nutrientes. ref O mapa do National Outfall Database rastreou (até 2019) o volume de descargas para emissários em toda a Austrália e relatórios sobre a população atendida, 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 .

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.

Competições e desafios

O saneamento pode ser alcançado de várias maneiras, exigindo uma ampla gama de recursos e oferecendo diferentes níveis de sucesso. A Fundação Bill & Melinda Gates priorizou a inovação para melhorar as tecnologias de saneamento e financia anualmente  abre em uma nova janelaReinventar o desafio do banheiro para solicitar ideias e apoiar o desenvolvimento de sistemas modulares de saneamento que minimizem água, eletricidade e entradas monetárias. abre em uma nova janelaPesquisa de solução 2020 da RARE focado em estratégias de mudança de comportamento para reduzir a poluição da água. A aceleração do interesse pelo saneamento como requisito para a preservação da saúde e do meio ambiente continuará a estimular novas ideias.

Oportunidades como essas são indicativas da natureza interdisciplinar da poluição de águas residuais. Embora as estratégias de tecnologia, regulamentação e gerenciamento sejam essenciais, as soluções duradouras exigem colaboração entre os setores. O envolvimento dos gestores marinhos neste esforço é essencial para proteger os recursos do oceano.

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