การใช้เวิร์มเพื่อลดมลพิษในน้ำเสียในฮาวาย
แผนที่
เมาอิและโออาฮู
ไทเกอร์เวิร์ม. ภาพถ่าย© Eli T. CC BY 4.0
ความท้าทาย
ส้วมซึมเป็นรูบนพื้นดินซึ่งเป็นแหล่งสะสมของสิ่งปฏิกูลดิบและน้ำเสีย พวกมันรวมตัวกับน้ำเสียที่อยู่ลึกลงไปในดินซึ่งมักจะสัมผัสกับน้ำใต้ดิน ทำให้เกิดการปนเปื้อนของน้ำใต้ดินและส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และคุณภาพของน้ำดื่ม แหล่งน้ำ และแนวปะการัง น่าเสียดายที่ส้วมซึมเป็นวิธีการเก็บรวบรวมน้ำเสียและสิ่งปฏิกูลที่ใช้บ่อยที่สุดในฮาวาย ในขณะที่รัฐสั่งห้ามการสร้างส้วมซึมใหม่ในปี 2016 ส้วมซึม 88,000 บ่อยังคงอยู่ในฮาวาย และเกือบครึ่ง (43,000) ของเหล่านี้เป็นภัยคุกคามต่อแหล่งน้ำและคุณภาพน้ำทั่วทั้งเกาะและแหล่งต้นน้ำของเกาะ (กรมอนามัยฮาวาย). จากข้อมูลของ Hawai'i Department of Health (DOH) มีส้วมซึมจำนวน 6,700 แห่งที่อยู่ภายในระยะ 200 ฟุตของลำธารที่ไหลตลอดปี และอีกประมาณ 31,000 แห่งที่อยู่ภายในลุ่มน้ำที่ยืนต้นบนเกาะ Hawai'i, Kaua'i, Maui และ Moloka 'ฉัน. ส้วมซึมในรัฐปล่อยสิ่งปฏิกูลที่ไม่ผ่านการบำบัดประมาณ 53 ล้านแกลลอนลงสู่พื้นดินในแต่ละวัน น้ำเสียอาจมีสารก่อมลพิษหลายชนิด รวมถึงตะกอน สารอาหาร ยาฆ่าแมลง เศษโลหะ ไฮโดรคาร์บอน ยา และไมโครพลาสติก ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสุขภาพของผู้พักอาศัยและผู้มาเยือนฮาวาย เช่นเดียวกับ ผลกระทบต่อแนวปะการัง และระบบนิเวศแนวปะการัง มลพิษเหล่านี้สามารถลดความยืดหยุ่นของแนวปะการังต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และทำให้พวกมันมีความไวต่อภาวะโลกร้อนและความเป็นกรดของมหาสมุทร (โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ). ในปี 2017 สภานิติบัญญัติของรัฐฮาวายได้ผ่านกฎหมาย 125 ซึ่งกำหนดให้มีการเปลี่ยนส้วมซึมทั้งหมดในรัฐภายในปี 2050 วิธีแก้ปัญหาเริ่มต้นในการเปลี่ยนส้วมซึมคือการเพิ่มถังบำบัดน้ำเสียแบบธรรมดาและช่องระบายน้ำเข้าสู่ระบบ โดยปกติจะมีราคาระหว่าง 20,000 ถึง 40,000 ดอลลาร์ ซึ่งเป็นโซลูชันราคาแพงที่ชาวฮาวายส่วนใหญ่ไม่สามารถเข้าถึงได้
การกระทำที่ดำเนินการ
พื้นที่ สถาบันเทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลง (ส.ป.ท.)และ TBF โซลูชั่นเพื่อสิ่งแวดล้อม กำลังแนะนำเทคโนโลยี Tiger Biofilter (TBF) ในฮาวาย เทคโนโลยี TBF ใช้ส่วนผสมของไส้เดือน แบคทีเรีย และวัสดุกรองตามธรรมชาติในการบำบัดน้ำเสีย กำจัดเชื้อโรคในอุจจาระถึง 99 เปอร์เซ็นต์เพื่อสร้างน้ำที่ใช้ซ้ำได้และไม่สามารถดื่มได้ เครื่องกรองชีวภาพใช้หนอนปุ๋ยหมักชนิดหนึ่งที่เรียกว่าหนอนเสือซึ่งเจริญเติบโตได้ดีในดินที่ชื้น พืชที่เน่าเปื่อย ปุ๋ยคอก และอุจจาระของเสีย พวกมันกินเชื้อโรคอย่างมีประสิทธิภาพและเปลี่ยนของเสียเป็นก๊าซและปุ๋ยหมัก กระบวนการกรองสิ่งปฏิกูลโดยใช้ไบโอมีเดียที่มีไส้เดือนเรียกว่าไส้กรอง TBF แนะนำ "การเติมอากาศแบบพาสซีฟ" ให้กับน้ำเสีย ซึ่งเปลี่ยนของเสียให้เป็นก๊าซและมูลไส้เดือนที่สะอาด อุดมสมบูรณ์ และปราศจากกลิ่น น้ำส่วนเกินจะกรองผ่านระบบ TBF และเข้าสู่บ่อซึมที่มีอยู่เป็นน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้ว ราคาเป้าหมายของ Tiger Biofilter ใน Hawai'i อยู่ที่ประมาณ 5,000 เหรียญสหรัฐ (รวมค่าติดตั้ง) ต่อระบบ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 12.5 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนถังบำบัดน้ำเสียทั่วไป
เทคโนโลยี TBF ในฮาวายใช้เทคโนโลยีการกรองด้วยไส้กรองที่ประสบความสำเร็จในอินเดีย TBF โซลูชั่นเพื่อสิ่งแวดล้อม กำลังติดตั้งระบบการกรองมูลไส้เดือนหลายประเภทในอินเดีย ซึ่งรวมถึงห้องสุขานอกบ้านสำหรับครัวเรือนในชนบท ระบบขนาดกลางสำหรับอาคารอพาร์ตเมนต์ โรงหมักปุ๋ยสำหรับตะกอนบำบัดน้ำเสียแบบสูบ และโรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่ของเทศบาล “เสือโคร่ง” ที่รู้จักกันดีในชนบทของอินเดีย โดยหลักแล้วคือห้องน้ำมูลไส้เดือนที่ติดตั้งเป็นส่วนหนึ่งของเรือนนอกบ้าน ในปี 2023 Tiger Toilet ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอินเดีย และรัฐบาลอินเดียระบุว่าเป็นทางเลือกที่ได้รับการอนุมัติสำหรับการสุขาภิบาลในครัวเรือน รวมถึงการบำบัดน้ำเสียและกากตะกอนขนาดใหญ่ จนถึงปัจจุบัน TBF ได้ติดตั้ง Tiger Toilets ไปแล้วกว่า 4,000 แห่งในอินเดีย พวกเขายังได้ติดตั้งโรงบำบัดน้ำเสียกว่า 20 แห่งซึ่งมีกำลังการผลิตตั้งแต่ 1,000 ลิตรต่อวันถึง 1 ล้านลิตรต่อวัน นอกจากนี้ TBF ยังติดตั้งหน่วยบำบัดน้ำเสียแบบรวมศูนย์หลายแห่งด้วยไส้กรองมูลไส้เดือนในรวันดา แอฟริกาตะวันออก
ระดับครัวเรือน (1,000 ลิตร/วัน) ระบบ TBF ในอินเดีย ภาพถ่าย© Ajeet โอ๊ค
ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2020 ITT ได้ติดตั้งระบบการกรองด้วยไส้กรองแห่งแรกในรัฐฮาวายบนเกาะเมาอี เพื่อใช้เป็นระบบบำบัดน้ำเสียสำหรับห้องสุขาในครัวเรือน ในการติดตั้งนำร่องนี้ ท่อจากห้องสุขาสองห้องของบ้านถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังถังกรองมูลไส้เดือน ถังกรองมูลไส้เดือนมีหนอนเสืออยู่ในชั้นไบโอมีเดีย และกรวดสำหรับระบายของเหลวส่วนเกิน หลังจากน้ำเสียผ่านถังนี้และขยะมูลฝอยถูกย่อยโดยหนอนเสือ ของเหลวจะไหลลงสู่แปลงพืช ซึ่งจะกรองน้ำต่อไป จากนั้นน้ำที่ผ่านการบำบัดจะไหลลงสู่บ่อซึมที่มีอยู่
ถังบำบัดน้ำเสียปฐมภูมิ Tiger Biofilter (ซ้าย). หลังจากผ่านถังหลักแล้ว น้ำจะไหลไปยังเครื่องกรองเตียงพืช (ขวา) เพื่อบำบัดขั้นที่สองก่อนที่จะไหลลงสู่บ่อพักน้ำที่มีอยู่ ภาพถ่าย © ไอทีที
ITT ได้ติดตั้งโครงการนำร่องเพิ่มเติมใน Kula, Maui ซึ่งบำบัดทั้งน้ำเสียในครัวเรือนและน้ำเสียดิบ น้ำสีเทาและน้ำเสียจากห้องสุขารวมกันมีปริมาณที่สูงกว่าระบบบำบัดน้ำเสียอย่างเดียว ดังนั้นระบบบำบัดนี้จึงมีถังเก็บน้ำเพิ่มเติมที่กักเก็บน้ำเสียก่อนที่จะสูบเข้าเครื่องกรองมูลไส้เดือน น้ำเสียจะค่อยๆ ไหลเข้าสู่ไส้กรองมูลไส้เดือนเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ระบบมีของเหลวมากเกินไป เมื่อสิ่งปฏิกูลผ่านตัวกรอง vermifilter มันจะไหลผ่านเตียงพืชเพิ่มเติมเพื่อการกรองดังที่แสดงด้านล่าง
การติดตั้งนำร่องแห่งที่สองใน Kula, Maui ซึ่งบำบัดน้ำในครัวเรือนทั้งหมด (น้ำจากห้องสุขาและน้ำสีเทา) ภาพถ่าย © ไอทีที
ตัวกรองชีวภาพ ITT เครื่องที่สามได้รับการติดตั้งในเมืองมากาวาว เมาอิ ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2022 ซึ่งบำบัดเฉพาะน้ำสีเทาจากครัวเรือน ในช่วง 11 เดือนแรกของการดำเนินงาน ได้ทำการทดลองโดยไม่ใช้ไส้เดือนดิน โดยใช้เพียงแปลงกรวดที่ปลูกไว้เท่านั้น หนอนเสือถูกนำมาใช้ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2023 และผลเบื้องต้นบ่งชี้ว่าการใช้หนอนเสือทำให้การรักษามีประสิทธิภาพดีขึ้น
เครื่องกรองน้ำชีวภาพสีเทา ใน Makawao, Maui ภาพถ่าย © ไอทีที
ประสบความสำเร็จแค่ไหน?
การติดตั้งนำร่องในครัวเรือนใน Maui ประสบความสำเร็จมากว่าสามปี เกือบทุกสัปดาห์ เจ้าหน้าที่จาก University of Hawai'i Maui College จะทำการเก็บตัวอย่างน้ำหลังจากผ่านระบบกรองแล้ว เจ้าหน้าที่วิเคราะห์ตัวอย่างในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยและเปรียบเทียบผลลัพธ์กับมาตรฐาน National Sanitation Foundation (NSF) สำหรับระบบบำบัดน้ำเสียในสถานที่ ในปี พ.ศ. 2023 ระบบการกรองน้ำเสียแบบผสมด้วยเวอร์มิกรองในกุลา (ด้านบน) เป็นไปตามเกณฑ์ประสิทธิภาพที่กำหนดโดยมาตรฐานการบำบัดน้ำเสียในสถานที่ NSF 40 และ 245 NSF 40 และ 245 เป็นมาตรฐานที่เป็นที่รู้จักและยอมรับมากที่สุดสำหรับระบบบำบัดน้ำเสียในที่อยู่อาศัย (นศ.2023).
เพื่อให้ได้รับการอนุมัติจากรัฐบาล Hawai'i สำหรับการนำระบบเหล่านี้ไปใช้ในวงกว้าง การทดสอบจะต้องเกิดขึ้นที่ O'ahu ภายใต้การดูแลของมหาวิทยาลัย Hawai'i ที่ Manoa ตามแนวทางของ Hawai'i DOH ITT ได้ติดตั้งไส้กรองมูลไส้เดือนที่ออกแบบมาเพื่อบำบัดน้ำเสียรวม 400 แกลลอนต่อวัน ณ สถานที่ทดสอบตามทำนองคลองธรรมที่โรงงานบำบัดน้ำเสีย Wahiawa ในเมือง O'ahu ระบบทำงานได้ดี แต่ปัจจุบันคุณภาพน้ำทิ้งอยู่นอกช่วงที่ยอมรับได้สำหรับการรับรอง NSF ที่เทียบเท่ากับฮาวาย อาจเป็นเพราะน้ำเสียที่โรงบำบัดน้ำเสียได้รับการสูบและขนส่งอย่างกว้างขวาง และของแข็งอินทรีย์ถูกย่อยสลายเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่ไหลผ่านตัวกรองมูลไส้เดือนที่ยังไม่ผ่านกระบวนการ ตัวกรอง Vermifilters ที่ติดตั้งในระดับครัวเรือนไม่ประสบปัญหานี้ เนื่องจากขยะมูลฝอยมีสภาพสมบูรณ์มากกว่าและถูกกรองออกในตัวกรอง Vermifilter และเวิร์มจะบริโภค ITT กำลังทำงานอย่างใกล้ชิดกับเจ้าหน้าที่ทดสอบเพื่อหารือเกี่ยวกับตัวเลือกการทดสอบต่างๆ ที่อาจให้ผลลัพธ์ที่สมจริงยิ่งขึ้นซึ่งเป็นตัวแทนของกรณีการใช้งานที่อยู่อาศัยโดยทั่วไป
บทเรียนที่ได้รับและคำแนะนำ
- ติดต่อหน่วยงานกำกับดูแลของรัฐบาลตั้งแต่เนิ่นๆ เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการอนุมัติใบอนุญาต การทำความเข้าใจแนวกฎระเบียบและข้อกำหนดสำหรับการอนุมัติเป็นกุญแจสำคัญในการนำเทคโนโลยีใหม่ไปใช้อย่างแพร่หลาย Hawai'i DOH และหน่วยงานรัฐบาลอื่นๆ ของ Hawai'i เข้าใจดีว่ามลพิษจากส้วมซึมเป็นปัญหาร้ายแรงและแพร่หลายในรัฐ และกำลังมองหาทางเลือกอื่นในการแก้ปัญหา อย่างไรก็ตาม แนวการกำกับดูแลมีความซับซ้อนและมีผู้มีอำนาจตัดสินใจหลายคน ซึ่งอาจทำให้กระบวนการอนุมัติสับสนสำหรับผู้ที่ไม่คุ้นเคย การเชื่อมต่อกับผู้ติดต่อหลักในหน่วยงานที่มีอำนาจตัดสินใจจะมีประโยชน์มากสำหรับการใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ
- ดำเนินโครงการนำร่องหากเป็นไปได้. ทั้งการนำเทคโนโลยี TBF ไปใช้อย่างแพร่หลายในอินเดีย และการทดลองที่ประสบความสำเร็จของระบบการกรองด้วยไส้กรองที่แตกต่างกันหลายตัวในฮาวาย ได้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียและลดมลพิษในน้ำเสีย หากนำไปใช้ในระดับที่เหมาะสม
สรุปเงินทุน
แมคเคนซี่ สก็อตต์
