การพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมและการปรับปรุงระบบแบบเดิมจะช่วยเพิ่มวิธีการบำบัดน้ำเสีย กลยุทธ์การจัดการใหม่เหล่านี้บางส่วนมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัด ปรับปรุงคุณภาพน้ำที่ระบายออก หรือสร้างผลกำไรจากทรัพยากรอันมีค่าที่นำกลับมาใช้ใหม่จากน้ำเสีย

การปรับปรุงระบบบำบัดน้ำเสีย

การใช้ระบบบำบัดน้ำเสียอย่างแพร่หลายส่งผลให้เกิดการดัดแปลงที่หลากหลายซึ่งตอบสนองความต้องการการรักษาที่ไม่เหมือนใคร ขั้นตอนการบำบัดเพิ่มเติมเหล่านี้ช่วยให้น้ำเสียที่เข้าสู่สิ่งแวดล้อมสะอาดขึ้น เนื่องจากระบบเหล่านี้มักจะจับคู่กับบ่อน้ำเพื่อเป็นแหล่งน้ำดื่ม จึงช่วยปรับปรุงคุณภาพของน้ำดื่มด้วยเช่นกัน

ดู กรณีศึกษาจากลองไอส์แลนด์นิวยอร์ก อธิบายถึงความพยายามในการเปลี่ยนระบบบำบัดน้ำเสียแบบเก่าด้วยระบบลดไนโตรเจนด้วยช่องชะตื้นที่สามารถป้องกันไม่ให้ไนโตรเจนประมาณ 95% จากน้ำเสียไหลลงสู่แหล่งต้นน้ำและช่วยให้ชั้นน้ำใต้ดินสามารถเติมพลัง

การกู้คืนทรัพยากร

การกู้คืนทรัพยากรหมายถึงการจับและนำน้ำและของแข็งกลับมาใช้ใหม่จากของเสียของมนุษย์ กลยุทธ์บางอย่างสำหรับการกู้คืนทรัพยากร ได้แก่:

• ถมน้ำจืด เพื่อการชลประทานและการใช้ประโยชน์อื่น ๆ ที่ไม่สามารถดื่มได้ซึ่งยังสามารถลดน้ำที่จำเป็นสำหรับการสุขาภิบาลและการบำบัดในอนาคต
• ไบโอโซลิด ใช้เพิ่มลงในดินเป็นปุ๋ยเมื่อได้รับมาตรฐานที่เหมาะสม (ตัวอย่างเช่น ห่วง Biosolids ซีแอตเทิลสหรัฐอเมริกาซึ่งใช้จุลินทรีย์และความร้อนในการย่อยอาหารเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์สำหรับใช้ในสวนและป่า)
• ไมโครฟิลเตรชัน ระบบ Reverse Osmosis, และ UV (ใช้โดย ระบบเติมน้ำใต้ดินของ Orange County Water Districtสำหรับน้ำดื่มในลอสแองเจลิสสหรัฐอเมริกา)
• การสร้างก๊าซชีวภาพผ่าน การย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจน และการดักจับก๊าซมีเทน - มักใช้โดยโรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่ (WWTPs) เพื่อกู้คืนทรัพยากรบำบัดไบโอซอลด์และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

การกู้คืนทรัพยากรกำลังได้รับความสนใจจากโซลูชันสำหรับทั้งระบบขนาดเล็ก ระบบกระจายอำนาจ และโรงบำบัดแบบรวมศูนย์ขนาดใหญ่ ประโยชน์ของกลยุทธ์การกู้คืนทรัพยากร ได้แก่:

• การกำจัดสารอาหารและสิ่งปนเปื้อนที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และมหาสมุทร
• การกู้คืนทรัพยากรอันมีค่าจากขยะ
• สามารถใช้เป็นระบบสุขาภิบาลที่ไม่มีอยู่จริงหรือปรับปรุง/แทนที่ระบบบำบัดที่ล้าสมัย

มีการนำเสนอการดำเนินการสองอย่างในรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่างซึ่งเป็นตัวอย่างของนวัตกรรมที่ใช้คอนเทนเนอร์และในระดับเทศบาล

ดิน

ในเฮติ องค์กรพัฒนาเอกชน ดิน (วิถีชีวิตแบบบูรณาการอินทรีย์ที่ยั่งยืน) กำลังใช้เทคโนโลยีการกู้คืนทรัพยากรเพื่อให้มีการสุขาภิบาลตามคอนเทนเนอร์ ระบบนี้จัดเตรียมห้องสุขาให้กับผู้ที่ไม่มีทางเข้าออกอย่างปลอดภัยและช่วยแก้ปัญหามลภาวะและการกัดเซาะ ห้องสุขาเปลี่ยนปัสสาวะและแยกขยะมูลฝอยเพื่อเก็บเป็นรายสัปดาห์

ภาพประกอบของกระบวนการสุขาภิบาลที่ใช้คอนเทนเนอร์ SOIL และการกู้คืนทรัพยากร ที่มา: SOIL

SOIL รวบรวมและขนส่งของเสียไปยังสถานที่ทำปุ๋ยหมักซึ่งได้รับการบำบัดตามมาตรฐานที่กำหนดโดยองค์การอนามัยโลก ปุ๋ยสำเร็จรูปจะขายให้กับเกษตรกรเพื่อเพิ่มผลผลิตพืชผลและลดการพังทลาย

พลังงานชีวภาพ Janicki

ตามหลักการแล้ว การกู้คืนทรัพยากรจะสร้างมูลค่าจากของเสียผ่านระบบลูปปิดโดยสิ้นเชิง ดังที่ตัวประมวลผล Janicki Omni เป็นตัวอย่าง Omni Processor นำของเสียและขยะของมนุษย์มาเปลี่ยนให้เป็นพลังงานไฟฟ้าและน้ำดื่มสะอาด มันทำงานเหมือนโรงไฟฟ้าไอน้ำ เตาเผาขยะ และระบบกรองน้ำที่รวมกันเป็นหนึ่งเดียว แม้ว่าจะยังคงเป็นเครื่องต้นแบบในเมืองดาการ์ ประเทศเซเนกัล แต่ระบบก็แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการชดเชยต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงาน (เนื่องจากผลิตพลังงานออกมาเอง) และแหล่งทรัพยากรธรรมชาติ (เนื่องจากสิ่งปฏิกูลและขยะไม่มีค่า) ด้วยตระหนักถึงต้นทุนเริ่มต้นที่สูงในการสร้างระบบนี้ ตัวประมวลผล Omni จึงเป็นทางเลือกในอนาคตสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่ที่ให้บริการในเมืองต่างๆ ทั่วโลก

โปรเซสเซอร์ Janicki Omni ที่มา: Janicki Bioenergy

โซลูชันจากธรรมชาติ

กระบวนการบำบัดตามธรรมชาติใช้พืชและจุลินทรีย์ในการย่อยสลาย ดูดซับ ดักจับ และ/หรือเติมออกซิเจนในน้ำที่ปนเปื้อนในขณะที่มันเคลื่อนผ่านสิ่งแวดล้อม กระบวนการทางธรรมชาติเหล่านี้จะดักจับและกรองพื้นผิวและน้ำใต้ดินที่ปนเปื้อนอย่างมีประสิทธิภาพ รวมถึงการไหลบ่าของน้ำฝนที่ปนเปื้อนจากน้ำฝน ก่อนที่มันจะปล่อยลงสู่มหาสมุทร

โอกาสและผลประโยชน์จากการแก้ปัญหาที่อิงธรรมชาติ ที่มา: IUCN Water

วิธีแก้ปัญหาตามธรรมชาติ รวมถึงพื้นที่ชุ่มน้ำที่สร้างขึ้น ไบโอวาฬ แหล่งถ่านกัมมันต์ บ่อตั้งถิ่นฐาน เขตกันชนริมฝั่งน้ำ และอื่นๆ นักวิจารณ์เกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหาจากธรรมชาติอ้างว่าพวกเขาอาจไม่ได้ให้การรักษาและการกำจัดเชื้อโรคที่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม กลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงการกำจัดเชื้อโรคคือการทำให้แน่ใจว่าระบบมีปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจนและจุลชีพที่ขยายออกไป โดยการชะลออัตราการไหลและเชื่อมโยงโซลูชั่นจากธรรมชาติเข้ากับขั้นตอนการรักษาเพิ่มเติมจากระบบแบบรวมศูนย์หรือแบบกระจายอำนาจ กลยุทธ์เหล่านี้มีประโยชน์เพิ่มเติมในการจัดหาที่อยู่อาศัยเพื่อสนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพ การสนับสนุนนันทนาการ (รวมถึงการตกปลาและการท่องเที่ยว) และประโยชน์ด้านความงามเหนือเทคโนโลยีการบำบัดอื่นๆ

สำรวจสองตัวอย่างนี้เพื่อดูกระบวนการบำบัดตามธรรมชาติอย่างใกล้ชิด:

1. โครงสร้างพื้นฐานสีเขียวถูกนำมาใช้เพื่อให้การบำบัดเพิ่มเติมสำหรับการปล่อยถังบำบัดน้ำเสีย เพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดสิ่งปนเปื้อน และลดปริมาณน้ำเสียที่เข้าสู่ Guánica Bay, เปอร์โตริโก
2. ถ่านไบโอชาร์ (ถ่านที่ผลิตจากอินทรียวัตถุ) และหญ้าแฝก ถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมการกัดเซาะและกำจัดสารอาหารใน อเมริกันซามัว

กำหนดระเบียบ

ความไม่สอดคล้องกันของกฎระเบียบภายในและระหว่างชุมชน เมือง รัฐ และประเทศ ทำให้เกิดความท้าทายที่ซับซ้อนสำหรับการจัดการน้ำเสีย ควรมีการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอและกำหนดเกณฑ์ในท้องถิ่นสำหรับสารปนเปื้อนที่เกิดจากน้ำเสียเพื่อระบุเมื่อเกิดเหตุการณ์มลพิษ ด้วยเกณฑ์ที่กำหนดไว้ ชุมชนต่างๆ สามารถกำหนดได้ดีขึ้นว่าเมื่อใดควรตอบสนองอย่างเจาะจง เช่น การปิดชายหาดเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ หรือการออกคำแนะนำเกี่ยวกับน้ำเดือด มาตรฐานการบำบัดและ/หรือข้อกำหนดของของเสียที่มีอยู่ส่วนใหญ่มาจากเขตอบอุ่น แต่มาตรฐานเหล่านี้สามารถใช้เป็นแบบอย่างในการกำหนดมาตรฐานสำหรับการเฝ้าติดตามและการแทรกแซงที่จะดำเนินการในเขตเขตร้อน แม้ว่าระเบียบข้อบังคับอาจอยู่นอกเหนือขอบเขตงานของผู้จัดการเดินเรือ แต่เครื่องมือที่พัฒนาขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของระเบียบข้อบังคับในประเทศอื่นๆ อาจช่วยแนะนำแผนการตรวจสอบและเกณฑ์ในการแก้ไขปัญหามลพิษทางน้ำเสีย สำรวจหน้า 22-28 ของ คู่มือผู้ปฏิบัติงานเกี่ยวกับมลพิษทางน้ำเสียในมหาสมุทร เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับกรอบการทำงานที่มีอยู่ในระดับภูมิภาคและระดับประเทศ ตลอดจนหมวดหมู่ต่างๆ ที่ควรพิจารณาสำหรับกฎระเบียบและจรรยาบรรณที่เกี่ยวข้อง

สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ได้ใช้เครื่องมือหลายอย่างเพื่อกำหนดเกณฑ์การปนเปื้อนสำหรับแหล่งน้ำและสิ่งมีชีวิตในน้ำ เครื่องมือธรณีประตูที่ใช้กันทั่วไปคือน้ำหนักรวมสูงสุดต่อวันหรือ TMDL ซึ่งจำกัดปริมาณสารปนเปื้อนจำเพาะที่อนุญาตให้เข้าสู่แหล่งน้ำ ซึ่งมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งปนเปื้อนในน้ำเสียที่เกิดจาก แหล่งที่มาที่ไม่ใช่จุด. TMDL เกี่ยวข้องกับปริมาณของสารปนเปื้อนที่เข้าสู่แหล่งน้ำมากกว่าแหล่งที่มา บางส่วนของ เครื่องมือ EPA เพิ่มเติม รวมชั้นข้อมูลสารอาหาร (นปท) โปรแกรมการสร้างแบบจำลองคุณภาพน้ำ (WASP) และเครื่องมือวินิจฉัยความบกพร่องทางชีวภาพ (แคดดิส).

สมาคมน้ำเสีย

สมาคมระดับภูมิภาคเป็นพันธมิตรหลักในการเชื่อมต่อผู้จัดการกับหน่วยงานกำกับดูแลและระบบสาธารณูปโภค องค์กรต่างๆเช่น สมาคมน้ำและน้ำเสียแคริบเบียนที่ สมาคมน้ำและน้ำเสียแปซิฟิกและ Pacific Water & Wastes Association เป็นทรัพยากรที่มีค่าสำหรับผู้จัดการที่ต้องการสำรวจข้อกำหนดด้านกฎระเบียบที่ใช้บังคับและเข้าถึงข้อมูล เครื่องมือ และทรัพยากรอื่นๆ

ความเหมาะสมของระบบ

แผนภูมิด้านล่างแสดงข้อควรพิจารณาบางประการเพื่อเป็นแนวทางในการตัดสินใจของระบบโดยพิจารณาจากน้ำทิ้งกฎระเบียบและสภาพแวดล้อมการรับ ขณะนี้ยังขาดเครื่องมือที่คำนึงถึงเกณฑ์ทางสังคมสุขภาพและสิ่งแวดล้อมในการพิจารณาการแทรกแซงด้านสุขาภิบาลที่เหมาะสมที่สุด เมื่อมีการพัฒนาเครื่องมือในอนาคตสิ่งสำคัญคือต้องรวมข้อมูลเชิงลึกของผู้ปฏิบัติงานทางทะเลเกี่ยวกับระดับการรักษาและเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการปกป้องมหาสมุทร

แผนผังข้างต้นรายละเอียดการพิจารณาที่เครื่องมือสนับสนุนการตัดสินใจความเหมาะสมของระบบแบบบูรณาการอาจรวมถึงการพิจารณาสุขภาพระบบนิเวศทรัพยากรประสิทธิภาพการยอมรับและความยั่งยืน ที่มา: ดัดแปลงจาก US EPA

ชายฝั่งแมสซาชูเซตส์เผชิญกับความท้าทายในการโหลดสารอาหารที่เกี่ยวข้องกับมลพิษทางน้ำเสียมานานหลายทศวรรษ เพื่อตอบสนองคณะกรรมการ Cape Cod ได้รวบรวมเว็บไซต์เชิงโต้ตอบของเทคโนโลยีสุขาภิบาล เทคโนโลยีเมทริกซ์. เครื่องมือนี้ให้รายละเอียดคุณลักษณะและข้อบกพร่องของเทคโนโลยีต่างๆที่ทำให้เหมาะสมในบริบทต่างๆ เน้นเป็นพิเศษในการกำจัดสารอาหาร การฟื้นฟูชายฝั่งและการบูรณะแสดงให้เห็นถึงความเกี่ยวข้องของไซต์นี้สำหรับผู้ปฏิบัติงานทางทะเล การคลิกผ่านเทคโนโลยีเหล่านี้จะให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชันที่มีอยู่ซึ่งอาจเข้ากันได้มากที่สุดสำหรับสถานการณ์ที่กำหนด