夏威夷——廢水污染| 珊瑚礁恢復力

使用蠕蟲減少夏威夷的廢水污染

活動地點

毛伊島和歐胡島

老虎蟲。照片 © Eli T. CC BY 4.0

所面臨的挑戰

污水池是地面上的洞，未經處理的污水和廢水會沉積在其中。他們將廢水集中在地下深處，在那裡它經常與地下水接觸，造成地下水污染並影響人類健康以及飲用水、水體和珊瑚礁的質量。不幸的是，污水池是夏威夷最常用的廢水和污水收集方法。雖然該州在 2016 年禁止建造新的污水池，但夏威夷仍有 88,000 個污水池，其中近一半（43,000 個）對整個島嶼及其流域的水資源和水質構成威脅（夏威夷衛生部). 根據夏威夷衛生部 (DOH) 的數據，在常年河道 6,700 英尺範圍內有 200 個污水池，在夏威夷、考艾島、毛伊島和莫洛卡島的常年流域內約有 31,000 個'我。該州的污水池每天向地下排放大約 53 萬加侖未經處理的污水。廢水可能含有一系列污染物，包括沉積物、營養物、殺蟲劑、痕量金屬、碳氫化合物、藥物和微塑料，這些污染物會對夏威夷居民和遊客的健康以及對珊瑚礁的影響和珊瑚礁生態系統。這些污染物會降低珊瑚礁對氣候變化的恢復能力，並使它們對海洋變暖和酸化更加敏感（聯合國環境規劃署). 2017 年，夏威夷立法機構通過了第 125 號法案，該法案要求到 2050 年更換該州的所有污水池。更換污水池的默認解決方案是在系統中添加常規化糞池和排水場；這通常花費 20,000 到 40,000 美元——這是大多數夏威夷居民無法獲得的昂貴解決方案。

所採取的行動

變革技術研究所 (ITT) 和 TBF 環境解決方案正在向夏威夷引進 Tiger Biofilter (TBF) 技術。 TBF 技術結合使用蚯蚓、細菌和天然過濾材料來處理廢水，消除了 99% 的糞便病原體，從而產生可重複使用的非飲用水。生物過濾器使用一種特殊類型的堆肥蠕蟲，稱為老虎蠕蟲，它們在潮濕的土壤、腐爛的植被、糞便和糞便中茁壯成長；它們有效地消耗病原體並將廢物轉化為氣體和堆肥。這種使用含有蚯蚓的生物培養基進行污水過濾的過程稱為蠕蟲過濾。 TBF 將“被動曝氣”引入廢水，將廢物轉化為氣體和清潔、肥沃且無異味的蚯蚓糞。任何多餘的水都會通過 TBF 系統過濾並作為處理過的廢水進入現有的污水池。夏威夷 Tiger Biofilter 的目標價格約為每個系統 5,000 美元（包括安裝成本），大約是傳統化糞池成本的 12.5% 到 25%。

夏威夷的 TBF 技術基於在印度取得成功的蠕蟲過濾技術。 TBF 環境解決方案正在印度安裝一系列蠕蟲過濾系統，包括農村家庭的戶外廁所、公寓樓的中型系統、泵送化糞池的堆肥設施以及大型市政污水處理廠。這 ”老虎馬桶”，在印度農村廣為人知，本質上是一個蚯蚓堆肥廁所，作為外屋的一部分安裝。截至2023年，老虎馬桶已在印度廣泛實施，印度政府將其列為家庭衛生以及大規模污水和污泥處理的批准選項。迄今為止，TBF 已在印度安裝了 4,000 多個老虎馬桶。他們還安裝了 20 多個污水處理廠，處理能力從每天 1,000 升到每天 1 萬升不等。此外，TBF 在東非的盧旺達安裝了幾個帶有蠕蟲過濾器的集中式污水處理裝置。

印度的家庭級（1,000 升/天）TBF 系統。照片 © Ajeet Oak

2020 年 XNUMX 月，ITT 在毛伊島的夏威夷州安裝了第一個蠕蟲過濾系統，作為家庭廁所廢水處理系統。在這個試點安裝中，家裡兩個廁所的管道被重新定向到蠕蟲過濾器水箱。 vermifilter 罐包含生物介質層中的老虎蠕蟲，以及用於排出多餘液體的礫石。廢水通過這個水箱，固體廢物被老虎蠕蟲消化後，液體排入植物床，進一步過濾水，處理後的水然後流入現有的污水池。

Tiger 初級生物過濾器處理池（左）。通過初級水箱後，水流到植物床過濾器（右）進行二級處理，然後流入現有的污水池。照片 © ITT

ITT 在毛伊島的庫拉安裝了一個額外的試點項目，處理家庭灰水和未經處理的污水。中水和廁所污水相結合的體積比純污水系統大；因此，該處理系統有一個額外的收集罐，用於在將廢水泵入蠕蟲過濾器之前收集廢水。廢水慢慢滴入蠕蟲過濾器，以避免系統被過多的液體淹沒。一旦污水通過蠕蟲過濾器，它就會流經額外的植物床進行過濾，如下圖所示。

毛伊島庫拉的第二個試驗裝置，處理所有家庭用水（廁所水和灰水）。照片 © ITT

第三個 ITT 生物過濾器於 2022 年 11 月在毛伊島的馬卡瓦安裝，僅處理家庭的灰水。在運營的前 2023 個月，它在沒有蚯蚓的情況下進行實驗性運營，僅使用種植的礫石床。隨後於 XNUMX 年 XNUMX 月引入了老虎蠕蟲，初步結果表明使用蠕蟲提高了治療效果。

毛伊島馬卡瓦奧的灰水生物過濾器。照片 © ITT

它有多成功？

毛伊島的家用試點裝置已成功運行三年多。幾乎每週，夏威夷大學毛伊島學院的工作人員都會對通過過濾系統的水進行取樣。工作人員在大學實驗室分析樣本，並將結果與國家衛生基金會 (NSF) 現場污水處理系統標准進行比較。截至 2023 年，庫拉的綜合廢水蠕蟲過濾系統（上圖）符合 NSF 40 和 245 現場污水處理標準規定的性能標準。 NSF 40 和 245 是現場住宅廢水處理系統最受認可和接受的標準（美國國家科學基金會 2023).

為了獲得夏威夷政府批准大規模實施這些系統，必須按照夏威夷衛生部的指導方針，在位於馬諾阿的夏威夷大學的監督下，在瓦胡島進行測試。 ITT 在歐胡島 Wahiawa 污水處理廠的認可測試場地安裝了一個蠕蟲過濾器，每天可處理 400 加侖的混合污水。該系統運行良好，但目前出水水質超出了夏威夷等效 NSF 認證的可接受範圍。這可能是因為污水處理廠的廢水被廣泛抽取和運輸，有機固體被分解成微小的顆粒，未經處理就流過蠕蟲過濾器。安裝在家庭規模的蠕蟲過濾器不會面臨這個問題，因為固體廢物更完整併且在蠕蟲過濾器中被過濾掉並被蠕蟲消耗。 ITT 正在與測試官員密切合作，討論不同的測試選項，這些選項可能會提供更真實的結果，代表典型的住宅用例。

經驗教訓和建議

儘早與政府監管機構聯繫，了解許可審批流程。 了解監管環境和批准要求是廣泛實施新技術的關鍵。夏威夷衛生部和其他夏威夷政府機構了解到，污水池造成的污染是該州一個嚴重而普遍的問題，並且正在尋找替代解決方案。然而，監管環境複雜，決策者眾多，這可能會使不熟悉審批流程的人感到困惑。與決策機構的主要聯繫人建立聯繫對於實施新技術非常有幫助。
盡可能實施試點項目. TBF 技術在印度的廣泛實施和夏威夷幾種不同蠕蟲過濾系統的成功試驗都表明，如果實施規模適當，該技術可有效處理廢水和減少廢水污染。

資金摘要

麥肯齊·斯科特

夏威夷 - 廢水污染