新興管理解決方案

污水管。 照片©Joe Miller

改善和發展污水處理系統的創新技術和新管理策略正在湧現。 下面將詳細說明幾個示例。

先進的現場廢水處理系統(OWTS)中的營養去除

化糞池系統的改進以增加排放前的污水中營養物去除能力,這是易富營養化地區現場廢水處理系統(OWTS)的新興策略。 為了減少營養負荷,新技術如 在新窗口中打開循環砂濾器 在某些地方變得越來越普遍,甚至是必需的。

砂濾池化糞池系統

砂濾池化糞池系統。 來源: 在新窗口中打開USEPA

從事為OWTS制定營養去除策略的領先機構包括:

資源回收

資源回收是指從污水廢物中捕獲和再利用水和固體。 作為小型OWTS和大型集中式處理廠的解決方案,資源回收正越來越受到關注。 資源恢復的一些策略包括:

  • 淡水回收 用於灌溉和其他非飲用水用途,也可以減少未來衛生和處理所需的水
  • 生物固體 當按照適當的標準處理後,可作為肥料添加到土壤中(例如, 在新窗口中打開循環生物固體 美國西雅圖,它利用微生物和熱量進行消化,製成一種可以在花園和森林中使用的產品)
  • 微濾 反滲透, UV (由  在新窗口中打開橙縣水區的地下水補充系統,美國洛杉磯),請閱讀 案例研究
  • 通過產生沼氣 厭氧消化 和甲烷捕集–通常被大型廢水處理廠(WWTP)用來回收資源,處理生物固體並減少溫室氣體排放

缺乏衛生條件不是實施資源回收策略的唯一原因。 過時的處理系統以及未清除的養分和新出現的污染物也對人類和海洋健康有害。 文獻 另外,從污水中回收的資源可能很有價值,從淡水到稀有金屬。 如果做得好,資源回收可以從廢物中創造價值,並通過產生處理所需的電,水和熱能來貢獻全閉環系統,如Janicki Omniprocessor所示(請參見以下說明)。 該技術可以改善或替代現有的處理系統不足。

下面將更詳細地介紹兩個操作,並提供基於容器的創新和市政規模的創新的示例。

海地土壤

資料來源:海地土壤

生態衛生 海地

使用生態過程來處理污水的概念並不是什麼新概念,但是在為無法訪問的人們提供廁所的同時安全地進行處理為海地的污染和侵蝕提供了解決方案。  在新窗口中打開土壤(可持續有機綜合生計) 是一家提供基於容器的衛生設施的非政府組織。 他們使用尿液轉移廁所將固體廢物分離出來,每週收集一次,然後將廢物運至堆肥設施進行處理。 通過堆肥,將廢物按照世界衛生組織的標準處理,並將成品肥料出售給農民,以提高產量。

Janicki生物能源

在比爾和梅琳達·蓋茨基金會的支持下,多功能處理器是為服務於世界各地城市的大規模污水處理廠的潛在替代產品。 這項技術將污水轉化為蒸汽和灰分,用於驅動工廠的運營。 取回淡水並進行處理以用於飲用水的再利用。 儘管該系統仍是塞內加爾達喀爾的原型,但該系統將污水的組成部分視為資源,並顯示了抵消運營成本和自然資源投入的潛力。 觀看有關將浪費變成財富的視頻。

基於自然的解決方案

污水管理常常使人想到灰色的基礎設施:水泥管和地下儲罐。 自然(綠色)基礎設施和 基於自然的解決方案(NBS) 提供額外的保護,以免受到污水的影響,有效地將被污染的地表水和地下水排放到海洋中。 自然處理過程,包括延長污水接觸微生物的活動,植物的吸收和氧合作用,可促進營養物質和病原體的去除以及其他有害污水化合物的潛在吸收。 文獻 單擊下面的圖片查看NBS的機會和好處。

水資源管理的自然基礎設施

基於自然的解決方案的機會和收益。 資料來源:自然保護聯盟

濕地的好處

天然和人工濕地為生態系統和水質帶來的好處。 通過這些系統的運動以及進入其他水體(例如海洋)之前,水質得以改善。 來源: 在新窗口中打開西藏自然環境保護網

國家統計局有很多例子,包括 降低薩摩亞礁石污染的脊 使用生物炭和香根草進行生物保留和侵蝕控制以去除營養。 其他示例包括濕地,生物沼澤,活性炭沉積物,紅樹林和河岸緩衝帶。 對基於自然的解決方案(NBS)的批評是,它們可能無法單獨提供足夠的治療和病原體去除方法。 然而,加上額外的治療方法以及與氧氣和微生物的擴展相互作用,可以克服這一挑戰,而NBS可能會提供一種有效的策略來增強其他治療機制。 看看這個 來自波多黎各瓜尼卡灣的案例研究 使用綠色基礎設施為化糞池排放提供額外的處理,從而增強了污染物的去除並大大減少了進入海灣的廢水量。

社區,城市,州和國家內部和之間的法規不一致給污水管理提出了複雜的挑戰。 但是,定期監測和確定污水中污染物的閾值可能會測量污染事件並激發應對和預防工作。 現有處理標准或廢水法規的大多數示例來自溫帶地區,但是即使在沒有針對污水的特定政策的地區,也可以對策略進行調整,以增強對現有污染物的衡量,告知干預措施並補充未來的監測。

美國環保局已經採用了幾種工具來建立水體和水生生物的污染物閾值。 常用的閾值工具是總最大日負荷(TMDL),它會限制允許進入水體的特定污染物的量。 這對於源自以下物質的污水污染物特別有效 非點源。 TMDL與進入水體而不是其來源的污染物數量有關。 一些 在新窗口中打開許多其他EPA工具 包括營養數據層( 在新窗口中打開全國個人數字助理),水質建模程序( 在新窗口中打開黃蜂),以及用於生物損傷的診斷工具( 在新窗口中打開計算機輔助設計).

來自美國珊瑚礁工作組(USCRTF)的新興監管工具是生物條件梯度(BCG),其基於特定於珊瑚礁環境的水質標準。 BCG提供了一種戰略,可通過建立基準並隨時間推移匯總污染和生態系統數據來了解污染對珊瑚礁生態系統的影響。 該工具可用於預測未來污染的影響,並指示長期暴露會對珊瑚礁系統產生的影響。

BCG概念模型以圖形方式顯示了珊瑚礁對棲息地壓力源(特別是污染)的脆弱性和響應,表明了污染,遠離自然棲息地的偏離以及生態系統和生物多樣性的完整性和功能性之間的關係。 資料來源:美國珊瑚礁工作隊

《澳大利亞污水處理系統準則,廢水管理》承認在廢水排放之前需要考慮環境參數。 在當地確定排放到沿海水域的污水的處理標準的同時,政府鼓勵對排放前後的水質進行監測,減少病原體的二次處理以及消毒。 由於稀釋速度較慢,海灣和河口被認為對污染特別敏感,需要(至少)二次處理,通常需要額外的營養去除。 文獻 澳大利亞的污水管理策略越來越與海洋保護保持一致,例如 在新窗口中打開凱恩斯清潔海洋聯盟廢水處理廠升級打開PDF文件 .

系統適用性

下表提供了一些注意事項,以指導根據廢水,法規和接收環境進行系統決策。 當前缺少用於確定最適當的衛生干預措施的社會,健康和環境標準的工具。 隨著未來工具的發展,重要的是讓海洋從業者了解治療的程度和最有效的保護海洋技術。

上面的示意圖詳細說明了集成系統適用性決策支持工具可能包括的考慮因素,包括健康,生態系統,資源,功效,可接受性和可持續性。 資料來源:改編自美國環保署

數十年來,馬薩諸塞州沿海地區一直面臨著與污水相關的養分裝載挑戰。 作為回應,鱈魚角委員會建立了一個互動式衛生技術網站, 在新窗口中打開技術矩陣。 該工具詳細說明了使它們適用於不同上下文的各種技術的屬性和缺點。 特別強調營養去除 沿海整治以及修復過程證明了該網站對海洋從業者的重要性。 單擊這些技術可提供有關可用解決方案的更多信息,並且這些信息可能在特定情況下最兼容。

比賽與挑戰

衛生可以通過多種方式來實現,這需要廣泛的資源並取得不同程度的成功。 比爾和梅琳達·蓋茨基金會(Bill&Melinda Gates Foundation)將創新重點放在改善衛生技術上,並每年撥款  在新窗口中打開重塑廁所挑戰 徵求意見並支持模塊化衛生系統的開發,以減少水,電和金​​錢的投入。 在新窗口中打開RARE的2020解決方案搜索 專注於應對氣候變化的行為改變策略。 對衛生的要求日益提高,將其作為健康和環境保護的要求將繼續激發新的想法。

諸如此類的機會表明了污水污染的跨學科性質。 儘管技術,法規和管理策略至關重要,但持久的解決方案需要跨部門的協作。 讓海洋管理人員參與這項工作對於保護海洋及其資源至關重要。

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