stringtranslate.com

Управление фекальным шламом

Фекальный шлам откачивается из выгребной ямы в Дурбане, Южная Африка.

Управление фекальным шламом ( FSM ) (или управление фекальным шламом в британском английском) — это хранение, сбор, транспортировка, обработка и безопасное конечное использование или утилизация фекального шлама. [1] В совокупности сбор, транспортировка, обработка и конечное использование фекального шлама составляют «цепочку создания стоимости» или «цепочку услуг» управления фекальным шламом. Фекальный шлам определяется очень широко как то, что накапливается в локальных системах санитарии (например, выгребные ямы , септики и контейнерные решения) и, в частности, не транспортируется через канализацию . Он состоит из человеческих экскрементов , но также и всего остального, что может попасть в технологию локализации на месте, например, смывная вода, чистящие средства (например, туалетная бумага и материалы для анальной очистки ), средства менструальной гигиены , серая вода (т. е. вода для купания или кухни, включая жиры, масла и смазку) и твердые отходы . Фекальный шлам, который удаляется из септиков, называется септиком .

По оценкам, треть населения мира обслуживается местной санитарией, а в странах с низким уровнем дохода менее 10% городских территорий обслуживаются канализацией. [2] [3] В странах с низким уровнем дохода большая часть фекального шлама сбрасывается в городскую среду без очистки, что создает огромную нагрузку на здоровье населения и окружающую среду. Таким образом, FSM играет важную роль в безопасной санитарии и защите здоровья населения . Услуги FSM предоставляются рядом официальных и неофициальных поставщиков услуг частного сектора, местными органами власти, водными органами и коммунальными службами . Это также может привести к ненадежным услугам с относительно высокими затратами на уровне домохозяйств.

Хотя новые технологии теперь позволяют обрабатывать фекальный шлам на месте (см. Мобильные очистные установки ниже), большая часть фекального шлама собирается и либо выбрасывается в окружающую среду, либо обрабатывается за пределами места. Сбор фекального шлама может быть организован по расписанию или по вызову (также известный как услуги по требованию, по запросу или внеплановые услуги). Собранный фекальный шлам может быть вручную или механически опорожнен, а затем доставлен на очистные сооружения с помощью вакуумного грузовика , резервуара и насоса, установленного на грузовой платформе, небольшого резервуара, запряженного мотоциклом, или в контейнерах на ручной тележке. В настоящее время исследуется и пилотируется более широкое использование нескольких децентрализованных установок по обработке шлама в городах (чтобы избежать больших расстояний перевозки).

Фекальный шлам отличается от сточных вод и не может быть просто совместно обработан на очистных сооружениях. Небольшие добавки фекального шлама возможны, если растения недоиспользуются и способны выдержать дополнительную нагрузку, а также имеются возможности для разделения жидкостей и твердых веществ. [4] Могут использоваться различные механизированные и немеханизированные технологии обработки, включая отстойники , засаженные и незасаженные сушильные площадки и пруды для стабилизации отходов . Процесс обработки может производить конечные продукты восстановления ресурсов , такие как очищенные сточные воды , которые могут использоваться для орошения , совместного компостирования в качестве почвенного кондиционера , анаэробного сбраживания для производства биогаза , форм сухого топлива, таких как пеллеты или биоуголь , древесный уголь , биодизель , шлам и растения или производство белка в качестве корма для животных . [5] [6]

Определения

Управление фекальным шламом включает хранение, сбор, транспортировку, обработку и безопасное конечное использование или утилизацию фекального шлама. [1] : 3  В совокупности сбор, транспортировка, обработка и конечное использование или повторное использование экскрементов составляют «цепочку создания стоимости» управления фекальным шламом.

Фекальный шлам

Фекальный шлам определяется очень широко как то, что накапливается в местных санитарных технологиях и, в частности, не транспортируется через канализацию . Он состоит из человеческих экскрементов , а также всего остального, что может попасть в местные технологии сдерживания, например, смывная вода, чистящие средства и средства менструальной гигиены , серая вода (т. е. вода для купания или кухни, включая жиры, масла и смазку) и твердые отходы . Таким образом, фекальный шлам сильно варьируется, с очень широким диапазоном количеств (т. е. произведенных и накопленных объемов) и качеств (т. е. характеристик). [1] : 3  Фекальный шлам хранится на месте и периодически собирается и транспортируется на установку по обработке фекального шлама, после чего осуществляется безопасная утилизация или конечное использование. [1] При безопасном обращении фекальный шлам, который собирается из выгребных ям, также может называться «илом выгребных ям», тогда как фекальный шлам, собранный из септиков, также может называться «илом септика» или «септиком». [1] : 5 

Септаж

Осадок или «шлам септика» — это фекальный шлам, который накапливается и хранится в септике . Осадок, как правило, более разбавленный, так как септики обычно используются со смывными туалетами ( черная вода ) и может также включать серую воду . Септики также, как правило, имеют меньше твердых отходов, так как они принимают только то, что можно смыть в унитаз (например, туалетную бумагу ). При работе по назначению слой ила скапливается на дне резервуара, слой пены, содержащий жиры, масло и смазку, скапливается наверху, а сток или супернатант содержат меньше твердых частиц.

Периодически (с частотой, зависящей от емкости резервуара, эффективности системы и уровня использования, но обычно реже, чем ежегодно) септик удаляется из септиков специализированными транспортными средствами, известными как вакуумные грузовики . Они откачивают септику из резервуара и перевозят ее на местную установку по очистке фекального ила. Ее также могут использовать фермеры в качестве удобрения или хранить в больших хранилищах отходов септиков для последующей обработки или использования на сельскохозяйственных культурах. [7]

Термин «септаж» используется в Соединенных Штатах по крайней мере с 1992 года. [8] Он также использовался в проектах Агентства США по международному развитию в Азии. [9] Другое определение септика: «Исторический термин для обозначения ила, удаляемого из септиков». [6]

В Индии в некоторых правительственных политических документах используется термин FSSM для «Управление фекальным шламом и септическими отходами». [10]

Цели и преимущества

Отсутствие управления фекальным шламом: сброс фекального шлама в окружающую среду в Буркина-Фасо
Пример отсутствия управления фекальным шламом: фекальный шлам, собранный из выгребных ям, сбрасывается в реку в трущобах Корогочо в Найроби, Кения.

Общая цель FSM — защита здоровья населения и окружающей среды. FSM является ключевым компонентом общегородской инклюзивной санитарии (CWIS), которая учитывает все типы санитарных технологий для обеспечения равноправной, безопасной и устойчивой санитарии для всех. [1] : 2  CWIS использует подход предоставления услуг по всей цепочке услуг, а не только предоставление инфраструктуры.

Правильное и безопасное управление фекальным шламом имеет следующие преимущества: [4]

Развитие событий в секторе

С момента более широкого признания важности санитарии, отмеченного объявлением ООН 2008 года «Годом санитарии», наблюдается устойчивый рост приверженности, внедрения, внедрения и генерации знаний в области неканализованной санитарии. [1] : 2  Включение всей цепочки услуг по управлению санитарией в Цели устойчивого развития (ЦУР) 6 , в отличие от простого предоставления доступа к туалетам, еще больше подтвердило важность ФШМ. ЦУР были запущены в 2015 году, а ЦУР 6 — «чистая вода и санитария для всех к 2030 году», запущенная в 2015 году, еще больше подтвердила ее важность. [1] : 2  Также увеличилось включение управления фекальным шламом в национальные нормативные акты и повестки дня агентств по развитию, увеличилось финансирование со стороны фондов и правительств, а также реализация инфраструктуры и предоставление услуг. [1] : 2 

Наблюдается быстрый рост числа научно обоснованных исследований и журнальных публикаций по этой теме (например, для Африки и Азии [11] [12] ). Технологические разработки стремительно развиваются по всей цепочке обслуживания. Некоторые из них имеют потенциал изменить существующую цепочку обслуживания, например, контейнерная санитария, децентрализованные варианты и инновации, разработанные в рамках проекта « Reinvent the Toilet Challenge» Фонда Билла и Мелинды Гейтс , по крайней мере, с 2012 года. [13]

Учебные программы разрабатывались и внедряются и продолжают разрабатываться. Инициативы включают в себя Глобальную аспирантуру по санитарии и бесплатные онлайн-курсы, такие как серия Sandec MOOC [14] .

Вызовы

Во многих странах с низким и средним уровнем дохода фекальный шлам по-прежнему не обрабатывается должным образом. Это может быть связано с отсутствием уполномоченных учреждений и низкой осведомленностью о влиянии плохой санитарии; отсутствием технических знаний и опыта; невозможностью найти средства для покупки вакуумных грузовиков и обработки, а также отсутствием знаний, необходимых для инициирования и внедрения успешных программ FSM. Другим фактором является то, что транспортировка фекального шлама имеет реальные затраты для операторов вакуумных грузовиков, и, таким образом, существует стимул утилизировать неочищенные отходы в окружающую среду (в первую очередь в водные пути, но также и непосредственно на землю). Неправильное управление фекальным шламом может привести к плохой работе местных санитарных сооружений (OSSF), переполнению фекальным шламом защитных сооружений и небезопасному опорожнению и сбросу неочищенного фекального шлама в окружающую среду. [15]

Фекальный ил содержит патогенные микроорганизмы , может вызывать неприятный запах и вызывать загрязнение поверхностных и грунтовых вод .

Удаление шлама с использованием надлежащих средств индивидуальной защиты в Думагете, Филиппины

Компоненты

Управление фекальным шламом (FSM) требует безопасных и гигиеничных услуг по опорожнению септиков и выгребных ям , а также эффективной обработки твердых веществ и жидкостей и повторного использования обработанных продуктов, где это возможно. [4] Оно может включать ряд вариантов, включая обработку на месте и за его пределами, а также рассеивание или улавливание и дальнейшую переработку продуктов процесса обработки в такие продукты, как биогаз , компост и энергию.

По типу жилья

Города

Парк вакуумных грузовиков , используемых для услуг по удалению шлама компанией Manila Water в Маниле, Филиппины

FSM является важнейшей службой санитарии в городах и поселках во всех странах, где домохозяйства используют местные системы санитарии. [16] Общегородские программы FSM могут использовать несколько или одно очистное сооружение, использовать стационарные и мобильные перегрузочные станции и взаимодействовать с микро-, малыми и средними предприятиями, которые могут предоставлять некоторые или все услуги. [17] : 99  Программы могут быть поэтапными с течением времени для удовлетворения растущего спроса.

Пригородные районы

Пригородные районы часто менее густонаселены, чем городские центры. Поэтому у них больше места, и местные системы канализации могут быть эффективными для обработки твердых и жидких отходов. В большинстве таких пригородных районов менее вероятно, что они будут подключены к обычной централизованной системе канализации в краткосрочной или среднесрочной перспективе. Поэтому эти районы будут полагаться на сочетание местных систем и услуг канализации, децентрализованных систем управления сточными водами или на кондоминиумную или упрощенную канализацию, подключенную к децентрализованной или централизованной очистке. Во всех этих ситуациях FSM является необходимой услугой для поддержания надлежащего функционирования систем канализации.

Сельская местность

Пример плохой практики: рабочий удаляет фекальный шлам из ямы выгребной ямы, не надев никаких средств индивидуальной защиты (в деревне в Буркина-Фасо )

Сельские районы с низкой плотностью населения могут не нуждаться в формальных услугах FSM, если местная практика заключается в том, чтобы закрывать и перестраивать туалеты по мере их заполнения. Однако, если это невозможно, в сельских районах часто отсутствуют очистные сооружения на разумном расстоянии (скажем, в 30 минутах езды); к ним трудно добраться для автоцистерн, и часто существует ограниченный спрос на опорожнение, что делает транспортировку и очистку нерентабельными и недоступными для большинства людей. Поэтому можно рассмотреть такие варианты, как перемещение туалетов на месте, двойные (чередующиеся) выгребные ямы или туалеты Arborloo . Также можно рассмотреть и организовать совместное использование децентрализованных услуг FSM и обработки ила между близлежащими деревнями или прямое безопасное удаление и захоронение отходов.

Альтернативы системам производства фекального шлама

Большинство типов сухих туалетов (за исключением выгребных ям ) не производят фекальный шлам, а вместо этого производят сухие фекалии (в случае сухих туалетов с отводом мочи ) или компост (в случае компостирующих туалетов ). Например, в случае туалетов Arborloo из ямы ничего не извлекается, а вместо этого легкая надстройка надворной постройки перемещается в другую неглубокую яму, а поверх заполненной ямы высаживается дерево.

Аспекты управления

Выбор оператора услуг ФСМ

Услуги FSM обычно предоставляются официальными и неофициальными поставщиками услуг частного сектора, местными органами власти, водохозяйственными организациями и коммунальными службами . Водоканалы с высоким процентом подключения к воде (дома с подключением к водопроводу) являются логичными операторами программ FSM. Если вода продается клиентам по тарифу, может быть добавлен дополнительный тариф для покрытия услуг FSM. Для крупных городов наиболее подходящим оператором обычно является поставщик услуг водоснабжения и канализации. [ необходима цитата ]

Местные органы власти могут выбрать предоставление услуг, используя собственный персонал и ресурсы для сбора, транспортировки и обработки. Это часто происходит в небольших городах или муниципалитетах, где у водопроводной компании может не быть широкого охвата. Во многих случаях сотрудничество между городским правительством и водопроводной компанией может быть стратегически выгодным. Город Думагете, Филиппины, является одним из примеров, где Водный округ (коммунальная компания) и местное правительство имеют совместную собственность и ответственность за программу FSM. [18] Организованные более масштабные программы FSM могут предоставлять услуги дешевле и более гигиенично, чем независимые частные операторы, работающие на разовой основе. Обеспечение доступности услуг является важным коммерческим аргументом при продвижении программы среди граждан и поощрении их к участию. [ необходима цитата ]

Местный частный сектор является важным игроком в предоставлении услуг FSM. В таких случаях подрядчики частного сектора могут работать напрямую с домохозяйствами (в соответствии с регулированием) или участвовать в торгах по контрактам на удаление шлама, заключенным городом. Частный сектор также может предоставлять услуги по эксплуатации и обслуживанию очистных сооружений, а также по переработке и продаже товаров, полученных в результате процесса очистки. Город Сан-Фернандо, Ла-Унион, Филиппины, является примером местного правительства, которое передало частному сектору программу строительства очистных сооружений и сбора отходов. [19]

Плановые программы удаления шлама

Плановая очистка сточных вод — это запланированные усилия местных органов власти или коммунальных служб по обеспечению регулярной очистки септиков. В этом процессе каждая собственность охватывается по определенному маршруту, и жильцы заранее информируются о предстоящей очистке сточных вод. [20] Фактическая очистка сточных вод (или опорожнение септиков) может быть выполнена в рамках государственно-частного партнерства (ГЧП). [20]

В Юго-Восточной Азии (в 2016 году) растет интерес к программам планового опорожнения как к способу предоставления услуг. Исследование WSP рекомендовало, чтобы усилия по внедрению планового опорожнения были сосредоточены в первую очередь на областях, где спрос был наибольшим, а затем переходили к другим областям, где был продемонстрирован успех планового опорожнения. [11] Анализ записей о очистке ям и резервуаров для Палу в Индонезии показал, что существующий спрос на услуги по очистке различался между подрайонами, причем спрос был наибольшим в хорошо зарекомендовавших себя районах и наименьшим в городских окраинах. [ необходима ссылка ]

Существует множество преимуществ плановых услуг по удалению шлама в индийском контексте: соблюдение норм за счет регулярного удаления шлама, снижение высоких цен на удаление шлама, устранение необходимости в ручном труде, улучшение воздействия на окружающую среду и здоровье населения, связь с местными налогами, а не с платой за пользование. [20] Плановое удаление шлама было инициировано в нескольких азиатских странах, включая Филиппины, Малайзию, Вьетнам, Индонезию и Индию. [20] Программа SNV (Организация развития Нидерландов) разработала плановые услуги по опорожнению в Индонезии, Непале и Бангладеш в рамках более широкой программы городской санитарии в 2014–2017 годах. [21]

Элементы успешных программ

Вакуумный грузовик ( вакуумная машина ) в действии в Непале

Услуги FSM могут предоставляться как основанная на спросе (часто называемая по запросу, по вызову, по требованию, ad-hoc или незапланированная) или запланированная (также известная как регулярная) дешламация, или комбинация обоих. В рамках любого из механизмов OSSF дешламация производится на периодической основе или по запросу домохозяйства или в связи с проверкой компетентным органом, указывающей на необходимость дешламации.

Анализ 20 примеров инновационных программ FSM, а также исследования и пропаганда успешных программ, проведенные Oxfam Philippines, показали, что общими элементами успешных программ FSM являются: [17] [11]

Работники санитарных служб

Работники санитарных служб — это люди, ответственные за очистку, обслуживание, эксплуатацию или опорожнение санитарно- технического оборудования на любом этапе санитарной цепочки. [22] : 2  Эти работники способствуют безопасному управлению фекальным шламом.

Работник санитарии (или санитарный работник) — это лицо, ответственное за очистку, обслуживание, эксплуатацию или опорожнение оборудования или технологий на любом этапе цепочки санитарии . [23] : 2  Это определение используется в более узком смысле в секторе WASH . В более широком смысле работники санитарии могут также заниматься уборкой улиц , парков , общественных мест , канализации , ливневых стоков и общественных туалетов . [24] Другое определение: «В тот момент, когда отходы одного человека передаются на аутсорсинг другому, они становятся работой по санитарии». [25] : 4  Некоторые организации используют этот термин специально для сборщиков твердых отходов , тогда как другие исключают из его определения работников, занимающихся управлением сектором твердых отходов (мусора, отходов).

Работники санитарии играют важную роль в поддержании безопасных санитарных услуг в домах, школах, больницах и других местах, а также в защите общественного здоровья, но при этом сталкиваются со многими рисками для здоровья, в том числе от воздействия широкого спектра биологических и химических агентов. Кроме того, они могут подвергаться риску получения травм из-за тяжелого труда, плохих и длительных поз и положений и замкнутых пространств , а также психосоциального стресса . Эти риски усугубляются в условиях нищеты, болезней, плохого питания, плохих жилищных условий, детского труда , миграции, злоупотребления наркотиками и алкоголем, дискриминации, социальной стигмы и общественного пренебрежения. Во многих развивающихся странах работники санитарии «более уязвимы из-за нерегулируемых или необеспеченных мер защиты окружающей среды и труда, а также отсутствия охраны труда и техники безопасности ». [26]

Варианты транспорта

Инкассаторские машины и оборудование

«Гулпер» — устройство для ручной откачки фекального шлама из ям, используемое в Дурбане , Южная Африка.

Если фекальный шлам достаточно жидкий, его обычно собирают с помощью вакуумных насосов или центробежных насосов. На рынке также доступны различные ручные и моторизованные устройства, предназначенные для выкапывания густого и вязкого шлама и накопившегося мусора.

После многолетнего нахождения в септиках и выгребных ямах накопленный ил затвердевает и его очень трудно удалить. Все еще распространено, что рабочие залезают в ямы, чтобы очистить их от ила, хотя эта практика, как правило, небезопасна и нежелательна (в Индии эта практика называется « ручной уборкой »). Существует ряд недорогих насосных систем для гигиеничного удаления этого затвердевшего ила с поверхности земли, хотя многие из них все еще находятся на экспериментальной стадии (например, Excravator, Gulper, e-Vac). [27]

Фекальный шлам также может быть обработан внутри резервуара или ямы, используя "процесс стабилизации извести в яме", который обрабатывает отходы до их удаления из резервуара или ямы. После удаления они транспортируются на локальные или внешние очистные и перерабатывающие предприятия.

Некоторые современные перегрузочные станции и вакуумные грузовики могут до некоторой степени обезвоживать фекальный шлам, и эта вода может быть помещена в канализационные линии для обработки на очистных сооружениях сточных вод. [4] Это позволяет более эффективно обрабатывать больше шлама и может представлять собой один из лучших случаев совместной обработки фекального шлама на очистных сооружениях сточных вод. [ требуется ссылка ]

Пересадочные станции

Перегрузочные станции — это промежуточные пункты выгрузки, которые часто используются там, где очистные сооружения расположены слишком далеко от населенных пунктов, чтобы сделать прямую утилизацию осуществимой. В других местах проблемы с движением или местные запреты на грузовики в дневное время могут сделать перегрузочные станции осуществимыми. Кроме того, муниципалитеты, где к значительному проценту домов не может подъехать автоцистерна, должны использовать перегрузочные станции. Перегрузочные станции используются, если:

Мобильные пересадочные станции

Мобильные перегрузочные станции — это не что иное, как более крупные автоцистерны или прицепы, которые используются вместе с небольшими вакуумными грузовиками и мотоциклами или ручными тележками. Меньшие транспортные средства выгружают в большую цистерну, которая затем перевозит собранный шлам на очистную станцию. Они хорошо работают в бизнес-моделях планового удаления шлама.

Стационарные пересадочные станции

Стационарные станции перекачки — это специализированные сооружения, установленные стратегически по всему муниципалитету, которые служат местами сдачи собранного фекального шлама. Они могут включать приемную станцию ​​с экранами, резервуар для хранения собранных отходов, контейнеры для хранения мусора и промывочные сооружения. Они могут быть более подходящими для программ FSM, использующих бизнес-модель «call-for-service».

В то время как стационарные перегрузочные станции представляют собой стационарные резервуары, мобильные перегрузочные станции представляют собой просто автоцистерны или прицепы, которые работают вместе с SVV и фактически выполняют более дальнюю транспортировку отходов из сообщества на очистные сооружения. Мобильные перегрузочные станции лучше всего подходят для запланированных программ по очистке, где нет ограничений на движение или запретов на грузовики, а также относительно большого количества домов, которые недоступны для более крупных транспортных средств.

Процессы обработки

Сушильная платформа для экстренной обработки фекального шлама от Oxfam на Филиппинах
Сушильная площадка для фекального шлама в Бангладеш

Характеристики фекального шлама

Характеристики фекального ила могут значительно различаться в зависимости от климата, типа туалета, диеты и других переменных. Фекальный ил можно сгруппировать по консистенции как «жидкий» (общее количество твердых веществ или TS <5%), «шлам» (TS 5–15%), «полутвердый» (TS 15–25%) и «твердый» (TS >25%). [1] : 3  Количество и качество фекального ила и сточных вод сильно различаются, при этом диапазон характеристик фекального ила на 1–2 порядка выше, чем у сточных вод. [1] : 4 

Результатом демографических, экологических и технических факторов, влияющих на характеристики фекального ила, является высокий уровень гетерогенности, что затрудняет его характеристику. [1] : 23 

При отсутствии фактических данных проектировщики часто используют значения по умолчанию, такие как 2000 мг/л для БПК и 5000 мг/л TSS, чтобы определить размер системы очистки. Однако это часто приводит к избыточному или недостаточному проектированию установок по очистке фекального шлама. Это происходит потому, что часто не существует «стандартного диапазона вариаций» для определенных свойств, и результаты одного исследования не обязательно могут быть использованы в качестве базы для сравнения с другим. [1] : 23 

Исследования показали, что корреляции с пространственно доступными данными могут помочь предсказать количество и качество фекального шлама. Соответствующие показатели для прогнозирования включают уровень дохода, пользователей, объем, частоту опорожнения и размер грузовика. Использование этих корреляций в характеристиках может обеспечить способ снижения аналитических затрат на анализ фекального шлама. [28]

Проведение исследования по характеристике отходов помогает понять местные условия и предоставляет данные, которые учитываются при определении размеров очистных сооружений. Это также может помочь оценить ценность продуктов, которые могут быть получены в результате процесса очистки.

Основные физико-химические параметры, обычно измеряемые для характеристики фекального ила, включают: [ требуется ссылка ] БПК , общее количество взвешенных твердых частиц , % твердых частиц, показатель песка, ХПК , аммоний , общий азот и общий фосфор, жиры, масла и смазки (FOG), индекс объема ила (SVI), pH, щелочность .

Относительно мало данных о содержании патогенов в фекальном шламе. В одном исследовании из сельской местности Бангладеш было обнаружено 41 яйцо гельминта на грамм фекального шлама из выгребных ям. [29]

На характеристики фекального шлама могут влиять: [4]

Традиционные процессы обработки

Фекальный шлам часто обрабатывается с помощью ряда этапов обработки, чтобы сначала отделить жидкости от твердых веществ, а затем обработать как жидкие, так и твердые потоки, извлекая при этом как можно больше энергии или пищевой ценности. [4] Обычные процессы на заводах по переработке фекального шлама включают:

Искусственные водно-болотные угодья привлекают внимание как недорогая технология очистки, которую можно построить во многих случаях с использованием местных материалов и рабочей силы. Для участков с достаточным количеством земли и готовым запасом гравия и песка эта технология предлагает низкую стоимость, масштабируемость и простоту эксплуатации. [30]

Сушильные кровати

Простые иловые сушильные площадки могут использоваться для обезвоживания и сушки, поскольку они являются дешевым и простым методом сушки фекального ила (они также широко используются для сушки канализационного ила ). Дренажная вода должна быть собрана; сушильные площадки иногда накрываются, но обычно остаются открытыми. Сушильные площадки обычно состоят из четырех слоев (сверху вниз): ил, песок, мелкий гравий, крупный гравий и дренажные трубы. [ требуется ссылка ]

Фекальные шламы ведут себя иначе во время процессов обезвоживания, чем шламы сточных вод . [31] Количество внеклеточных полимерных веществ (ВПС) может быть важным предиктором эффективности обезвоживания фекального шлама. [31] Фекальный шлам из общественных туалетов обезвоживался дольше, чем шлам из других источников, и имел мутную надосадочную жидкость после отстаивания. [31]

Травы с придаточными корнями также можно высаживать в сушильных ложах, что позволяет уменьшить запах, собирать в течение более длительных периодов, производить корма и больше разлагать конечные биотвердые вещества к моменту их извлечения. Корни вводят кислород и поддерживают проницаемость ила. Дождевые черви также могут играть важную роль в таких ложах.

Новые технологии

Новые технологии обработки фекального шлама включают: [32]

Солнечные тепловые сушилки

Солнечные тепловые сушилки полагаются на сбор солнечной тепловой энергии для сушки и пастеризации фекального шлама. В этих системах шлам помещается внутрь корпуса из прозрачных или непрозрачных стен с вентиляционной системой для удаления влаги. Шлам может быть высушен горячим воздухом, нагретым солнечным тепловым коллектором (косвенная солнечная сушилка), прямым воздействием солнечного излучения (прямая солнечная сушилка) или обоими способами (смешанная солнечная сушилка). [33]

Лечение на месте с использованием мобильных лечебных установок (МТУ)

Институт гигиены и санитарии воды Индии разработал мобильную установку очистки на базе грузовика [34] , которая способна обрабатывать фекальный ил на месте. MTU были оценены в технической статье, автором которой является Аарон Форбис-Стокса. Система была оценена на предмет эксплуатационных и очистных характеристик при обработке септиков в полевых условиях на 108 участках в Тамил Наду, Индия. [35] Этот вариант предпочтительнее, поскольку он не требует транспортировки септиков и позволяет избежать распространенной практики незаконной утилизации неочищенных септиков в окружающую среду. На сегодняшний день построено шесть мобильных установок очистки септиков с использованием легкодоступных фильтров и мембран (сетчатая ткань, песок, гранулированный активированный уголь (GAC), микрофильтр, ультрафильтр) и установлены на кузове небольшого грузовика. Целевое применение — опорожнение септиков или резервуаров для сбора сточных вод и концентрация взвешенных твердых частиц при получении жидкости, которую можно безопасно сбрасывать. При поддержке гранта USAID Институт водоснабжения, санитарии и гигиены (WASH) работает над тем, чтобы масштабировать решение MTU как предпочтительный вариант по сравнению с традиционными вакуумными установками, которые сбрасывают отходы в окружающую среду.

Совместная очистка на очистных сооружениях сточных вод

Совместная обработка септиков на очистных сооружениях может рассматриваться в тех случаях, когда объем септиков, удаляемых с местных сооружений, невелик, как это будет в ситуациях, когда большинство домохозяйств имеют доступ к канализации . Однако высокая прочность септиков и фекального ила означает, что относительно небольшие объемы обоих могут оказывать большое влияние на органические, взвешенные твердые частицы и азотную нагрузку на очистные сооружения. Возможные последствия включают увеличение объема отбросов и песка, требующих удаления; повышенное выделение запаха на головных сооружениях; повышенные темпы накопления пены и ила; и повышенную органическую нагрузку, приводящую к перегрузке и сбою процесса, а также потенциальную возможность усиления запаха и пенообразования в аэротенках. Из-за своей частично переваренной природы септики и фекальный ил обычно разлагаются медленнее, чем городские сточные воды. Поэтому их присутствие, вероятно, окажет неблагоприятное воздействие на эффективность процессов очистки. Периодический характер загрузки фекального ила и септиков также может усугубить проблемы, указанные выше. [36]

Несмотря на эти возможные недостатки, очистные сооружения сточных вод с резервной мощностью являются потенциальным ресурсом для исследования. Даже если совместная очистка невозможна, существующие очистные сооружения сточных вод могут предоставить землю в стратегических местах, близко к районам спроса на услуги по управлению септиком. Отдельные предварительные очистные сооружения и установки разделения твердых веществ и жидкости всегда должны быть предусмотрены для септиков/фекального ила. Разделение твердых веществ и жидкости снизит как общую нагрузку, так и долю переваренного материала в жидкой фракции и, таким образом, уменьшит вероятность того, что это нарушит процессы очистки сточных вод. Отделенные твердые вещества могут быть обработаны вместе с илами, полученными в отстойниках в процессе очистки сточных вод. [36] : 6 

Выбор технологии

Обучение счетчиков для проведения обследования потребностей в управлении фекальным шламом в Непале

Для обоснованного выбора технологии для обработки фекального шлама следует использовать формальный процесс. [4] Обычно это совместный процесс, проводимый заинтересованными сторонами, консультантами, оператором и будущим владельцем объекта . Процесс основан на долгосрочном планировании видения с заинтересованными сторонами в рамках общегородского планирования санитарии. Необходимо знать ожидаемые потоки отходов (объем), их интенсивность, характеристики и изменчивость в каждой области. Формальный и прозрачный процесс разработки соответствующих планов и проектов для станций очистки сточных вод и фекального шлама позволит добиться местной поддержки и права собственности на технологические решения, что имеет решающее значение для долгосрочного успеха и устойчивости программы. [ необходима цитата ]

Варианты повторного использования

Гранулы шлама после обработки (включая нагрев, сушку и гранулирование) в процессе LaDePa, муниципалитет Этеквини (Южная Африка)

Восстановление ресурсов из фекального шлама может принимать различные формы, в том числе в качестве топлива, почвоулучшителя, строительного материала, белка, корма для животных и воды для орошения. [5] Некоторые побочные продукты процессов обработки фекального шлама имеют потенциал для компенсации части затрат на сбор и обработку, тем самым снижая тарифы для домохозяйств. Однако добавление стоимости вплоть до биогаза, биодизеля и электроэнергии на практике труднодостижимо из-за технологических и эксплуатационных проблем. [ требуется ссылка ]

Компостирование

Компостирование — это процесс, при котором органическое вещество переваривается в присутствии кислорода с побочным продуктом тепла. В случае фекального ила тепло дезактивирует патогены, в то время как процесс переваривания расщепляет органическое вещество на гумусный материал, который действует как почвенная добавка, и питательные вещества, которые расщепляются в форму, более легко усваиваемую растениями. Правильно обработанный фекальный ил можно повторно использовать в сельском хозяйстве.

Фекальный шлам богат азотом. Когда фекальный шлам смешивается с материалами, богатыми углеродом, такими как измельченные отходы сельскохозяйственных культур, процесс компостирования может быть максимизирован. Правильная смесь для достижения соотношения углерода к азоту от 20 к 1 до 30 к 1 является лучшей.

Твердое топливо

Было обнаружено, что восстановление ресурсов в качестве твердого топлива имеет высокий рыночный потенциал в странах Африки к югу от Сахары . [5] Выбор типа топлива будет зависеть от: (1) предполагаемого использования топлива (например, технологии сжигания, требований пользователя/обработки и требуемого количества); и (2) свойств входящего фекального шлама (например, уровня стабилизации, содержания песка и влажности). После того, как будут определены подходящие технологические варианты, их необходимо впоследствии оценить на предмет наилучшего соответствия местным условиям (например, местным возможностям для электроэнергии, земли и техническим требованиям (эксплуатации и обслуживания)). [5] : Рисунок 2 

Другие

Биогаз — это возобновляемый источник энергии, являющийся побочным продуктом процесса анаэробного сбраживания .

Очищенные сточные воды можно использовать для орошения сельскохозяйственных угодий или ландшафтов .

Расходы и сборы

FSM считается точкой входа для программ по улучшению санитарии , которые проводятся местными органами власти. Такие программы могут включать тарифы или сборы с пользователей, рекламные кампании для повышения готовности платить за услугу и местные постановления, которые определяют правила и положения, регулирующие FSM. На Филиппинах тарифы около 1 доллара США на семью в месяц, как правило, достаточны для достижения полного возмещения затрат в течение периода от 3 до 7 лет. [11] Рекламные кампании используются для повышения готовности платить за услуги, а местные процедуры и постановления предоставляют дополнительные стимулы для соблюдения.

Синергия с другими секторами

FSM — это лишь один из аспектов общегородской санитарии, которая также включает:

Существует важная синергия между многими из этих услуг и FSM, и изучение возможностей совместного управления может принести пользу. ТБО часто можно управлять совместно с фекальными отходами, особенно при использовании технологий термической обработки. Пищевые отходы из ресторанов и рынков можно компостировать вместе с фекальными отходами для получения высококачественной добавки для почвы. Жиры, масла и смазочные материалы (FOG) из коммерческих жироуловителей можно добавлять в биореакторы для увеличения производства метана или использовать вместе с фекальным шламом в качестве сырья для производства биодизеля. [37] Водоснабжение также тесно связано с FSM, поскольку часто именно водоканал будет управлять программами, а их клиенты будут платить за услуги по тарифам. [ требуется ссылка ]

Примеры

Думагете, Филиппины

USAID поддержало усилия по внедрению услуг по плановой очистке сточных вод в некоторых странах Юго-Восточной Азии. Первая из них была в Думагете на Филиппинах. [16] Программа была реализована совместно городским правительством и городским водным округом Думагете, при этом первый управлял очистными сооружениями, а водный округ проводил очистку сточных вод. [38] [39] Стоимость схемы покрывалась за счет добавления тарифа в размере 2 песо (около 5 центов США) к счету за воду за каждый кубический метр потребленной воды (около одного доллара США на семью в месяц). Такой подход стал возможным, поскольку около 95% жителей имели подключение к системе ретикуляции водного округа. Грузовики должны были передвигаться из района в район по запланированному циклу, опорожняя ямы каждые 3–4 года. Этот подход требует наличия базы данных всех ям и септиков, требующих очистки. Однако к 2018 году Думагете вернулся к системе «по вызову», стоимость которой по-прежнему покрывается надбавкой к тарифу на воду . Похоже, пользователи предпочитают этот небольшой регулярный платеж необходимости вносить крупные платежи, когда резервуары требуют очистки. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghijklm Велкушанова, Константина; Странде, Линда; Ронтелтап, Маришка; Куттатеп, Таммарат; Брджанович, Дамир; Бакли, Крис, ред. (2021). Методы анализа фекального осадка. Издательство ИВА. дои : 10.2166/9781780409122 . ISBN 978-1780409122. Текст скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.
  2. ^ Cairncross, S.; Feachem, R. (2019). Инженерия охраны окружающей среды в тропиках. Вода, санитария и контроль заболеваний . Routledge. стр. 384. ISBN 978-1844071913.
  3. ^ Блэкетт, И.; Хокинс, П.; Хейманс, К. (2014). «Недостающее звено в предоставлении услуг санитарии: обзор управления фекальным шламом в 12 городах» (PDF) . Программа водоснабжения и санитарии: исследовательский обзор . Всемирный банк: 8.
  4. ^ abcdefg Странде, Л., Ронтелтап, М., Брджанович, Д. (ред.) (2014). Книга «Управление фекальным шламом (FSM) – Системный подход к внедрению и эксплуатации» IWA Publishing, Великобритания. ISBN 978-1780404738 . 
  5. ^ abcde Андриссен, Ниенке; Уорд, Барбара Дж.; Странде, Линда (2019). «Обугливание или не обугливание? Обзор технологий производства твердого топлива для восстановления ресурсов из фекального шлама» (PDF) . Журнал «Вода, санитария и гигиена для развития» . 9 (2): 210–224. doi : 10.2166/washdev.2019.184 . ISSN  2043-9083.
  6. ^ ab Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph. и Zurbrügg, C. (2014). Compendium of Sanitation Systems and Technologies (2nd Revised Edition). Швейцарский федеральный институт водных наук и технологий (Eawag), Дюбендорф, Швейцария
  7. ^ Burutolu, EF (2020). Руководство по использованию септированных отходов на суше (PDF) . Департамент окружающей среды, Великих озер и энергетики Мичигана. Архивировано из оригинала (PDF) 22 октября 2021 г.
  8. ^ USAID (1992), «Руководство по очистке и утилизации септиков», Агентство по охране окружающей среды США.
  9. ^ AECOM International Development, Inc. и Департамент водоснабжения и санитарии в развивающихся странах (Sandec) Швейцарского федерального института водных наук и технологий (Eawag) (2010), «Быстрая оценка управления септиками в Азии — политика и практика [sic] в Индии, Индонезии, Малайзии, на Филиппинах, в Шри-Ланке, Таиланде и Вьетнаме».
  10. ^ Национальный институт городских дел и Центр городского управления (2018), «Управление фекальным шламом и септиками: ориентационный модуль».
  11. ^ abcd Oxfam (2016), «Руководство для руководителей по управлению септиками – издание для Филиппин».
  12. ^ WRC (2015). Состояние управления фекальным илом в восьми странах Южной и Восточной Африки. Отчет WRC № KV 340/15, подготовленный для проекта Фонда исследований санитарии в Африке (SRFA) Комиссии по исследованию водных ресурсов (WRC), Претория, Южная Африка, ISBN 978-1431206858 
  13. ^ Chowdhry, S., Koné, D. (2012). Бизнес-анализ управления фекальным шламом: услуги по опорожнению и транспортировке в Африке и Азии – Проект окончательного отчета. Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Сиэтл, Вашингтон.
  14. ^ "Серия MOOC Sandec Eawag".
  15. ^ WIN-SA (2011). Что происходит, когда яма заполнена? – Развитие управления фекальным шламом на месте (FSM). Информационная сеть по водным ресурсам Южной Африки
  16. ^ ab Peal, A., Evans, B., Blackett, I., Hawkins, P., Heymans, C. (2015). Обзор управления фекальным шламом в 12 городах. Архивировано 20 февраля 2017 г. в Wayback Machine – (окончательный вариант). Всемирный банк – Программа водоснабжения и санитарии
  17. ^ ab Blackett, I.; Hawkins, P. (2017). Практические примеры инноваций FSM — практические примеры бизнеса, политики и технологий управления фекальным осадком. Сиэтл, Вашингтон: Фонд Билла и Мелинды Гейтс. С. 4–14. ISBN 978-1513625133.
  18. ^ Программа управления городскими перегородками, Galing Pook, видео на Youtube (2013), City Planning and Devt. Офис в городе Думагете, Филиппины.
  19. ^ "Проект USAID-Rotary по управлению канализацией и септиками в городе Сан-Фернандо". USAID Philippine Sanitation Alliance. 21 октября 2010 г. Архивировано из оригинала 1 ноября 2016 г. Получено 8 августа 2016 г.
  20. ^ abcd Мехта, Мира; Мехта, Динеш; Ядав, Упасана (2019). «Общегородская инклюзивная санитария с помощью запланированных услуг по удалению шлама: новый опыт из Индии». Frontiers in Environmental Science . 7 : 188. doi : 10.3389/fenvs.2019.00188 . ISSN  2296-665X.
  21. ^ ISF-UTS и SNV (2019). Плановые услуги по опорожнению как точка входа для изменений. Гаага: SNV
  22. ^ Всемирный банк, МОТ, WaterAid и ВОЗ (2019). Здоровье, безопасность и достоинство работников санитарии: первоначальная оценка. Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия.
  23. ^ Всемирный банк, МОТ, WaterAid и ВОЗ (2019). Здоровье, безопасность и достоинство работников санитарии: первоначальная оценка. Всемирный банк, Вашингтон, округ Колумбия.
  24. ^ Ахилеш, Абхинав; Мехта, Мира; Джунеджа, Зара (10 апреля 2020 г.). «Как мы можем поддержать работников санитарных служб во время COVID-19?». Обзор развития Индии (IDR) . Получено 23 апреля 2020 г.
  25. ^ PRIA (2019): Реалии жизни женщин-санитарных работников в Индии: выводы из совместного исследования, проведенного в трех городах Индии. Совместное исследование в Азии, Нью-Дели, Индия
  26. ^ Оза, Хемали Хариш; Ли, Мэдисон Габриэлла; Буассон, Софи; Пега, Фрэнк; Медликотт, Кейт; Класен, Томас (2022). «Профессиональные результаты в области охраны здоровья среди работников санитарии: систематический обзор и метаанализ». Международный журнал гигиены и охраны окружающей среды . 240 : 113907. Bibcode : 2022IJHEH.24013907O. doi : 10.1016/j.ijheh.2021.113907 . PMC 8837624. PMID  34942466 . 
  27. ^ Стилл, Дэвид; Фоксон, Китти (2012). Решение проблем, связанных с выгребными ямами: отчет Комиссии по исследованию водных ресурсов. Гезина [Южная Африка]: Комиссия по исследованию водных ресурсов. ISBN 9781431202935.
  28. ^ Странде, Линда; Шёбитц, Ларс; Бишофф, Фабиан; Ддиба, Дэниел; Окелло, Фрэнсис; Энглунд, Мириам; Уорд, Барбара Дж.; Нивагаба, Чарльз Б. (2018). «Методы надежной оценки количества и качества фекального шлама для проектирования технологий очистки и решений по управлению» (PDF) . Журнал по экологическому менеджменту . 223 : 898–907. doi : 10.1016/j.jenvman.2018.06.100 . PMID  30005415.
  29. ^ Баласубраманья, Соумья; Эванс, Барбара; Ахмед, Ризван; Хабиб, Ахасан; Асад, НСМ; Вуонг, Луан; Рахман, Моминур; Хасан, Махмудул; Дей, Дигбиджой (2016-09-01). «Pump it up: making single-pit emptying safer in rural Bangladesh» (PDF) . Журнал «Water Sanitation and Hygiene for Development» . 6 (3): 456–464. doi :10.2166/washdev.2016.049. ISSN  2043-9083.
  30. ^ Таммарат Куттатеп, Чонграк Полпрасерт и Нгуен Тхи Ким Оан, Проектные соображения по созданию водно-болотных угодий для очистки септиков на пилотной установке AIT
  31. ^ abc Ward, Barbara J.; Traber, Jacqueline; Gueye, Amadou; Diop, Bécaye; Morgenroth, Eberhard; Strande, Linda (2019). "Оценка концептуальной модели и предикторов эффективности обезвоживания фекального шлама в Сенегале и Танзании". Water Research . 167 : 115101. doi : 10.1016/j.watres.2019.115101 . hdl : 20.500.11850/367398 . PMID  31563707.
  32. ^ Динер, Стефан; Семияга, Сваиб; Нивагаба, Чарльз Б.; Маспратт, Эшли Мюррей; Гнинг, Жан Биран; Мбегере, Мбайе; Эннин, Джозеф Эффа; Зурбругг, Кристиан; Странде, Линда (июль 2014 г.). «Ценностное предложение: восстановление ресурсов из фекального осадка – может ли это стать движущей силой улучшения санитарных условий?». Ресурсы, сохранение и переработка . 88 : 32–38. doi : 10.1016/j.resconrec.2014.04.005 .
  33. ^ Septien, S., Mugauri, T., Singh, A., Inambao, F. (2019). Заключительный отчет WRC Project K5/2582: Сушка фекального шлама с использованием солнечной тепловой энергии. Комиссия по исследованию водных ресурсов, Южная Африка
  34. ^ "Мобильная установка обработки фекального шлама". www.washinstitute.org . Получено 2024-01-17 .
  35. ^ Форбис-Стоукс, Аарон А.; Калимуту, Арумугам; Равиндран, Джанани; Дешуссес, Марк А. (2021-01-01). «Техническая оценка и оптимизация мобильной установки очистки септиков». Журнал по экологическому менеджменту . 277 : 111361. doi : 10.1016/j.jenvman.2020.111361. ISSN  0301-4797. PMC 7695683 . 
  36. ^ ab Tayler, Kevin (2018). Обработка фекального шлама и септика . Practical Action Publishing. doi : 10.3362/9781780449869. ISBN 978-1853399862.
  37. ^ Дэвид М. Роббинс, Оуэн Джордж, Рэйчел Бертон (2011) Разработка программ по управлению жирами, маслом и смазкой (FOG) для местных органов власти в Индии, V Всемирный конгресс по аквакультуре – Нью-Дели, Индия, ноябрь 2011 г.
  38. ^ АБР (2016). Механизмы финансирования сточных вод и санитарии. Азиатский банк развития (АБР), Мандалуйонг, Филиппины. Лицензия: CC BY 3.0 IGO. ISBN 978-9292575854 
  39. ^ Блэкетт, И. и Хокинс, П. (2017). Исследования примеров инноваций FSM – Исследования примеров по бизнесу, политике и технологиям управления фекальным осадком (второе издание). Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Сиэтл, Вашингтон. ISBN 978-1513625133 

Внешние ссылки