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A cost-effective solution for South Africa’s wastewater treatment
In order to tackle the gradual deterioration of South Africa’s drinking water quality, South African company San Aqua has developed a chemical solutions to sanitise the water.
Charlotte Mathews, Business Day (South Africa)
Read more on L’Economiste (in French).
Erratic rainfall, urbanisation, ageing infrastructure and a combination of shortage of funds and technical skills in municipalities are contributing to a gradual deterioration in South Africa’s drinking water quality.
While it is still safe to drink tap water in the country’s larger cities, it is becoming riskier in smaller cities.
Drinking water is sourced from rivers and streams, into which poorly managed waste water treatment plants, particularly in rural areas, are emitting millions of litres a day of partially-treated or untreated water. With rainfall patterns changing as a result of global warming, there is less fresh water available to dilute contaminants.
According to the department of water and sanitation’s latest Green Drop report, most of the country’s waste water treatment plants were in the high risk category by this year, and one-quarter required urgent intervention.
Professor Anthony Turton of the Centre for Environmental Management at the University of the Free State said SA produced five-billion litres of sewage a day, of which only 20% was treated to a standard safe to discharge into water sources. He said water constraints presented both risks and opportunities.
One of the companies that sees an opportunity is Cape Town-based San Aqua HCA, which has designed and patented a solution called HydroChemical Activation (HCA). It has run informal tests with 1.8-, 0.5-and 0.25-megalitre/day municipal water treatment plants, which San Aqua HCA co- founder Pamela Alborough said surpassed expectations.
HCA is an improvement on an existing process called electrochemical activation, in which an electrical charge is applied to water to sterilise it. HCA, which uses platinum group metals and other catalysts, eliminates the need for separate anode and cathode cells and puts a higher effective current through the water. The reactor cells create a high frequency magnetic field which disrupts the molecules, generating peroxide and ozone. Peroxide and ozone sanitise the water. The process also coagulates inorganic material, which can more easily be filtered out and sent to a landfill site for disposal. The HCA system can also incorporate sensors feeding information on the quality of the water and system performance to a central computer.
Alborough said HCA was designed to be an add-on to an existing municipal waste water treatment plant of between 0.1 and 50 megalitres/day. It did not replace the existing infrastructure needed for a municipal plant, but could double capacity because it enabled contaminants to be removed faster and more effectively.
Alborough also said that HCA required no special skills to operate. It needs a power source, but uses only the equivalent of eight light bulbs of electricity at a flow rate of one megalitre a day. To treat one megalitre, the equipment consisted of an electronic power supply (in a small box) and two mini reactor units, about 16 centimetres in diameter. The reactors can be doubled in size and quantity as volumes increase, making the system scaleable.
The capital cost of a full municipal waste water plant is about R8-million (about $530,000) per megalitre of capacity. The HCA plant could cut this to about R4-5million/Ml. It also reduced operating costs because fewer chemicals were needed.
But municipalities are conservative decision-makers so San Aqua is marketing the solution to businesses and high-density residential estates, anticipating that once municipal managers see it working in the private sector they will be prepared to adopt it.
Sputnik Ratau, spokesman for the department of water affairs and sanitation, said new technologies were of interest but there was no “one size fits all” solution. Each municipality and its selected service provider would decide what was best. At least five municipal treatment works around the country were using new or alternative treatment technologies.
San Aqua is a semi-finalist in this year’s Global Cleantech Innovation Programme, which assists entrepreneurs to commercialise new technology addressing energy and environmental challenges.
Sur les 5 milliards de litres d’eaux usées produites par jour en Afrique du Sud, seules 20% répondent aux standards pour être reversées dans des sources. Un problème que l’entreprise San Aqua HCA a décidé de résoudre grâce à sa solution brevetée qui retire les agents contaminants plus efficacement.
Les précipitations erratiques, l’urbanisation, les infrastructures vieillissantes et l’association du manque de fonds et de compétences techniques dans les municipalités contribuent à la détérioration progressive de la qualité de l’eau potable en Afrique du Sud.
Le professeur Anthony Turton, du Centre pour la gestion de l’environnement de l’Université de l’État-Libre, a déclaré que l’Afrique du Sud produisait cinq milliards de litres d’eaux usées chaque jour et que seulement 20% de ces eaux usées étaient traitées selon une norme permettant leur évacuation dans les sources d’eau. Selon lui, les contraintes liées à l’eau présentaient des risques et des opportunités.
L’une des sociétés qui y voient une opportunité est San Aqua HCA, basée au Cap, qui a conçu et breveté une solution appelée HydroChemical Activation (HCA – Activation hydrochimique). Elle a réalisé des tests informels avec des usines municipales de traitement des eaux usées de 1,8, 0,5 et 0,25 mégalitre/jour qui, selon la co-fondatrice de San Aqua HCA, Pamela Alborough, ont dépassé toutes les attentes. La HCA est une amélioration d’un procédé existant appelé activation électrochimique, dans lequel une charge électrique est appliquée à l’eau pour la stériliser.
Le système HCA peut également incorporer des capteurs qui fournissent des informations sur la qualité de l’eau et les performances du système à un ordinateur central.
Alborough a déclaré que la HCA avait été conçue pour constituer un complément à une usine municipale de traitement des eaux usées existantes, avec entre 0,1 et 50 mégalitres/jour. Elle n’a pas remplacé l’infrastructure existante nécessaire pour une usine municipale, mais a multiplié sa capacité par deux, car elle a permis que les polluants puissent être retirés plus rapidement et de manière plus efficace.
Selon Alborough, le fonctionnement de la HCA ne demandait pas de compétences particulières. Il est nécessaire de disposer d’une source d’alimentation, mais la HCA n’utilise que l’équivalent de huit ampoules d’électricité à un débit d’un mégalitre par jour.
Le coût du capital d’une usine municipale de traitement des eaux usées est d’environ 8 millions de rands par mégalitre de capacité (environ 530.000 dollars). L’usine HCA pourrait réduire ce coût à environ 4-5 millions de rands/ Ml. Elle réduit également les coûts de fonctionnement parce qu’il est nécessaire d’utiliser moins de produits chimiques.
Cependant, les municipalités sont conservatrices en termes de décisions, et San Aqua vend donc sa solution à des entreprises et des quartiers résidentiels à forte densité, en anticipant qu’une fois que les gestionnaires municipaux auront vu son fonctionnement dans le secteur privé, ils seront prêts à l’adopter.
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