|
1. Inleiding
In deze voordracht voor het NVA-symposium "Biologisch gereinigd effluent; grondstof of
eindproduct", 16 oktober 1997 in Apeldoorn wordt beschreven wat er gebeurt met
effluent van een rioolwaterzuivering in een helofytenfilter zonder het gebruik van
fossiele energie. Er wordt ingegaan op de vraag hoe belangrijk zuurstofritmiek is bij het
omvormen van effluent naar oppervlaktewater en op procesoptimalisatie in oppervlaktewater.
Aan de hand van de resultaten van het onderzoek op praktijkschaal aan het
helofytenfilter voor de nazuivering van het gehele effluent van de rwzi Everstekoog op
Texel wordt aangetoond dat het mogelijk is om voor weinig geld effluent vergaand te
desinfecteren. Dit onderzoek wordt door het Hoogheemraadschap Uitwaterende Sluizen in
samenwerking met de Universiteit van Utrecht uitgevoerd. |
|
2. Waarom is effluent geen
oppervlaktewater?
Effluent versus oppervlaktewater
Er is bij Uitwaterende Sluizen in het verleden gekozen voor regionale rwzi´s met
inzameling van afvalwater met lange persleidingen. Dit heeft tot resultaat dat het
afvalwater en het regenwater van een groot gebied na behandeling op één plaats geloosd
wordt. Ondanks de goede werking van de meeste rwzi´s heeft dit bij het lozingspunt grote
gevolgen. Dit geldt bijna voor alle rwzi´s van Uitwaterende Sluizen: Katwoude,
Oosthuizen, Niedorpen, Ursem, Everstekoog, De Cocksdorp, Wervershoof, etc.
De afvalwaterzuivering heeft deze eeuw een grote ontwikkeling doorgemaakt. In het begin
werd vooral de zuurstofvraag van het water weggenomen om stankproblemen en overlast te
voorkomen. Daarna werden rwzi´s zodanig gemaakt dat de stikstofverbindingen vergaand
verwijderd worden. Gecombineerd met fosfaatverwijdering wordt de algenbloei in het
oppervlaktewater zoveel mogelijk tegen gegaan. Toch blijft, ondanks alle inspanningen,
gezuiverd afvalwater biologisch gezien "dood" water. Van oorsprong is het een
mengsel van allerlei soorten water (huishoudelijk, industrieel afvalwater en regenwater
met afspoelsel van daken en wegen). In een actief-slibinstallatie wordt het water
biologisch gezuiverd, maar dit is een zeer eenzijdig biologisch systeem waar processen
zich afspelen zoals in sterk verontreinigd water.
Daarbij komt ook dat een actief-slibinstallatie altijd een deel van het werkmateriaal (het
actief-slib) verliest in de vorm van losse bacteriën en (restanten van) slibvlokken. Ook
worden niet alle bacteriën en virussen van menselijke en dierlijke oorsprong in het slib
ingevangen of gedood in het proces. Het gezuiverde water bevat altijd geringe hoeveelheden
zwevend materiaal, bij calamiteiten vaak grotere hoeveelheden. Dit slib heeft een grote
invloed op de waterkwaliteit bij het lozingspunt.
Een maat voor de grote aantallen bacteriën en virussen is het aantal EColi bacteriën,
afkomstig uit het menselijk darmstelsel. Per inwoner komen ongeveer 1010 -
1011 EColi-bacteriën per dag in het afvalwater terecht [1, 2]. Het
gehalte wordt in het normale zuiveringsproces terug gebracht van ca 10.000 tot 1000 per
ml. Op twee van de rwzi´s van Uitwaterende Sluizen, Wervershoof en Wieringen, werd in de
zomer van 1997 nog gedesinfecteerd met chloorbleekloog omdat deze nabij zwemwater lozen.
En passant wordt het effluent hierdoor dood water met veel restanten van het
desinfectiemiddel.
Al met al, gezien vanuit het waterkwaliteitsbeheer, zijn we niet echt tevreden met de
geconcentreerde lozingen van het gezuiverde afvalwater. De situatie is al veel beter dan
in het verleden, maar nog niet goed genoeg. Dit geldt in het bijzonder voor Texel. Op het
vaste land kan in droge tijden altijd water, afkomstig van de grote rivieren worden
aangevoerd. Het IJsselmeer en het Markermeer zijn voor het Hollands Noorderkwartier zekere
bronnen van zoet water. Op Texel is echter maar weinig oppervlaktewater, het eiland is
omringd met zout water. Het drinkwater dat vanaf de vaste wal wordt aangevoerd is de enige
externe aanvoer van zoet water. En juist dit drinkwater wordt tijdens het gebruik
omgevormd tot afvalwater. Samen met het gebrek aan oppervlaktewater zorg dit er voor dat
in droge tijden in de wijde omgeving van de lozingspunten van de rwzi´s op Texel, en met
name Everstekoog, een aanzienlijk deel van het oppervlaktewater van oorsprong afvalwater
is.
Al in de vijftiger jaren werd op Texel onderkend dat zuivering van afvalwater op het
eiland belangrijk is, de gemeente Texel liet al waterzuiveringen (rwzi´s) bouwen in een
tijd dat dit nog niet zo vanzelfsprekend was. Deze oxydatiesloten hebben, als ze niet
overbelast worden in de zomermaanden, een uitstekend rendement. Zie hiervoor [3]. De
kwaliteit van effluent kan aanzienlijk verbeterd worden door zwevend stof te verwijderen
door bijvoorbeeld zandfiltratie (STOWA - verwijdering van zwevend stof uit effluent [4]).
Onlangs is in H2O een overzicht gegeven van wat er voor nodig is om effluent
van een oxydatiesloot te laten voldoen aan de Algemene Milieukwaliteit [5]. Dat is nog al
wat. Technisch is het mogelijk om AMK-kwaliteit te realiseren. Het is wel duur. Ruim f
100,- per i.e. per jaar, dit zou leiden tot een verdubbeling van de heffing.
Omdat deze processen voor nabehandeling van effluent zo duur zijn en ook veel energie
vragen ligt het voor de hand om na te gaan of zo een "harde scheiding " tussen
waterzuivering en oppervlaktewater logisch is. T.H.L. Claassen van het Waterschap
Friesland gaf met zijn inzending voor de prijsvraag bij het 25-jarig jubileum van de Stowa
hiervoor een goed denkraam. Hij won met zijn inzending over het 3 D-schakelsysteem
(hoofdstuk 8 in: [6]) de tweede prijs. Het 3 D-schakelsysteem geeft aan dat er tussen het
emissiespoor en het waterkwaliteitsspoor in plaats van een harde scheiding of niemandsland
een verbinding mogelijk is. Claassen noemt dit een verbinding door het restreinigingsspoor
: het schakelsysteem als harmonicamodel. Zie figuur 1.
figuur 1. De overgang van emissie naar waterkwaliteit, uit [6]
a. Het emissiespoor en het kwaliteitsspoor als twee losstaande kubussen.
b. Beide voorgaande sporen verbonden door het rest-reinigingsspoor:
het schakelsyteem als harmonicamodel
De harmonika zou tussen de waterzuiveringsinstallatie en het oppervlaktewater als een
"effectief maatwerk restlozingen reduceren en/of elimineren, met kennis van
technologie en ecologie. Hiervoor wordt de fysieke ruimte benut, waardoor noch de
(strenge) emissie-eisen, noch de (strenge) waterkwaliteitsnormen gelden, en waar de ruimte
wordt geboden aan ecotechnologische inzet en oplossingen voor de sanering van overgebleven
lozingen, voordat die het verdere oppervlaktewater bereiken". Of anders gesteld:
als de rwzi of het oppervlaktewater de taak van de nazuivering van het afvalwater niet aan
kan, maak dan een oppervlaktewater tussen het lozingspunt van het effluent van de rwzi en
het overige oppervlaktewater. Zo een "oppervlaktewater" kan dan zo ingericht
worden dat het zijn taak zo goed mogelijk aan kan. Het ingerichte systeem kan door
procesoptimalisatie op een beperkt oppervlakte efficiënt beheerd worden: "beheerde
natuur".
Moerassystemen
Een moerassysteem ("constructed wetland") is een door de mens ingericht
ecosysteem, dat in principe op dezelfde manier functioneert als alle andere ecosystemen:
de zon is de energiebron. De groene planten leggen de energie vast in biologische energie,
die in het voedselweb door de planten, dieren en micro-organismen wordt verbruikt. Ook
oppervlaktewater is een ecosysteem en bestaat dus niet alleen uit water, maar ook uit een
netwerk van organismen, die via energiestromen en kringlopen met elkaar in contact staan.
Moerassen zijn bijzondere ecosystemen omdat zij een bodem hebben waar de lucht maar
moeilijk in door kan dringen. Meestal is alleen het bovenste bodemlaagje aëroob, en is
het daaronder zuurstofloos. Ook is er vaak sprake van een wisselende waterstand, waardoor
de bodem afwisslelend aëroob en anaëroob kan zijn. Dit leidt tot een hele reeks van
anaërobe afbraakprocessen (b.v. denitrificatie, sulfaatreductie en methanogenese). De
parallel met actief-slibsystemen ligt voor de hand; hierin worden immers de afwisselend
aërobe, anoxische en anaërobe afbraakprocessen, die zich in vervuild oppervlaktewater
afspelen gestuurd en geoptimaliseerd. Pas de laatste jaren worden de processen in
actief-slibsystemen begrepen, dit leerproces is bij moerassystemen in volle gang.
Moerasssystemen worden al over de hele wereld voor veel verschillende toepassingen
gebruikt. Van een zo goedkoop mogelijke behandeling van ruw afvalwater bij enkele huizen
tot nabehandeling van effluent. De schaal is van klein tot groot, er zijn zelfs
moerassystemen, waarin het afvalwater van honderdduizenden inwonerequivqlenten behandeld
wordt. Het grootste moerassysteem, dat voor dergelijke doeleinden gebruikt wordt is het
Kis-Balaton project in Hongarije, 1800 ha, in gebruik sinds 1985. Kadlec en Knight [7]
geven een goede samenvatting van de kennis over moerassystemen. Op een symposium in Wenen
in 1996 [8] werd een overzicht van de stand van zaken gegeven.
De moerassystemen worden vaak toegepast in droge gebieden om water te kunnen hergebruiken
of als aanvulling van grondwater. Het afvalwater van Muscat, de hoofdstad van Oman, loopt
na passage van een rwzi en een stelsel van vijvers de grond in voor aanvulling van het
grondwater. Het afvalwater van een deel van Kaapstad wordt nabehandeld in een stelsel van
vijvers. In Kommetjie, ten zuiden van Kaapstad, wordt het afvalwater behandeld in een vrij
slecht functionerende oxydatiesloot van het type carrousel, gevolgd door vier vijvers. In
de eerste vijver lag veel slib op het water, in de laatste vijver waren veel waterplanten.
Vervolgens stroomt het water door een meer langs een woonwijk. Het meer, met veel
drijvende en ondergedoken waterplanten, zag er schitterend uit. Helder water, veel vogels.
De toepassingen in Amerika zijn legio. Het afvalwater van Flamingo in de Everglades wordt
na vergaande zuivering in een vijver opgevangen zonder afvoer. In de droge tijd verdampt
het water, in de natte tijd wordt de vijver gevuld.
Veel van de moerassystemen zijn vermaard om hun watervogels. In Wenen [7] gaf Knight een
voordracht "Wildlife habitat and public use benefits of treatment wetlands".
Hierin werd aangegeven hoe de functies van afvalwaterzuivering en natuur op een eenvoudige
en logische wijze gecombineerd kunnen worden. Hij geeft voorbeelden van constructed
wetlands, die een nevengebruik als recreatieterrein hebben en voorzien van allerlei
schuilhutten en uitzichtstorens voor waarnemingen van het diereleven in het moeras.
Al deze voorbeelden hebben gemeen dat met toepassing van "ecological
engineering" een brug geslagen wordt tussen het actieve veld van de techniek
en het volgende van de biologie. |
|
3. Het helofytenfilter Everstekoog
Na een vooronderzoek op kleine schaal [9,10] is met ondersteuning van een
REGIWA-subsidie in 1994 een moerassysteem aangelegd waarin het gehele effluent (3000-4000
m³/dag) van de rwzi Everstekoog behandeld wordt. Een voorwaarde voor de
subsidietoekenning was, dat de werking van het systeem goed gevolgd zou worden. Met
ondersteuning van STOWA, NOVEM en RIZA was het mogelijk om in samenwerking met de
Universiteit Utrecht een degelijk onderzoek op te zetten [10].
Het helofytenfilter bestaat uit een voorbezinkbassin, negen parallelle sloten en een
afvoersloot. De eerste helft van de sloten is 20 cm diep en ingeplant met riet of
lisdodde, het achterste deel is 50 cm diep met waterplanten. Eén sloot is ingericht als
blanco zonder begroeiing. De wateroppervlakte bedraagt 1,3 ha. De HRT (hydraulic retention
time = verblijftijd van het water) bij droogweeraanvoer is met iets meer dan twee dagen
vrij kort.
Het systeem is eenvoudig en past goed bij een oxydatiesloot. De processen "lopen,
zoals in oppervlaktewater, op zonne-energie". Er zijn geen extra pompen nodig, de
oorspronkelijke effluentpompen voldoen. Zie voor een beschrijving van het systeem en een
samenvatting van het onderzoek de beschrijving van het onderzoek in H2O [10].
De resultaten van 1996 zijn gepresenteerd in Wenen [11].
Tot en met 1996 zijn de negen sloten met eenzelfde debiet belast, na de winter 96/97 is
het water zodanig over de sloten verdeeld dat de verblijftijd in de sloten varieert tussen
0,3 dag tot 10 dagen.
Wetland
In het helofytenfilter zit veel meer diereleven dan in de agrarische omgeving. Als
voorbeeld wordt in tabel 1 een overzicht gegeven van de broedvogels in 1997 in het
helofytenfilter. Veel vogels, waaronder ook lepelaars gebruiken het helofytenfilter als
voedsel- of rustgebied.
Tabel 1: Broedvogels in het helofytenfilter in 1997
| Vogelsoort |
aantal |
Vogelsoort |
aantal |
| Kuifeend |
4 |
Tureluur |
1 |
| Slobeend |
3 |
Meerkoet |
3 |
| Wilde eend |
9 |
Waterhoen |
2 |
| Krakeend |
2 |
Gele Kwikstaart |
1 |
| Stormmeeuw |
1 |
Kleine Karekiet |
12 |
| Scholekster |
2 |
|
|
Ander water
Het karakter van het water verandert. Het effluent van de rwzi is wat troebel, bevat
kleine slibdeeltjes, is gelig door humuszuren en geurt altijd. Gedurende het verblijf van
het water in het helofytenfilter gaat het water in elk geval meer op voedselrijk
oppervlaktewater lijken. Er komen veel waterdieren in voor, vaak is het water rood van de
watervlooien. Het water lijkt helderder en de geur verdwijnt. Veel van deze processen zijn
helaas slecht te kwantificeren. Het zwevend stof is in het effluent van het
helofytenfilter vaak hoger dan in effluent van de rwzi, het is wel een heel ander soort
zwevend stof: het zijn geen restanten van actief-slibvlokken maar waterorganismen en
restanten van waterplanten. Het helofytenfilter heeft ook een belangrijke functie bij de
opvang van slib bij slibverlies uit de nabezinktank bij grote aanvoer na regen. Behalve
dat dit de belasting van het oppervlaktewater met actief-slib vermindert, zal dit ook
kunnen leiden tot besparingen in de rwzi´s: minder of andere nabezinktanks bouwen.
Zuurstofritmiek
Een eerste teken dat er wat verandert in de waterkwaliteit is de toename van de
zuurstofritmiek. Zie figuur 2. Het zuurstofgehalte in het effluent van de oxydatiesloot is
vrij constant en laag. In het voorbezinkbasin is al een lichte variatie van het
zuurstofgehalte zichtbaar. Overdag stijgt het zuurstofgehalte aan het eind van een sloot
tot ruim boven de verzadigingswaarde (dit betekent dat de biologische zuurstofproductie
hoger is dan er via het wateroppervlakte aan zuurstof verdwijnt door de oververzadiging).
Overdag zal de toplaag van de waterbodem tot relatief grote diepte van zuurstof worden
voorzien. ´s Nachts daalt het zuurstofgehalte sterk, doordat de zuurstofproductie
wegvalt. Figuur 2 uit eind juni 1996, toont ook duidelijk de invloed van de zon aan. Het
moerassysteem heeft de zon als enige energiebron. De lichtintensiteit varieert sterk. De
dagen 176 en 177 waren vrij bewolkt. Dit gaf dagmaxima van ongeveer 12 mg O2/l.
De dagmaxima van meer dan 16 mg O2/l op de zonnige dagen 178 en 180 waren op de dagen er
na weer lager. Dit proces is ook over langere tijd stabiel, zie figuur 3.
Figuur 2: Invloed van het zonlicht op de zuurstofritmiek
Figuur 3: Toename van de zuurstofritmiek over een langere periode
In de zomer van 1997 bleek dat de ondergedoken waterplanten tegen een stootje kunnen.
In de loop van juli raakte de meeste sloten geheel bedekt met kroos en flap. De
zuurstofproductie kwam vrijwel geheel tot stilstand. Zie figuur 4. Nadat op 25 augustus
(dag 237) de bedekking van het wateroppervlak weer verwijderd was kwam de
zuurstofproductie weer direct op gang.
Figuur 4: Invloed van bedekking op de zuurstofritmiek, op dag 237 is
kroos en flap verwijderd
P en N verwijdering
Bij de vrij hoge belasting van ca 0,25 m³/m².dag in 1996 (=verblijftijd iets meer dan
twee dagen, elke dag wordt een waterschijf van 25 cm ververst) blijft de stikstof- en
fosforverwijdering in het helofytenfilter beperkt. Bovendien varieert deze over het jaar.
De gehaltes aan N en P in het effluent van de oxydatiesloot zijn meestal al laag. In juli
1996 werd bijvoorbeeld een reductie aan NH4 van 20%, aan NO3 en PO4
van 50% gemeten. In andere periodes werd het fosfaatgehalte juist hoger door
fosfaatnalevering. Bij hoge NH4 gehaltes in de winter van 1995-1996 werden
hogere verwijderingsrendementen gemeten (NH4 van 30 mg/l terug naar 10 mg/l).
In het algemeen verbetert de processtabiliteit, dat wil zeggen dat uitschieters in
concentraties afgevlakt worden, de spreiding van de gehaltes wordt in de loop van het
systeem minder.
Uit het onderzoek in 1997 blijkt dat bij langere verblijftijden de stikstofverwijdering
sterk toeneemt. In figuur 5 zijn eerste resultaten van de zomer van 1997 opgenomen. Bij
een verblijftijd van tien dagen in de sloten (HRT-totaal ruim 11 dagen) was het
verwijderingsrendement voor ammonium en nitraat meer dan 70 %. De concentraties aan NH4
en NO3 in het effluent van de rwzi waren in deze periode respectievelijk ca 0,5
en 2,5 mg/l.
Figuur 5: Stikstofverwijdering in de zomer van 1997, rendement in %
gerelateerd aan de verblijftijd in het helofytenfilter
De verwijdering van nutriënten door maaien en afvoeren van biomassa zal onder
Nederlandse omstandigheden beperkt blijven. In de bovengrondse biomassa, inbegrepen de
strooisellaag wordt jaarlijks ca. 125 kg N en ca 15 kg P per ha vastgelegd [12], uitersten
N: 63-220 en P 3-19 kg/jaar. In het helofytenfilter Everstekoog werd in 1996 met het
influent 6800 kg N (waarvan in de winter 4600 kg) en 800 kg P aangevoerd. Om de afvoer van
N en P met de oogst van riet of lisdoddes te laten plaats vinden is veel meer oppervlakte
nodig, met de 0,8 ha helofyten van Everstekoog kan met oogsten van riet en lisdodde ca.
100 kg N en ca 12 kg P afgevoerd worden.
Desinfectie
Uit het vooronderzoek was al gebleken dat de proefsloot effectief EColi-bacteriën
verwijderde [9,13]. In figuur 6 wordt de invloed van de verblijftijd in het systeem
weergegeven. Alhoewel de resultaten uit verschillende jaren stammen is het verband (10Log
EColi = 0,65*tijd + constante) illustratief. De afstervingsconstante van 0,65 valt in
binnen de in [1] vermelde literatuurwaarden voor afsterving van EColi in oppervlaktewater
van 0,3 tot 1,8.
Figuur 6: EColi-verwijdering in de proefsloot tijdens het
vooronderzoek (uit [9]). De cijfers hebben betrekking op jaargemiddelden.
In figuur 7 zijn de resultaten opgenomen van de EColi metingen in het helofytenfilter
Everstekoog. Bij de verblijftijd van twee dagen is bij droogweeraanvoer (dwa) het gehalte
aan EColi in het effluent van het helofytenfilter meestal ruim onder de 10 per ml. er zijn
periodes met minder dan 1 EColi/ml. Alleen bij regenweeraanvoer (rwa) en bij lage
temperaturen worden hogere gehalten dan 10 EColi/ml gevonden. De verwijdering bij hoge
aanvoer is te verbeteren door water in het moerassysteem te bufferen door tijdelijk hogere
waterspiegels toe te staan.
Figuur 7: EColi in het effluent van
de rwzi, het voorbezinkbasin en het effluent van het helofytenfilter in 1995 en 1996
(verblijftijd ruim twee dagen)
De grote verschillen in hydraulische verblijftijden in de sloten in 1997 geven een
goede gelegenheid om de invloed van de verblijftijd op de desinfectie aan te tonen. In
figuur h is de invloed van de hydraulische verblijftijd op de EColi-reductie weergegeven,
ingetekend zijn de gemiddelden over de periode april-augustus 1997. De regressielijn is
door de met cirkels aangegeven punten berekend. De afstervingsconstante van 0,69
komt goed overeen met de bevindingen in de proefsloot, zie figuur 8.
Figuur 8: Invloed van de
hydraulische verblijftijd op de EColi-reductie, ingetekend zijn de gemiddelden over de
periode april-augustus 1997. De regressielijn is door de met cirkels aangegeven punten
berekend. |
|
4. Chemische versus biologische
desinfectie
In tabel 2 worden de desinfectie prestaties vergeleken van de "biologische"
desinfectie in het helofytenfilter Everstekoog en de "chemische" desinfectie op
de rwzi Wervershoof. Reeds bij de vrij korte verblijftijd in 1996 van ca twee dagen is de
verwijdering van EColi in het helofytenfilter Everstekoog beter dan de chemische
chlorering op de rwzi Wervershoof. Uit figuur 8 kan worden afgeleid dat verlenging van de
hydraulische verblijftijd tot nog lagere EColi-gehalten zal leiden. Als er voldoende
buffering voor regenwater in het helofytenfilter is, lijkt een verblijftijd van twee dagen
voldoende om EColi minder dan 10 per ml te bereiken. Bij beide vormen van desinfectie is
er een groot verschil tussen gemiddelde en de mediaan. Bij het helofytenfilter wordt dit
verorzaakt door hogere EColi-waarden bij regenweeraanvoer, deze "pieken" zijn
door buffering van water in het moerassysteem te verminderen.
Tabel 2: Vergelijking van EColi (aantal/ml) in het effluent van het helofytenfilter
Everstekoog ("biologische" desinfectie) en Wervershoof (chemische desinfectie
met chloorbleekloog), zomerseizoen 1996
| |
Everstekoog |
Wervershoof |
| aantal waarnemingen |
12 |
22 |
| gemiddelde |
27 |
111 |
| mediaan |
2,2 |
8 |
| standaardafwijking |
74 |
262 |
5. Voorlopige conclusies
Na de eerste drie jaar onderzoek worden de volgende, voorlopige conclusies getrokken:
- Bij een hydraulische verblijftijd van ca twee dagen worden goede resultaten geboekt met
desinfectie en verbetering van de zuurstofhuishouding; verlenging van de verblijftijd
geeft een verbeterde processtabilitiet en meer verwijdering van voedingsstoffen. Het
lopende onderzoek zal hierover nog meer gegevens opleveren.
- Het systeem is een goede buffer bij sliboverstort uit de rwzi (calamiteiten en
regenwaterafvoer);
- Het water wordt ook in andere opzichten beter:
- doorzicht wordt groter
- geur verdwijnt
- het aantal soorten waterorganismen in het filter groeit gestaag
- plotselinge concentratieveranderingen in het effluent van de rwzi worden afgevlakt
- het lozingspunt wordt minder opvallend: het effluent van het helofytenfilter schuimt
niet.
- omdat het water in het helofytenfilter in de winter afkoelt zal er bij het lozingspunt
geen wak open blijven.
- Het systeem is landschappelijk goed inpasbaar en heeft een duidelijke natuurwaarde die
zich nog steeds ontwikkelt (broedvogels, planten);
|
|
6. Perspectief op verdere toepassing
De resultaten van de monitoring geven aan dat deze vorm van "ecological
engineering" perspectief biedt voor toepassing op andere rwzi’s in het
beheersgebied.
Ook bij relatief korte verblijftijd van het effluent in dit soort systemen (dus bij een
relatief klein ruimtebeslag) wordt al een grote verbetering bereikt t.a.v. desinfectie en
verbetering van de zuurstofhuishouding.
Eén van de doelstellingen van het onderzoek is nagaan of helofytenfilters bij
andere rwzi´s zouden kunnen worden toegepast. In bijlage 1 is een lijst opgenomen met de
rwzi´s van Uitwaterende Sluizen, waarin is aangegeven hoeveel ruimte er beschikbaar zou
kunnen zijn voor een helofytenfilter zonder grond aan te kopen. Op de meeste rwzi´s is,
doordat de slibdroogvelden en lagunes niet meer in gebruik zijn ruimte over.
Voor Wervershoof is een vijversysteem een goed alternatief voor de chemische
desinfectie van het effluent. Hierbij speelt ook mee dat het effluent via de vrij kleine
Laagwatersloot op het IJsselmeer geloosd wordt, vlakbij het recreatieterrein De Vooroever
en niet ver van het innamepunt van drinkwater voor Andijk.
Het effluent van De Cocksdorp wordt op een kleine sloot onder aan de Waddendijk
geloosd. In het zomerseizoen is de rwzi de laatste jaren overbelast, zodat aanpassing op
korte termijn in beeld komt. Aanleg van een helofytenfilter lijkt hier een oplossing in
combinatie met natuurontwikkeling, die in het provinciaal waterhuishoudingsplan al is
aangekondigd. De rwzi De Cocksdorp loost bij de, in 1996 mede door Uitwaterende Sluizen
gefinancierde, stekelbaarspassage. Door watervlooien op te kweken in het effluent als
voedsel voor de met de vishevel binnengebrachte stekelbaarsjes kan een extra stimulans aan
de leefbaarheid voor Lepelaars in dit gebied worden gegeven.
Ook voor Oosterend en ‘t Horntje zijn helofytenfiters waarschijnlijk interessante
oplossingen om de effluentkwaliteit beter te laten aansluiten op de kwaliteiten van het
kleine ontvangend oppervlaktewater.
De rwzi’s op het vasteland zijn meestal groter en lozen vaak op grote goed
doorspoelbare wateren. Het gebruik van helofytenfilters is echter om andere reden dan op
Texel interessant. Alle grote oppervlaktewateren hebben de functie viswater. Deze functie
vraagt bijzondere aandacht, omdat hij de gevoeligste functie van met name de grote
boezemwateren is, waarop veel effluenten worden geloosd. Eisen aan ammoniak-, zuurstof-,
zwevend stof- en zware metalenconcentraties in het effluent zullen waarschijnlijk worden
aangescherpt (of ontwikkeld), om deze functie mogelijk te maken. |
|
7. Kosten van het systeem
Het type helofytenfilter, zoals Everstekoog, is een eenvoudig en goedkoop systeem.
Vooral in Nederland waar we gewend zijn aan beheer en onderhoud van sloten. Bij een
redelijk ondoorlatende grond en/of een hoge grondwaterstand, zoals in het westen van
Nederland, zijn ook geen onderafdichtingen nodig.
De investeringskosten van het helofytenfilter Everstekoog bedroegen in 1994 ongeveer f
550.000,-, incl. de uitgebreide instrumentatie voor het onderzoek. Een definitieve
uitvoering zou daarom ongeveer f 100.000,- goedkoper aangelegd kunnen worden. De
kapitaalskosten worden geraamd op f.50.000,- per jaar. Dit is exclusief
grondaankoop en eventuele verwijdering van verontreinigd slib, omdat ervan uitgegaan wordt
dat slibverlies bij de huidige technische stand van zaken en bedrijfsvoering vrijwel niet
voorkomt. Verwijdering van slib zal dus alleen na een calamiteit nodig zijn.
De onderhouds- en maaikosten worden geschat op f 25.000,- per jaar. Voor
begeleiding en toezicht wordt ook ongeveer f 25.000,- per jaar geraamd. Dit brengt
de totale kosten op f 100.000,- . per jaar Bij een afvalwater-stroom van 1,2
miljoen m³/jaar, kost de nabehandeling van het effluent dus f 0,08 per m³ ( f
0,05 tot f 0,10 per m³). Eventuele grondkosten zullen dit bedrag met f 0,01
tot f 0,05 per m3 verhogen.
Effluentpolijsting via technische maatregelen kost al snel meer. Desinfectie met
chloorbleekloog en UV kost ca. f 0,10 per m 3 resp. f 0,19 per m3.
Verdergaande tertiaire zuivering varieert van f 0,60 per m3 voor
eenvoudige zandfiltratie tot f 11,- per m3 voor hyperfiltratie [med. K.
Meinema, DHV). Uiteraard worden in het laatste geval ook fosfor en stikstof sterk in
concentratie verlaagd en kan de effluentkwaliteit in principe aan de basiskwaliteit voor
oppervlaktewater gaan voldoen. Soms zijn echter hele andere kwaliteitseisen gewenst als
het om bijzondere watertypen gaat.
De grootte van een moerassysteem voor nabehandeling van effluent hangt af van het doel
van het systeem en de voorhanden ruimte. Een vijver met een diepte van 1,5 m heeft bij een
verblijftijd van een tot twee dagen al de functie van opvang van slib en een beperkte
EColi-verwijdering. Voor een moerassysteem met vergaande EColi verwijdering en
zuurstofverbetering, zoals het helofytenfilter Everstekoog is een bruto-oppervlakte van
0,5 tot 1 m² per aangesloten inwoner minimaal vereist. Als een verdergaande verwijdering
van stikstof en fosfor nodig is, zal meer dan 1,2 m²/i.e. vereist zijn, maar een
combinatie met chemische defosfatering in het filter biedt ook perspectieven. |
|
8. Evaluatie
Vergeleken met technisch geavanceerde effluentpolijsting is nabehandeling van effluent
in een helofytenfilter zeer goedkoop, zelfs wanneer extra grond aangeschaft zou moeten
worden. De vraag is of effluentpolijsting in een helofytenfilter met de gekozen
verblijftijden voldoende kwaliteit toevoegt om lozing op oppervlaktewater zonder extra
technische nabehandeling te rechtvaardigen. Vergaande nitrificatie kan heel goed in een
zeer laag belast actiefslibsysteem plaatsvinden. De bijdrage van de Universiteit Utrecht
aan het onderzoek zal op korte termijn meer inzicht geven in nitrificatie en
denitrificatie in het helofytenfilter. De (biologische) fosfaatverwijdering in de rwzi kan
waarschijnlijk heel goed aangevuld worden met chemische defosfatering in het
helofytenfilter, bijvoorbeeld met FeCl3-dosering en vlokretentie in het riet-
of lisdoddedeel. In hoeverre de nutriëntenverwijdering toeneemt met het ouder worden en
volgroeien van het systeem is nog niet duidelijk. Een rijping van het helofytenfilter (5-8
jaar) verbetert waarschijnlijk het rendement.
Omdat op Texel maar weinig oppervlaktewater aanwezig is, is in het tweede provinciaal
waterhuishoudingsplan van de provincie Noord-Holland ruimte overgelaten voor beleid,
waarin het in het helofytenfilter nabehandelde effluent van de rwzi Everstekoog als
grondstof voor oppervlaktewater gebruikt kan worden. Dit leidde tot een vervolg op dit
project waarbij onderzocht wordt of het zin heeft om het nagezuiverde effluent af te
voeren naar de Gemeenschappelijke Polders, waar ‘s zomers een watertekort optreedt.
Met het effluent kan het zomerpeil in de laagste panden worden gehandhaafd. Daardoor
blijft het grondwater in de hoger gelegen panden op een hoger niveau. De zilte
natuurwaarden in het oostelijk deel van het eiland worden dan niet meer negatief
beïnvloed omdat het water niet meer via deze route wordt geloosd.
Op het vasteland van Noord-Holland lozen de rwzi’s op grote goed doorspoelde
wateren. Dit zijn met name boezemwateren waar het hoogheemraadschap o.a. een gezond milieu
voor vissen nastreeft en water dat geschikt is voor veedrenking. Inzet van een
helofytenfilter is hier interessant voor desinfectie en zuurstofverbetering en als
slibopvang bij calamiteiten.
Het onderzoek aan het helofytenfilter Everstekoog heeft al geleid tot vergevorderde
plannen van het waterschap de Maaskant om bij de rwzi Het Land van Cuijk een
helofytenfilter aan te leggen met een capaciteit van 35.000 m3/dag. |
|
|
|
9 Literatuur:
1. Ruiter, M.A. (1978): Het risico van zwemmen en baden in
met faecaal verontreinigd afvalwater. IMG - TNO rapporrt A82, februari 1978, TNO, Delft.
161 blz+ bijlagen
2. Heide, B.A. (1984): Alternatieve methodes voor
desinfectie van afvalwater. TNO-rapport A182. IMG-TNO, Delft. 96 blz
3. Kampf, R. (1994): De oxydatiesloten van Piet Bakker. De
Klaarmeester (5), 22-29.
4. Visser, J.K. (1980): Verwijdering van zwevende stof uit
effluent 1. Literatuuronderzoek. Stora, Rijswijk. 94 blz.
5. Meinema, K.; Kuij, R.J. van der; Houwelingen, G.A.
(1994): Effluentpolijsting bij oxydatiesloten tot Algemene Milieu Kwaliteit. H2O, 27 4,
107-111.
6. Klapwijk, S.P. (Ed.) (1996): 25 jaar toegepast onderzoek
waterbeheer, jubileumsymposium STOWA 123 september 1996. Stowa rapport 11 ed. Stowa,
Utrecht. 212 blz..
7. Kadlec, R.H.; Knight, R.L. (1995): Treatment Wetlands.
CRC Press Inc, Boca Raton, Florida. 893 blz.
8. Haberler, R.; Perfler, R.; Laber, J.; Cooper, P. (1997):
5th International Conference on Wetland Systems for Waterpollution Control, Vienna,
september 1996. Water Science and Technology 35(5), 347
9. Schreijer, M.; Kampf, R. (1995): Nabehandeling van
effluent tot bruikbaar oppervlakte-water in een moerassysteem; Vooronderzoek. H2O 28(11),
340-342, 347.
10. Kampf, R.; Schreijer, M.; Toet, S.; Verhoeven, J.T.A.
(1996): Nabehandeling van effluent tot bruikbaar oppervlaktewater in een moerassysteem met
helofyten en waterplanten, opzet van een vierjarig demonstratieproject op praktijkschaal
op rwzi Everstekoog. H2O 29(14), 400-402.
11. Kampf, R.; Toet, S.; Schreijer, M.; Verhoeven, J.T.A.;
Logtesteijn, R. van (1996): A constructed wetland sysytem to improve the effluent quality
from an oxidation ditch. Poster in Proceedings 5th International Conference on Wetland
Systems for Water Pollution Control, Wenen, 1996. IAWQ
12. Toet, S. (1995): De invloed van Phragmites australis op
de zuivering van (afval)water. Scriptie Landschapsoecologie ed. Universiteit Utrecht,
Utrecht. 37 blz.
13. Schreijer, M.; Kampf, R.; Toet, S.; Verhoeven, J.T.A.
(1996): The use of constructed wet-lands to upgrade treated effluents before discharge to
natural surface waters in Texel island, The Netherlands - pilot study. 5th International
Conference on Wetland Systems for Water Pollution Con-trol, IAWQ, Wenen. |
|
|