Hoofdstuk 3

Presentatie en interpretatie van de meetgegevens
 

Na het uitvoeren van de bepalingen in het laboratorium zijn de gegevens verwerkt en de gemiddelde resultaten zijn in staafdiagrammen opgenomen (zie voor een uitleg van deze presentatie "de methode verantwoording" in deel twee van dit verslag). Hierna wordt steeds op één bladzijde per verontreiniging of andere gemeten grootheid een overzicht van alle gemiddelde meetresultaten uit het meetjaar gepresenteerd. De standaardafwijkingen zijn in de figuren weergegeven, evenals de echte meetwaarden. Die laatste zijn ook als appendix toegevoegd aan dit verslag.

Bij de interpretatie van de meetgegevens zijn drie verschillende periodes van belang. In de eerste drie maanden van het onderzoek werd het te zuiveren water in de grijswaterreactoren in de kelders onder de huizen (zie figuur 1) slechts éénmaal per half uur van (extra) lucht voorzien. We vonden dat de hoeveelheid ammonium in het water op monsterpunten 3 en 4 een beetje hoog was. Daarom is in de volgende drie maanden bekeken of meer lucht toevoer verbetering zou kunnen brengen. Dit bleek inderdaad zo te zijn. Vervolgens is na zes maanden ook het zwartwater aan het vat toegevoegd. Dat dit een werkelijke grote last aan verontreiniging betekende kan mooi worden afgelezen uit de waarneming in september 96 bij meetpunt 3, toen juist 2 dagen tevoren op 23/09 al het verzamelde zwart water in een keer aan de grijswater opvang bak was toegevoegd. Naast de werkelijk gemeten waarden is er ook op basis van het totale aanbod van afvalwater en de verdunning door regenwater, of juist verdamping een balans opgemaakt. Tabel 3 en 4 tonen het water verbruik per maand gedurende het meetjaar en de hoeveelheid regen. De verdamping is niet bekend, daarvoor is de waterstand in de vijver (punt 7) als kwalitatieve maat genomen. Vanuit het helofyten bed is de verdamping zeer aanzienlijk, in de orde van het totaal van de hoeveelheid water die uit de huishoudingen en regen wordt aangevoerd. In de herfst en winter is er enige overloop van het helofytenfilter naar de vijver, in de lente en zomer is hiervan in het algemeen geen sprake. Er wordt in de berekeningen aangenomen dat eenderde deel van het water dat in het helofytenfilter terechtkomt doorgang vindt naar de verzamelvijver. De invloed van regen doet zich het meeste gelden bij de vijver, het omliggende terrein watert op de vijver af, alsmede een deel van het regenwater van de daken. Er wordt in de berekeningen aangenomen dat maximaal een verdunning van 1 op 2 van de vuillast optreedt en dat als schijnzuivering wordt aangemerkt. Verder wordt bij de rendementsberekeningen aangenomen dat de verdamping nooit meer is dan de totale instroom van water. Aldus wordt het minimale rendement op zuivering weergegeven als geen verdunning door regen optreedt en wordt het rendement beter met verdunning door regen.

3.1 Stikstof bevattende verontreinigingen

De totale hoeveelheid stikstof die we in de monsters hebben bepaald staat weergegeven in figuur 4. De uitsplitsing naar ammonium, organisch gebonden stikstof en nitraat en nitriet staat in de figuren 5 t/m 8. Uit het verloop van de staafhoogte valt goed te zien dat er zuivering optreedt. In het midden van de figuur, aangeduid met monsterpunt 7 (de vijver), is de waarde het laagst. De staven aan de buitenkant van de plaatjes 1,3 resp. 2, 4 zijn duidelijk hoger dan die van de staafjes 5, 6 en 7. Er valt te zien dat in de eerste zes maanden steeds minder totaal N in de monsters van punten 3 en 4 zit dan in de het aangevoerde water aangeduid met 1 en 2 zit. In die tijd werd nog uitsluitend het grijswater door het systeem gevoerd. Ook valt op dat in de eerste drie maanden de hoeveelheid totaal stikstof in monsters uit de punten 3 en 4 gemiddeld wat hoger is dan in de 4^e t/m 6^e maand. In die laatste periode werd vaker belucht dan in de eerste drie maanden. Het valt op dat de hoeveelheid stikstof in het aangevoerde water zoals we dat hebben gemeten op de punten 1 en 2 nogal variabel is. De vraag is nu of dat toeval is of niet. Er is geen reden te noemen waarom het geen toeval zou zijn. Bij het vaststellen van de jaargemiddelde instroom van stikstofhoudende verontreinigingen zou dan ook een statistisch bewerkt gemiddelde van alle 12 meetpunten gebruikt kunnnen worden. Er is evenwel in de huidige data verwerking voor gekozen om de drie periodes afzonderlijk te beoordelen. Voor de punten 3 en 4 kan niet worden gekozen voor een optellen en middelen van de 12 gevonden waardes. Immers, de procesvoering is 2 maal veranderd. Eerst na drie maanden toen de andere beluchtings frequentie werd ingesteld en later toen het zwartwater werd toegevoegd, na 6 maanden bij monsterpunt 3 of na 7 maanden bij monsterpunt 5.

Interessant is om te zien dat het toevoegen van al het opgezamelde zwartwater in een keer op 23/09 in de grijswaterreaktor van de helofytencluster (monsterpunt 3) een grote uitschieter van N-totaal gaf, ook nog in de maand erna. Toch was het systeem in staat om deze grote puls belasting geleidelijk te verwerken. In het andere systeem, monsterpunt 4, is geen of veel minder verzameld zwart water in één keer aan het systeem toegevoegd. De geleidelijke toevoer met de snelheid van productie eiste kennelijk minder van het systeem. Uit 2 metingen naar totaal stikstof in het zwart water werd afgeleid dat er in het geval van de helofyten cluster 8,5 g per liter in voorkomt en dat dit bij de vloeikas cluster 11,6 g per liter bedroeg. Dagelijks werd vanuit de composteer installatie (Clivus) van het helofytencluster 6 liter zwartwater geloosd. Dit komt qua volume vrijwel overeen met de gemiddelde excretie van de zes bewoners. Per maand werd aldus (1 maand is 30,5 dagen maal 8,5 g) 1530 g totaal N uit de composteer installatie afgescheiden. Voor de vloeikascluster was de vochtuitscheiding minder dan voor de helofytencluster. Hier werd gemiddeld 2 liter vocht per dag uit de composteerinstallatei geloosd. Per maand betekent dit dat er uit de vloeikascluster composteerinstallatie 30,5 maal 2 liter maal 11,6 g N , overeenkomend met 696 g totaal N, werd afgescheiden. In de verzameltabel N (Tabel 5A) is de lozing van zwart water op de grijswater reaktor verrekend met de totale waterstroom door de reaktor. De 1530 g zijn op die manier toegevoegd aan de 8600 l die per maand die door de grijswater reaktor van de helofytencluster werd gevoerd. Dit betekent dat na verrekening van de verdunning 177,9 mg N per liter in de grijswater reaktor bij de helofytencluster afkomstig was uit het zwart water. Voor de vloeikascluster was de waterstroom wat groter, 13.956 liter per maand gemiddeld, de totaal N verhoging tengevolge van de 696 g totaal N in het zwart water wordt in dat geval via berekening gesteld op 49,9 mg per liter. Er wordt opgemerkt dat de hoeveelheid stikstof uit het zwart water voor de helofytencluster ongeveer de helft tot een derde van de hoeveelheid is die gemiddeld per persoon en per dag wordt uitgescheiden (zie Tabel 2). De positieve zuiveringsbalans komt waarschijnlijk voor een deel voor rekening van de denitrificatie die al in de composteringsinstallatie plaatsvindt, of door een minder intensief aanbod van zwartwater dan bij zes inwonerequivalenten hoort. Voor de vloeikascluster zijn de rendementscijfers voor de composteerinstallatie nog gunstiger, hier kan worden geschat dat rond 80% van de ingebrachte stikstof in het zwartwater door denitrificatie in de composteer tank verdwijnt. Er wordt opgemerkt dat in zowel de grijswater reaktor van de helofytencluster als van de vloeikascluster de totaal stikstof belasting na de toevoer van zwart water continu verhoogd bleef. Het had interessant geweest om te toetsen of nog meer beluchting ook hier had geholpen, net als succesvol bleek in het vergelijk tussen de eerste drie maanden en de tweede drie maanden. Het nadeel daarvan zou wel zijn geweest dat er ongewenst meer elektrische energie voor de pomp had moeten worden ingezet. De test is niet gedaan.

Over de werking van het systeem kan worden gezegd dat het duidelijk is dat de verwijdering van ammonium steeds goed is te noemen (figuur 5). Dat geldt ook, maar in iets mindere mate, voor de verwijdering van organisch gebonden stikstof (figuur 6). Het wegvangen van nitraat en nitriet door omzetting in moleculair stikstofgas in de bodem is niet volledig geweest, en verliep duidelijk beter in de bodem van het helofyten filter dan in de bodem van de vloeikas. Er was ook voorzien dat dit verschil zou optreden, in de helofyten filter is de verblijftijd van het water langdurig, hier kan anaerobie optreden en kan de denitrificatie goed tot stand komen. In de bodem van de vloeikas is sprake van een zeer korte verblijftijd van het water, hier zal de zuurstofarme omgeving die nodig is voor de omzetting van nitraat in stikstofgas onvoldoende kunnen worden bewerkstelligd.

Met name in monsters van punt 6 werd geregeld een waarde gevonden die zelfs hoger was dan in die van punt 4. Dit is het gevolg van het ontbreken van zuurstofarme condities in de vloeikas bodem, de data geven aan dat er nog omzetting van organisch gebonden stikstof tot nitriet en nitraat plaatsvond. Een wat betere opname van zuurstof door bacteriën kan worden bereikt door het waterpeil in de bodem van vloeikas iets te verhogen. Hierdoor kan de bodem zuurstofarmer worden en wat beter denitrificeren. Het blijft een nadeel dat het water door de veel kleinere oppervlakte maar korte tijd in de vloeikasbodem verblijft. In dit opzicht is het helofytenfilter in het voordeel.

De uiteindelijke waarden voor ammonium en nitriet plus nitraat in de vijver blijven als zodanig keurig in de buurt van de norm voor oppervlaktewater. Het water in de vijver voldoet zeker wel aan de norm voor lozing op het oppervlakte water. Het organisch gebonden stikstofgehalte had wat lager kunnen zijn. Het (rijke) biologische leven in de vijver zelf kan die wat verhoogde waarde ook wel verklaren, vooral in de maanden dat het water warm was. Door ter zake deskundige biologie studenten is het water van goede biologische kwaliteit genoemd. Deze waarneming is zinvol, de in een omgeving levende organismen leveren direkte aanwijzingen dat een omgeving meer of minder gezond is. Verfijnde waarnemingen naar de soort van b.v. kleine waterinsekten die nog meer informatie bieden is evenwel niet uitgevoerd (kost heel veel tijd van deskundigen).

In de onderstaande tabel 5A wordt weergegeven hoe de hoeveelheid totale stikstof die in het systeem werd gebracht op de diverse monsterpunten werd teruggevonden. Op de punten 5 en 7 is ook correctie voor maximale verdunning door regen weergegeven. Eigenlijk hadden die gegevens met in ogenschouw nemen van verdamping moeten worden weergegeven. Betrouwbare schatting van de verdamping hebben wij niet voor mogelijk geacht. De getallen geven een traject aan van minimale verdunning (neerslag en verdamping in evenwicht) tot maximale verdunning, dat is wanneer er helemaal geen verdamping zou zijn geweest. De resultaten over de rendementen op zuivering van het afvalwater op stikstofhoudende componenten in Tabel 5B laten zien dat van het N-totaal aanbod in het grijswater het meeste al wordt afgebroken in de grijswaterreaktoren, zelfs nadat ook het zwartwater eraan werd toegevoegd. Een aanzienlijke denitrificatie van het zwartwater vindt waarschjnlijk al plaats in de composteringsinstallatie. Er blijft een vrij constante hoeveelheid totaal N meetbaar aanwezig in het vijver water. Vaak is de invoer vanuit de vloeikas en de overloop van het helofyten filter rijker aan totaal N dan wat in de vijver wordt teruggevonden. Enige denitrificatie dan wel vastlegging in de planten in en om de vijver is een mogelijke verklaring. Ook wordt opgemerkt dat het vijverwater voor een deel (ongeveer de helft) schijnbare zuivering genereert doordat her regenwater uit de omliggende tuinen en ook de afvoer van de daken voor verdunning zorgt.

Uit de figuren 6 en 7 valt goed te zien dat ammonium en organisch gebonden stikstof echt verdwijnen vanaf het punt dat het wordt aangeboden. Voor nitriet en nitraat in Fig. 8 geldt dat niet, hier wordt de piek vaak pas in of na de grijswater reaktor gevonden. Er wordt daarbij wel opgemerkt dat de bruto hoeveelheid van nitriet en nitraat altijd lager is dan van de andere componenten. Het is dan ook een typisch metabool produkt in de afbraakroutes van stikstof houdende verontreinigingen. Opgeteld toont de N-totaal grafiek in Fig. 5 het verdwijnen van stikstof dan ook duidelijk aan. Voor stikstof geldt dat het milieugunstig verdwijnt als elementair stikstofgas (N2) dat onschuldig is, de atmosfeer bestaat immers grotendeels uit dit gas. De gemiddelden over de periodes waarin de systemen verschillend werden bediend staan weergegeven in de overzichtsfiguur 4A. De rendementen op de verwijdering van N-totaal vuillast staan weergegeven in figuur 4B.

Tabel 5A. Verzamel tabel N.
In het meetprogramma zijn drie tijdvakken te onderscheiden waarin verschillende proces sturing werd gebruikt. In tijdvak maanden 03-04-05/96 werden de grijswater reaktoren om de 30 min belucht. In tijdvak 06-07-08-09/96 werden de reaktoren iedere 10 minuten belucht. Daarna werd in het tijdvak 10-11-12/96 en 01-02-03/97 ook het zwartwater aan de reaktoren toegevoegd terwijl de beluchting om de tien minuten gehandhaafd werd. De hoeveelheden stikstof zijn in de tabel uitgezet in mg per liter. De verdere rekensommen naar grammen Ntotaal op basis van de doorstroming van het systeem en de berekening van de rendementen van de verschillende stappen staan weergeven is in Tabel 5B.
 

Tabel 5B. Belasting van het waterzuivering systeem van ‘Het Groene Dak’ met stikstofhoudende verontreinigingen (weergegeven als Ntotaal ) uitgedrukt in grammen N per maand en omzetting daarvan in moleculaire stikstof. Invloed van drie verschillende manieren van gebruik van de grijswaterreaktoren.
Voor de omrekening van de getallen in fig. 5A, die in die tabel zijn uitgedrukt in mg N-totaal per liter is het aantal doorgevoerde liters in het helofytencluster gesteld op het gemiddelde van 12 maanden, dat komt uit op 8600 l per maand. Voor de vloeikascluster bedroeg het water aanbod 13956 l per maand. Er is volgens opgave 183 liter zwart water per maand aan zwart water vanuit het helofytencluster geloosd, vanuit het vloeikascluster was dit 60 l. Voor verdere toelichting zie fig. 1 en de tekst.
 

^{a  De weergegeven spreiding in stikstof flux getallen is een traject van minimale werking tot maximale werking. De range is op basis van interpretatie van de meetwaardes en de foutenmarges erbij tot stand gekomen. Spreiding tussen zelfs negatieve waarden en zeer positive waarden in de vloeikas en helofyten data zijn mogelijk mede het gevolg van extreme verdamping (vloeikas) en ook regeninvang (helofytenfilter). Dit laatste geldt zeker voor de vijver, de steeds positieve waarden hier worden via het grote regeninvang bekken ervan gunstig beinvloed. Het hoogste getal (laagste rendement) geeft dus veelal de situatie zonder verdunning door regen weer en het laagste getal wordt bereikt wanneer er geen verdamping wordt verondersteld en de verdunning door regenwater maximaal is. * Soms is de aanvoer vanuit een grijswaterreaktor zo ontdaan van stikstof last dat een eropvolgend systeem een te gering aanbod heeft om de bacteriepopulatie optimaal te laten functioneren.}

^{b  Ten dele kan vastlegging in micro-organismen (‘biomassa) ook mogelijk zijn (zie onder 3.4).}

^{c  Omdat de helofytenzuivering niet steeds op de vijver overliep is aangenomen dat slechts een kwart van de maximale doorstroom die mogelijk in de vijver terecht is gekomen. d Het rendement op de zuivering van stikstofverontreinigingen in de vijver lijkt gunstiger dan werkelijk het geval hoeft te zijn door het instromen van water uit de binnentuinen op de vijver. e Op theoretische gronden over de stikstofafval last per inwoner equivalent kan worden geschat dat in composteringsinstallatie al zo’n 60% van de N-totaal last in stikstofgas werd omgezet (zie tekst). n.v.t., niet van toepassing omdat het geen zuivering naar tijdsproportionele passage van afvalwater betreft, hier zijn alleen de flux getallen van belang voor gebruik van rendementsberekeningen bij volgende stappen.}
 

Het data overzicht in Figuur 4A(Rendementen van totaal N-reiniging in twee verschillende systemen. Op de x-as staat N aanbod of verwijdering in grammen per maand.) laat zien dat ook na de middeling van de resultaten per periode duidelijk de wegname van ammonium in periodes I en II beter is dan in periode III. In die periode met additioneel zwart water is het aanbod van organisch stikstof fors verhoogd en kan het systeem de ammonium aanbod druk wat moeilijker, maar nog steeds afdoende aan. Het wegnemen van organisch gebonden stikstof verloopt afdoende. Grappig is dat de vloeikasclusterhuishoudens binnen de grenzen van uitspraken op basis van een gering aantal waarnemingen vrijwel steeds meer orgnianisch stikstof aan vuillast bijdroegen dan de helofytencluster huishoudens. Daarentegen was de vrije ammonium influx van de laatste cluster hoger dan die vanuit de vloeikascluster. Dit leidt tot een redelijk evenwichtig aanbod in totaal-N veronteriniging tussen de beide clusters. De verschillen in nitriet en nitraat bestaan maar zijn in deze samengestelde figuur 4C (Gemiddelde zuivering van stikstofhoudende verontreinigingen in grijswaterreactoren bij Het Groene Dak in drie verschillende gebruiksperioden) wat moeilijker te beoordelen omdat de absolute hoeveelheden ervan gering zijn. Het uitblijven van oplopen van de concentratie van deze stikstofverbindingen en het toch kunnen wegoxideren van de grote influx van organische verbindingen met gebonden stikstof wijzen erop dat de beluchting van de grijswaterreaktoren ondanks het toevoegen van zwart water in periode III nog steeds voldoende is (zie Fig. 2 voor nadere informatie). Tenslotte valt bij de rendement inschattingen die worden gepresenteerd in Figuur 4B (Rendementen op N-zuivering bij Het Groene Dak) als afgeleide van de data in Tabel 5B op te merken dat wanneer het water na de grijswaterreaktoren al voor zo’n 70 tot meer dan 80 % schoon is, de effectiviteit van de zuivering daarna weliswaar hoog kan worden ingeschat maar dat de werkelijke turnover in zowel het helofytenfilter als de vloeikas niet erg groot hoeft te zijn. Het helofytenfilter leek wel een rol te spelen bij het compenseren van de iets minder goede werking van grijswater reaktor bij het helofytencluster. Er moet evenwel worden opgemerkt dat in het helofytenfilter ook verdunning door regen tot schijnbare gunstige efficientie voor zuivering aanleiding geeft. Evenwel is het een zeer droog jaar geweest, en is er waarschijnlijk eerder sprake van een tegengestled van blootstelling aan de elementen aan te voeren, de verdamping zou wel eens groter dan de regeninvang kunnen zijn geweest. Omdat overwegingen van deze aard geen rol spelen bij de vloeikas, het betrof hier een regendicht systeem, mag met de nodige armslagen worden geconcludeerd dat de anaerobe bodem van het helofytenfilter een iets beter rendement voor volledige denitrificatie biedt dan de vloeikas. Deze laatste levert zeker een bijdrage aan de denitrificatie, maaar die is niet voldoende om volledige denitrificatie te bereiken. Een verhoging van het waterpeil in de kas door een regelsysteem (een bochtje omhoog in de afvoer naar put 6) zodat de bodem nat blijft is misschien een helpende suggestie. Een goede grijswaterreaktor functie met een flinke bijdrage aan de denitrificatie blijft wel gewenst bij de vloeikascluster.

Alle diagrammen betreffen de N-zuivering:

Figuur 4A - Rendementen van totaal N-reiniging in twee verschillende systemen. Op de x-as staat N aanbod of verwijdering in grammen per maand

Figuur 4B - Rendementen op N-zuivering bij Het Groene Dak

Figuur 4C - Gemiddelde zuivering van stikstofhoudende verontreinigingen in grijswaterreactoren bij Het Groene Dak in drie verschillende gebruiksperioden

Figuur 5 - mg totaal stikstof per liter water (12 maanden in overzicht)

Figuur 6 - mg ammonium per liter water (12 maanden in overzicht)

Figuur 7 - mg nitriet + nitraat per liter water (12 maanden in overzicht)

Figuur 8 - mg organisch gebonden stikstof per liter water (12 maanden in overzicht)
 
 

3.2 Zuurstof

Zuurstof verbruik is een belangrijke milieu belastende eigenschap van verontreinigd water. Er is op de verschillende meetpunten in het zuiveringstraject maandelijks bepaald hoe groot het zuurstof verbruik was. Een overzicht van de meetwaarden voor het biologisch zuurstof verbruik (BZV) staat in figuur 9, het gemeten chemische zuurstofverbruik (CZV) wordt in figuur 10 gerapporteerd. In beide figuren is de eenheid van verbruik uitgedrukt in mg zuurstof per liter. Vermenigvuldiging van de getallen in mg/l met de water doorvoer in l in het systeem geeft het absolute aantal grammen zuurstof verbruikt per tijdseenheid. Uit de daling van die getallen gedurende het proces van zuivering is de efficientie van de zuivering zichtbaar net als voor de stikstofhoudende verontreinigingen. De resultaten van de berekeningen van de periode gemiddelden staan weergegeven in Tabel 6 en worden getoond in Figuur 11. Het zichtbare hoge rendement van de BZV verlaging in de grijswaterreaktor (vrijwel volledig) is duidelijk, verdere rendement schattingen waren niet nodig. Voor het CZV geldt dat de afname minder was. In de vervolgstappen van de zuivering wordt het CZV in een aantal gevallen zelfs weer iets hoger (zie Fig. 11). Het totale zuurstofgehalte in het water op de meetpunten is een reciproke functie van de zuurstofverbruik waarden (Fig. 11, 12).

Opvallend is dat de groep huishoudens aangesloten op de vloeikas een aanzienlijk hogere BZV van 10 gram per persoon en per dag aan de zuivering aanbieden dan de huishoudens aangesloten op het helofyten filter. Het is niet zo dat de 7 bewoners van de vloeikas huishoudens per persoon meer dan de gebruikelijke BZV aan vervuiling aanbieden, deze ligt op 15 tot 20 g per persoon en per dag (zie Tabel 2 in de inleiding). Het is eerder zo dat de helofyten huishoudens een buitengewoon lage BZV aanbieden, zelfs na aansluiting van het zwartwater op het zuivering systeem. De zeer hoge BZV waarde die in het met ‘Het Groene Dak’ vergelijkbare project in Heiloo werd gerapporteerd wordt bij lange na niet gehaald (vergelijk met regel 1 van Tabel I in de inleiding). Het feit dat bij monster punt 4 op 18 december 1996 de grijswater reaktor circulatiepomp uitstond (notitie van J. Balke) verklaart misschien de hoge waarde voor het BZV bij de monstername, er kon weinig oxydatie optreden. Bij nadere beschouwing is ook de ammoniak waarde in figuur 6 op het gelijke tijdstip wat aan de hoge kant.

Er kan worden geconcludeerd dat de grijswater reaktor een vrijwel volledige afname van de BZV geeft, zelfs na de toevoeging van het zwart water. Vergelijk b.v. de staafhoogten op meetpunten 2 en 4 in figuur 9 door het jaar heen. Een extra BZV verlagend effekt van de verhoogde beluchtingsfrequentie in periode II kon niet worden waargenomen. In de rest van de zuivering is het duidelijk dat in monsters van punt 7 ongeveer een zuurstofgehalte wordt gevonden dat in evenwicht is met de atmosfeer (dat hangt ook van de temperatuur af, de range is van 5.5. to 8 ug per liter. Het water vanuit het helofytenfilter was armer in zuurstof dan dat uit de vloeikas. Voor het helofytenfilter werd eerst een hoeveelheid water die representatief voor het systeem was uitgepompt, daarna werd bemonsterd. Bij de vloeikas kan meespelen dat het water dat representatief voor de condities in de bodem moeten zijn uit een put werd genomen die continu onder lucht stond, weliswaar zonder menging maar wat ongetwijfeld meer zuurstof in het water in de bepaling tot resultaat gaf dan wellicht in de bodem van de vloeikas aanwezig was. Ook is de kortere verblijfsduur van water in de bodem van de vloeikas onvoldoende om echte anaerobie te verwachten, zoals al werd besproken onder stikstof. Er werd daar opgemerkt dat een iets mindere berekende stikstof gas produktie (zie Figuur 4) waarschijnlijk komt doordat de anaerobie onvolledig was in de bodem van de vloeikas. De afname van het CZV is minder sterk dan van het BZV. Voor de overblijvende waarde die in vergelijk tot de lozingsnorm voor BZV aanzienlijk is, mag niet geconcludeerd worden dat deze te hoog is. De streefnorm is ook 5 maal hoger dan de BZV lozingsnorm. De verklaring voor dit ogenschijnlijk vreemde verschil is dat CZV niet perse hoeft op te treden in het systeem van de afvalwater zuivering zelf. Het gaat vaak om stabiele verbindingen, die in het laboratorium geoxydeerd kunnen worden, maar alleen in kontakt met een zeer sterke oxydator die in de natuur niet direkt relevant hoeft te zijn.

Tabel 6. Verzamel tabel BZV, CZV en zuurstof gehalte tijdens drie tijdvakken met verschillende proces sturing. In periode I werden de grijswater reaktoren om de 30 min belucht. In periode II werden de reaktoren iedere 10 minuten belucht. Daarna werd in periode III ook het zwartwater aan de reaktoren toegevoegd terwijl de beluchting om de tien minuten gehandhaafd werd. De hoeveelheden zuurstof verbruikt zijn in de tabel uitgezet in mg per liter in de eerste drie kolommen. In de middelste kolom is de gemiddeld aanwezige zuurstof hoeveelheid op de verschillende monsterpunten weergegeven. Waardes om en nabij 7 voor de oplosbaarheid van zuurstof geven evenwicht met de lucht aan. De verdere rekensommen naar grammen O-totaal verbruik door BZV en CZV op basis van de doorstroming van het systeem zijn als voor N-totaal. Het debiet van de helofytencluster is gesteld op 8600 l/mnd en voor de vloeikascluster op 14000 l per maand volgens de watergegevens in Tabel 4. Omdat de grijswaterreaktoren nagenoeg alle BZV wegnamen zijn de verdere rendementen van de deelprocessen niet berekend.
 

Alle diagrammen over 12 maanden betreffende biologische en chemische zuurstof zuivering:

Figuur 9 - meetwaarden BZV
Figuur 10 - meetwaarden CZV
Figuur 11 - meetwaarden opgeloste zuurstof
Figuur 13 - turnover waarden BZV en CZV in g/mnd (overzicht rendementen)
 
 

3.3 Fosfaat (P) verontreinigingen

Er werd net als voor stikstof en zuurstof een analyse gemaakt van de verwijdering van fosfaat uit het aangeboden afvalwater. De meetwaarden voor totaal fosfaat staan in figuur 17. Gedurende de eerste zes maanden trad er al een redelijke afname van de gemeten hoeveelheid fosfaat in de grijswater reaktoren op. Bij nadere analyse blijkt dat in die eerste zes maanden de organisch fosfaat belasting wat meer afneemt dan de waarden voor anorganisch fosfaat (vergelijk de figuren 18 en 19), of zie Tabel 8. Dat heeft te maken met de afbraak van moleculen met organisch gebonden fosfaat door bacteriën. Maar toch, de totale fosfaat belasting daalt en dat had in principe niet hoeven gebeuren. De vraag is nu hoe die vermindering van fosfaat belasting tot stand komt. Anders dan het geval is voor stikstofgas dat gevormd wordt uit de stikstofhoudende verontreinigingen en het CO2 gas dat uit de BZV veroorzakende organische verontreinigingen ontstaat door verademing via bacteriën kan fosfaat niet in gasvorm aan het systeem onttrokken worden. Het fosfaat en dit geldt ook voor zware metalen blijven in het zuiveringscircuit achter en kunnen daarin ophopen tot een niet bekende hoeveelheid. Het zal daarom van tijd tot tijd, b.v. eenmaal per jaar, nodig zijn om na te gaan of de depots voor binding niet volraken.

De gedachte is dat het zoekgeraakte fosfaat in de grijswaterreaktoren vooral in de micro organismen die in die grijswater reaktoren leven en groeien wordt opgenomen. Doordat deze micro-organismen aan de wanden en bodem kleven, gaat hier een deel van het fosfaat in zitten dat niet wordt teruggevonden. Natuurlijk geldt zo’n redenering dan ook voor een deel van de stikstof verontreinigingen. Hierover zal in de conclusies verder worden gesproken. Het rendement op de verwijdering van totaal fosfaat, zoals in numerieke gegevens gepresenteerd wordt in Tabel 8, staat illustratief weergegeven in Figuur 20. Opvallend is dat in de laatste zes maanden, d.w.z. nadat het zwartwater aan het systeem was toegevoegd de grijswater reaktoren de fosfaat toevoer niet meer aan konden. De doorvoer van fosfaat, vooral van anorganisch fosfaat dat vrijkomt bij de afbraak van organische gebonden fosfaat bevattende biomoleculen uit de vuillast die we in principe ook hadden verwacht gedurende de eerste zes maanden was met een zeer hoge fosfaat belasting in periode III, wel zichtbaar.

Vervolgens is heel mooi om te zien dat zowel het planten (helofyten) filter als de vloeikas geweldig effectief het fosfaat wegnemen. De resthoeveelheid totaal fosfaat die in de vijver wordt gevonden is om en nabij de grenswaarde voor het oppervlaktewater. De nog aanwezige fosfaat belasting in het vijver water is gedurende alle metingen onder de lozingsnorm bepaald.

Tabel 7. Verzamel tabel meetgegevens P. Monsters op de punten 1 t/m 7 werden tijdens de drie periodes maandelijks genomen. De hoeveelheden totaal P, en de opsplitsing naar organisch gebonden en anorganisch fosfaat zijn in deze tabel gemiddeld uitgezet in mg/l. Daarnaast is er berekend hoeveel P er in totaal per maand door het systeem werd gevoerd. De rendementen in de verschillende onderdelen zijn berekend, net als voor N-totaal en bij BZV/CZV.
 

Alle diagrammen over 12 maanden betreffende fosfaat-zuivering:

Figuur 14 - meetwaarden P totaal
Figuur 15 - meetwaarden P organisch
Figuur 16 - meetwaarden P-anorganisch
Figuur 17 - numerieke gegevens over P-zuivering
Figuur 18 - rendement op P-zuivering in beeld
 
 

3.4 Overige gemeten waarden

3.5.a Droog en gloeiresten

Het totale drooggewicht (figuur 14) toont enige afnemende trend gedurende het traject van zuivering. Er worden geen wettelijke waarden aangegeven omdat deze niet bestaan. Opvallend is de steeds hoge waarde die in de monsters uit het helofyten filter worden gevonden.

Deze hoge waarden komen in belangrijke mate tot stand door het hoge asgewicht dat in die monsters werd gevonden (figuur 15). In deze asmonsters blijkt vooral het ijzergehalte hoog (zie Tabel zware metaalanalyse). Het water van deze monsters was steeds roestkleurig. Dit kan ook de consequent gevonden verhoogde waarde voor het CZV verklaren.

Het organisch drooggewicht (figuur 16), dat is berekend als het verschil tussen het totale drooggewicht en het asgewicht toonde een trend matige afname. Dat wordt ook verwacht doordat de bacteriële werking tijdens de zuivering afbraak van organische stoffen verzorgd.

3.5b. De zuurgraad en de temperatuur

De zuurgraad moet binnen redelijke grenzen blijven. Deze zijn door de wet bepaald en worden samen met de meetgegevens in Figuur 21 gepresenteerd. De conclusie is dat de pH waarden van het afvalwater goed binnen de normgrenzen blijven. Temperaturen die werden gemeten worden weergegeven in Figuur 22. De temperatuur kan sturend zijn voor de bacteriën die bij de waterzuivering zijn betrokken. Het is zo dat de monsterpunten 1 en 2, de tijdproportionele monstername direkt aan de aanvoerkant van het afvalwater om al afbraak door bacteriën voor het grijswater reaktor vat te voorkomen op 4 °C had moeten worden gehouden. In een aantal gevallen is de koeling niet voor de volle 24 uur toereikend geweest. We nemen aan dat de iets verhoogde temperatuur pas aan het einde van de monsterperiode is gaan optreden. De metingen van de invoer van verontreinigingen wordt waarschijnlijk daardoor iets onderschat. Verdere effecten van temperatuur op de zuivering zijn eigenlijk niet erg duidelijk geworden, er wordt dan ook verder geen aandacht aan besteed in dit verslag.

3.5c. Zware metalen

De bepaling van (zware) metalen (Tabel 9) is aan het programma toegevoegd omdat via het regenwater metalen in de vorm van zouten in aerosolen afkomstig van zee, industrie, stof etc. kunnen zijn aangevoerd. Het betreft in het algemeen metalen zonder wettelijke grenswaarde norm. Lood is ondanks de nabijheid van de snelweg slechts in twee op vier metingen in lage concentratie net boven de detectielimiet aangetoond. De zeer lage grenswaarde van de nieuwste normen ligt net onder de detectiegrens van de door ons gebruikte ICP analyse methode. Een eenmalige observatie over de aanwezigheid van nikkel kon in tweede instantie niet worden gereproduceerd. Koper en mangaan werden iets verhoogd aangetroffen. De waarden voor koper overschrijden de grenswaarden van de Evaluatienota water, maar blijven wel binnen de nederlandse oppervlaktewater norm van VROM uit 1991. Zink wordt ruim boven de nederlandse norm aangetroffen, dat kan doordat gebruik van regenwater voor de was dat was verzameld via dakgoten. Zo het al technisch mogelijk was geweest dan was het inderdaad door ‘‘Het Groene Dak’’ gewenste gebruik van dakgoten zonder zink beter geweest.

3.5d. Coliform getal

De tot dusverre uitgevoerde toetsen geven aan dat het water uit de zuivering veilig is in termen van volksgezondheid. Enige literatuur referentie waarden zijn aan de data in Tabel 10 toegevoegd ter informatie.

De diagrammen met meetgegevens over 12 maanden:

Figuur 18 - drooggewicht
Figuur 19 - asgewicht
Figuur 20 - organisch gewicht
Figuur 21 - pH-waarden
Figuur 22 - temperaturen
 

Tabel 8. (Zware) metalen analyse, in mg per liter.
 

n.b. Waar geen waarde of --- is ingevuld is een uitkomst gemeten lager dan de detectielimiet, twee afzonderlijke metingen worden aangegeven met A en B boven de kolommen.

*, voor deze metalen is geen norm vastgesteld. ^a, de Nederlandse normen zijn uit 1991 van het Directoraat Milieuhygiène van VROM. De overige normen zijn uit de Evaluatienota water, notulen Tweede kamer, 1993-1994, 21 250, nrs. 27-28.
 
 

De bacteriologische kwaliteit van het water in de verschillende compartimenten van het zuiveringssysteem is op basis van incidenteel schattingen van het aantal Coliform bacteriën gedaan. De gevonden aantallen staan weergegeven in Tabel 15.

Tabel 9. E. coli voorkomen, in aantal levende cellen per ml.
 

Waarden volgens wet en observatie:

• veilig voor lozing <1000
• zwemwater norm 10 tot 100
• streefnorm oppervlaktewater 20
• drinkwater norm <0.01
• vervuild afvalwater 20.000 tot 2.000.000
• amsterdams grachtwater 86     132     110     63
• rivier vuil 2000
• rivier schoon 90

Terug naar de homepage van Het Groene Dak
Door naar hoofdstuk 4.
Terug naar inhoudsopgave.