Hoofdstuk 4

Conclusies uit de Meetgegevens

Het meetprogramma had tot doel om na te gaan of de zuivering van huishoudelijk afval water in kleinschalige vorm direkt ter plekke van de woongebouwen kon worden uitgevoerd. De grenzen voor de benodigde kwaliteit van de zuivering zijn binnen de wet vastgesteld. Er is sprake van een flinke serie verschillende metingen die moeten worden uitgevoerd om een integraal beeld van de zuiveringskwaliteit en het rendement te kunnen verkrijgen. Deze metingen zijn allemaal uitgevoerd en worden in onderlinge samenhang hierna besproken.

Een heel belangrijk element in de zuivering bleken de vaten in de kelderruimtes te zijn waarin het grijswater werd opgevangen, en gedurende de laatste zes maanden van het meetprogramma ook het uitlek water uit de compost container. Dit laatste was de opslag voor het toiletafval, er wordt opgemerkt dat er sprake was van spoeling loze toiletten. Het uitlek water stelde dan ook qua volume niets voor, maar wel qua inhoud, er zat buitengewoon veel verontreiniging in, met name fosfaat.

De verkregen resultaten bij de verwijdering van stikstof verontreinigingen zijn heel goed en worden in belangrijke mate bepaald door de goede grijswater reaktor zuivering. Bij voldoende beluchting bleek ook dat het compost afval water eigenlijk met gemak kon worden verwerkt, de capaciteit van het systeem is zeker toereikend. In het geval van de plantenfilter zuivering is het na de omzetting van alle organische stikstof en ammonium in nitriet en nitraat heel goed te zien dat de anaerobe bodem van het plantenfilter erna voor stikstof gas vorming zorgt , of om het even dat de binding van stikstof aan dood of levend materiaal heel goed zuiverend werkt. Op de keper beschouwd is het zelfs waarschijnlijk dat het plantenfilter ook organisch gebonden stikstof en ammonium zonder voorgaande oxydatie stap zal kunnen verwerken. Het grote voordeel van de oxydatie stap is toch wel dat met meer zekerheid over echte denitrificatie, d.w.z. lozing van de stikstof verontreiniging als onschuldig stikstof gas voor de atmosfeer kan worden bereikt. Indien dat laatste niet is verzekerd bestaat het gevaar dat stikstofverontreinigingen gaan ophopen in het plantenfilter en dat de verzadigingsgrens ervan na verloop van tijd wordt bereikt. De werking van de vloeikas is voor wat stikstof betreft minder goed dan het plantenfilter. Hoewel de afzonderlijke N- verontreinigingen in de vijver gemeten niet erg verhoogd zijn is het totaal N getal wat hoog gelet op de wettelijke norm voor oppervlaktewater. Een betere denitrificatie is daarom gewenst. Een verhoging van de waterstand in de vloeikas wordt aanbevolen door eeen bochtje omhoog in de afvoer. Verder kan dit manco goed worden opgevangen door de grijswater reaktor. Het blijkt dat een aerobe en anaerobe zone vanzelf worden ingesteld. In de grijswater reaktor moet zowel amine oxidatie als denitrificatie worden bewerkstelligd. Er is voldoende maaar niet teveel zuurstof toevoer nodig. De veranderde beluchting zoals in periode B werd gebruikt wordt daarom ook voor de toekomst aanbevolen.

Voor een andere component uit het afvalwater fosfaat zal verzadiging van het plantenfilter of van de vloeikas vroeger of later zeker het geval zijn. Net als voor het plantenfilter is de fosfaat bindingscapaciteit van de vloeikas zonder meer uitstekend te noemen. Tijdens onze metingen hebben we niets van enig begin van verzadiging kunnen vaststellen. Van tijd tot tijd zouden bepalingen kunnen worden uitgevoerd aan het effluent van het plantenfilter, b.v. om de zes maanden of eenmaal per jaar om oververzadiging te kunnen vaststellen. Hierbij moet nog een opmerking worden gemaakt, er is nauwelijks sprake van overloop van het helofyten filter naar de vijver. De verdamping vanuit het helofyten filter zou weleens erg hoog kunnen zijn, want ondanks aanvoer uit de woningen en als regen was er nauwelijks of geen afvoer op de vijver. Het meetjaar was wel droger dan normaal, maar de neerslag zou wanneer deze 2x groter zou zijn en wanneer er geen verdamping optrad toch niet meer dan een kleine 40% bedragen van de waterdoorvoer vanuit de woningen. Ook bij de vloeikas dreigt vroeger of later verzadiging van het systeem te gaan optreden, ondanks het feit dat via de planten en vruchten die in de serrekas worden gekweekt ook fosfaat aan het systeem wordt onttrokken. Dit is waarschijnlijk onvoldoende om alle binnenkomende fosfaat aan de zuivering te onttrekken. Goede controle van het vloeikas effluent is van belang omdat de vijver hierdoor grotendeels wordt gevoed.

Het BZV wordt heel goed gereduceerd in het grijswater reaktor vat. Met name is de capaciteit en het rendement goed te beoordelen wanneer naar het zuiveringsrendement van de vloeikas kant waar sprake is van een flinke BZV aanvoer wordt gekeken. De extra beluchting in periode B geeft niet veel verbetering van het resultaat dat ook bij minder frequente beluchting tijdens periode A werd bereikt. De totale daling van het BZV zorgt ervoor dat de waarden van het vijver water ruim onder de wettelijk norm voor het oppervlakte water blijven.

Anders dan het BZV is van echte afname van het CZV gedurende de doorgang van het afvalwater door het zuiveringssysteem niet echt sprake. Weliswaar is ook hier een positive beoordeling van de grijswater reaktoren te geven, maar het plantenfilter werkt eerder verhogend dan verlagend op het CZV getal. Dit hangt zeer waarschijnlijk samen met de buitengewoon hoge ijzergehaltes in het water dat uit het plantenfilter komt. Tenzij ijzer met de opzet fosfaat te binden aan de bodem is toegevoegd kan verder geen goede verklaring voor de zeer hoge aanwezigheid ervan worden gegeven. De gedachte is dat de anaerobe bodem aanleiding geeft tot reductie van ijzer (III) tot ijzer (II) dat in de analyse veel van het CZV tot stand brengt. Gelet op het feit dat wettelikke normen voor CZV niet goed zijn gedefinieerd is deze opvallende tekortkoming van het systeem nier persé als kritisch negatief te duiden.

De conclusie is dat de fosfaat verwijdering door het gebruikte zuiveringssysteem goed is. Interessant is dat anders bij N- verontreiniging en BZV de plantenfilter en vloeikas zuiveringsstappen een noodzakelijke aanvulling op het grijswater reaktor vat vormen. De zuiverende bijdrage van deze laatste filtersystemen is vooral groot nadat de beperkte capaciteit van de grijswater reaktoren was uitgeput, met name was dat uitgesproken duidelijk na het toevoegen van het zwart water aan het zuivering systeem.

De doelstellingen : zuivering van water in eigen beheer zijn beslist goed gehaald. Het is een interessant experiment in modern bouwen, met name het sterk kunnen terugbrengen van dure riool aanleg is zeer aantrekkelijk. Wel moet nog worden bezien of de opslag en bindings capaciteit van de plantenfilters en de vloeikas niet al te spoedig worden bereikt. Gedurende dit meetjaar was daar nog geen enkele sprake van. Om er zeker van te blijven dat het systeem naar behoren blijft funktioneren wordt tenminste eenmaal per jaar een analyse zoals hier in het meetprogramma uitgevoerd aanbevolen. Minimaal is het nodig om dat te doen op monsterpunten 5 en 6 voor fosfaat. Loopt deze waarde op dat is het uiteindelijke afvoeren van het verontreinigde bodemslib nodig, de kosten hiervan moeten zeker bij de beoordeling van het project worden betrokken. Er valt op dit moment nog niets te zeggen over de tijdstermijn waarop dat nodig zal blijken te zijn.

*De huishoudens betrokken bij dit project verbruiken slechts een kwart van het normaal gestelde leidingwater.

*Het grijswater is minder vuil dan elders het geval is.

*Het systeem voor zuivering van afvalwater zoals toegepast bij ‘Het Groene Dak’ zorgt voor een goede zuivering van klein huishoudelijk afvalwater.

*Aanzienlijke vermindering van de stikstoflast in het afvalwater kon worden bereikt. De aerobe delen in de grijswaterreaktoren zorgeden voor de deaminering, terwijl op de bodems in meer zuurstofarme condities goede denitrificatie activiteit tot het gewenste totaal resultaat leidt.

*De aerobe delen van de grijswaterreaktoren zijn van veel belang voor het verlagen van het BZV getal.

*Voor fosfaat binding zijn de grijswaterreaktoren (volgens verwachting) maar ten dele functioneel. De op de aerobe grijswater reaktoren volgende plantenfilter en vloeikas in het systeem zijn essentieel voor de fosfaatverwijdering.
 
 

Appendix

Een inventarisatie van Methoden en Technieken.

Uitgebreide beschrijvingen van de methodes staan in onze laboratorium technieken boeken. Deze zijn naar Nederlandse normen (NEN) of ISO normen.

NH4+

Complexvorming met salicylaat, gekatalyseerd door nitroprusside geeft in relatie tot het aantal in het monster beschikbare ammonium ionen het blauwe indophenol, waarvan de aanwezigheid daarna spectrofotometrisch kan worden bepaald. IJkreeks : 100 - 600 microgram N/l. Doe max. 3.5 ml monster of standaard bij 1.2 ml reagens en voeg 0.2 ml 2% bleekwater als oxidator toe. Verdunningen die zijn getest voor inschalen van de monsters in de ijklijnen zijn van 0x voor de vijver tot 2000x voor sommige van de grijswaterfilter monsters. Berekening: Concentratie van de simultaan gemaakte ijklijn aflezen, corrigeren voor verdunning

Kjeldahl N

Ook organische moleculen zoals de aminozuren in eiwitten bevatten N. Dit kan worden ontsloten door destructie in zwavelzuur met een katalysator. Er wordt gestart met 5 ml monster en 10 ml geconcentreerd zwavelzuur en een selenium/kalium sulfaat katalysator tablet, indampen was bij 200 °C gedurende 45 minuten en dan volgt destructie bij 450 °C. Daarna wordt bidest toegevoegd en het gevormde ammonium sulfaat wordt na toevoeging van een overmaat loog via stoom-destillatie teruggewonnen als ammoniak. De ammonium bepaling is dan weer met de indophenol kleurreaktie zoals boven omschreven. Verdunningen gebruikt lagen tussen de 0 en 50 x. Berekening: Ammonium concentratie aflezen en verdunning doorrekenen.

Nitraat en nitriet (NO3-/NO2-)

Deze ionen worden als tussenfase tijdens de denitrificatie van ammonium, b.v. uit de aminozuren van eiwitten afkomstig, gevormd. Ideaal zou zijn als al die ionen dan ook weer worden omgezet naar onschadelijk moleculair stikstofgas, een omzetting die in anaerobie plaatsvindt. Het principe van de reaktie is dat eerst alle nitraat in nitriet wordt omgezet. Daarna wordt een sulfonamide gemaakt, wat vervolgens met dihydroxybenzoëzuur een amber-kleurig complex vormt. IJkreeks: 1 - 20 mg N/l. Max. 2 ml monster of standaard per ml Hack reagens. Berekening: De concentratie in de monsters wordt in mg/l van de ijklijn afgelezen.

Anorganisch en totaal fosfaat

Fosfaat vormt met molybdate VI een complex, door reductie met ascorbate ontstaat een blauw complex met molybdate IV. Dit complex kan spectrofotometrisch worden gemeten. Voor de bepaling van totaal fosfaat wordt vooraf een destructie met zwavelzuur en kaliumpersulfaat bij 120 °C gedurende 20 minuten in de autoclaaf gedaan. IJkreeks: 50 - 1000 microgram P/l. Max. 8 ml monster of standaard per 2 ml reagens. Monsters 8x, 2x en onverdund. Berekening: Conc. in mg/l van de ijklijn aflezen en eventueel corrigeren voor de verdunningsfactor.

BZV (BOD)

Voor de bepaling van de biologische aktiviteit die tot opname van zuurstof leidt, wordt een hoeveelheid monster aan een standaard voedingsmedium toegevoegd. Op tijd nul en na 5 dagen wordt de zuurstof concentratie gemeten. De afname, gecorrigeerd voor de geringe afname in een niet aangeënt monster is een maat voor het zuurstofverbruik. Hoe hoger dit verbruik, hoe meer te oxideren organisch materiaal aanwezig is. Het streven is dit organisch materiaal zoveel als mogelijk in de grijsfilters door de bacteriepopulatie te laten verwerken. De uitkomsten bepalen ook of er voldoende zuurstof voor de omzetting van ammoniak naar nitraat overblijft. De BZV bepaling wordt namelijk in aanwezigheid van een remstof gedaan (allylthio-ureum) die de omzetting van ammonium tot nitraat als eveneens zuurstofverbruikend proces onderdrukt. Berekening: bij 20 °C, is 240 nmol O₂/ml water opgelost wat overeen-komt met 7,68 mg O2/l. De zuurstof-elektrode uitlezing is rechtevenredig met de zuurstofconcentratie. Uit de waarden kan de in de oplossing heersende zuurstofconcentratie na 5 dagen incuberen bij 20 °C worden bepaald. Na correctie voor het nihile verbruik in de controle en met verrekening van de verdunning is het BZV per liter berekend.

CZV (COD)

Principe reductie van Cr III naar Cr II met elektronen ontrokken aan een organische of anorganische reductor. De reaktie vindt bij verhoogde temperatuur plaats (160 °C). IJkreeks is gemaakt met 100 - 900 mg O2/l (Kalium waterstofftalaat). Er is maximaal 2.5 ml standaard of monster toegevoegd aan het reagens dat bestaat uit 1,5 ml dichromaat in 6N zwavelzuur met HgSO4 en 3.5 ml H2SO4 verzadigd met Ag2SO4. Verdunningen van 0x tot 10x maal zijn gebruikt voor het vinden van de juiste range. Berekening: Aktiviteit is van de ijklijn afgelezen, de conversie factor van 1,18 mg zuurstof per mg ftalaat.

Drooggewicht en Asgewicht

20 ml watermonster in porceleinen kroesje pipeteren.

Een nacht drogen in de oven bij 80 C. Dan een uur bij 105 C, afkoelen in exsicator. Wegen geeft het drooggewicht organisch + anorganisch.

Daarna kroesje een nacht in moffel oven bij 450 °C, vervolgens laten afkoelen in een exsicator. Hierna wegen van de toename t.o.v. het oorspronkelijke gewicht van het lege kroesje geeft het asgehalte afkomstig van anorganische resten. Berekening: uitkomsten x 50

Temperatuur: Met een standaard laboratorium thermometer.

Zuurgraad: Met een standaard laboratorium geijkte glaselectrode direkt na aankomst van de monsters in Amsterdam. Het doel van deze methode is om uit te sluiten dat grote afwijkingen een geregelde groei van zuiverende bacteriën belemmerd zouden kunnen hebben.

Zuurstof: Met een standaard Clark type elektrode, geijkt bij de meet temperatuur tegen met lucht doorborreld water voor de 100 % waarde en met stikstof doorborreld water voor 0%.

Coliform getal.

Deze bacteriële kwaliteitsnorm voor water is als volgt bepaald. De bacterie E. coli behoort tot een groep bacteriën die veel overeenkomst met elkaar vertonen, de coli-pneumoniae groep. Klebsiella pneumoniae komt in de bodem en op plantaardig materiaal voor. Bij het aantonen van E. coli moeten de omstandigheden zodanig gekozen worden dat K. pneumoniae en overwoekering door grampositieve bacteriën niet plaatsheeft. Men maakt gebruik van E. coli’s specifieke hoge temperatuurtolerantie en de eigenschap om lactose te vergisten tot gas (H₂) en zuur. Deze principes voor de bepaling van het coliform getal worden gebruikt bij de Eykman test in buizen die worden beënt met uitverdunde testmonsters. Geschikte verdunningen hangen natuurlijk af van het te verwachten aantal kweekbare (levende) E. coli cellen dat in het monster aanwezig is. Positieve scores worden geteld en volgens standaard methodes wordt daaruit het meest waarschijnlijke coliform getal afgelezen.

Zware metalen

De zware metalen zijn met de spray plasma techniek gemeten op het lab. voor analytische chemie van de Universiteit van Amsterdam.

Terug naar de homepage van Het Groene Dak
Terug naar inhoudsopgave.