Kleinschalige biologische zuivering

A. Plantensystemen

Principeschema

 

Principe- en installatiebeschrijving

Natuurlijke waterzuivering steunt op de zelfzuiverende processen van water, bodem en planten. Deze afvalwaterzuiveringstechniek maakt geen gebruik van extra kunstmatige toevoer van energie of andere noodzakelijke stoffen. Klassiek wordt natuurlijke waterzuivering opgedeeld in enerzijds zuivering in macrofytenbedden en anderzijds de helofytenfilters.

In het macrofytenbed gebeurt de zuivering door waterplanten (bv. waterhyacint, eendenkroos, …). Doordat hier meestal drijvende planten gebruikt worden, zijn de bekkens ondiep. Om het afdrijven van de planten door wind te voorkomen worden de bedden vaak gecompartimenteerd. Deze systemen zijn zeer seizoensgevoelig, waardoor ze eerder toegepast worden in warmere landen.

Helofyten zijn planten die ingeworteld zijn in de bodem maar met een relatief groot deel boven de wateroppervlakte uitsteken. Mattenbies, lisdodde en riet zijn de meest gebruikte planten voor deze filters. Riet geniet de voorkeur omwille van zijn gunstige eigenschappen voor waterzuivering. Door het uitgebreide wortelstelsel en de grote hoeveelheid biomassa heeft riet een groot leefoppervlak voor bacteriën en andere micro-organismen. Deze zorgen voor een aanzienlijk deel van de zuiverende werking. Er bestaan drie types van helofytenfilters:

  • vloeivelden: helofytenfilters met oppervlaktestroming;
  • wortelzone-velden: helofytenfilters met onderstroming;
  • percolatievelden of infiltratievelden: helofytenfilters met verticale stroming.

Een speciale helofytenfilter is het biobed. Hierbij worden de planten niet in zand geplaatst, maar in verschillende lagen kokosmateriaal. Dit materiaal houdt het afvalwater vast, maar heeft tegelijkertijd nog voldoende poriën om zuurstof in het systeem te brengen. Evenals het rietveld gebeurt de zuivering door filtratie, opname van nutriënten door planten en biologische activiteit.

Best wordt voor de effectieve zuivering een voorbezinker (bv. septische put) geplaatst om de zwevende stoffen te verwijderen. Dit voorkomt ophoping en eventueel verstopping van het systeem.

Specifieke voor- en nadelen

Vanwege het geringe energieverbruik (verpompen) en het natuurlijk ogend systeem is de helofytenfilter een aantrekkelijke techniek voor kleinschalige afvalwaterzuivering. Het systeem vergt weinig onderhoud of controle. Er is geen slibproductie.

Nadelen van dit systeem is de langere startfase voordat een volwaardig wortelstelsel is opgebouwd. De benodigde vrije ruimte is relatief groot (tot 5 m²/IE[1] voor een wortelzone rietveld) en de zuiverende werking is seizoensafhankelijk.

Toepassing

Sectoren waarin helofytenfilters worden toegepast zijn bijvoorbeeld slachthuizen, diepvriesbedrijven, melkveebedrijven, conservenbedrijven, aardappelverwerkende en groenteverwerkende bedrijven, tabaksbedrijven, … .

Installaties worden als primaire, secundaire of tertiaire zuivering geplaatst.

Randvoorwaarden

Het afvalwater ondergaat vaak een zuivering voorafgaand aan het plantensysteem. Deze bestaat uit een septische tank[2] en eventueel een vet/olie afscheider (zie technische fiche 'Olie/waterafscheider').

De helofytenfilter is in eerste instantie bedoeld voor de verwijdering van zwevende stoffen (ZS) en organische belasting (CZV en BZV). Afhankelijk van de toepassing worden de systemen gedimensioneerd. Een systeem voor tertiaire zuivering zal bv. gedimensioneerd worden op verregaande verwijdering van ZS, rest-BZV en P.

Werkingsgraad

Plantensystemen kunnen toegepast worden voor de verwijdering van o.a. de volgende parameters CZV (85-90%), BZV (90-95%), ZS (70-90%), N (>50%) en P (25-65%). Het zuiveringsrendement is sterk afhankelijk van de dimensionering (mate van belasting).

De zuiveringsefficiëntie kent een seizoensgebonden verloop. Zomer en herfst kennen een maximale bacteriële en vegetatieve activiteit. Tijdens de wintermaanden en de lente kan het rendement verlagen met 40-50%. Dit wordt niet standaard op elk plantensysteem opgemerkt.

Hulpstoffen

In bepaalde gevallen worden kalk, Fe- of Al-krullen wordt toegevoegd om extra fosfor te verwijderen.

Milieu-aspecten

/

Kosten

Case 1:

De investeringskosten voor een percolatieveld met een oppervlakte van 240 m² (ca. 80 IE) worden geschat op 27500 €.

Case 2

Richtprijs van de investeringskost van een percolatieveld voor de zuivering van 175 IE bedraagt 80 000 € (plaatsing inbegrepen).

Werkingskosten op jaarbasis:

  • energieverbruik (1 €/IE.j): 175 €;
  • personeelskost (0,5 h/wk x 220 d/jaar x 25 €/u): 590 €;
  • onderhoud (stel 0,5 % op investering): 400 €.

Opmerkingen

Eens per jaar dient een grondig onderhoud te gebeuren aan het plantensysteem.

Complexiteit

Niet van toepassing.

Automatiseringsgraad

Niet van toepassing.

Referenties

  • Derden A., Meynaerts E., Vercaemst P. en Vrancken K, Beste Beschikbare Technieken (BBT) voor de veeteeltsector, Academia Press, ISBN 90 382 0945 2, xiv + 289 pp., 2006
  • EIPPCB, Reference Document on BAT in Common Waste Water and Waste Gas Treatment / Management Systems in the Chemical Sector, draft februari 2009 (herziening in uitvoering)
  • VITO-SCT, herwerking technische fiches WASS, 2009

 

 

B. Septische tank


Principeschema

Figuur: doorsnede septische tank.

Principe- en installatiebeschrijving

De septische tank is een techniek van afvalwaterbehandeling die reeds dateert van 1860. De zuivering is gebaseerd op drie processen: afscheiden van bezinkbaar materiaal, afscheiden van drijvende zaken (bv. oliën) en anaerobe afbraak van organische vervuiling. De zuiveringsgraad wordt beïnvloed door het volume van de tank. Dit bepaalt de verblijftijd, mate van verdunning en schokbestendigheid.

Septische tanks zijn geprefabriceerd en worden ondergronds aangelegd. Veel toegepaste materialen zijn beton of kunststof. Een septische tank kan variëren in bouw van 1 tot 3 compartimenten en met of zonder luchtventilatie en luchtbehandeling. De meeste bezinkbare delen worden afgescheiden in het eerste compartiment, waar zich op de bodem langzaam een bezinklaag vormt. Dit in hoofdzaak organisch materiaal ondergaat een anaërobe gisting met vorming van o.a. CO2, CH4 en H2S. De vorming van waterstofsulfidegas wordt meestal voorkomen doordat sulfide neerslaat met aanwezige metalen. Vetten en drijvende delen worden eveneens afgescheiden, terwijl het afvalwater doorstroomt naar een eventueel tweede compartiment. Hierin herhaalt zich het proces van bezinken en opdrijven.

Een septische tank moet periodiek leeg worden gezogen. Er moet steeds een beperkte sliblaag aanwezig blijven als bron van bacteriën. De afgepompte massa wordt meestal in een rioolwaterzuiveringsinstallatie geloosd.

Specifieke voor- en nadelen

Septische tanks zijn zeer eenvoudig toepasbaar, vergen weinig onderhoud en zijn goedkoop in gebruik. De werking is voornamelijk gebaseerd op afscheiden van bezinkbare en drijvende materie. Een septische tank heeft een beperkt zuiverend vermogen (25-45% voor BZV en 20-90% voor ZS). Vanwege het beperkte zuiverende vermogen is het lozen van het afvalwater na de septische tank in veel gevallen nog niet mogelijk en moet er een verdere behandeling worden toegepast.

Toepassing

Septische tanks worden veel toegepast op afgelegen plaatsen waar geen riolering is, zoals bij agrarische bedrijven, restaurants en campings.

Randvoorwaarden

De grootte van een septische tank wordt berekent op een verblijftijd van ca. 3 dagen.

Doordat gisting een biologisch proces is, geniet het gebruik van biologisch afbreekbare reinigingsproducten de voorkeur. Toxische producten kunnen het biologisch evenwicht in de tank verstoren.

Een septische tank dient regelmatig (jaarlijks) geruimd worden. Na elke lediging en reiniging van de septische tank moet deze eerst volledig met water gevuld worden alvorens opnieuw in gebruik te stellen.

Werkingsgraad

Een septische tank verwijdert in hoofdzaak bezinkbare en drijven stoffen. Het rendement op zwevende stoffen bedraagt 20-90% (afhankelijk van de correcte dimensionering). Voor organische vuilvracht kan een reductie met 25-45% verwacht worden. Na een septische tank volgt meestal nog een biologische behandelingsstap.

Hulpstoffen

Geen

Milieu-aspecten

Als reststof komt gestabiliseerd slib vrij. In verband met geuroverlast kunnen aanvullende maatregelen noodzakelijk zijn.

Kosten

Volgende tabel geeft enkele richtprijzen voor verschillende septische tanks, zonder pompen, plaatsing en opstart.

Inhoud (l)

Prijs (€, incl. BTW)

1500

195

3000

290

7500

730

10000

850

Opmerkingen

Geen

Complexiteit

Niet van toepassing

Automatiseringsgraad

Niet van toepassing

Referenties

  • TNAV, leverancierbevraging, 2008
  • VITO-SCT, herwerking technische fiches WASS, 2009
  • www.vlario.be

 

 

Versie : februari 2010


[1] IE: inwonersequivalent of maat voor de verontreiniging van afvalwater. 1 IE komt overeen met een theoretisch debiet van 150 liter per dag en een dagelijkse belasting van  90 g Zwevende Stof (ZS), 135 g Chemisch Zuurstofverbruik (CZV), 60g Biologisch Zuurstofverbruik (BZV), 10 g stikstof (N) en 2 g fosfor (P)