Lycée Mater Dei
Docent: de heer. Waelkens
Luchtvaartlaan 72 1150 Brussel
Werkstuk Biologie : Biologische zuivering van afvalwater Waterzuiberingsbekkens
Schooljaar 2004-2005
Manon Renard Laurence Delobelle Mahsa Reghabi Alicia Van Crombrugghe Thibault Vincent
Waterzuiveringsbekkens bestaan uit grote semi-natuurlijke bekkens die vergelijkbaar zijn met vijvers.. De techniek bestaat erin natuurlijke activiteiten te zoeken en te bevorderen waarbij geen energietoevoer, chemische of mechanische middelen nodig zijn. Het zijn organismes die van nature uit in deze bekkens leven die zorgen voor de zuivering. Er wordt gebruik gemaakt van waterzuiveringsbekkens voor het verwijderen van organische vervuiling. Ze voldoen voor de zuivering van rioolwater evenals voor de behandeling van sommige soorten industrieel afvalwater dat organische stoffen bevat (bvb melkerijen, conservenfabrieken, brouwerijen, enz) De behandeling in waterzuiveringsbekkens heeft volgende karakteristieken: - lage zuiveringscapaciteit in vergelijking met klassieke zuiveringsinstallaties te wijten aan de lage concentratie zuiverende micro-organismen in de bekkens - het is een extensieve oplossing wat wil zeggen dat er een grote oppervlakte grond nodig is met name door de geringe diepte van deze bekkens 1 à 2 m in plaats van 4 à 5 m voor klassieke zuiveringsinstallaties) - de aanleg is zeer eenvoudig (aarden bassin in plaats van beton), waarbij slechts enkele elektro-mechanische voorzieningen nodig zijn en dat weinig energie verbruikt. Het gebruik van waterzuiveringsbekkens is dus beperkt tot kleine plattelandsgemeenschappen (maximum 1500 inwoners) of als een laatste fase in een waterzuiveringsinstallatie alvorens men het water terug verspreidt in een natuurlijk milieu. In een voorafgaande fase wordt de afval uit het water verwijderd door: - het gebruik van een grof raster dat hout, plastic, papier, vodden edm. Tegenhoudt om verstopping te vermijden - het gebruik van een zeef om kleinere deeltjes tegen te houden - ontzanding waardoor zand en aarde worden tegengehouden die de pompen zouden kunnen beschadigen of voor bezinking zorgen in bassins
- het verwijderen van oliën door injectie van luchtbellen dat het drijven van de olie en vet bevordert zodat ze nadien van het oppervlak kunnen worden ‘geschraapt’ - primaire bezinking waardoor stoffen in suspensie zich kunnen neerzetten in de vorm van primair slijk dat verwijderd worden door het afzuigen van de bodem. Pas dan kan gebruik worden gemaakt van waterzuiveringsbekkens Als de waterzuiveringsbekkens worden gebruikt voor de behandeling van water uit geïsoleerde woningen zal een septische put volstaan om deze voorafgaande behandelingen te doen en het water naar de waterzuiveringsbekkens te brengen.
(zie schema: principes van de waterzuiveringsbekkens)
Hoe werkt een waterzuiveringsbekken? In een waterzuiveringsbekken past men een natuurlijk proces toe zoals men dat in vijvers en waterlopen kan vinden. Het enige verschil zit hem in de concentratie microorganismen die zich in het bekken in een groot aantal op beperkte oppervlakte bevinden. Zuivering door middel van waterzuiveringsbekkens gebeurt dankzij een biologisch evenwicht waarin de bacteriën van zoöplankton, algen en waterplanten een rol spelen. Het principe van de behandeling is gebaseerd op een vrij lange verblijfstijd in verschillende bekkens.. De techniek bestaat erin natuurlijke activiteiten te zoeken en te bevorderen waarbij geen energietoevoer, chemische of mechanische middelen nodig zijn Het zijn organismes die van nature uit in deze bekkens leven die zorgen voor de zuivering. De vervuilende stoffen die in et water opgelost zijn worden door deze organismes geassimileerd en nemen de vorm van vlokken aan. Deze vlokken bestaan uit een geleiachtige stof waarin bacteriën en eencellige organismen leven en zich vermenigvuldigen. Deze suspensie van vlokken draagt de naam « geactiveerd slijk ». Deze vlokken verspreiden zichzelf door de beperkte levensduur van de microorganismen die ze bevatten, of worden verwijderd via slijkputten in de zuiveringsinstallaties. Om deze organische stoffen te assimileren en ze te oxideren hebben deze microorganismenzuurstof nodig: ze moeten ademen. Een belangrijke transfer van zuurstof is dus nodig in het water van de waterzuiveringsbekkens. Dit kan gebeuren: -
Op natuurlijke wijze door uitwisselingen tussen water en lucht,
-
Op even natuurlijke wijze door plantaardige fotosynthese,
-
Op artificiële wijze door het aanleggen van waterstralen of fonteinen die de uitwisseling van zuurstof tussen water en lucht bevorderen) of nog door het inblazen van lucht in water van het bekken.
Wanneer er een tekort aan zuurstof voorkomt in het waterzuiveringsbekken (hetzij door de excessieve vermenigvuldiging van bacteriën, hetzij door onvoldoende zuurstoftoevoer), keert het proces zich om: de bacteriële activiteit gaat door maar in anaërobiose ( afwezigheid van zuurstof). De efficiëntie van het waterzuiveringsbekken verdwijnt en vrij snel ontstaat er een zeer onaangename geur. Een waterzuiveringsbekken is dus een heel eenvoudig procédé maar zeer kwetsbaar. De waterspiegel (oppervlakte van het bassin dat het licht doorlaat) is erg belangrijk omdat de planten en de algen zonlicht nodig hebben om aan fotosynthese te kunnen doen.
Hoe kan men een waterzuiveringsbekken aanleggen voor een kleine gemeenschap? Eerst en vooral moet men beschikken over een uitgestrekte oppervlakte die slechts lichtjes mag hellen zodat men er drie bekkens kan graven die met elkaar verbonden zijn. Het waterzuiveringsbekken bestaat uit minimum drie bekkens in serie. Waterzuiveringsbekkens worden meestal aangelegd in de vorm van aarden bekkens met een berm in een helling van 1/3. Indien bescherming tegen infiltraties van grondwater nodig is, moeten de bodem en de bermen geïsoleerd worden. De bekkens zijn meestal rechthoekig. In tegenstelling tot installaties met geactiveerd slijk en bacteriële bedden is waterzuivering door middel van waterzuiveringsbekkens een grootschalig procédé. De diepte van het bekken varieert in functie van het bodemreliëf van 0,5 tot 1,5 meter opdat artificiële verluchting niet nodig zou zijn en bedraagt 2,5 tot 3 meter in andere gevallen. Het eerste bekken beslaat ongeveer 60% van de totale oppervlakte van het waterzuiveringsbekken. Het vervuilde water wordt er na een minimale voorafgaande zuivering naartoe geleid ( grove filtering) De stoffen in suspensie kunnen dan bezinken in het eerste bassin en slijk vormen dat verwijderd kan worden. De efficiëntie van waterzuiveringsbekkens stijgt wanneer het te behandelen water vrij is van bezinksel en drijvende stoffen. Het water wordt opgevangen op halve diepte en aar het tweede bassin gebracht dat ongeveer 20% van de totale oppervlakte beslaat. Dit tweede bassin is een eerste waterzuiveringsbekken, een waterzuiveringsbekken met microfieten waarin bacteriën van microscopische algen leven en een paar drijvende waterplanten. De diepte moet tussen 0,9 en 1 meter bedragen. Deze geringe diepte verhindert de ontwikkeling van grotere vegetatie zoals macrofieten. De micro-organismen(die natuurlijk aanwezig zijn in afvalwater) assimileren de oplosbare vervuilende stoffen. De bacteriën spelen een essentiële rol omdat ze zorgen voor de mineralisatie van de organische stoffen in koolzuurgas, water, nitraten en fosfaten. Ze verbruiken zuurstof afkomstig uit de lucht en uit de fotosynthese waar de algen voor zorgen.(mogelijk tot 50cm)
De algen voeden zich met de elementen die de bacteriën vrijmaken, ze gebruiken het zonlicht als energiebron en er gebeuren nog een aantal reacties die zorgen voor de aanmaak van hun eigen organische materie: takken, bladeren en bloemen. Dat is het principe van fotosynthese. Tenslotte komt er in het water ook nog zuurstof vrij die noodzakelijk is voor leven in waterzuiveringsbekkens. Het water verblijft ongeveer 50 dagen in het bassin met microfieten Tenslotte wordt het water naar het derde bassin geleid dat eveneens 20% van de totale oppervlakte beslaat. Dit bekkens is een bassin met macrofieten. Hier leven macrofiete algen, wat wil zeggen dat ze met het blote oog zichtbaar zijn, en ook waterplanten. De algen spelen nog steeds dezelfde rol. De planten spelen een filterende rol en zorgen voor de assimilatie van stikstof en fosfor (in de vorm van nitraten en fosfaten). Zo nemen de waterplanten de minerale zouten op die nodig zijn voor hun groei en ze zorgen ook voor de ontwikkeling van micro-organismen die zich voeden van de planten zelf en de elementen die opgelost zijn in het water. De diepte van dit bassin ligt tussen 0,9 en 1 meter met ondiepe zones van 30 tot 40 cm waar de macrofieten kunnen leven. Het water blijft hier ongeveer 30 dagen wanneer de temperatuur niet lager zakt dan 15 à 20 graden. De bacteriële activiteit neemt sterk af bij een temperatuur van – 10°C. De werking van waterzuiveringsbekkens die in serie aangelegd worden maakt het mogelijk opeen volgens te beschikken over ecosystemen en waterzuiveringsinstallaties. Om de aantasting van het water te vermijden moeten de macrofieten elk jaar in de herfst met een zeis gemaaid worden. Dit is één van de belangrijkste onderhoudsposten. Verder moet het hele systeem om de 5 à 10 jaar geleegd worden, wekelijkse schoonmak van de installatie voor voorafgaande behandeling, regelmatig maaien op de bermen en wekelijkse controle van het hele waterzuiveringsbekken
Natuurlijk waterzuiveringsbekken
Wat zijn de troeven van een waterzuiveringsbekken? •
Een efficiënte zuivering als ze goed beheerd wordt;
•
Een goedkope techniek die door de gebruiker kan worden aangelegd
•
Goede integratie in het milieu: het bekken brengt een esthetisch element in de tuin en ze trekt allerlei vormen van leven aan (libellen, kikkers ),
•
Goede verwijdering van pathogene kiemen,
•
weinig fermenteerbaar slijk,
•
geen aansluiting op het elektrisch netwerk nodig,
•
goede verwijdering van stikstof (70%) en fosfor (60%).
Verder zet het gebruik van een individueel waterzuiveringsbekken er de consument toe aan zijn gedrag te wijzigen door meer respect voor het milieu op te brengen zoals bvb door het gebruik van minder agressieve onderhoudsproducten.
Wat zijn de nadelen van een waterzuiveringsbekken? •
Een waterzuiveringsbekken vereist een grote oppervlakte en er zijn ook beperkingen in verband met de natuur van de bodem en waterdichtheid.
•
Het sanitaire risico bij het eerste bassin vereist dat men kinderen uit de buurt houdt.
•
Het bekken vergt veel onderhoud ( wateranalyses, onderhoud van de planten en jaarlijks manueel maaien met een zeis van het riet)
•
Het slijk is moeilijk te verwijderen en om de 1 tot 5 jaar moet het slijk van het eerste bassin volledig verwijderd worden, om de 5 à 10 jaar in de twee andere bassins
•
De kwaliteit van het behandelde water schommelt met het seizoen.
•
Bij foute aanleg of uitbating kan er hinder optreden: knaagdieren, geur, muggen
•
de verwijdering van stikstof en fosfor is niet volledig
•
de techniek is gevoelig voor septische en geconcentreerde toevoer
Conclusie Het systeem van waterzuiveringsbekkens is een zeer interessant systeem aangezien er geen gebruik wordt gemaakt van enig chemisch of mechanisch product. Het maakt als belangrijkste energiebron gebruik van zonlicht. Natuurlijke waterzuiveringsbekkens zijn perfect geïntegreerd in het landschap en zorgen voor de aanwezigheid van gediversifieerde fauna en flora. Het grootse nadeel ligt bij de grote impact.- De zuivering in een waterzuiveringsbekken leidt uiteindelijk tot 3 belangrijke handelingen: het bezinken van elementen i suspensie – de mineralisatie van organische samenstellingen door aërobe bacteriën in minerale zouten: nitraten en fosfaten (voornamelijk in het eerste bassin). De absorptie door hogere plantensoorten van nitraten en fosfaten, minerale producten die door de bacteriën worden aangemaakt of die aanwezig zijn in het bassin.
Glossarium Pathogeen : dat ziekten verwekt Microfiet : microscopische algen. Het gaat veell om groene en blauwe algen Macrofiet : macroscopische planten die in vrije vormen voorkomen (vb kroos).of vaste vorm ( vb. riet). Slijk : min of meer geconcentreerde suspensie bestaande uit vervuilende elementen en hun afgeleide producten Geactiveerd slijk: slijkachtige suspensie die een zuiverende bacteriële flora bevat in aanwezigheid van zuurstof (of in anaërobe tostand) Suspensie : systeem bestaande uit een of meer substanties gevormd uit kleine partikeltjes die in een vloeistof zweven Fermenteerbaar slijk: slijk waarin zich een gistingsproces voordoet, dat wilzeggen de transformatie van organische stoffen door micro-organismenin afwezigheid van zuurstof en met productie van gassen zoals methaan, CO2.
Bibliografie http://cartel.oieau.fr/guide/d026.htm
http://chicomendes.free.fr/lagune.htm http://www.cc-flandre.fr/pageLibre0001012d.html#top http://www.passionbassin.com/lagunage.htm
Memento technique de l’eau, uitgave van de Cinquantenaire, 1989
