Deel III Water Drinkwater en Afvalwater

Transcriptie

1 Deel III Water Drinkwater en Afvalwater Spiro, Part II: Hydrosphere Water - inleiding Het watersysteem wereldwijd: de grote waterkringloop nationaal / regionaal: de waterketen waterkwantiteit en waterkwaliteit

2 Hydrologische kringloop

3 Hydrologische kringloop Systeemgrens: de aarde Energie input: stralingsenergie van de zon Energie output: verschillende processen: Verdamping (evaporatie) Transpiratie (planten) Sublimatie Condensatie (wolken op lagere hoogten) Depositie (cirrus-bewolking) Precipitatie (neerslag) Runoff Hold-up (tijdelijke opslag)

4 Hydrologische kringloop In principe een zuiveringsproces: bij verdamping komt alleen zuivere waterdamp in de atmosfeer terecht Echter, door luchtverontreiniging kan neerslag juist hoge concentraties onzuiverheden bevatten bijvoorbeeld zuren zure regen

5 De Waterketen drinkwater infrastructuur riolering en afvalwaterzuivering

6 De waterketen Een totaal systeem met twee subsystemen: drinkwater productie en distributie naar huishoudens en bedrijven afvalwater (& hemelwater verhard oppervlak) inzameling stedelijk gebied + bedrijven: riolering transport naarzuivering: rioolpersleidingen afvalwaterzuivering (awzi) lozing effluent (oppervlaktewater of Noordzee) Systeemcomponenten: opslagbassins en -bekkens etc. riolen, persleidingen, pompstations, drinkwaterleidingen zuiveringsinstallaties (drinkwater, afvalwater) effluentleidingen

7 De kleine waterkringloop De waterketen + onttrekkingsysteem aan de grote waterkringloop grote industrieën met eigen watervoorziening & zuivering landbouw bedrijfsprocessen en huishoudelijke processen I.e. het gehele systeem waarbinnen wij mensen gebruik maken van water

8 Water - klassen van gebruik (1) Onttrekken (tijdelijk) gebruik & retour aan grote waterkringloop kwaliteit bij retour grotendeels hetzelfde voorbeeld: koelwater, kleinschalig gebruik rivierwater

9 Water - klassen van gebruik (Finale) consumptie onttrekking aan hydrologische kringloop niet retour aan de lokale/regionale kringloop natuurlijke functies van water kunnen niet (meer) vervuld worden leidt bijvoorbeeld tot verdroging, verlaging grondwater etc. bijv. grondwateronttrekking voor irrigatie

10 Water Onttrekking / (finale) consumptie uit twee typen bronnen: oppervlaktewater (rivieren, meren, beekjes) wordt voordurend ververst grondwater Afvalwater slechts langzaam aangevuld beperkte hoeveelheid: natuurlijke reiniging grotere hoeveelheid (steden): industriële afvalwaterzuivering

11 Waterkwaliteit Waterverontreiniging de aanwezigheid van vreemde substanties in de betreffende soort water (rivier, drinkwaterbron, etc), zowel organisch, anorganisch, radiologisch als bacterieel, zodat het water (zonder ingrijpen) niet langer zijn functie kan vervullen.

12 - diffuse bronnen: landbouw - puntbronnen: - lozingen ex rioolstelsel - effluent awzi s - industrie

13 Afvalwaterzuivering Op de volgende sheets zie je overzicht natuurlijke processen gebruikt in (geïntensiveerde) industriële zuiveringsprocessen schema/systeemdiagram zuiveringsinstallatie birds-eye view zuiveringsinstallatie procesdiagram zuiveringsinstallatie (Spiro) zuiveringsstappen

14 - natuur - industrieel

15 - voorbewerking - zuivering voorzuivering: mechanisch - biologisch oxidatie door microorganismen - nabewerking eventueel P- en N- verwijdering - slibverwerking slib= biomassa van gegroeide microorganismen Afvalwaterzuivering

16 Zuiveringsstappen Biologie / biotechnologie Groei micro-organismen Organische vuillast + O 2 Micro-organismen metabolisme + groei Aëroob metabolisme: C x H y O z + O 2 CO 2 + H 2 O Slibvergisting: Anaëroob metabolisme: C x H y O z CH 4 + CO 2 (50/50%)

17 Afvalwaterzuivering (2)

18 Bovenaanzicht AWZI

19 Afvalwaterzuivering (3)

20 Waterkwaliteit Waterverontreiniging de aanwezigheid van vreemde substanties in de betreffende soort water (rivier, drinkwaterbron, etc), zowel organisch, anorganisch, radiologisch als bacterieel, zodat het water (zonder ingrijpen) niet langer zijn functie kan vervullen.

21 Drinkwater Fysische aspecten helderheid, kleur, geur en smaak, radiologische aspecten Chemische aspecten zuurgraad (ph) hardheid, chloor- fluoriden-, nitraat- (NO 3- ), sulfaat- (SO 4 2- ), ijzer- (Fe), koper- (Cu), lood- (Pb), mangaan- (Mn), natrium- (Na), zink-concentratie (Zn) toxische stoffen (As, Ba, Cd, Cr, CN, Hg, Se, Ag) Biologische aspecten vrij van pathogene micro-organismen

22 Hardheid Het calcium- (kalk) en magnesiumgehalte bepalen de hardheid van drinkwater. De hardheid wordt uitgedrukt in Duitse graden ( D) of in millimol [mmol/l]. 1 [mmol/l] = 5,6 [ D] Kwalificatie zeer zacht: 0 tot 4 D zacht: 4 tot 8 D gemiddeld: 8 tot 12 D vrij hard: 12 tot 18 D hard: 18 tot 30 D

23 Drinkwaterbereiding NL: Bereiden van drinkwater uit resp. grondwater en oppervlaktewater keuze en monitoring van inname punten waterwingebieden grondwaterputten inlaatpunten Rijn, Maas etc. bewerking van het ruwe water distributie (kwaliteit, druk, leveringszekerheid) watertorens leidingmateriaal & aarding bemetering

24 Drinkwaterbereiding (2) Drinkwaterzuivering: natuurlijke biologische zuivering + absorptie verontreinigingen in Duinen waterwingebieden (grondwater) : duininfiltratie van Ijsselmeer en Rijnwater

25 Zuivering van licht resp. diep anaëroob grondwater

26 Grondwater winning en zuivering

27 Oppervlaktewaterzuiveringsinstallatie

28 Drinkwaterbereiding (3) Drinkwaterzuivering: steeds slechtere kwaliteit van de grondstof maakt technische zuivering noodzakelijk ontharden: bij beperkt zoutgehalte met NaOH ontzilten (Rijnwater) - oud=verdampen / nieuw: membraanfiltratie aanwezigheid residuen landbouw in grondwater pesticiden: oxidatiestap met combinatie van peroxide en ozon via vorming hydroxyl-radicalen (!) fosfaat en nitraat

29 Drinkwaterbereiding (4) Drinkwaterzuivering: uitschakeling van micro-organismen en virussen desinfectie met hoge niveau s ozon (micro-org.) naschakeling actief kool filter (micro-org) doorstraling met UV of rontgen (virussen) Technieken leiden ook weer tot nevenproducten & extra eisen: filtratie: fouling door (te) grote deeltjes etc. pesticiden + ozon/peroxide --> bromaat

30 Oppervlaktewaterzuivering Zuivering met behulp van ozonisatie voor desinfectie en actief-koolfiltraat voor het tegenhouden van zwevende deeltjes en microverontreiningen

31 Ontzilting met membraan-installatie: tegenstroom-principe

32 Bedreigingen voor schoon drinkwater ~ 30% drinkwater uit oppervlaktewater (drinkwaterbereiding erg kwetsbaar) lozingen, calamiteiten, depositie van verontreinigingen uit de lucht ~ 25% van het grondwater onvoldoende geïsoleerd (gevoelig voor verontreinigingen in de bodem) drinkwater niet voor alle verontreinigingen regelmatig bemonsterd

33 Schoon drinkwater? gebruik van de natuurlijke waterkringloop is zeer intensief gaat de draagkracht van natuurlijke ecosystemen te boven gaat gebruiksniveau ligt boven de zgn. carrying-capacity daarom industriële installaties nodig in de kleine waterkringloop. veel mensen gebruiken een industrieel product