Inhoud Voorwoord 5 Inleiding 6 1 Waterverontreiniging: aard en omvang 9 1.1 Oorzaken van de waterverontreiniging 9 1.2 Om welke stoffen gaat het? 10 1.3 Kengetallen van waterverontreiniging 12 1.4 Afsluiting 14 2 De zuivering van afvalwater 15 2.1 Typen bedrijfsafvalwater 15 2.2 De zuivering in vogelvlucht 17 2.3 Afsluiting 21 3 Mechanische zuivering van het afvalwater 22 3.1 Scheiding op basis van afmetingen 22 3.2 Scheiding op basis van dichtheid: bezinken 25 3.3 Scheiden op basis van dichtheid: opromen 28 3.4 Flotatie 29 3.5 In- en uitstroomvoorzieningen 30 3.6 Afsluiting 31 4 Fysisch-chemische waterzuivering 32 4.1 Coagulatie en flocculatie 32 4.2 Defosfatering 35 4.3 Afsluiting 37 5 Biologische waterzuivering 38 5.1 Micro-organismen 38 5.2 De rol van zuurstof 39 5.3 Biogas 40 5.4 Aëroob of anaëroob 42 5.5 Afsluiting 44 6 Aërobe afvalwaterzuivering 45 6.1 Slib op drager: het oxidatiebed 45 6.2 Actief-slibsystemen 46 6.3 Het actief-slib 47 6.4 Beluchting 49 6.5 Uitvoeringsvormen van het aërobe zuiveringsproces 50 6.6 Afsluiting 55 INHOUD 7
7 Anaërobe afvalwaterzuivering 56 7.1 Inleiding 56 7.2 Omzettingsprocessen bij anaërobe zuivering 56 7.3 Toepassingen van anaërobe zuivering 58 7.4 Afsluiting 60 8 Slibbehandeling 61 8.1 Slibproblematiek 61 8.2 Slibbehandeling 62 8.3 Afsluiting 65 Bijlage 1 Schone en schoonmaaktechnologie 66 Trefwoordenlijst 69 8 SANEREN WATER
1 Waterverontreiniging: aard en omvang Oriëntatie Water is een belangrijk onderdeel van het bestaan. De aarde bestaat zelf voor 70% uit water. Je vindt het op allerlei manieren terug in het dagelijkse leven. Je hebt water nodig om s ochtends een kopje thee te kunnen maken, je gebruikt het als je daarna de afwas wilt doen, maar ook voor een goede riolering is er water nodig. Zo zijn er veel dingen die je niet zou kunnen doen zonder water. Voor veel van deze toepassingen moet je beschikken over schoon water; water dat niet verontreinigd is. 1.1 Oorzaken van de waterverontreiniging Algemeen waterverontreiniging In principe kan iedere stof aanleiding geven tot waterverontreiniging (behalve water zelf dan). Boven (en soms ook onder) een bepaald gehalte zal iedere stof schadelijk worden voor levende organismen. Ieder stof is een gif, alleen de dosis bepaalt dat een stof soms geen gif is. (Paracelcus, ca. 1500). Het is natuurlijk niet zinvol om nu maar alle stoffen in water als waterverontreiniging te gaan beschouwen. Bij de uitvoering van de Wet Verontreiniging Oppervlaktewateren (WVO) wordt waterverontreiniging als volgt opgevat: Inworp van stoffen (ook: micro-organismen, warmte, straling) in oppervlaktewater als gevolg van menselijk handelen, op een zodanige wijze dat de betreffende stoffen zich in dat oppervlaktewater kunnen verspreiden en/of ongecontroleerd kunnen verplaatsen, en dat afbreuk kan worden gedaan aan: een optimale handhaving en ontwikkeling van de gezondheid van de mens, in de ruimste zin van het woord; en/of het behouden of herkrijgen van een zo natuurlijk mogelijke verscheidenheid aan soorten en ecosystemen; en/of het voorkomen van schade of hinder met betrekking tot opbrengsten van gewassen, vee, visserij, bereiding van drink- en industriewater, bouwwerken enzovoorts. Dit blijft ambtelijke taal, waar gaat het nu om? Vragen 1.1 Geef in eigen woorden een omschrijving van het begrip waterverontreiniging. WATERVERONTREINIGING: AARD EN OMVANG 9
1.2 Om welke stoffen gaat het? Zuurstofbindende stoffen zuurstofbindende anaëroob Bij het in werking treden van de WVO was er een allesoverheersend probleem: de zuurstofbindende stoffen. Zuurstofbindende stoffen zijn stoffen die in het oppervlaktewater zuurstof verbruiken. Dat kan zijn door directe chemische reacties (bijvoorbeeld Fe 2+ ) enzovoort, maar ook doordat micro-organismen deze stoffen afbreken en daarbij zuurstof verbruiken (allerlei organische afbreekbare stoffen, maar ook heel belangrijk is Kjeldahlstikstof waartoe ook NH 4+ behoort). Door dit verbruik van zuurstof kan een zuurstoftekort ontstaan doordat er meer zuurstof verbruikt wordt als er wordt aangevoerd. Bij een laag zuurstofgehalte zullen eerst allerlei waterorganismen (bijvoorbeeld vissen) sterven. Daardoor kan nog meer zuurstofbehoefte ontstaan. Uiteindelijk kan het milieu anaëroob worden. Dan kunnen nog maar weinig organismen overleven en zal rotting en stank ontstaan. Die situatie voldoet in alle aspecten aan de omschrijving van waterverontreiniging. zuurstofverzadigingspercentage Aan het eind van de jaren zestig van de twintigste eeuw, voordat de WVO in werking trad, was dit de werkelijke situatie in een groot deel van het Nederlandse oppervlaktewater. De WVO is in eerste instantie vooral gebruikt om dit probleem te bestrijden. Door heffingen op lozingen en het bouwen van zuiveringsinstallaties die de zuurstofbindende stoffen verwijderen is de waterkwaliteit sindsdien aanmerkelijk verbeterd. Dit komt onder andere tot uiting in een beter zuurstofverzadigingspercentage. De restlozingen waarmee we nu nog te maken hebben zijn plaatselijk soms nog een probleem, maar in het algemeen is dit redelijk onder controle. Het BZV Het Biochemisch Zuurstof Verbruik (BZV) laat ons op laboratoriumschaal zien waartoe bacteriën met behulp van zuurstof in staat zijn. Omdat de groei- en stofwisselingsprocessen van deze organismen nogal wisselen, kunnen we de BZVbepaling niet als volledig maatgevend voor de organische verontreiniging van water gebruiken. Door de bacteriën onder geconditioneerde omstandigheden in contact met afvalwater te brengen krijgen we in elk geval enige informatie over bijvoorbeeld hun werking en of ze voor dit type water geschikt zijn. Nutriënten nutriënten Door de verbetering wat betreft de zuurstofhuishouding werd een ander probleem in het oppervlaktewater duidelijk. Met de geloosde afvalstoffen worden ook voedingsstoffen voor plantengroei (en andere primaire producten) in het water geloosd. Deze voedingsstoffen of nutriënten veroorzaken een groei van algen en waterplanten. 10 SANEREN WATER
Microverontreinigingen giftigheid Nog voordat de problemen met de nutriënten in het oppervlaktewater goed zijn opgelost dient zich een nieuw probleem aan. In het water komen door diverse lozingen (industrie, huishoudens, afvalstortplaatsen) allerlei schadelijke afvalstoffen in het water. Deze stoffen zijn veelal niet afbreekbaar en komen in relatief kleine hoeveelheden voor. Ze zijn dus niet belangrijk als zuurstofbindende stoffen. Het probleem met deze stoffen is hun giftigheid. Ook ziekteverwekkende stoffen en kankerverwekkende (carcinogene) stoffen behoren tot deze groep. Er kan hierbij gedacht worden aan: zware metalen: bijvoorbeeld Hg, Cd, Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, As; olieachtige stoffen; bestrijdingsmiddelen; polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK s); gechloreerde koolwaterstoffen (ook aromatische): bijvoorbeeld aldrin, eldrin, dieldrin, DDT, lindaan, hexachloorbenzeen, pentachloorfenol, PCB s, dioxine; radioactieve stoffen: bijvoorbeeld tritium. calamiteiten Deze stoffen worden steeds een belangrijker probleem voor de waterkwaliteit. Van een aantal is de omvang van de lozing in de afgelopen jaren flink afgenomen door emissiebeperking. Een aantal van deze stoffen is echter in vrij hoge mate in het slib op de bodem gebonden en blijft zo het milieu beïnvloeden. Daarnaast treden er af en toe calamiteiten met dit soort stoffen op waardoor grote schade kan optreden en het milieu constant belast blijft. Diversen Ten slotte is er nog een groep verontreinigingen die geen algemeen probleem voor de waterkwaliteit betekenen. In specifieke situaties kunnen deze toch belangrijk zijn. Bijvoorbeeld: thermische pollutie (koelwater); microbiele verontreiniging (effluent); zwevend of drijvend stof; verzilting (Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, SO 4 2- ). In het milieu zijn deze stoffen belangrijk omdat dit bepaalde organismen verdrijft (vooral de lagere organismen zijn soms erg gevoelig). Ook in land- en tuinbouw betekent verzilting een schadepost; detergenten; ph-beïnvloedende stoffen. Vragen 1.2 a Hoe kun je ervoor zorgen dat water zuurstof kan opnemen? Noem drie aspecten. b Leg het begrip zuurstofverzadigingspercentage uit. c Welke twee belangrijkste nutriënten ken je? d Beschrijf twee manieren hoe zware metaalionen in afvalwater kunnen komen. e Wat kun je in het algemeen over de oplosbaarheid van micro-verontreinigingen in water zeggen? Leg dit eens uit. f Noem enkele gevolgen van thermische pollutie. g Wat zijn detergenten? Wat is hun effect op de waterkwaliteit? h Wat is het effect van verzilting op de plantengroei? OM WELKE STOFFEN GAAT HET? 11