Bestaande rioolwaterzuiveringssystemen en uitdagingen

Het beheer van sanitair afval is een punt van zorg sinds de vroegste gevestigde beschavingen. Historisch werd afvalwater geloosd in de dichtstbijzijnde waterwegen, waarbij gebruik werd gemaakt van verdunning en oxidatie als behandeling. Dit idee van "zelfreiniging" was niet onjuist; veel verontreinigingen kunnen worden verwijderd door natuurlijke processen met voldoende blootstelling, tijd en verdunning. De bevolkingsgroei en een toename van verontreinigende stoffen in afvalwater hebben deze benadering echter inadequaat gemaakt. De ontdekking van door water overgedragen ziekten resulteerde in de ontwikkeling van sanitaire voorzieningen met als doel afvalwater te scheiden van drinkwater om de menselijke gezondheid te beschermen. ref Sindsdien zijn er veel behandelingssystemen ontwikkeld om te voorkomen dat onbewerkt menselijk afval de oceanen binnendringt. Hieronder vindt u een inleiding tot gangbare afvalwaterzuiveringssystemen die tegenwoordig worden gebruikt.

Overwegingen bij systeemselectie

Tegenwoordig zijn er verschillende manieren om afvalwater te beheren. Het selecteren van een afvalwaterzuiveringsmethode is zeer locatie- en contextspecifiek. Er zijn veel factoren die bepalen welk type systeem het meest geschikt is: een riolering, centraal zuiveringssysteem of een onsite (decentraal) zuiveringssysteem. De beste oplossing voor de ene gemeenschap werkt mogelijk niet voor de andere. Overwegingen voor systeemselectie moeten zijn: 

• Gemeentelijke middelen
• Bevolkingsgrootte:
• Sociale en culturele normen en verwachtingen
• Politieke steun of wettelijke beperkingen
• Lokale geologie en hydrologie
• Bestaande infrastructuur

Bekijk deze casestudy's van werkzaamheden om de afvalwaterzuivering op het eiland . te centraliseren Roatan, Honduras en  Bonaire.

Beslissingsondersteunende instrumenten die rekening houden met sociale, menselijke gezondheids- en milieucriteria bij het bepalen van het meest geschikte systeem op basis van de lokale context, ontbreken momenteel. Bij het ontwikkelen van instrumenten is het belangrijk om ook de inzichten van mariene beoefenaars in de mate van behandeling en de meest effectieve technologieën voor de bescherming van de oceaan op te nemen. Bezoek de Toolbox Duurzame Sanitatie en Waterbeheer voor meer informatie over sanitaire systemen en technologieën.

Centrale afvalwaterzuiveringsinstallaties (AWZI's) en rioleringen

Dichtbevolkte gebieden en geïndustrialiseerde steden zijn voornamelijk afhankelijk van gecentraliseerde afvalwaterzuiveringsinstallaties (AWZI's) om afvalwater te ontvangen en te behandelen. Ingewikkelde netwerken van ondergrondse rioolbuizen brengen afvalwater van huizen en gebouwen naar de RWZI met behulp van zwaartekracht en pompen. Zodra het afvalwater bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie aankomt, ondergaat het verschillende behandelingsfasen voordat het wordt geloosd. De soorten behandelingen die worden gebruikt en de kwaliteit van het behandelde water variëren op basis van de locatie, de watercondities, de beschikbaarheid van behandelingstechnologie en andere factoren. Maar zelfs als behandelingen nodig zijn, komen storingen vaak voor en mag niet worden aangenomen dat regelgeving een adequate behandeling garandeert. Op gemeentelijk en faciliteitsniveau worden gewoonlijk beperkingen op de nutriëntenconcentraties in het afvalwater toegepast om de nutriëntenbelasting en de resulterende eutrofiëring aan te pakken. Hoewel behandelingscriteria nuttig zijn, zijn ze niet voldoende om mariene ecosystemen te beschermen tegen vervuiling zonder wijdverbreide implementatie van nutriëntenbeperkende maatregelen.

Zodra het afvalwater bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie aankomt, ondergaat het verschillende behandelingsfasen voordat het wordt geloosd. De soorten behandelingen die worden gebruikt en de kwaliteit van het behandelde water variëren op basis van de locatie, de watercondities, de beschikbaarheid van behandelingstechnologie en andere factoren. Maar zelfs als behandelingen nodig zijn, komen storingen vaak voor en mag niet worden aangenomen dat regelgeving een adequate behandeling garandeert. Op gemeentelijk en faciliteitsniveau worden gewoonlijk beperkingen op nutriëntenconcentraties in het afvalwater toegepast om de nutriëntenbelasting en de daaruit voortvloeiende aan te pakken eutrofiëring. Hoewel behandelingscriteria nuttig zijn, zijn ze niet voldoende om mariene ecosystemen te beschermen tegen vervuiling zonder wijdverbreide implementatie van nutriëntenbeperkende maatregelen.

• Primairof fysische behandeling begint met zeven: rioolwater wordt door zeven gevoerd om grote vaste stoffen te verwijderen. Afvalwater wordt vervolgens naar bezinktanks gebracht waar de zwaartekracht helpt om extra zwevende deeltjes te bezinken.
• Secundairof biologische behandeling is bedoeld om organisch materiaal uit het rioolwater te verwijderen voordat het wordt gedesinfecteerd. Zuurstof en micro-organismen worden gebruikt om biochemische reacties die verontreinigingen afbreken te katalyseren en te bevorderen. Dit proces modelleert natuurlijke systemen en wordt efficiënter gemaakt door beluchting of blootstelling aan extra zuurstof. Zuurstof is nodig voor ontleding en beluchting helpt opgeloste gassen te verwijderen. Deze reacties zorgen er uiteindelijk voor dat de resterende deeltjes bezinken. Gangbare technieken voor biologische zuivering zijn onder meer druppelfilters en actief slib, die het oppervlak en de dichtheid van micro-organismen vergroten.
• Tertiairof chemische behandeling wordt gebruikt om verdere bezinking en verwijdering van voedingsstoffen te bevorderen. Toegevoegde polymeren trekken verontreinigende stoffen aan om klonten te creëren, terwijl koolstof- of houtskoolfilters fysische adsorptie katalyseren om voedingsstoffen te verminderen.
• Ten slotte wordt het afvalwater gedesinfecteerd om eventuele resterende ziekteverwekkers te neutraliseren. Hoewel chloor een van de meest voorkomende ontsmettingsmiddelen is, UV of ozon kan de voorkeur hebben om resterende chemische concentraties te minimaliseren. ref

De stroom effluent door een RWZI van inlaatleidingen naar afvoer. Bron: Mallik en Arefin 2018

In sommige landen zijn primaire en secundaire zuivering vereist en het aantal faciliteiten met tertiaire zuivering neemt toe. ref Maar zelfs wanneer behandelingen nodig zijn, komen mislukkingen vaak voor en mag niet worden aangenomen dat bestaande wetten een adequate behandeling aangeven. Daarnaast worden op gemeentelijk en faciliteitsniveau beperkingen op de nutriëntenconcentraties in het afvalwater ingevoerd om de nutriëntenbelasting en de daaruit voortvloeiende . Behandelingscriteria zijn nuttig, maar niet voldoende om mariene ecosystemen tegen vervuiling te beschermen.

Gecombineerde rioolstelsels

In grote stedelijke steden missen veel landschappen de absorptie en retentiemogelijkheden die bodems, graslanden, bossen en andere natuurlijke kenmerken bieden. Als het regent, stroomt het water over ondoordringbare (dwz verharde) oppervlakken, waarbij het puin en verontreinigingen verzamelt en vervuilde afvoer wordt, gewoonlijk aangeduid als regenwater. Om de impact op waterlichamen te minimaliseren, hebben veel steden gecombineerde riolen gebouwd om regenwater op te vangen en te transporteren naar dezelfde gecentraliseerde afvalwaterzuiveringsinstallaties als rioolwater. Hierdoor kan de zuiveringsinstallatie de oliën, pesticiden, bacteriën, sedimenten en andere verontreinigingen die regenwater bevat verwijderen. Hoewel een gemengd rioolstelsel efficiënt lijkt, kunnen zware stormen, grote smeltende sneeuw en soms zelfs lichte regen de capaciteit van deze leidingen, vuilwatertanks en behandelingssystemen overschrijden. Het overbelaste systeem loost grote hoeveelheden onbehandeld afvalwater, inclusief ongezuiverd rioolwater, in waterwegen. In de Verenigde Staten worden 40 miljoen mensen bediend door gecombineerde riolen, die jaarlijks meer dan 3 biljoen liter onbehandeld rioolwater en regenwater afvoeren bij gecombineerde riooloverstortingen. ref

Bekijk de Wastewater 101 Webinar voor meer informatie over afvalwaterbeheer:

Gedecentraliseerde behandelingssystemen

Gedecentraliseerde afvalwaterbehandelingssystemen, of niet-rioolwaterzuiveringssystemen, zijn kleinschalige, on-site systemen voor het beheer van menselijk afval.

De stroom van afvalwater door een conventioneel ter plaatse septisch systeem. Bron: EPA Office of Water 2002

Gedecentraliseerde afvalwaterbehandelingssystemen verzamelen, behandelen en lozen afvalwater op de plaats waar het wordt gegenereerd. Er bestaan ​​veel soorten on-site behandelingssystemen. De volgende typen komen wereldwijd het meest voor:

• Beerputten één inperkings- en behandelingsstap hebben. Gegraven of gebouwde kuilen verzamelen afvalwater voor natuurlijke bezinking. De putten kunnen ongevoerd zijn of met een stenen of betonnen barrière gescheiden zijn van grond en grondwater. Beerputten bieden geen adequate behandeling en worden op veel plaatsen vervangen door een effectiever behandelingssysteem.
• Op containers gebaseerde systemen afvalwater ter plaatse verzamelen en opslaan en vereisen dat het afval voor behandeling naar elders wordt vervoerd. Deze systemen worden voornamelijk aangetroffen in gebieden met beperkte infrastructuur en omvatten latrines, die moeten worden geleegd als ze vol zijn, en emmertoiletten, die dagelijks worden geleegd. De verwerking van afval dat wordt verzameld met opties op basis van containers, kan variëren van conventionele verwerkingsprocessen, nieuwe methoden voor het terugwinnen van hulpbronnen of helemaal geen behandeling.
• Laat velden leeglopen mogelijkheden bevorderen voor aanvullende behandeling van afvalwater door micro-organismen in de bodem, grind of andere materialen voordat het wordt geloosd in het grond- of oppervlaktewater.

De onderstaande video van The Nature Conservancy Long Island geeft een meer gedetailleerde uitleg van septische en beerput-systemen.

Conventionele septische systemen en beerputten zijn niet ontworpen om nutriënten of andere verontreinigingen uit afvalwater te verwijderen, wat een gevaarlijke bedreiging kan vormen voor het mariene milieu in kustgebieden. Er zijn onlangs technologieën ontwikkeld om de verwijdering van nutriënten in gedecentraliseerde systemen aan te pakken, maar deze nieuwe oplossingen zijn niet op grote schaal geïmplementeerd vanwege een wereldwijd gebrek aan regulering van nutriënten in afvalwater. Het upgraden van gedecentraliseerde systemen met verbeterde nutriëntenreductie heeft een grotere kostenefficiëntie aangetoond dan het bouwen van nieuwe, grootschalige afvalwaterzuiveringsinstallaties. Over het hoofd geziene lekken en storingen in deze systemen leiden tot vervuiling door andere bronnen, die vaak onopgemerkt blijft. Zelfs wanneer de bronnen van verontreiniging worden opgespoord, zijn er weinig gevolgen voor niet-naleving, waardoor er weinig ruimte is voor handhaving.

Infrastructuur wordt vaak beperkt door de topografie van de regio. Drijvende gebieden, uiterwaarden, ondoordringbare bodems en kustgebieden kunnen de implementatie van veel systemen bemoeilijken. Zie de casestudy van Tonle Sap Lake, Cambodja en Lake Indawgyi, Myanmar waarin de ontwikkeling en implementatie van Handypods door Wetlands Work wordt beschreven.

Ontlading

Afvoer uit een afvoerleiding. Foto © pixabay

Na behandeling van gecentraliseerde of gedecentraliseerde systemen wordt het behandelde afvalwater rechtstreeks naar nabijgelegen wateren of in de grond geloosd. De soorten behandeling die worden toegepast op het afvalwater en de locatie van de lozing zijn van invloed op de mate waarin afvalwatereffluent de oceaan vervuilt. Uitlaatpijpen afvalwater rechtstreeks in rivieren en oceanen lozen. Het draineren van velden, bodems, wetlands en vegetatie zorgt voor een langzame percolatie van afvalwater in het grondwater, wat helpt om verontreinigende stoffen te verwijderen. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van geavanceerde technieken voor het verminderen van nutriënten en op de natuur gebaseerde oplossingen om de stroom van afvalwater te vertragen. De case study uit Santiago in de Dominicaanse Republiek toont groot succes aan bij het gebruik van aangelegde wetlands om de organische verontreinigende stoffen die naar de waterscheiding worden geloosd, te verminderen.

Het lozen van onvoldoende behandeld afvalwater verhoogt de risico's voor mensen, dieren en ecosystemen. Het is relatief eenvoudig om te bepalen of een grootschalige kustzuiveringsinstallatie behandeld of ruw afvalwater rechtstreeks in de oceaan loost. Moeilijker te detecteren is de uitspoeling uit kleinere opvangsystemen en grondwaterafvoer. Zie de case study uit Dar es Salaam, Tanzania, Oost-Afrika ter bestrijding van het probleem dat de inhoud van latrines in het milieu wordt gedumpt.