Lozing van afvalwater in Lozing van afvalwater in rivierenrivieren

Gevolgen?Gevolgen?

Lozing van afvalwater in Lozing van afvalwater in rivierenrivieren

Gevolgen?Gevolgen?Milieu-analyses op Brusselse Milieu-analyses op Brusselse

waterlopenwaterlopen

http://www.vub.ac.be/ANCH/nnbrion@vub.ac.beLdebraba@vub.ac.befdehairs@vub.ac.be

Inleiding• Water is essentieel voor de mens:

– Drinkwater– Visserij– Irrigatie– Transport– Verbruik door de industrie– Afvoer van afval– Recreatie

• Mensen hebben zich steeds gevestigd in de nabijheid van waterwegen (rivieren, meren, zee…)

Afvalwater: wat zit erin?

Organisch materiaal Anorganische nutriënten

Per dag:• Koolstof: 30g• Stikstof: 10g• Fosfor: 2g• Zwevende stof: 70g

Effect op de waterkwaliteit ?• Zwevende stof? Maakt het water troebel

• Organisch materiaal? Wordt afgebroken door bacteriën die daarbij O2 verbruiken zuurstofgebrek

• Nutriënten? Worden opgenomen door algen massieve algengroei (= eutrofiëring) O2 verbruik door bacteriën stijgt

Gevolg:Zuurstofloze rivier = dode rivier

Afvalwater reiniging: Hoe?

Primaire zuivering: Verwijdering vaste stoffen door decantatie

INOpgeloste en vaste

stoffen

UITOpgeloste stoffen:

Organisch en anorganisch

MODDER

Secundaire zuivering:Verwijdering organische stoffen door

bacteriële afbraak

CO2

INOrg. en anorg.stoffen

UITAnorganische

Stoffen:Ammonium + fosfaat

Tertiaire zuivering:Verwijdering anorganische stoffen door nitrificatie + denitrificatie + de-fosfatatie

NH4 -> NO3 INNH4PO4

PO4

N2

UITZuiver water

Zelfreiniging van de rivier?

• Micro-organismen kunnen sommige stoffen omzetten in gassen die uit het systeem ontsnappen

• Voor koolstof? Afbraak organisch materiaal door bacteriën:

Organisch koolstof + zuurstof CO2 gas

• Voor stikstof? Denitrificatie in zuurstofloze condities door bacteriën:

Nitraat N2 gas

Brussel?• 1 000 000 inwoners. Dit betekent per dag:

– 30 T koolstof– 10 T stikstof– 2 T fosfor– 70 T zwevende stof

• Dat gaat allemaal naar de Zenne rivier: 2/3 ongezuiverd – 1/3 secundair gezuiverd

• Geur… Zenne overdekt sinds begin 20ste eeuw

Zenne rivier

Z2 (km 0)

Z4 (km 4.0) Brussels-South WWTP

Paruck sewerMolenbeek sewer

Marly sewerHoofdmoerriool sewer

Haren sewer Woluwe sewer

Z5 (km 13.7)

Z6 (km 17.9)

Z8 (km 19.6)

Zuurstof in de Zenne

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

2

4

6

8

Distance from Z2 (km)

Oxy

gen

mg/

l

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

2

4

6

8

SUMMERWINTER

Distance from Z2 (km)

Stikstof in de Zennenitraat en ammonium

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

200

400

600

800

1000

1200

1400

NH4 NO3

Distance from Z2 (km)

Am

mon

ium

, Nitr

ate

µM

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

200

400

600

800

1000

1200

1400SUMMERWINTER

Distance from Z2 (km)

Wat gaan we doen?

• Vergelijking tussen bevuilde rivier (Zenne) en propere rivier (Woluwe)

• Zuurstof?• Zwevende stof?• Nitraat en nitriet?• Zuurstofverbruik door afbraak OM?• Zelfreiniging van nitraat?

4 Ag

4 Ag+

+4 e-

O2

+4 H+

+4 e-

2 H2O

O2

Pt Ag

Stroom = f[O2]

O2

O2

O2

e-

KCl

Bepaling zuurstofgehalte:

• Met een zuurstofelectrode:= electrochemische cel

• Via een titratie (Winkler titratie)

WINKLER flesje

+ MnSO4

4 Mn(OH)2 + O2         4 MnO(OH)+ 2 H2O

+ KI/NaOH

+ H2SO4

4 MnO(OH) + 4 I- + 12 H+         4 Mn2+ + 2 I2 + 8 H2O

Hoeveelheid I2 = 2 * O2

Stap 1

Bepaling I2 door titratie met thiosulfaat

250 ml

+ zetmeel

Na2S2O3

2 S2O32- + I2         S4O6

2- + 2 I-

Equivalentie Volume=

Veq

Veq * Cthio = 2 Vtit * CI2

CO2 = CI2 /2 = (Veq * Cthio) /4 ( Vtit)

Stap 2

Glasvezel Filter

Bepaling zwevende stof:via filtratie

tarra gewicht

Bruto gewicht

OVEN (50°C)

Volume

SPM = (bruto-tarra)/volume

Filtratie

Pomp

Bepaling nitraat en nitriet:

• Via een colorimetrische methode

staal

P

Buffer

P

Reagens

P

Reductiecolumn

Colorimeter

NO3- + 2 H+ + 2 e- NO2

- + H2OCd Cd2+ + 2e-

Nitriet reageert en vormt een gekleurd complex

Colorimeter:

Io If

Voor een gegeven golflengte is de absorptie een functie van de concentratie

Licht absorbtie

Concentratie

Abs

Bepaling zuurstofverbruik:

Zuurstof op To

Zuurstof op Tf

INCUBATIE

To Tf

O2 mg/l

O2Tf

O2To

O2 verbruik = (O2To – O2Tf)/(Tf-To)

Bepaling zelfreiniging van NO3

Nitraat op To

Nitraat op Tf

INCUBATIE

To Tf

NO3 mg/l

NO3Tf

NO3To

NO3 verbruik = (NO3To – NO3Tf)/(Tf-To)