Hoe werkt een helofytenfilter?

Hoe werkt een helofytenfilter?

 

Dit artikel geeft een uitgebreide en gedetailleerde uitleg over hoe een helofytenfilter precies werkt. De volgende systemen komen aan bod:

  • Verticaal doorstroomd helofytenfilter
  • Horizontaal doorstroomd helofytenfilter
  • Belucht helofytenfilter
  • Vloeiveld
  • Zuiveringsprestaties van de verschillende systemen

 

Een helofytenfilter maakt gebruik van biologische afbraak op natuurlijke wijze. Dat houdt in dat de afbraak, omzetting en opname van verontreinigingen geheel door micro-organismen en planten wordt uitgevoerd. Huishoudelijk afvalwater bevat verontreinigingen afkomstig van het toilet-, keuken- en douchewater. Ontlasting, urine, vetstoffen, etensresten en zeep zijn voorbeelden van verontreinigende stoffen die uit het water gezuiverd moet worden. Hoe de vier veelvoorkomende type helofytenfiltersystemen deze stoffen precies uit het water zuiveren wordt hieronder uitgelegd.

 

Een verticaal doorstroomd helofytenfilter

Het basisprincipe van een verticaal doorstroomd filter berust op het verticale doorsijpelen van afvalwater door een filtersubstraat. Het afvalwater wordt over de gehele oppervlakte van het filterbed verdeeld waarna het naar beneden sijpelt. De verblijftijd van het water in verticaal doorstromend helofytenfilters is langer in vergelijking tot de andere systemen. Dit maakt de werking optimaal: zwaar vervuild water wordt effectief gezuiverd. Tijdens de filtratie vinden complexe fysische, biologische en chemische processen plaats.

 

Schematisch overzicht van de diverse onderdelen in een verticaal doorstomend helofytenfilter. (Bron: Wetlantec)

 

Een verticaal doorstromend helofytenfilter werkt als volgt. Het afvalwater wordt verzameld in een septic tank (1) waar vaste en zwevende delen bezinken. Onder zuurstofloze omstandigheden vindt het eerste anaerobe afbraakproces van organische stoffen plaats. Zonder voorbezinktank verstopt en verslibt het filter heel snel en moet het systeem worden afgeschakeld zodat het zich kan herstellen. Vanuit de pompput (2) wordt het water in een aantal maal per dag d.m.v. distributie leidingen (4) over het helofytenfilter gepompt. Hier stroomt het langs de wortels van het riet of wilgen (3) en loopt door de verschillende substraatlagen naar beneden (5). Het zand en de wortels van de planten creëren een optimale zuurstofrijke omstandigheid voor bacteriën om verontreinigen af te breken. Het gezuiverde afvalwater (effluent) stroomt via drainage netwerk (6) in een controle-inspectieput (7) waarna het geloosd kan worden op een sloot of greppel (8).

 

Een horizontaal doorstroomd helofytenfilter

De waterbehandeling is gebaseerd op horizontale doorstroming van het water door het filtersubstraat. Het water wordt aan één kant van het filterbed aan de zijkant ingebracht waarna het water horizontaal door het systeem stroomt. Aan de andere kant van het filter wordt het water weer opgevangen. In het horizontale helofytenfilter stroomt het water vaak onder vrij verval in het systeem, dus zonder gebruikmaking van een pomp. In dit systeem vinden dezelfde complexe fysische, biologische en chemische processen plaats als in een verticaal doorstromend systeem.

 

Schematisch overzicht van de diverse onderdelen in een horizontaal doorstomend helofytenfilter. (Bron: Wetlantec)

 

Het afvalwater wordt verzameld in een septic tank waar het kan bezinken en waar het biologische zuiveringsproces begint. In de septic tank zakken vaste en zwevende delen naar de bodem. Onder zuurstofloze omstandigheden vindt er een eerste afbraakproces plaats. Zonder voorbezinktank verstopt en verslibt het filter heel snel en moet het systeem afgeschakeld worden zodat het zich kan herstellen. Vanuit de pompput (1) wordt het water aan één kant van het filter ingebracht (2). Hier stroomt het langs de wortels van de helofyten (3) en door de het filtersubstraat (4). Het zand en de wortels van de planten creëren een optimale omstandigheid voor bacteriën om verontreinigen af te breken. Het gezuiverde afvalwater (effluent) stroomt aan de andere kant van het filter in een controle-inspectieput (5) waarna het geloosd kan worden op een sloot of greppel (6).

 

Belucht helofytenfilter

Een belucht helofytenfilter is een variant op de eerdergenoemde verticaal en horizontaal doorstroomd helofytenfilters. Door middel van een luchtpomp wordt het systeem actief belucht. Via een verdeelnetwerk op de bodem van het filter wordt er lucht gelijkmatig in het afvalwater en filter ingebracht. Dit bevorderd de zuurstofconcentratie van het water. Deze toepassing verhoogt de activiteit van de aerobe afbraakbacteriën die voor de zuivering zorgen. Het voordeel van dit systeem is dat door actief te beluchten de zuiveringsprestatie van het filter omhoog gaat. Als gevolg kan het filter kleiner gedimensioneerd worden om dezelfde mate van zuivering te behalen.

 

Vloeiveld

Een vloeiveld is een ondiepe brede waterpassage waar het te zuiveren water door stroomt. Het vloeiveld heeft een diepte variërend van 30 tot 80 cm en is begroeid met helofyten. Vloeivelden zijn zeer geschikt voor het zuiveren van grote hoeveelheden licht vervuild water. Ook kan het systeem worden gebruikt als extra zuivering voor of na een verticaal of horizontaal doorstromend filter. Tenslotte wordt het vloeiveld toegepast voor nazuivering van effluent van communale rioolwaterzuiveringen (RWZI’s).

 

Schematisch overzicht van een vloeiveld. (Bron: Wetlantec)

 

Zuiveringsprestaties van de verschillende systemen

De capaciteit om afvalwater te verwerken en te zuiveren verschilt tussen de vier systemen. Over het algemeen geldt dat systemen met een hoge zuiveringsrendement (zwaar) vervuild water goed kunnen verwerken, maar niet in hoge hoeveelheden. Andersom geldt hetzelfde: systemen met een hoge verwerkingscapaciteit kunnen alleen licht vervuild water aan. Om de capaciteit te verhogen of om hogere verwijderingsrendementen te behalen, zijn er opties mogelijk door extra koolstof of lucht (belucht helofytenfilter) toe te dienen. Hieronder is een overzicht van de systemen, hun afvalwaterkarakteristieken, de zuiveringsprestaties en de capaciteiten te zien.

 

Type helofytenfilter Mate vervuild water Zuiveringsprestatie Capaciteit
Verticaal Zwaar Hoog Laag
Horizontaal Middel Middel Laag
Belucht Zwaar Zeer hoog Middel
Vloeiveld Laag Laag Hoog

 

Een belangrijk verschil tussen de vier systemen is dat een horizontaal doorstromend systeem en een vloeiveld altijd volledig verzadigd is met water en een verticaal systeem batchgewijs nat en droog staat. Door dit verschil ontstaan er andere omstandigheden in de twee type filterbedden, zuurstofarm in het horizontale systeem en vloeiveld; zuurstofrijk in het verticale en beluchte systeem. Afhankelijk van de verontreiniging, doelstelling en ontwerpeisen kan er een voorkeur zijn voor een bepaald systeem.