Helofytenfilter

Een bak vol zand, begroeid met rietplanten. Wie zou luttele jaren geleden hebben geweten, dat je daarmee uit het smerigste rioolwater glashelder water tovert? Met zo’n helofytenfilter (waarvan er in ons land inmiddels honderden zijn gebouwd na onze eerste cursussen begin jaren negentig) kun je zonder rioolaansluiting! Ook hier beschreven: ons nieuwe veel kleinere lichtgewicht steenwolfilter dat zelfs rioolaansluiting in de stad overbodig maakt.

Eén persoon heeft genoeg aan een helofytenfilter van amper 3 m³ inhoud (voor huishoudelijk afvalwater inclusief spoeltoilet), bestaande uit fijn zand en onder en daarbovenop een laag schelpengrit en in dat zand een woeste kluwen van volgroeide en misschien al weer deels afgestorven rietwortels. In de bovenste gritlaag liggen een paar sproeibuizen, die van tijd tot tijd een lading vuil water op het filter loslaten, niet teveel, niet te weinig en met tussenpozen van liefst een paar uur, zodat het filter ‘op adem kan komen’. Hoe verklaar je het wonder van dat glasheldere en op wat nitraatresten na inderdaad zeer zuivere water, dat het filter onderin via het schelpengrit (dat het grootste deel der fosfaten bindt) verlaat? Dat zuiverende werk doen bacteriën, in hoofdzaak zuurstofminnende (aërobe) bacteriën, die zich aan de zandkorrels hechten en die zich snel vermeerderen dankzij de vooral organische voedingsstoffen, die ze uit het vuile water halen. De plantenwortels, in leven net als in de natuur gastheer voor de bacteriën, leveren als ze zijn afgestorven de noodzakelijke koolstof, nodig voor het afbraakproces. Dat verklaart het feit, dat het helofytenfilter een regenererend filter is, dat bij een goede behandeling (dus: geen giftige chemicaliën of olieresten, maar huishoudelijk afvalwater van een natuurlijke samenstelling) tenminste tientallen jaren meegaat. Terwijl de voorganger van het helofytenfilter, het vooral in Amerika vroeger veelvuldig toegepaste zandfilter regelmatig verstopt raakte door toegevoerde organische deeltjes, overkomt het helofytenfilter zoiets nimmer omdat bij ieder van de steeds weer uitlopende rietstengels een doorgang voor het vuile water in het zandoppervlak onder de schelpengritlaag ontstaat.

Nitraatvorming

Eigenlijk kunnen we van het helofytenfilter maar één minder gunstige eigenschap noemen: na afbraak van eiwitten en omzetting van stikstof-verbindingen door nitrificatie (door de zuurstofminnende, nitrificerende bacteriën, die daarmee een essentiële functie vervullen) blijven er nitraten over. Misschien niet eens zo veel, maar nitraten zijn zowel in oppervlaktewater als grondwater ongewenst en zeker in drinkwater, als dat later weer uit grondwater moet worden gewonnen. Een goede manier om die nitraten onschadelijk te maken is het gezuiverde water eerst op te vangen in een vijver met voldoende waterplanten en een bodemlaag van in de winter weggerotte bladeren en plantenresten, waarin we het gezuiverde water uit het filter eerst laten infiltreren. Als het gezuiverde water echter weer wordt hergebruikt voor toiletspoelingen worden deze nitraten bovendien verwijderd in het anaërobe milieu van de septic tank.

Vijver voor wateropslag

Natuurlijk nemen helofytenfilters, de bijbehorende septic tank en vetvang- en pomptanks en vijvers behoorlijk wat ruimte in beslag, maar de meeste toepassingen vinden we dan ook in het buitengebied waar de huizen te ver van het bestaande rioolnet verwijderd liggen om er op aangesloten te kunnen worden en waar men als regel over flinke erven beschikt. In zulke gevallen is het erbij aanleggen van een vijver, waarin ook regenwater kan worden verzameld, sterk aan te raden. Door het regenwater vindt er al een sterke verdunning van de nitraatresten plaats en kunnen we bovendien een waterkringloop toepassen door hergebruik van het gezuiverde water, aangevuld met regenwater. Doen we dat, dan lozen we niets en dat is belangrijk als er later toch nog gemeenteplannen komen om alsnog de niet ‘gerioleerde’ huizen op het riool aan te sluiten en de huiseigenaar hiervoor niets voelt, bijvoorbeeld omdat dit aansluiten doorgaans al vele duizenden guldens kost en men vervolgens jaarlijks op een stijgend bedrag aan rioolbelasting kan rekenen.
Over de aanleg van een vijver gaat "Plantenfilter ideaal voor vijveropslag" bij "Beter 1x zien dan 100x horen" op deze site.

Lichtgewicht filter

De oplossing, die we voor grote stadsgebruik willen aandragen bestaat enerzijds uit een waterloos toiletsysteem, bij voorkeur het eveneens in deze website behandelde Nonolet, waarvan de inhoud via een gesloten afbreekbare plasticzak in de gft-bak gaat en anderzijds uit een nieuw door ons ontwikkeld lichtgewicht helofyten- of plantenfilter.
Omdat in de kastuinbouw steenwol (van een speciale samenstelling) al vele jaren gebruikt wordt als substraat om planten op te laten groeien, waarbij water vermengd met groeistoffen wordt toegevoegd, leek ons gebruik van dit materiaal in een begroeid vuilwaterfilter zeer goed mogelijk. Na enkele jaren onderzoek (we begonnen de eerste proeven in 1996) zijn we tot de slotsom gekomen, dat steenwol een ideaal materiaal is. Bij gebruik hiervan in een afvalwaterfilter zijn we in tegenstelling tot zoals in de kasteelt niet steeds verplicht nieuw materiaal te gebruiken na een groeiseizoen. Net als in een zandgevuld helofytenfilter vernieuwen de plantenwortels zich telkens; het achterblijvende dode wortelmateriaal komt het zuiveringsproces ten goede voor de koolstof-behoefte der nitrificerende bacteriën. Ruim drie jaar gebruik van steenwolfilters heeft bij ons de opvatting versterkt, dat een steenwolfilter geen aanvulling met nieuw substraat nodig heeft als het filter op de juiste wijze is opgebouwd en gezorgd is voor voldoende stijve vulling.
In "Oogstrelend waterzuiveren" bij "Beter 1x zien dan 100x horen" op deze site wordt een kamerplantenfilter beschreven.

Afvalsteenwol ook goed bruikbaar!

Natuurlijk zijn aan de aanschaf van het nieuwe tuinbouwsteenwol kosten verbonden. Omdat ook beperking van kosten steeds hoog bij ons in het vaandel staat en omdat we vernamen, dat er jaarlijks duizenden kubieke meters steenwolsubstraat als afvalmateriaal uit de glastuinbouw overblijven, zijn we hiermee gaan experimenteren. Dit afvalproduct is onder meer verkrijgbaar in korrelvorm. De steenwolplaten uit de kassen worden zoals dat heet ‘geshredderd’, ofwel tot korrels vermalen. In die vorm gebruiken wij het als filtersubstraat, waarin we wortelstelsels van rietplanten aanbrengen. Het materiaal is als regel tegen alleen de transportkosten verkrijgbaar.

Bij de eerste analyses van een uit dit materiaal samengesteld helofytenfilter (de helofyten zijn hier gewone rietplanten) bleek, dat er nog een grote hoeveelheid kunstmest in de korrels was achtergebleven.
Bijna zeven maanden lang hebben we een overschot aan nitraat en fosfaat gemeten. Een ernstig nadeel hoeft dit niet te zijn: ten eerste krijgen de rietplanten extra voedingsstoffen, zodat er al na enkele weken bij voldoende temperatuur en zon uitlopers verschijnen en het hele filter na een maand al een overdadige aangroei vertoont. Omdat we onder in het filter een drainagelaag van schelpengrit toepassen worden de fosfaten goed geabsorbeerd.
Al snel worden goede zuiveringsresultaten bereikt. Wie een kringloopsysteem toepast, d.w.z. het gezuiverde afvalwater opnieuw gebruikt, zal een snelle afname van nitraten vaststellen, omdat deze bij vermenging van nitraathoudend water met organisch vervuild en te zuiveren afvalwater door oxydatie worden afgebroken, waarbij stikstof in gasvorm, zoals deze ook in de lucht voorkomt, vrijkomt. Het hergebruiken van gezuiverd afvalwater heeft grote voordelen, niet alleen bespaart het water, maar ook zijn de lozingsbesluiten en -eisen van de overheid doordat er geen lozingen meer plaatsvinden, niet langer van toepassing. Dit betekent, dat niet achteraf alsnog aansluiting op het rioolstelsel kan worden afgedwongen! (een juridisch rapport hierover verscheen in 1998 als uitvloeisel van een onderzoeksaanvraag van onze stichting bij de wetenschapswinkel van de Universiteit van Utrecht met de titel ‘Liever geen riolering’ van mr. Leonie Können).

De zuiveringscapaciteit van het steenwolfilter (zowel bij nieuwe steenwol als afvalsteenwol) is aanzienlijk groter dan die van een zandfilter. Hoeveelheden van 1.800 tot 2.000 liter per week werden in onze proeffilters van 2,6 m³ probleemloos in een week tijd gezuiverd. Het korrelvormige afvalsteenwolproduct heeft een bijna 2 maal grotere dichtheid dan nieuwe steenwol, zodat we wel met een wat groter gewicht rekening moeten houden. Toch is ook dit type steenwolfilter nog altijd ruim tweemaal lichter bij gelijk volume dan een zandfilter en leent het zich bij uitstek in al die situaties, dat weinig plaats beschikbaar is zoals in stadswoningen, op woonschepen, bij vakantiehuisjes enz. Een gezin van vier personen kan bij toepassing van een Nonolet of CC zelfs volstaan met een filter van 3 m³! Het volume wordt echter ruim twee maal groter als men kiest voor een spoeltoilet, dat op zijn beurt dan ook weer moet worden uitgerust met een septic tank van 1 tot 2 m³.