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 kun je zonder rioolaansluiting!En het nieuwe veel kleinere lichtgewicht steenwolfilter dat zelfs rioolaansluiting in de stad overbodig maakt.

Rietzuiveringssystemen worden (over de hele wereld) verder ook toegepast bij:

campings,

afgelegen hotels,

restaurants en bezoekerscentra,

bepaalde soorten industrieel proceswater,

de behandeling van vervuild water dat van wegen stroomt

beekwater en ander oppervlaktewater in gevoelige natuurgebieden.

Werking
De werking van het helofytenfilter berust met name op de activiteiten van bacteriën in de bodem. Vooral rond de rietwortels ontwikkelen zich na korte tijd grote concentraties bacteriën die de afvalstoffen in het water zeer efficiënt afbreken. De bacteriegroei rond de wortels wordt bevorderd door de rietplanten, die als een soort 'snorkels' zuurstof uit de lucht opnemen en naar de wortels transporteren.
Wat verder van de wortels af is de bodem zuurstofarm en daar bevinden zich weer andere bacteriën, die geen zuurstof nodig hebben. Het is juist deze unieke combinatie van verschillende bacteriesoorten in een rietfilter die zorgen voor het grote zuiverende vermogen.

Helofytenfilters zijn, van alle kleine systemen, het beste in staat om fosfaten en stikstof uit het afvalwater te verwijderen. Stikstofverbindingen (eiwitten, ammonium, nitraten) wordt voor een groot deel omgezet in luchtstikstof.
Fosfaten worden in het filter gebonden. Omdat deze stof vastgelegd wordt in het systeem, zal dit op den duur (naar schatting na enkele tientallen jaren) verzadigd raken met fosfaten.
Wat betreft die fosfaatbinding is de levensduur van een rietzuiveringssysteem dan ook beperkt tot ongeveer 25 jaar. Sommige experts schatten de levensduur van helofytenfilters echter beduidend langer in.
Na deze periode kan het systeem goedkoop vernieuwd worden door de grond te vervangen.
De met fosfaat verzadigde grond is goed als meststof te gebruiken.

Samengevat zijn het dus de bacteriën in de grond die het eigenlijke zuiverende werk verrichten.
De rietplanten dienen met name voor de zuurstofaanvoer.
Daarnaast zorgen de wortels van het riet ervoor dat de bodem niet verstopt raakt.
In beperkte mate nemen de rietplanten ook fosfaten en stikstof op voor de groei.
Een deel hiervan komt weer vrij als de rietplanten afsterven in het najaar

Opbouw

leggen van drainageleidingen

aanvullen hiervan met grind

leggen van worteldoek,

vullen met onze nauwkeurig samengestelde mix van zand, stro, kalksteen

maken van het infiltratiesysteem,

afwerken met grind.

Tenslotte kan het systeem kan beplant worden met jonge rietplantjes.
Door middel van een pomp wordt het rietveld enkele malen per dag bevloeid met afvalwater.
De afvoer van het rietveld mondt uit in een controleput, zodat de kwaliteit van het gezuiverde water beoordeeld kan worden, bij voorbeeld door het nemen van monsters.
Vanaf de controleput kan het water afgevoerd worden naar een sloot of in de bodem. Of naar een pompput opdat het gezuiverde water hergebruikt kan worden. Omdat het water schoon, helder en reukloos is, kan het benut worden voor de toiletspoeling. Op deze manier kan op jaarbasis bijna een derde op het totale waterverbruik bespaard worden. Het gezuiverde water kan ook voor andere doelen hergebruikt worden, zoals schrobwater of voor het sproeien van de tuin.

Het onderhoud van een helofytenfilten:
Het technisch onderhoud blijft beperkt tot het van tijd tot tijd controleren van de werking van de pomp en de drukleidingen in het filter. Dit kan door middel van een jaarlijkse onderhoudsbeurt worden geregeld. Voor een particulier systeem is hiermee meestal tussen de twee en vier uur arbeid gemoeid.
Verder dient (gemiddeld eens in de zeven tot tien jaar) de septic tank te worden leeggezogen, alsmede de vetafscheider (hoewel daarvan moeilijker is aan te geven wat de frequentie is). Ook dit zijn zaken die wij voor u, uiteraard op een verantwoorde wijze, kunnen regelen.
Het is raadzaam om af en toe (maar dat gaat natuurlijk vanzelf) de conditie van de planten te bekijken. Zij geven in de regel goed aan hoe het met de conditie van uw filter is gesteld.

Wat betreft het groene onderhoud: in het begin moet er af en toe gewied worden om de jonge rietplantjes de kans te geven zich zo snel mogelijk te ontwikkelen. Dit gaat overigens vrij gemakkelijk omdat het jonge onkruid niet zo vast wortelt in de grindlaag op het helofytenfilter. Het maaien van het rietbed hoeft niet vaker dan eens in de twee jaar te gebeuren. Wat wel belangrijk is: de juiste periode van maaien is in het vroege voorjaar. Voordat de jonge scheuten van de rietplanten weer opkomen, maar ook weer niet zo vroeg dat zware nachtvorst nog kan optreden. In de regel is half maart tot begin april de juiste periode.

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.

Geen bevriezing
Een helofytenfilter werkt zomer èn winter, mits voldoende voorzien van isolatieplaten of omringd door een talud. Bovenop het filter leggen we in het najaar een ‘deken’ van afgemaaide rietstengels. Bij de hier besproken filters zijn de sproeibuizen boven in het filter (liggende in de schelpengritlaag) zodanig geïnstalleerd, dat na het stopzetten van de toevoerpomp het nog in de buizen aanwezige vuile water meteen terugstroomt naar de pompput.

Lichtgewicht helofytenfilter op het terrein van
De Twaalf Ambachten
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 nitraat resten 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.

Vijver voor wateropslag
Lichtgewicht filter
De oplossing, een nieuw 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.

Proefopstelling lichtgewicht helofytenfilter
Nieuw: 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.

Bron: -url-