Ons dagelijks (afval)water

In grote delen van de wereld, zoals in Afrika, Azië en het Midden-Oosten, is sprake van een enorm gebrek aan schoon water. Dit probleem is inmiddels zo urgent geworden dat het de komende decennia wel eens aanleiding zou kunnen zijn voor grootschalige migratie van waterarme naar waterrijke gebieden.

In Nederland mogen we ons gelukkig prijzen dat we altijd en overal de beschikking hebben over voldoende drinkwater. Althans, dat lijkt zo. Sommige industriële grootverbruikers nemen nu al drastische maatregelen voor waterbesparing en hergebruik zodat ze ook in de nabije toekomst verzekerd zijn van voldoende water. Een bekend voorbeeld is het chemische bedrijf Dow dat het afvalwater van de inwoners van Terneuzen zuivert tot een kwaliteit die geschikt is als koelwater. In feite wordt het drinkwater in Terneuzen dus tweemaal gebruikt: eerst door huishoudens en vervolgens door Dow.

Minder drinkwaterverbruik

Nederlands drinkwater is van zeer hoge kwaliteit. Het kost, afhankelijk van woonplaats, € 0,8-1,5 per kubieke meter (inclusief belasting). Het drinkwater wordt gemaakt uit oppervlakte- of grondwater. Hiervoor gebruiken de drinkwaterbedrijven naast diverse chemicaliën behoorlijk wat primaire energie, wat overeenkomt met 2-3 procent van wat de gemiddelde Nederlander per jaar thuis aan elektriciteit verbruikt (circa 1.000 kWh). Dus door minder water te verbruiken, besparen we ook energie.

Het is dan ook goed om te constateren dat het gemiddelde waterverbruik door huishoudens een dalende trend laat zien met een afname van 13 procent tussen 1995 en 2013 van 137 naar 119 liter per persoon per dag. Dit komt vooral door de invoering van waterzuinige toiletten en wasmachines. Helaas is in dezelfde tijdsperiode het douchewaterverbruik met maar liefst 34 procent gestegen doordat we steeds ‘comfortabeler’ en langer douchen. Dit is een ongewenste ontwikkeling omdat bij de opwarming van al dat water veel energie wordt verbruikt en het warme water vervolgens via het afvoerputje verloren gaat. Overigens zijn er warmtewisselaars op de markt die een deel van deze warmte kunnen terugwinnen, maar die zijn voor de meeste mensen (nog) onbetaalbaar. In Raalte heeft men een leuke oplossing bedacht. Ze gebruiken de restwarmte van rioolwater om het plaatselijke zwembad mee te verwarmen.

Zwart, grijs en hemelwater

Drinkwater verandert in afvalwater omdat we bij onze dagelijkse activiteiten allerlei verontreinigingen aan het water toevoegen. Bij het spoelen van het toilet ontstaat veruit de meeste vervuiling, reden om toiletwater ook wel zwart water te noemen. Ook het douchewater en het water van de wasmachine zijn vervuild met de verschillende chemicaliën die in tandpasta, shampoos, crèmes en wasmiddelen verwerkt zijn. Alle vormen van afvalwater anders dan het toiletwater worden samen ook wel grijs water genoemd. Alhoewel er meer grijs dan zwart water wordt geproduceerd, ongeveer 70 procent van het totale waterverbruik, is de vervuilingsgraad van het grijze water veel lager.

Zwart en grijs water komen samen in het riool terecht en mengen daar met hemelwater. Overigens leggen steeds meer gemeenten gescheiden rioolstelsels aan waarin het vieze afvalwater en schone hemelwater apart worden opgevangen. Het afvalwater gaat dan naar een rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi), terwijl het schone hemelwater rechtstreeks naar de plaatselijke gracht of sloot stroomt.

In Nederland wordt gelukkig sinds de jaren 70 van de vorige eeuw meer dan 99 procent van al het huishoudelijk afvalwater ingezameld met riolen en drastisch gezuiverd. Hierdoor zijn afvalwater gerelateerde ziekten uitgebannen en is de kwaliteit van het oppervlaktewater met grote sprongen vooruit gegaan. Mede doordat de Europese wetgeving ook de landen stroomopwaarts verplicht hun afvalwater te zuiveren, zwemmen er tegenwoordig zelfs weer zalmen in de Rijn.

Samenstelling afvalwater

Huishoudelijk afvalwater bestaat uit een mengsel van duizenden stoffen. Deze verschillen niet alleen in de concentratie waarin ze aanwezig zijn, maar ook in hun (biologische) afbreekbaarheid en hun effect op het (aquatische) milieu. Het is onmogelijk om van elke individuele stof de concentratie in afvalwater te meten. Om toch een indicatie te krijgen van de mate van verontreiniging worden een aantal wettelijk verplichte, relatief eenvoudige laboratoriummetingen gebruikt. De belangrijkste metingen hebben betrekking op (biologische afbreekbare) organische stoffen ©, stikstof (N) en fosfor (P).

Het totaal aan biologisch afbreekbare organische verbindingen wordt uitgedrukt als het zogenaamde biochemische zuurstofverbruik (BZV, de hoeveelheid zuurstof die nodig is voor de afbraak van biologisch afbreekbare organische stoffen in water door micro-organismen). Tijdens de meting wordt nagebootst wat er zonder zuivering in het aquatische milieu met deze stoffen gebeurt. Hiertoe wordt afvalwater onder zuurstofrijke omstandigheden in contact gebracht met bacteriën die de organische stoffen naar kooldioxide en water omzetten. Hoe meer zuurstof de bacteriën hierbij verbruiken, hoe sterker de vervuilingsgraad.

Stikstof en fosfor worden beschouwd als verontreinigende meststoffen die overmatige groei van algen en cyanobacteriën kunnen veroorzaken, ook wel eutrofiëring genoemd. In de zomermaanden is dit goed zichtbaar als groene drab die op kanalen en grachten drijft. Overigens draagt ook overbemesting door de landbouwsector bij aan eutrofiëring omdat de overtollige meststoffen naar het oppervlaktewater uitspoelen. Algen en cyanobacteriën gebruiken zonlicht als hun energiebron en nemen kooldioxide op om nieuwe cellen van te maken. Wanneer al die algen afsterven komen grote hoeveelheden organische stof vrij die weer de ongewenste zuurstofloze condities in het oppervlaktewater veroorzaken. Een bijkomend probleem is dat bepaalde cyanobacteriën (blauwalgen), die zich in de zomermaanden sterk profileren, voor de mens zeer giftige stoffen (toxines) produceren. Het komt regelmatig voor dat er dan een tijdelijk zwemverbod wordt ingesteld.

Lozingseisen

Huishoudelijk afvalwater mag pas op oppervlaktewater geloosd worden als de concentraties BZV, stikstof en fosfor aan (wettelijke) lozingseisen voldoen. Hiermee is het voor de waterschappen, die verantwoordelijk zijn voor de zuivering van het afvalwater, eenduidig hoe grondig ze het afvalwater moeten zuiveren.

Overigens zijn deze lozingseisen niet overal hetzelfde. Volgens de Europese wetgeving, vastgelegd in de zogenaamde Kaderrichtlijn Water (KRW), moet oppervlaktewater voldoen aan bepaalde minimale ecologische en chemische eisen. Dit kan aanleiding zijn om de lozingseisen verder aan te scherpen. Bovendien kan de nationale en lokale overheid het aantal eisen waaraan moet worden voldaan, uitbreiden. Als een rwzi zijn gezuiverde afvalwater rechtstreeks op recreatief water loost, de Randmeren bijvoorbeeld, dan mag het geloosde water niet meer dan 900 en 300 zogenaamde kolonievormende eenheden per 100 milliliter bevatten van de fecale bacteriën Escherichia coli en Enterococci. Dit betekent soms dat een extra zuiveringsstap nodig is waarin het water wordt gedesinfecteerd met technieken als oxidatie door ozon, chloorbehandeling of ultraviolette straling.

De concentraties organische stof, stikstof en fosfor in rioolwater zijn eigenlijk niet zo hoog, het gaat slechts om milligrammen per liter. Toch is de potentiële vervuiling enorm, eenvoudigweg omdat we zoveel afvalwater produceren.

Microverontreinigingen

Naast deze ‘bulk’-verontreinigingen bevat afvalwater ook stoffen die aanwezig zijn in nog lagere concentraties, vaak microgrammen, nanogrammen of picogrammen per liter. Het gaat om stoffen zoals medicijnen (antibiotica, de pil, bloeddrukverlagers), afbraakproducten van deze medicijnen, hormonen die via urine in afvalwater terechtkomen, wasmiddelen en stoffen die in persoonlijke verzorgingsproducten voorkomen zoals antibacteriële stoffen, chemische UV-filters en microplastics. Deze laatste groep stoffen komt vooral in grijs water voor.

Alhoewel deze zogenaamde microverontreinigingen (nog) niet specifiek in de wetgeving zijn opgenomen, staan ze momenteel wel in het middelpunt van de belangstelling. In rwzi’s worden ze niet of nauwelijks verwijderd en in het aquatische milieu kunnen ze, soms in combinatie met soortgelijke stoffen, allerlei negatieve effecten veroorzaken. Zo is een relatie aangetoond tussen vrouwelijke hormonen (oestrogenen) die in ‘de pil’ zitten en geslachtsveranderingen bij vissen. Een ander voorbeeld is het antidepressivum Prozac waarvan is aangetoond dat het de voortplanting van zoetwatermosselen remt.

Het is de verwachting dat op langere termijn wel regelgeving voor de lozing van microverontreinigingen zal komen, alhoewel het erg lastig is om een oorzakelijk verband aan te tonen tussen hun aanwezigheid en een negatief effect op het aquatische ecosysteem. In Zwitserland heeft men inmiddels besloten hier niet langer op te wachten en rwzi’s alvast uit te breiden met extra zuiveringsstappen waarmee microverontreinigingen worden verwijderd, zoals oxidatie met ozon en adsorptie aan actieve koolfilters.