Percolatie is een natuurlijk proces waarbij oppervlaktewater geleidelijk door de bodem wordt gefilterd en in watervoerende lagen terechtkomt.
Wanneer grondwater uitgeput raakt, kan gerecycled water in watervoerende lagen worden gebracht door het geleidelijk door de bodem te laten filteren
Wanneer je het woord “percolatie” hoort, denk je waarschijnlijk aan koffie zetten. Dat is niet onjuist, maar in het algemeen kan het woord ook worden gebruikt om de beweging van een vloeistof door een medium te beschrijven.
Wat is percolatie?
In de context van de watercyclus beschrijft het Northwest River Forecast Center van de National Ocean and Atmospheric Administration percolatie als “de beweging van water door de bodem en zijn lagen, door zwaartekracht en capillaire krachten.”
Het is een belangrijk natuurlijk proces dat wetenschappers en waterbeheerders kunnen berekenen en benutten om de zuiverheid en drinkbaarheid van oppervlakte- en grondwater te waarborgen. Het is een bijzonder belangrijk proces in beheerde aquifer aanvulling.
Subsurface Water Retention Technology, een ander water management tool, is in wezen het tegenovergestelde van aquifer aanvulling. Volgens Alvin Smucker, een professor aan de Michigan State University die aan dit systeem heeft gewerkt, wordt met dit systeem voorkomen dat water in watervoerende lagen sijpelt door een barrièremembraan onder akkerland te installeren. Dit helpt niet alleen de landbouwproductie te verbeteren, maar helpt ook de grondwatervoorraden te beschermen tegen buitensporige verontreiniging met meststoffen en voedingsstoffen.
Modellering van percolatie
Water sijpelt doorgaans door bodem- en sliblagen heen tot het vast gesteente bereikt, waar het stopt en in een watervoerende laag achterblijft. Verscheidene bodemkenmerken zijn van invloed op de snelheid waarmee water doorsijpelt. Daartoe behoren de poreusheid van de bodem en de mate waarin de aarde reeds met water verzadigd is. Schalie en klei zijn bijvoorbeeld poreus, maar beperken de percolatie, terwijl zand het water snel doorlaat.
ercolatie in deze verschillende media kan wiskundig worden gemodelleerd en getest in een percolatietest of percolatietest, die de percolatiesnelheid bepaalt op basis van factoren zoals bodemsamenstelling en verdichting. De informatie die uit deze test wordt verkregen, kan helpen bij het kiezen van een geschikte locatie voor afvalwaterzuiveringsinstallaties.
Percolatie van hergebruikt water
Managed aquifer recharge (MAR) is gedefinieerd als “het opzettelijk aanvullen van water in watervoerende lagen met het oog op terugwinning of milieuvoordelen”. Het is een effectieve strategie om de duurzaamheid van het grondwater te verbeteren, waarbij percolatie een grote rol speelt, vooral bij infiltratietechnieken voor het aanvullen van niet-ingesloten watervoerende lagen. Bij het aanvullen van watervoerende lagen wordt water afgeleid naar “percolatievijvers”, “infiltratieputten” of “infiltratiebekkens”, van waaruit het in het grondwater sijpelt. Het bronwater voor dergelijke programma’s kan stormwater zijn, overtollige rivierstroming in natte jaren of zelfs hoogbehandeld effluent afkomstig van gemeentelijk afvalwater.
In 2015 legde de Clay County (Florida) Utility Authority een reeks percolatievijvers aan die het mogelijk zouden maken om maar liefst 2.
In een casestudy uit 2015 legde de Clay County (Florida) Utility Authority een reeks percolatievijvers aan, waardoor maar liefst 2,2 MGD teruggewonnen water geleidelijk door de grond in de ondiepe lokale watervoerende laag zou sijpelen.
In Californië proberen hydrologen, waterschappen en telers in de Centrale Vallei “de atmosferische rivieren op te vangen”, zoals Tim Quinn, voormalig directeur van de Association of California Water Agencies, het formuleerde. In plaats van het water stroomafwaarts naar de zee te laten stromen, wil men het overtollige water omleiden naar “parkeerplaatsen”, waar het in de aquifer kan sijpelen. Op deze manier zou Californië water kunnen opslaan tijdens ongebruikelijk natte jaren, wanneer stortregens van Pacifische stormen water over de staat uitstorten, en het zou vervolgens kunnen worden gebruikt om de steeds vaker voorkomende en ernstige droogtes te verzachten.
Recycling van afvalwater
Ook is in het Codiga Resource Recovery Center (CR2C) van de Stanford University in Californië een nieuwe zuiveringstechnologie, de membraan-aerosferische biofilm-reactor (MABR), onlangs een jaar lang getest om vast te stellen of deze voldoet aan de strenge normen van Titel 22 van de staat. MABR-behandeling kan zelfs stedelijk afvalwater omzetten in effluent van hoge kwaliteit dat veilig kan doorsijpelen naar watervoerende lagen die door de landbouw in de Centrale Vallei zijn uitgeput.
De MABR-eenheden van Fluence Aspiral™ zijn verpakt in transportcontainers voor eenvoudige hantering en zijn geschikt voor gedecentraliseerde behandeling, wat eenvoudig betekent dat kleine of middelgrote zuiveringsinstallaties in de buurt van het aanbod, de vraag, of idealiter beide worden geplaatst om de kosten van langdurige pijpleidingen te besparen.
Voorspellen van uitloging
Percolatie kan worden gebruikt om watertransportfactoren te voorspellen, zoals de snelheid van uitloging, of de stroom van materialen in het water. Dit wordt meestal gebruikt in de landbouw om de beweging van meststoffen of het zoutgehalte van de bodem te bepalen. Uitloging heeft ook betrekking op de beweging van water door stoffen zoals chemicaliën die tijdens mijnbouw zijn verstoord, of afval op stortplaatsen, wat gevolgen kan hebben voor de grondwatervoorraden.
De term “percolatie” wordt ook gebruikt in de waterbehandeling om een technologie te beschrijven die bekend staat als een percolerend filter, of trickling filter. Trickling filters zijn een biologisch afvalwaterbehandelingsproces – water wordt geoxideerd en gezuiverd door het proces van trickling door een filtratiemedium. Deze vorm van aerobe afvalwaterbehandeling kan worden gebruikt in plaats van beluchtingsbekkens in verpakte afvalwaterzuiveringsinstallaties of grotere beluchtingsinstallaties.
Percolatie is een proces dat watervoerende lagen aanvult, en net als Californië beginnen veel regio’s watervoerende lagen te behandelen als kostbare natuurlijke wateropslaginfrastructuur die kan worden beheerd voor waterzekerheid.
Contacteer Fluence voor de technologie en expertise om een beheerd programma voor het aanvullen van watervoerende lagen op te zetten.