Michael Oteng Peprah

De bevindingen in dit onderzoek onderzoeken duurzaam afvalwaterbeheer in Ghana door de optie van hergebruik van grijs water op huishoudelijk niveau te verkennen. Verstedelijking in ontwikkelingslanden heeft geleid tot een toename van de vraag naar drinkwater. Samenhangend met deze toename in de vraag is de productie van grijs water als gevolg van de talloze waterverbruiksactiviteiten. Het geloosde grijze water wordt meestal onbehandeld gelaten en komt vaak terecht in rivieren en andere aquatische ecosystemen die bronnen van bestaan zijn voor mens en dier, wat kan leiden tot gezondheidsrisico's. Het hoofddoel van dit onderzoek is om de mogelijkheden te verkennen van het hergebruik van grijs water om duurzaamheid te bereiken, zoals vastgelegd in de duurzame ontwikkelingsdoelstelling 6 (SDG 6), die tot doel heeft te zorgen voor duurzaam beheer van water en sanitatie voor iedereen.

Hoofdstuk 2 bespreekt de relevante literatuur over de kenmerken van grijs water, behandelingssystemen, hergebruikstrategieën en gebruikersperceptie. Het hoofdstuk legt de nadruk op systemen voor grijs water in ontwikkelingslanden. Uit deze review bleek dat er een grote variatie is in de kenmerken en generatiesnelheden van grijs water, beïnvloed door levensstijl, gebruikte installaties en klimatologische omstandigheden. Hoewel er veel technologieën zijn voor de behandeling van grijs water, zijn beschikbare technologieën meestal ontworpen voor een specifieke verontreinigende stof. De studie stelde verder vast dat de meeste behandelingssystemen op grote schaal toepasbaar waren, wat huishoudelijke intenties voor behandeling en hergebruik ontmoedigt. Gezien de variaties in kenmerken en kwaliteit is het noodzakelijk om de kwaliteit van grijs water vast te stellen voordat een behandelings- of hergebruikschema wordt geïmplementeerd. De studie identificeerde verder de impact van publieke perceptie als een sleutelelement bij het implementeren van hergebruik. De studie concludeert dat behandeling en hergebruik van grijs water, indien omarmd, kunnen leiden tot een aanzienlijke afname van de overmatige afhankelijkheid van zoetwaterbronnen voor drinkbare en niet-drinkbare doeleinden.

Hoofdstuk 3 presenteert de kwaliteitsbeoordeling en generatiesnelheden van grijs water binnen het studiegebied. Deze beoordeling omvatte het groeperen van huishoudens in huishoudens die water op hun terrein hadden en huishoudens die zich buiten hun terrein moesten begeven om toegang te krijgen tot water. Er waren significante verschillen tussen de twee groepen huishoudens, waarbij het waterverbruik van huizen met toegang aan huis 82,51 l/c/d was en 36,65 l/c/d voor degenen die afhankelijk waren van externe bronnen, met retourfactoren van respectievelijk 74,16% en 88,75%. De studie toonde aan dat de meerderheid van de verontreinigende stoffen in het grijze water binnen het studiegebied de richtlijnen van de Ghana EPA voor lozing overschreed en daarom niet geschikt was voor lozing zonder voorafgaande behandeling. Het geloosde grijze water werd ook niet geschikt bevonden voor directe irrigatie op basis van de analyse van het zoutgehalte en het natriumgevaar. Een principale componentenanalyse (PCA) uitgevoerd op de gegevens gaf aan dat de kenmerken van het grijze water werden beïnvloed door kook- en schoonmaakpraktijken, persoonlijke hygiëne, biologische afbreekbaarheid, frequentie van watergebruik voor verwijdering en sanitaire praktijken in de badkamer. De studie concludeerde dat de praktijk van het lozen van onbehandeld grijs water in het milieu schadelijk is voor het milieu en een gezondheidsrisico vormt voor zowel mens als vee. Het is daarom noodzakelijk om huishoudelijke behandeling van grijs water in dergelijke gebieden te gaan onderzoeken vóór definitieve verwijdering of mogelijk hergebruik.

Hoofdstuk 4 verkent de toepassing van twee verschillende lokaal beschikbare agrarische afvalmaterialen als sorbentmateriaal bij het verminderen van de BOD5 en COD van het grijze water. Deze twee parameters werden gekozen omdat dit de parameters zijn die worden gebruikt om het vervuilingsniveau van afvalwater te beoordelen voordat het definitief wordt geloosd. De twee agrarische afvalmaterialen (tropische amandelschil en palmkernschillen), die veel voorkomen in het studiegebied, werden gebruikt voor de bereiding van actieve kool. Een batch-adsorptiestudie werd uitgevoerd op een grijs watermonster uit het studiegebied, waarbij reducties tot 76% BOD5 en 65% COD werden verkregen. Uit de studie bleek dat de palmkernschil een groter intern oppervlak had en beter presteerde dan de tropische amandelschillen. De evenwichtsconcentratie voor BOD5 (qe = 22,88 mg/g) en COD (qe = 34,00 mg/g) werd bereikt door actieve kool uit palmkernschillen. De adsorptiegegevens werden getoetst aan adsorptie-isothermen en het beste model dat bij dit proces paste, was de Freundlich-isotherm. Het Freundlich-isothermmodel beschreef de verwijdering van BOD5 (R² = 0,98) en COD (R² = 0,65) met palmkern-actieve kool als adsorbent. De reductie van BOD (R² = 0,99) en COD (R² = 0,97) volgde pseudo-tweede-orde kinetiek. De studie identificeerde actieve kool uit palmkernen als een beter materiaal voor de verwijdering van BOD5 en COD.

Hoofdstuk 5 evalueerde de prestaties van een fixed-bed kolom gevuld met actieve kool uit palmkernen voor de reductie van BOD5 en COD in grijs water aan de hand van kolomdoorbraakgegevens bij verschillende stroomsnelheden en beddieptes. De modellen van Yoon-Nelson, Thomas, Adams-Bohart en Bed Depth Service Time (BDST) werden gebruikt om de ontwerpparameters van de kolom te evalueren. Een maximale opnamecapaciteit van respectievelijk 35 mg/g en 54 mg/g werd bereikt voor BOD5 en COD. Het Yoon-Nelson-model gaf een superieure beschrijving van de kinetische gegevens in vergelijking met het Thomas-model. De studie concludeerde dat de actieve kool bereid uit palmkernschillen, wat een agrarisch afvalmateriaal is, kan worden gebruikt om de BOD5- en COD-concentraties in grijs water te verlagen. Het ontwerp van een fixed-bed kolom voor BOD5- en COD-verwijdering uit grijs water kan op deze modellen worden gebaseerd.

Hoofdstuk 6 onderzocht de determinanten die de intenties van mensen beïnvloeden om grijs water te hergebruiken voor drinkbare of niet-drinkbare doeleinden. Deze studie gebruikte een sociaal-cognitief model dat bekend staat als de Theory of Planned Behaviour (TPB) om het construct te identificeren dat iemands keuze voor hergebruiktoepassing beïnvloedt. De studie werd uitgevoerd rekening houdend met de rol van culturele praktijken, educatieve achtergrond, waterbron en religieuze overtuigingen. Gebleken is dat deelnemers over het algemeen een positieve intentie hadden ten opzichte van hergebruik van grijs water; hergebruik voor drinkwater had echter een zeer sterke negatieve intentie, wat wijst op de onwil om grijs water te hergebruiken voor drinkdoeleinden. De studie identificeerde attitude en gedragscontrole als de twee belangrijkste constructen die de intenties om grijs water te hergebruiken beïnvloeden. Verder bleek uit de studie dat om hergebruik van grijs water te bevorderen, één interventiemethode die zich richt op beide toepassingen waarschijnlijk niet zal leiden tot effectieve resultaten. Interventies moeten worden gericht op de specifieke hergebruiktoepassing met de bijbehorende factoren. Uit het onderzoek bleek dat benaderingen voor niet-drinkbaar hergebruik gemakkelijker te implementeren zijn in vergelijking met drinkbaar hergebruik, grotendeels vanwege het waargenomen gezondheidsrisico. Om drinkbaar hergebruik te bevorderen, is de beste aanpak om het gezondheidsrisico aan te pakken en het vertrouwen in de capaciteiten van het individu verder te vergroten. De studie sluit af met een aanbeveling om de bereidheid van huishoudens om systemen voor de behandeling en hergebruik van grijs water te adopteren, te beoordelen.

Hoofdstuk 7 onderzocht de bereidheid van huishoudens om een systeem voor grijs water en hergebruik te adopteren. De studie maakte gebruik van de Theory of Planned Behaviour (TPB) in zijn oorspronkelijke vorm en een uitgebreid model inclusief persoonlijke normen. De persoonlijke norm werd gekozen omdat is betoogd dat dit het voorspellend vermogen verbetert bij het bepalen van de bereidheid voor milieuvriendelijk gedrag. Gegevens werden verzameld bij 478 gezinshoofden binnen het studiegebied. De resultaten van de analyse van de gegevens met behulp van structurele vergelijkingsmodellen gaven aan dat het uitgebreide model met persoonlijke normen een verbeterde fit gaf en een hoger percentage van de variantie in de gegevens verklaarde in vergelijking met het originele TPB-model. Hoewel alle vier de factoren (attitude, persoonlijke normen, subjectieve normen en waargenomen gedragscontrole) leken bij te dragen aan de intenties, bleken attitudes en persoonlijke normen de dominante determinanten te zijn. Dit geeft aan dat om de deelname van huishoudens aan de behandeling en het hergebruik van grijs water te bevorderen, het noodzakelijk is om interventiemethoden af te stemmen op persoonlijke normen en attitudes. De resultaten van deze studie kunnen worden toegepast door belanghebbenden die hergebruik van grijs water in ontwikkelingslanden willen bevorderen.

Hoofdstuk 8 vat de belangrijkste bevindingen van de verschillende onderzoeken, de verschillende methodologieën die zijn toegepast bij de gegevensverzameling en -analyse, en de aanbevelingen samen. Uit de belangrijkste bevindingen van dit onderzoek kan worden geconcludeerd dat grijs water zonder behandeling in het milieu wordt geloosd. Sommige van de geanalyseerde verontreinigende stoffen in het grijze water lagen boven de wettelijke limiet voor lozing zonder behandeling, wat schadelijk is voor zowel mens als vee. Er is ook een lokaal beschikbaar afvalmateriaal geïdentificeerd dat een groot potentieel heeft om te worden gebruikt om de BOD5- en COD-niveaus in grijs water te verlagen. Verder bleek uit het onderzoek dat attitude en waargenomen gedragscontrole de twee belangrijkste factoren waren die de keuze beïnvloedden om grijs water te hergebruiken voor drinkbare of niet-drinkbare doeleinden. De bereidheid van huishoudens om thuis een behandelingssysteem te adopteren werd beoordeeld. Het bleek dat attitude en persoonlijke normen de twee belangrijkste factoren waren die konden worden gebruikt bij het bevorderen van de deelname van huishoudens aan regelingen voor grijs water en hergebruik. De studie beveelt het ontwerp aan van een volledig functioneel huishoudelijk grijs water behandelings- en hergebruiksysteem, waarbij de in dit onderzoek bestudeerde media op pilotschaal als adsorptiemedium worden toegepast. Verder wordt een onderzoek aanbevolen naar de regeneratiemethode van het medium zodra het zijn behandelingscapaciteit verliest en de juiste verwijderingsmethoden. Er wordt ook een institutionele aanpak voor de behandeling en het hergebruik van grijs water aanbevolen, die aandacht besteedt aan zaken als beleid, economie, kwaliteitsrichtlijnen voor de behandeling en installatie- en ontwerpcodes voor gebouwen die geïnteresseerd zijn in het adopteren van dit concept.