Waterschap Aa en Maas heeft twee oxidatietechnieken voor de verwijdering van medicijnresten uit effluent getest tijdens een pilot op rioolwaterzuiveringsinstallatie Aarle-Rixtel: ozon met biologische nabehandeling en UV-licht met waterstofperoxide. Met de eerste techniek is het beste verwijderingsrendement behaald. Wel is de vorming van bromaat een probleem.
De pilot op rwzi Aarle-Rixtel (in de Oost-Brabantse gemeente Laarbeek) was een van de eerste initiatieven in het kader van de gezamenlijke ketenaanpak van medicijnresten door waterschappen en het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat. Dit sloot aan bij het voornemen van waterschap Aa en Maas om in verband met de eigen afvalwaterstrategie een pilot voor medicijnen te starten. Het vergelijkende onderzoek tussen beide oxidatietechnieken vond plaats in de periode van september 2018 tot en met juni 2019. Het ministerie droeg vier ton bij, net als Aa en Maas zelf.
Het waterschap heeft het afgelopen halfjaar benut om de uitkomsten uitgebreid in beeld te brengen. “Wij hebben goede resultaten behaald”, vertelt technoloog Robert Kras van Aa en Maas. “Ozon blijkt voor rwzi Aarle-Rixtel een meer aantrekkelijke technologie dan UV-licht met waterstofperoxide. We hebben ook een aantal aandachtspunten blootgelegd en daarover meer informatie verkregen.”
Beleidsadviseur Maarten Nederlof noemt nog andere bevindingen. “We leerden dat je een techniek die zich in het buitenland heeft bewezen, niet klakkeloos kunt overnemen. De toepassing op jouw zuivering is toch net even anders. Ook kwamen wij er al doende achter waar je allemaal tegenaan loopt bij het analyseprogramma. Dat betreft zowel de chemische analyses als de ecotoxicologische beoordeling met bioassays.”
Kras heeft alle resultaten verwerkt in twee interne rapporten met veel grafieken. Ook maakte hij een samenvatting. “We stellen deze publicaties over ongeveer een maand beschikbaar aan belangstellenden. Later dit jaar verschijnt een rapport van STOWA over de pilot.”
Twee fasen
De pilot ging in aanwezigheid van minister Cora van Nieuwenhuizen van Infrastructuur en Waterstaat officieel van start op 17 december 2018. Op dat moment was het onderzoek al volop aan de gang, vertelt Kras. “Na een inregelperiode van een paar maanden waarbij de leveranciers de optimale instellingen konden bepalen, zijn de vergelijkende testen in de eerste fase tussen november 2018 en januari 2019 gehouden. We hebben op acht dagen met droog weerafvoer monsters genomen en daarop een uitgebreid analysepakket losgelaten. Daarna vond in de tweede fase tot en met juni 2019 vervolgonderzoek plaats. Hierin zijn resultaten geoptimaliseerd en aandachtspunten van beide technieken nader onderzocht.”
Waterschap Aa en Maas onderzocht twee oxidatieve technieken waarmee medicijnresten worden afgebroken: ozon met biologische nabehandeling van Nijhuis Water Technology en UV-licht in combinatie met waterstofperoxide van Van Remmen UV Technology. De installatie van Nijhuis bestond uit twee ozonreactoren, een generator die ozon produceert uit lucht en een bioreactor met een slib-op-dragersysteem. Van Remmen installeerde vier in serie geschakelde UV-reactoren met ieder twaalf UV-lampen. Aan de voorkant werd waterstofperoxide toegevoegd. Kras blikt tevreden terug op de samenwerking met de Nederlandse technologieleveranciers. “Zij waren tijdens het gehele onderzoek erg coöperatief.”
80 procent verwijderingsrendement
In de pilot stonden twee doelen voor het verwijderingsrendement van medicijnresten centraal. Voor zestien geselecteerde medicijnen uit het geneesmiddelenpakket van wateronderzoeksbureau Aquon ging het om een rendement van 80 procent ten opzichte van het effluent van de rwzi (onderzoeksdoel van Aa en Maas). Voor zeven van de elf zogeheten gidsstoffen was het uitgangspunt een verwijderingsrendement van 70 procent ten opzichte van het influent van de rwzi (doel van ministerie). Kras: “Wat het bepalen van doelen lastig maakte, is het nog ontbreken van normen voor medicijnresten in effluent en/of ontvangend oppervlaktewater.”
'Het bepalen van doelen was lastig omdat normen nog ontbreken'
Met de ozonbehandeling zijn in de eerste fase beide doelen al ruimschoots bereikt. Bij de UV-techniek was het rendement aanvankelijk teleurstellend: slechts 41 procent verwijdering ten opzichte van het effluent van de rwzi. “Uiteindelijk is door verhoging van de UV-dosis de gewenste 80 procent gehaald”, aldus Kras. “Het andere wat gemakkelijkere doel voor verwijdering van gidsstoffen werd wel direct gerealiseerd.”
Bromaatvorming aandachtspunt bij ozon
Aandachtspunt bij de ozontechniek is de vorming van bromaat, een verdacht carcinogene stof voor de mens. Er is dan ook een strenge drinkwaternorm voor bromaat. “Alle effluenten van Aa en Maas worden direct of indirect geloosd op de Maas”, zegt Nederlof. “Twee drinkwaterbedrijven maken drinkwater van dat Maaswater. Dan wil je eigenlijk geen bromaat in het oppervlaktewater hebben.”
Kras legt uit hoe dit probleem ontstaat. “Bromaat wordt geproduceerd door reactie van ozon met bromide. Deze stof is altijd wel in afvalwater aanwezig in erg kleine hoeveelheden van 100 tot 200 microgram per liter. Een inzicht uit ons onderzoek is dat bij zulke bromidegehaltes geen bromaat wordt gevormd. In Aarle-Rixtel zijn de concentraties in het in- en effluent echter veel hoger: tussen de 500 tot 1.000 microgram bromide per liter. Bij toepassing van ozon wordt dan bromaat geproduceerd.”
Zeer waarschijnlijk loost een industrieel bedrijf de bromide, vervolgt Kras. “Dit bedrijf is niet in overtreding, want bromide is normaal geen aandachtspunt bij de vergunningverlening. Bromide is op zichzelf geen probleemstof. Op basis van onderzoek in alle rioolaanvoerstrengen hebben we al de aanwijzing dat de lozing van een groot bedrijventerrein komt. Wij onderzoeken nu om welke bedrijf het kan gaan. We willen dan met het bedrijf bespreken of er mogelijkheden zijn om minder bromide te lozen of andere chemicaliën te gebruiken. Dan is bromaatvorming geen probleem meer in Aarle-Rixtel. Het alternatief is een lagere dosering van ozon, zoals bleek tijdens de tweede pilotfase. Het doel van 80 procent verwijderingsrendement is dan echter niet haalbaar.”
Nederlof merkt op dat het waterschap “pech” heeft gehad met de keuze voor rwzi Aarle-Rixtel. “Het bleek eigenlijk een ongunstige locatie voor de ozonbehandeling in verband met het hoge bromidegehalte. Tegelijkertijd is het juist de perfecte onderzoekslocatie. Door dit probleem weten Aa en Maas en andere waterschappen nu beter waarop ze moeten letten bij deze oxidatietechniek.”
De testinstallaties van Van Remmen (links) en Nijhuis waren in twee containers opgesteld.
Hoog energieverbruik bij UV-licht
Bij de UV-techniek speelt een ander probleem: een hoog energieverbruik. Bij toepassing op rwzi Aarle-Rixtel wordt dit vijf keer zoveel als normaal bij het biologisch zuiveren van een kubieke meter afvalwater. Kras licht toe waarom: “UV-stralen dringen hier slecht door in het water. De UV-transmissie van het afvalwater was in de eerste fase slechts 40 procent. Dit betekent dat na 1 centimeter nog maar 40 procent van de straling over was. Er waren erg veel lampen nodig voor de juiste dosering van UV-licht. Vandaar dat veel energie wordt gebruikt.”
In het vervolgonderzoek is een voorbehandeling uitgetest. Hierbij werd eerst een coagulant aan het effluent toegevoegd, waarna het water door een zandfilter ging. “De UV-transmissie steeg naar 60 procent. Een aanzienlijke verbetering maar het energieverbruik is nog steeds hoog, vergeleken met andere technologieën. Dat maakt deze techniek voor ons minder aantrekkelijk.”
Landelijk versnellingsprogramma
Hoe gaat waterschap Aa en Maas nu verder? Daarover wordt nog een beslissing genomen, vertelt Nederlof. “We willen meedoen aan het nieuwe landelijke versnellingsprogramma voor het verwijderen van medicijnresten uit effluent, waarin een financiële bijdrageregeling vanuit het ministerie is opgenomen. In ons eigen bestuursakkoord staat dat wij op drie locaties een aanvullende zuivering van medicijnresten realiseren.”
Het waterschap heeft al besloten om op rwzi Oijen aan de slag te gaan met actieve poederkool, een adsorptietechniek om medicijnresten te verwijderen. Nederlof: “Omdat met ozon een hoger verwijderingsrendement mogelijk is, willen we ook daarmee meer ervaring opdoen. UV-licht laten we schieten. We overwegen een demoproject met de ozontechniek op een schaalgrootte van ongeveer een vierde van een rwzi. De locatie is nog onbekend. Het kan Aarle-Rixtel worden. Als dat vanwege het bromideverhaal niet doorgaat, is rwzi Dinther een goed alternatief aangezien dat effluent uiteindelijk ook in de Maas terechtkomt.”
MEER INFORMATIE
Aa en Maas over verwijdering van medicijnresten
H2O-vakartikel door medewerkers Aa en Maas (2019)
H2O-bericht bij start van de pilot op rwzi Aarle-Rixtel
UvW over ketenaanpak medicijnresten uit water