secundair logo knw 1

Sinds 2010 produceert NieuWater ultrapuur water uit effluent van de RWZI Emmen. Dit water wordt als proceswater geleverd aan de NAM in Schoonebeek. De biologische actieve koolfiltratie met zuurstofdosering (BODAC), die als voorzuivering gebruikt wordt, lijkt ook een veelbelovende techniek om geneesmiddelen te verwijderen.

Download hier de pdf van dit artikel

Geschreven door Peter van der Maas (WLN, VHL University of applied sciences), Gerrit Veenendaal (Nieuwater), Jaap Nonnekens (waterschap Vechtstromen), Henk Brink (WMD), Dennis de Vogel (WLN)

Sinds 2010 produceert NieuWater BV, een joint venture van waterschap Vechtstromen en Waterbedrijf Drenthe (WMD), bij de RWZI Emmen ultrapuur water (UPW). Dit UPW wordt, met een maximale capaciteit van 8200 m3 per dag, geproduceerd uit RWZI-effluent, waarbij verschillende zuiveringsstappen worden gebruikt. Omgekeerde osmose (RO) dient als belangrijkste ontzoutingstechniek. Voorafgaand aan de RO wordt biologische actieve koolfiltratie met zuurstofdosering (Biological Oxygen Dosed Activated Carbon, BODAC) toegepast om biologische vervuiling (biofouling) van de RO-membranen te beheersen [1].

Dit is het derde van drie artikelen over de UPW-fabriek bij RWZI Emmen. Het eerste en tweede artikel zijn hier en hier te lezen.

Het BODAC-concept in Emmen blijkt in de praktijk ook geneesmiddelen vergaand te verwijderen. Na negen jaar zijn de verwijderingspercentages, ook met de originele kool die tussentijds niet is geregenereerd, nog steeds hoog.

Verwijdering geneesmiddelen met BODAC
De BODAC-installatie bij NieuWater wordt gevoed met, door ultrafiltratie gefiltreerd (dus deeltjesvrij), RWZI-effluent (zie afbeelding 1). De BODAC bestaat uit twee filtratiestappen met verblijftijden (empty bed retention times) van 16 minuten (stap 1) en 32 minuten (stap 2). Aan het influent van beide filtratiestappen wordt zuurstof gedoseerd om anaerobe omstandigheden in de BODAC-filters te voorkomen. Om de actieve koolkorrels groeit een biofilm. De BODAC-filters worden periodiek (0,5 tot 2 keer per week, afhankelijk van temperatuur) teruggespoeld om overtollige biomassa te verwijderen. Het spoelwater wordt teruggeleid naar de RWZI. De actieve kool (Norit 830P) is negen jaar geleden geplaatst en sindsdien niet geregenereerd.

BODAC1

Afbeelding 1. BODAC als voorzuivering voor RO, UPW-fabriek NieuWater

Uit oriënterend onderzoek van NieuWater blijkt dat het BODAC-concept in Emmen veel geneesmiddelen vergaand (>80%) uit het RWZI-effluent verwijdert (zie afbeelding 2), ook na negen jaar filtratie, overeenkomend met bijna 200.000 bedvolumes (BV). De kool is beladen met organische stof, gemeten als Dissolved Organic Carbon (DOC). Het DOC-verzadigingspunt is reeds jaren geleden, na circa 10.000 bedvolumes (BV), bereikt. Sindsdien wordt er altijd nog circa 20% DOC verwijderd (zie afbeelding 3).

BODACgenmverw

Afbeelding 2. Procentuele verwijdering van geneesmiddelen met BODAC, gemiddelden van twee meetrondes, december 2018. Oranje: totale verwijdering (eerste en tweede filter), blauw: verwijdering in eerste BODAC filter

De verwijdering in het eerste BODAC-filter (contacttijd 16 minuten) is voor veel geneesmiddelen meer dan 70%. Na de tweede BODAC-filtratie (d.w.z. na 16+32=48 minuten contacttijd) wordt vergaande verwijdering (>90%) bereikt voor diclofenac, hydrochloorthiazide, metoprolol, lidocaïne, propanol, sotalol, trimethoprim en claritomicyne. De verwijdering van carbamazepine, gabapentine, benzotriazol en irbesartan (40 – 70%) blijft daarbij achter (zie afbeelding 2).

BODAC3

Afbeelding 3. Verwijdering van DOC en UV-absorptie in BODAC filters tegen het aantal bedvolumes

Principe van verwijdering
Er bestaat op dit moment geen helder beeld van het principe van de verwijdering van geneesmiddelen door het BODAC-concept zoals dat in Emmen functioneert. Zowel biodegradatie als sorptie kunnen een rol spelen, maar daarbij worden op voorhand drie kanttekeningen geplaatst:
• Biodegradatie: de stoffen die door BODAC in hoge mate worden verwijderd, worden in de hoofdzuivering van de RWZI slechts in beperkte mate verwijderd (zie tabel 1). De stoffen zijn dus niet goed bio-afbreekbaar in de hoofdzuivering.
• Sorptie aan de biofilm: de (aangegroeide) biofilm in de BODAC wordt periodiek teruggespoeld om de hoeveelheid biologisch materiaal constant te houden. In principe kunnen zo ook aan de biofilm gesorbeerde geneesmiddelen worden verwijderd. Daartegenover staat dat sorptie aan actiefslib in de hoofdzuivering geen grote rol speelt, gezien het feit dat de geneesmiddelen in de hoofdzuivering slechts beperkt worden verwijderd (zie tabel 1).
• Adsorptie aan actiefkool kan een rol spelen, maar het is niet waarschijnlijk dat dit na negen jaar de verwijdering van geneesmiddelen verklaart. Sbardella et al., die de toepasbaarheid van biologische actieve kool met nageschakelde ultrafiltratie (BAC-UF) op RWZI-effluent onderzochten [2], zagen dat de verwijdering van geneesmiddelen aan biologische actieve koolfiltratie na circa 10.000 BV sterk afnam, terwijl de verwijdering in de eerste 10.000 BV hoog lag (zie tabel 1). Deze observaties maakt het onwaarschijnlijk dat de adsorptie in verzadigde toestand (na >> 10.000 BV, zoals het geval is in Emmen) de hoge verwijdering van geneesmiddelen van de BODAC in Emmen kan verklaren.

Er zijn dus nog veel vraagtekens rond het mechanisme van geneesmiddelenverwijdering door het BODAC-concept van NieuWater. Mogelijk speelt de dosering van zuurstof (die wordt ingezet om anaerobie in de BODAC-filters te voorkomen) een doorslaggevende rol in de verwijdering. Het principe van verwijdering wordt op dit moment nader onderzocht, onder meer in samenwerking met Wetsus.

Tabel 1. Verwijdering geneesmiddelen in RWZI Emmen (hoofdzuivering), BODAC NieuWater en referentie-Biologische actieve kool (BAC) volgens [2] (pilotschaal, verwijdering in periode 9800 – 13800 bedvolumes)

BODACtab1

Veelbelovende techniek
De bovenstaande resultaten maken BODAC met zuurstofdosering, zoals in Emmen, een potentieel veelbelovende techniek voor nazuivering van RWZI-effluent. Op dit moment wordt een haalbaarheidsstudie van het BODAC-concept voor de verwijdering van geneesmiddelen uit afvalwater uitgevoerd binnen het onderzoeksprogramma Microverontreinigingen uit afvalwater, gesteund door de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). Behalve het verwijderingsrendement en
-mechanisme voor geneesmiddelen, worden daarin ook de ecotoxicologische effecten, de wenselijkheid van deeltjesverwijdering voor BODAC, de kosten en CO2-voetafdruk nader geduid.

 

REFERENTIES
1. Maas, P. van der, Majoor, E., Dost, S., Schippers, .J (2010). Beheersing vervuiling RO membranen door biologische actiefkoolfiltratie. H2O (18), 41-44.
2. Sbardella, L., Comas, J., Fenu, A., Rodriguez-Roda I, Weemaes M. (2018). Advanced biological activated carbon filter for removing pharmaceutically active compounds from treated wastewater. Science of the Total Environment (636), 519–529.

Typ je reactie...
Je bent niet ingelogd
Of reageer als gast
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Laat je reactie achter en start de discussie...

(advertentie)

Laatste reacties op onze artikelen

Geachte mevr. Sien Kok,
alles is onlosmakelijk atomair verbonden binnen relativiteit van tijd/ruimte en eenheid geest stof, telen zonder chemie, inschakelen industrie en prive personen telt allemaal, maar denk ook even aan satellieten met hun negatieve effect op klimaat, 24/7. U geeft oude wetmatigheden een nieuw jasje. Succes, Jan Kalverdijk
Interessant. Hoe staat het met de PFAS-hoeveelheden die bij Chemelot in de Maas worden geloosd, wordt hier wel op gehandhaafd? 
Niet zo vreemd dat van die akker- en weidevogelsoorten de populaties teruglopen . Dat kan je zo hebben als je het vol zet met zonnepanelen en windturbines (birdblenders).
Dit heb ik ook nodig. Wij maken van slootmaaisel, een nieuw product, Wortelbeton, voor waterschap Rijnland. Artificiële Rietzudde, voor KRW- doelen. We hebben nog een toepassing van Wortelbeton en dat is veen maken. Daarmee werken we samen met gem Amsterdam en Waternet/AGV en VIP_NL. 
We willen een techniek ontwikkelen om de bodem omhoog te laten groeien met 1m p/jaar. We hadden al zitten denken aan dit systeem, maar ik zou graag eens willen praten over jullie ervaring of samenwerking .
@Almer BolmanEens Almer, de laatste twee kalenderjaren waren uitzonderlijk, extreem nat. En enkele jaren daarvoor extreem droog. Het lijkt er echter op dat wateroverlast eerder een reden is om in actie te komen dan droogte. De flanken van de Veluwe (en de beken aldaar) reageren zeer snel op natte en droge perioden omdat -zoals je weet - de reservoircoëfficiënt daar gering is. Daarom is mijn plan om juist niet op de flanken - dat heeft geen zin - maar op de hoge delen (daar is de genoemde coëfficiënt groot en de grondwaterstand diep) de grondwateraanvulling te vergroten, ofwel door vermindering van de verdamping ofwel door gecontroleerde (!) infiltratie van perfect voorgezuiverd rivierwater. Het doel is te bereiken dat beken en sprengen weer hóger op het massief ontspringen en langer water voeren. Dat zal een enorme boost geven aan natuur en biodiversiteit. Het kwelwater naar de beken is overigens geen infiltratiewater, het is en blijft geïnfiltreerd regenwater. Als we in hoge delen van de Veluwe water infiltreren, kiest dat een diepe, uitermate lange, langzame weg naar de randen van de Veluwe waar het pas na eeuwen - misschien zelfs millennia - opkwelt.
Als we verdroging aanpakken (let op: Nederland heeft daartoe een verplichting) kán inderdaad grondwateroverlast de kop opsteken. Je spreekt over ‘totale onbeheersbaarheid van de grondwaterkwantiteit’. Dat snap ik niet. De infiltraties zijn juist uitermate gecontroleerd, ook kwantitatief. Overlast en droogte op de flanken ontstaan zeer snel door overvloedige regen of juist het gebrek daaraan. Overlast door infiltraties in de hoge delen – als het al optreedt - ontstaat echter niet ‘over night’, dat duurt jaren. Als - en voor zover - infiltraties de oorzaak zijn, dreigende overlast kunnen we perfect monitoren en heel effectief bestrijden door het sturen van de infiltraties of door zeer lokaal grondwater te onttrekken. Dat maakt ook nog eens prima bronnen beschikbaar. Het waterbedrijf zou water moeten winnen waar overlast dreigt, bij voorkeur niet daar waar verdroging het gevolg is.