Bruikbare modellering voor optimalisatie verwijdering medicijnresten uit afvalwater

In het TKI-project Belissima is door modellering onderzocht wat een optimale combinatie is tussen bestaande en nieuwe technologieën om medicijnresten en andere organische microverontreinigingen uit afvalwater te halen. “We kennen nu de prestaties van onze huidige zuivering met actief slib”, zegt Jo Nieuwlands van Waterschap Scheldestromen. “Het model kunnen we gebruiken voor eventuele uitbreidingen met een extra zuiveringstap, om te voldoen aan nieuwe wettelijk normen.”

Vanuit Europa worden de eisen voor de kwaliteit van afvalwater aangescherpt. Zo komt er een gedeeltelijke plicht voor rwzi’s om medicijnresten te verwijderen. Nieuwlands: “We zijn al enkele jaren bezig ons hierop voor te bereiden. Om tot de verplichte verwijdering van 70 procent te komen, moet de efficiëntie van onze huidige zuivering omhoog. Dit blijkt uit resultaten van het Belissima-project, voor ons waterschap is dat nuttige kennis. Hoe groot de aanvullende vierde trap moet worden, moeten we nader onderzoeken.”

Superzuurstof

Ten behoeve van de modellering binnen het Belissima-project zijn op locatie pilottesten uitgevoerd met twee verschillende oxidatietechnieken. Firma PureBlue Water leverde de ozonisatietechnologie. Behalve ozon is ook UV-technologie in het project getest, aangeleverd door Van Remmen UV Techniek. Kaspar Groot Kormelinck, werkzaam bij dit bedrijf, legt uit. “UV-licht heeft de eigenschap om zuurstof in water om te zetten in zogenoemde ‘radicalen’. Dat zijn agressieve moleculen die stoffen kunnen afbreken. Door in het water waterstofperoxide toe te voegen, dat extra zuurstofmoleculen bevat, maak je een soort ‘superzuurstof’. Dit breekt stoffen af die normaal de dans ontspringen, zoals medicijnresten en pesticiden. Binnen Europa lopen wij voorop in de commerciële ontwikkeling van deze geavanceerde oxidatie.”

Verbreding van kennis

Kennispartner in het Belissima-project was KWR Water Research Institute, een instituut dat volgens Groot Kormelinck van grote betekenis is geweest voor de ontwikkeling van geavanceerde oxidatie. “Een jaar of acht geleden heeft KWR een demoproject opgezet om de chemische kinetiek van geavanceerde oxidatie in beeld te krijgen. Wij hebben hier toen aan meegedaan. Er is een model gemaakt dat laat zien hoe met UV bepaalde concentraties en activiteiten van stoffen elkaar beïnvloeden om een bepaalde omzetting te krijgen. Gecombineerd met een hydraulisch model heeft deze kennis aan de basis gestaan van onze productontwikkeling. Belissima is een voortzetting hiervan, waarbij niet alleen is gekeken naar de technologie achter de zuivering, maar ook naar wat in de zuivering zelf gebeurt met biologische processen in het actieve slib. Voor ons is het heel relevant om op die manier ons kennispakket te verbreden, en ook om onze UV-waterstofperoxide technologie in een ruimere context te plaatsen.”

Extra zuiveringsstap

Ook voor Waterschap Scheldestromen is kennisontwikkeling een belangrijk resultaat van het Belissima-project. Al geeft Marlies van Hoeve, ook werkzaam bij het waterschap, aan dat nog niet bekend is of de extra zuiveringsstap met ozon of UV/waterstofperoxide er gaat komen. “Tijdens het project hebben we kleinschalige pilots uitgevoerd, om dit te vertalen naar de praktijk moet je enorm opschalen. Dat zal heel complex en ook kostbaar zijn. Daarnaast zijn er ook andere technieken bekend en beschikbaar, zoals actief kool, of ozon, in combinatie met biologische reactoren. De afgelopen jaren heeft STOWA, het kenniscentrum van de waterschappen, veel onderzoek laten uitvoeren om de technieken naast elkaar te leggen. We weten hier dus steeds meer over. Belangrijk is dat Belissima ons inzicht heeft gegeven in de verwijderingsefficiëntie van onze zuivering.”

Ook voor andere stoffen

KWR-onderzoeker Maria Lousada Ferreira begrijpt heel goed dat het voor waterschappen een grote uitdaging is om ‘ja’ te zeggen tegen een vierde trap in de zuiveringsinstallatie. Maar als wetenschapper voelt zij altijd de urgentie om iets extra’s te willen doen. “Ik ben nooit tevreden”, zegt ze. “Omdat ik altijd het gevoel heb dat het beter kan. Met ‘Belissima’ hebben we nu letterlijk een ‘heel mooie’ tool om waterzuiveringsinstallaties te optimaliseren. Wat we nu hebben gedaan voor medicijnresten, kan ook voor andere stoffen. Stel, er duikt een nieuwe component op in het afvalwater. Dan kunnen we de modellering met enkele aanpassingen ook inzetten om voor dat geval tot een optimale zuivering te komen. Dat is zó belangrijk!”

Missiegedreven innovatie

Over de urgentie om aan een TKI-project zoals Belissima mee te doen, is Groot Kormelinck heel duidelijk. “Wij zijn een missiegedreven bedrijf. Dit betekent dat we met onze kennis en technologie een positieve impact willen maken, binnen realistische kaders. We willen niet alleen spullen verkopen, maar doen dit zo efficiënt en toekomstbestendig mogelijk. Meewerken aan een TKI-project doen we niet vanuit commercieel oogpunt, maar omdat we het belangrijk vinden om bij te dragen aan kennisontwikkeling. En omdat we in Nederland breder moeten gaan kijken naar innovatie. De vraagstukken die nu spelen – of je het nu hebt over biodiversiteit, klimaat, energie, gezondheid of water – zijn te complex om afzonderlijk van elkaar aan te pakken. Alles hangt met elkaar samen. Of we lossen al die zaken integraal op, of het is gewoon niet te doen.”

Kweekvijver voor watertechnologie

Hoewel Waterschap Scheldestromen naar eigen zeggen een relatief kleine speler is in de verwerking van afvalwater, heeft Belissima hen veel gebracht. Nieuwlands: “We wisten al dat een strengere regelgeving vanuit Europa op ons afkomt. Die druk zorgt ervoor dat onze behoefte aan kennis groeit. Als we aanvullende kennis nodig hebben, weten we KWR te vinden, evenals de markt van de benodigde technieken.” Voor Groot Kormelinck mag die discussie tussen kennis en praktijk nog verder worden aangezwengeld. “Om de impact van onze technologie te benutten, moeten we samen aan de slag. Dat het werkt, weten we al lang. Het gaat er juist om dat we hierover met elkaar in gesprek gaan. Ik denk dat Nederland een ideale kweekvijver voor watertechnologie zou kunnen zijn. We hebben geen olie, en gas mogen we niet meer oppompen. Maar we hebben wel veel water, een supergoed logistiek systeem, technologisch lopen we voorop, we hebben fondsen, provincies, Rijkswaterstaat en waterschappen. Zoals ik het zie, ligt onze economische toekomst in de watertechnologie. De discussies die als secundaire output uit dit soort TKI-projecten kunnen voortkomen, zijn nodig om deze ontwikkeling aan te jagen.”

Samenwerkingspartners

Het project Belissima kwam tot stand met de volgende samenwerkingspartners: Aquafin, Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden, KWR, PureBlue Water BV, Van Remmen UV Techniek, Waternet, Waterschap Brabantse Delta en Waterschap Scheldestromen.