Multi Source RO 1-step volstroom RO

Het doel is een uitgetest Multi-source volstroom RO concept met minimale voor- en nabehandeling (1-step) gebruikmakend van flexibele bronnen resulterend in een onberispelijke waterkwaliteit. Dit concept wordt onderzocht in samenwerking met Oasen en Hoogheemraadschap Schieland en de Krimpenerwaard en met medewerking van WE-Consult.

Technologie

Het Multi-source 1-step volstroom RO concept is gelanceerd door prof. dr. ir. W.G.J. van der Meer in zijn inaugurele rede bij de TU Delft (februari 2013). Multi-source 1-step volstroom RO is de werknaam voor een conceptuele vernieuwing in de drinkwaterzuivering welke is gebaseerd op één stap membraanfiltratie, in het bijzonder Reverse Osmosis (RO). De belangrijkste technische kenmerken van het concept zijn (i) een vergaande verwijdering van onopgeloste en opgeloste bestanddelen uit water, (ii) de productie van gedemineraliseerd water dat aansluitend wordt geremineraliseerd, (iii) een flexibele inzet van lokale bronnen (zoet en brak grond- en oppervlaktewater, oeverfiltraat, regenwater, (voorgezuiverd) afvalwater en eventueel zeewater) en (iv) (mogelijkheid tot) een decentrale, lokale en kleinschalige productie en levering van drinkwater.

De toepassing van het Multi-source 1-step volstroom RO concept moet leiden tot een aantal bijzondere prestatiekenmerken, zoals (i) de productie van leveringszeker drinkwater van onberispelijke kwaliteit, (ii) een optimale voorbereiding op toekomstige ontwikkelingen (klimaatverandering, verzilting, wensen van afnemers, kwaliteit en kwantiteit van beschikbare bronnen), (iii) een hoge duurzaamheid (lager verbruik van energie en chemicaliën, minder reststoffen, minder vervuiling in het distributienet en in binnen-installaties) en (iv) integraal lagere kosten.

Uitdaging

Om de doelstelling te realiseren, worden in eerste instantie twee sporen bewandeld voor toepassing van RO op de moeilijkste bron (oppervlaktewater):

1. Optimaal ontwerp en bedrijfsvoering met commercieel beschikbare RO systemen met zo min mogelijk voorbehandeling.
2. Optimaal ontwerp en bedrijfsvoering met innovatieve RO systemen zonder voorbehandeling.

Gedeeltelijk parallel aan spoor 1 en 2 wordt:

• Afwegingen gemaakt om te komen tot een optimale keuze van re-mineralisatie van RO permeaat. Dit onderdeel wordt uitgewerkt in een parallel TKI project “Re-mineralisatie van RO permeaat”
• Onderzocht in hoeverre de integriteit van het Multi-source 1-step RO concept kan worden gegarandeerd en bewaakt (m.n. de desinfectie capaciteit)
• Onderzocht of aanwezige microverontreinigingen in voldoende mate worden verwijderd door het Multi-source 1-step concept. Dit onderdeel wordt uitgewerkt in een parallel UvA/Oasen/KWR onderzoeksproject “Efficiency of small contaminant removal by Reversed Osmosis (ECROS)”
• Inzicht verkregen in de biologische stabiliteit na Multi-source 1-step RO. Dit onderdeel maakt geen deel meer uit van het TKI Multi-source 1-step RO project.

Het onderzoek is uitgevoed met oppervlaktewater met commercieel beschikbare RO membranen met (1) een ultrafiltratie voorbehandeling als state-of-the-art methode en (2) een minimale voorbehandeling met screens. Er is een innovatief RO systeem ontwikkeld dat parallel op oppervlaktewater wordt getest. Parallel wordt gezocht naar de meest geschikte aanpak om de integriteit van het Multi-source 1-step RO concept te garanderen.

In de laatste fase van het project wordt een gekozen systeem onderzocht op robuustheid en praktische toepasbaarheid waarbij tevens de effecten van wisseling van waterbronnen op het voorkomen van membraanvervuiling wordt onderzocht.

Oplossing

Installaties zijn ontworpen en gebouwd voor onderzoek naar de toepassing van RO met commercieel beschikbare RO inclusief minimale voorbehandeling en met innovatieve RO zonder voorbehandeling.  Praktijkonderzoek heeft plaatsgevonden op twee locaties (vijverwater bij KWR en oppervlaktewater op locatie Kamerik van Oasen) met lokaal beschikbaar oppervlaktewater waarbij sterke vervuiling is waargenomen van de membraansystemen die kan worden beheerst met een combinatie van maatregelen. Beheersing van membraanvervuiling is onder andere aangepakt door (i) voorbehandeling met screens, (ii) periodieke lucht/water spoeling, (iii) lage flux bedrijfsvoering en (iv) voorbehandeling met kationwisseling. Parallel is een innovatief spacerloos RO systeem bestudeerd waarbij vervuiling op een innovatieve wijze kan worden beheerst. Verschillende systemen voor de bewaking van de integriteit en desinfectie capaciteit van het Multi-source 1-step RO systeem zijn geëvalueerd en een nieuwe innovatieve membraanintegriteitsmonitor wordt ontwikkeld in een parallel project (TKI Natuurlijke Virussen). In een vervolgstudie in 2019 blijkt dat  membraanvervuiling succesvol kan worden beheerst door middel van een periodieke geautomatiseerde cleaning in place (CIP) in RO systemen met minimale voorzuivering.