Schonere waterlopen door ozonisatie en granulair actief kool
Rioolwaterzuiveringsinstallaties zuiveren het afvalwater, voornamelijk afkomstig van huishoudens, voor het als effluent naar het oppervlaktewater wordt afgevoerd. De effluentkwaliteit is de afgelopen jaren sterk verbeterd op het gebied van nutriënten, maar organische microverontreinigingen zoals medicijnresten vormen nog steeds een groot probleem. Om schonere waterlopen te krijgen in Vlaanderen en Nederland hebben we een grensoverschrijdende samenwerking opgezet waarbij ozonisatie in combinatie met granulair actief kool op verschillende schaalniveaus wordt uitgetest als nageschakelde zuivering voor RWZI’s.
Slimme combinaties nodig
Zowel in Nederland als Vlaanderen is in de afgelopen jaren veel onderzoek gevoerd naar organische microverontreinigingen (OMV-)verwijdering, waarbij ozonisatie als een van de succesvolste technologieën naar voren is gekomen. Een aandachtspunt hierbij is de toegediende ozondosis. Zo kunnen bij hoge ozonconcentraties ongewenste nevenproducten zoals bromaat worden gevormd, maar wordt ook energie verspild om die nevenproducten te maken. Bovendien bestempelt Nederland bromaat als zeer zorgwekkende stof. Om een hoge verwijderingsefficiëntie te behalen en tegelijk nadelige effecten tegen te gaan, kan ozonisatie slim worden gecombineerd met actief kool filtratie (adsorptie).
Binnen het project Schone Waterlopen door O3G onderzoeken we hoe we ozonisatie en een Granulair Actief Kool (GAK-)filter zo goed mogelijk op elkaar kunnen afstemmen om tot een doelmatige en kostenefficiënte behandeling van het RWZI-effluent te komen. Zo kijken we niet alleen naar zuiveringsefficiëntie, maar onderzoeken we ook de impact van de technologie op de ecotoxiciteit en wat de nabehandeling betekent voor de zuiveringskosten en het energie- en grondstoffenverbruik van RWZI’s.
Nieuwe inzichten via labo-, piloot- en volleschaalonderzoek
Tijdens dit driejarige project wordt op verschillende schaalgroottes onderzoek verricht. Universiteit Gent ging van start met onderzoek op laboschaal, maar met oog voor toepassingen op volleschaal. Zo gaat het team na hoe een voorbehandelingsstap (groffiltratie) ozonscavengers zoals nitriet kan verwijderen, waardoor het ozonverbruik efficiënter wordt. Nabehandeling van het geozoniseerde effluent met actief kool helpt dan weer bij het verwijderen van bijproducten en moeilijk afbreekbare micropolluenten, wat een effectieve totaaloplossing biedt.
UGent voert hiervoor diepgaand onderzoek naar de condities waarbij de combinatie van ozon en actieve kool optimaal kan worden ingezet. Verder ontwikkelt het team geavanceerde analysemethoden voor een breed scala aan organische micropolluenten. Ook onderzoekt UGent of online surrogaatmetingen zoals UV-VIS absorbantie en fluorescentie ozon-gebaseerde behandelingsprocessen efficiënter kunnen monitoren en sturen, wat tot een operationele kostenbesparing van 10 à 20% kan leiden.
Universiteit Antwerpen voert vooral labo-onderzoek uit naar microbiële activiteit op granulaire actief koolkorrels. Zo onderzoekt hun team of ze de standtijd van een filter kunnen verlengen door microbiële activiteit te stimuleren. Meestal kost het enige tijd voor de micro-organismen in die mate zijn toegenomen dat ze bijdragen aan micropolluentenverwijdering. Onderzoekers aan UAntwerpen bestuderen enerzijds de bijdrage van de bacteriën tot micropolluentverwijdering en anderzijds of een voorbehandeling met ozon de (biologische) afbreekbaarheid van de micropolluenten verbetert. Tot slot onderzoekt UAntwerpen de impact van de behandelingstrein op de ecotoxiciteit in relatie tot het ontvangende water.
Zowel UAntwerpen als UGent maken tijdens het onderzoek maximaal de link met de piloot- en volleschaalinstallaties. Zo testen ze nu al met RWZI-effluent, maar ook op korrels uit de GAK-filters van de RWZI in Aartselaar. Een van de twee pilootinstallaties bij Waterschap De Dommel op de RWZI in Tilburg zit momenteel in de laatste fase van het gunningstraject. Parallel komt er een tweede pilootinstallatie waarbij de Microforce++-technologie van PureBlue wordt ingezet. Die laatste pilootinstallatie omvat een innovatieve combinatie van ozonisatie, biofiltratie en actief kool. Die combinatie scoort in haalbaarheidsstudies erg goed voor CO2-voetafdruk, modulaire inzetbaarheid en integratie van nutriëntenverwijdering. Wanneer de installaties operationeel zijn, zullen ook op die pilots testen uitgevoerd worden.
Beoordelen van zuiveringstechnologie via levenscyclusanalyse (LCA)
De beoordeling van technologie met behulp van een LCA wint steeds meer aan belang. Bij HZ University of Applied Sciences werken onderzoekers samen met studenten aan de LCA van de uitgeteste technologieën. Hiervoor maken ze gebruik van de software openLCA en de Ecoinvent 3.10-database.
Ze ontwikkelden een aanpak die vergelijkbaar is met de literatuur zowel qua gebruikte methoden (ReCiPe, IPCC, EF) als qua leveranciers en bronnen voor de benodigde informatie. Via de beschikbare data is die aanpak toegepast om de volleschaalinstallatie van Aquafin in Aartselaar te evalueren. Dankzij de schaal van die installatie kunnen de resultaten voor de CO2-voetafdruk rechtstreeks worden vergeleken met de resultaten gepubliceerd vanuit het IPMV-programma van STOWA, het kenniscentrum van de waterschappen in Nederland.
Als volgende stap zullen ze gevoeligheidsanalyses uitvoeren voor specifieke parameters gebaseerd op ervaringen met de technologieën op laboschaal en eventueel ook op pilootschaal.
Geavanceerde modellering, de basis voor technologische versnelling
Sinds 1 januari 2025 is de herziene Europese Richtlijn Stedelijk Afvalwater (ERSA) van kracht. De ERSA legt strengere voorwaarden op voor de zuivering van stedelijk afvalwater. Zo moeten onder meer alle RWZI’s met een belasting van 150.000 IE of meer tegen 2039 uitgerust zijn met een tertiaire zuivering (focus nutriëntenverwijdering) en uiterlijk tegen 2045 met een quaternaire zuivering (focus micropolluentverwijdering). De kennis die voortvloeit uit dit Interregproject is dan ook heel relevant toepasbaar.
Omdat kennisvalorisatie zo belangrijk is, zet AM-Team als digitale changemaker in op geavanceerde modellering en digitalisering van zuiveringen en productie-installaties in de waterindustrie. Binnen dit project zal AM-Team modellen ontwikkelen voor ozonbehandeling gecombineerd met actief kool. Ze zullen hun bestaande AMOZONE-model, dat verwijdering van microverontreinigingen in oxidatieprocessen voorspelt, uitbreiden met een model voor actief kool dat wordt afgestemd op praktijkmetingen die beschikbaar zijn via Waterschap De Dommel en Aquafin. Dat verfijnde model zal optimalisatietesten mogelijk maken die anders niet haalbaar zijn. AM-Team zal het uitgebreide model wereldwijd beschikbaar stellen om zo de ontwikkeling van deze nabehandelingsprocessen te versnellen.
Projectcoördinator VITO Kennispunt Water zal de kennis die voortkomt uit dit project optimaal dissemineren met steun van CAPTURE.
Lees meer over Schone Waterlopen door O3G | Interreg Vlaanderen-Nederland
