project

Drinkwater Innovatief zuiveren

Expert(s):
ing. Erwin Beerendonk

  • Startdatum
    01 jan 2014
  • Einddatum
    31 dec 2016
  • samenwerkingspartner(s)
    KWR Watercycle Research Institute, PWN en PWN technologies

In haar nieuwe drinkwaterinstallatie in Andijk maakt PWN gebruik van zelfontwikkelde innovaties, gebaseerd op ionenuitwisseling (Suspended Ion Exchange: SIX®) en keramische membraanfiltratie (CeraMac®). In combinatie met de bestaande UV-technologie en actieve koolfiltratie leidt dit tot een zeer robuuste en duurzame waterbehandeling. Milieubelasting en energiegebruik gaan omlaag en het drinkwater bevat geen residu van een desinfectiemiddel zoals chloor: het visitekaartje van de Nederlandse drinkwaterbereiding. Bij de innovatieve ontwikkelingen hecht PWN veel waarde aan een hoge drinkwaterkwaliteit, wat onder meer wordt bepaald door een hoge mate van biologische stabiliteit met een geringe nagroei van ongewenste micro-organismen in het drinkwaterdistributiesysteem. Naast het voorkomen van deze nagroei is ook de afwezigheid van mutagene activiteit in het afgeleverde drinkwater van belang om mogelijke gezondheidseffecten tegen te gaan. Eerder onderzoek van KWR toonde aan, dat bij toepassing van middendruk UV-processen mutagene activiteit kan optreden.

Technologie

In 2015 wordt de huidige full scale-zuivering geleidelijk vervangen. Voor een optimale zuivering in de nieuwe situatie moet in de pilotzuivering de productie van biologisch stabiel drinkwater verder worden gekarakteriseerd en worden resultaten gegenereerd van de full scale-zuivering van oppervlaktewater tot drinkwater. Met het onderzoek naar de aanwezigheid van mutagene activiteit na middendruk UV processen wordt achterhaald welke stoffen hiervoor verantwoordelijk zijn. Over de identiteit van deze stoffen is tot dusver niets bekend. Mede gezien het groot aantal reactieproducten dat tijdens de middendruk UV kan ontstaan, valt dit lastig te achterhalen. Dit maakt vaststelling van de gezondheidskundige relevantie van de ontstane bijproducten niet mogelijk. Omdat PWN in de nabehandeling biologische processen toepast, wordt met de middendruk UV-technologie geen mutagene activiteit in het drinkwater gemeten.

Uitdaging

De productie van biologisch stabiel drinkwater middels het nieuwe zuiveringsconcept wordt gekarakteriseerd in een pilot opstelling. Daarnaast wordt het onderzoek aan de full scale-zuivering gebruikt om te bepalen in welke mate de pilotzuivering hiervoor voorspellend is. Ook wordt bepaald of de nieuwe KWR-meetmethoden succesvol kunnen worden toegepast om drinkwater van een full scale-zuivering op biologische stabiliteit te beoordelen.

Voor het identificeren van reactieproducten met mutagene activiteit die gevormd worden tijdens middendruk UV behandeling, wordt artificieel water met toevoeging van natuurlijk organisch materiaal (NOM) met een bekende samenstelling, bestraald met UV. Na extractie van het bestraalde en onbehandelde water wordt een deel van het extract gebruikt voor een Ames mutagene activiteitstest. Vervolgens wordt op basis van het chromatogram van een NOM oplossing na scheiding m.b.v. HPLC besloten de waterextracten op basis van polariteit te scheiden in acht fracties. Deze fracties worden afzonderlijk onderzocht in de Ames test en geanalyseerd m.b.v. Orbitrap MS om respectievelijk de mutagene respons en de aanwezigheid van desinfectie nevenproducten in kaart te brengen.

Oplossing

Aantonen dat het nieuwe zuiveringsconcept van PWN geschikt is voor de productie van zuiver drinkwater uit oppervlaktewater. Hierbij wordt vooral gekeken naar:

  • het effect van gebruikte en geregenereerde kool op de biologische stabiliteit van drinkwater in de pilotzuivering met het nieuwe zuiveringsconcept op productielocatie Andijk;
  • de biologische stabiliteit van (gedistribueerd) drinkwater, geproduceerd met het nieuwe zuiveringsconcept onder full scale-condities op productielocatie Andijk;
  • de biologische stabiliteit van (gedistribueerd) drinkwater met de nieuwe zuivering ten opzichte van de conventionele zuivering;
  • gebruik van KWR-methodieken voor bepaling van de biologische stabiliteit van drinkwater, geproduceerd onder pilot- en full scale-condities;
  • de mogelijke identificatie van specifieke verbindingen, verantwoordelijk voor een positieve respons in de Ames fluctuatietest na UV/H2O2 behandeling;
  • de relatieve bijdrage aan de mutagene activiteit van de polaire fractie (waarin NOM met name evolueert), matig polaire en apolaire fractie van met UV/H2O2 behandelde watermonsters;
  • de polariteit van de stoffen die de respons in de Ames fluctuatietest veroorzaken.