project

Membraanfractionering toepassen voor meer inzicht in de biologische stabiliteit van water

Expert(s):
dr.ir. Emile Cornelissen, ing. Danny Harmsen, dr. Paul van der Wielen, Wolter Siegers

  • Startdatum
    01 jan 2021
  • Einddatum
    31 dec 2022
  • Opdrachtgever
    Bedrijfstakonderzoek
  • samenwerkingspartner(s)
    Bedrjifstakonderzoek

De keuzes van de bron en daaropvolgende waterzuiveringsprocessen hebben verschillende invloeden op de biologische stabiliteit van het water. In Nederland en Vlaanderen wordt de biologische stabiliteit in de drinkwaterzuivering zoveel mogelijk verbeterd door slimme bronkeuze en waterzuivering. Uitgebreid onderzoek naar biologische stabiliteit wijst uit dat zowel deeltjes als opgeloste organische stoffen van invloed zijn op de biologische stabiliteit. Om hier meer inzicht in te krijgen passen we in deze studie een nieuwe versie van de eerder ontwikkelde membraanfractioneringstool toe.

Rol van deeltjes en organische stoffen onderzoeken met membraanfractioneringstool

De centrale vraag in dit project is in hoeverre en welke deeltjes en opgeloste stoffen moeten worden verwijderd om biologische stabiel water te verkrijgen. Voor een goed antwoord hierop is meer begrip nodig van de samenstelling van die deeltjes en opgeloste stoffen. Welke voedingsstoffen zijn aan deeltjes gebonden en met welke meetmethoden en analyses zijn ze te bepalen?

In het eerdere BTO-project “Deeltjessamenstelling en biologische stabiliteit – Isolatie en identificatie van organische- en deeltjesfracties gerelateerd aan biologische stabiliteit (2019-2020)” richtten we ons op het begrijpen van de samenstelling van deeltjes en organische stoffen in het voedingswater. We werkten aan de isolatie in fracties naar molecuulgewicht met membraanfractionering, de identificatie van deze verkregen fysieke organische- en deeltjesfracties, en het bepalen van de biologische stabiliteit hiervan. Er is een protocol ontwikkeld voor het fractioneren van voedingswater met behulp van een serie membranen (micro-, ultra- en nanofiltratie membranen). Hierbij is de membraanfractionering uitgevoerd op één type oppervlaktewater (IJsselmeerwater), gecombineerd met biologische stabiliteitsmetingen.

Doel van dit vervolgonderzoek is meer inzicht te krijgen in de samenstelling van deeltjes en organische stoffen in relatie tot de biologische stabiliteit. We gebruiken hiervoor de eerder ontwikkelde membraanfractioneringstool en richten ons op verschillende watertypes (oppervlaktewater, grondwater), seizoensinvloeden op oppervlaktewater en de invloed van geselecteerde zuiveringsstappen.

Testen van verschillende watertypen door het jaar heen

In overleg met de projectbegeleidingsgroep en in samenwerking met de themagroep biologische veiligheid, worden een aantal watertypen en analysetechnieken geselecteerd om membraanfractioneringsexperimenten op uit te voeren. We ontwikkelen een membraanfractioneringsinstallatie die geschikt is voor het gebruik op locatie waarbij continue kan worden bemonsterd. De installatie wordt gevoed met de geselecteerde watertypen, met bemonstering van vier verschillende deeltjes- en organische stoffen fracties en het geselecteerde uitgangswater. Er zijn meerdere fractioneringsexperimenten en bemonstering vindt plaats op verschillende momenten door het jaar heen. Zo gebeurt dit in verschillende seizoenen, vanwege verschillen in temperatuur en samenstelling. Karakterisering en identificatie van de verschillende fracties voeren we uit met behulp van LCOCD (vloeistofchromatografie, gevolgd door organische koolstofdetectie). Wat de invloed van de verschillende fracties op de biologische stabiliteit is, wordt bepaald met verschillende meetmethoden.

Biologische stabiliteit beheersen met de juiste zuivering

Met kennis over biologische stabiliteit in relatie tot de samenstelling van deeltjes en organische fracties in verschillende watertypen, kan de werking van relevante zuiveringsprocessen – zoals snel- en ultrafiltratie – beter worden begrepen en ingericht. Dit draagt bij aan het optimaliseren van zuiveringsprocessen die problemen met de biologische stabiliteit in het distributienet kunnen beheersen.