Procesbewaking drinkwaterzuiveringen met natuurlijke virussen

Bronnen voor de productie van drinkwater staan steeds meer onder druk, onder andere door verstedelijking, industrialisatie en klimaatverandering. Alternatieve bronnen worden daardoor vaker ingezet, maar zijn vaak meer verontreinigd dan huidige bronnen. Hierdoor komt steeds meer druk op zuiveringsprocessen, die continu effectief risicovolle en ongewenste deeltjes, chemische verbindingen en micro-organismen moeten verwijderen om hoge kwaliteit drinkwater te kunnen leveren. Idealiter wordt de effectiviteit van individuele zuiveringsstappen en de gehele zuiveringstrein continu gemonitord, zodat eventuele defecten en/of afwijkingen snel kunnen worden opgemerkt en verholpen.

Uitdaging

Deze continue monitoring is uitdagend, met name omdat zeer hoge verwijderingsrendementen moeten worden aangetoond en niet mag/kan worden gedoseerd met externe indicatoren.

Oplossing

Door KWR is een methode ontwikkeld waarbij gebruik wordt gemaakt van natuurlijke virussen (NV) als indicator om het verwijderingsrendement te kunnen bepalen. NV’s komen in veel oppervlaktewaterbronnen continue voor in hoge concentraties (rond 10⁸ kopieën/L), zijn klein (50-80 nm) en kunnen met lage detectielimiet worden geanalyseerd middels qPCR. In voorgaand onderzoek is reeds ervaring opgedaan met deze techniek om verschillende systemen door te meten.

Een aantal relevante onderzoeksvragen liggen nog open waarop verdere kennisontwikkeling nodig is en die de implementatie van de NV-methode in de praktijk nu nog belemmeren, met name:

Inzicht op welke manier de NV-merkers in de praktijk kunnen worden toegepast voor integriteitsbewaking van full-scale drinkwaterzuiveringen voor verschillende zuiveringsstappen (en in welke situaties de methode niet/minder geschikt is).

Meettechnologie om de NV-methode op locatie uit te voeren voor routinematige monitoring.

Beter begrip van het functioneren van de NV-merkers als monitoringstool door meer inzicht in de eigenschappen van de virussen te verkrijgen.

(Door)ontwikkeling van nieuwe NV-merkers voor verschillende typen water die als bron voor de productie van drinkwater worden gebruikt, bijvoorbeeld voor verschillende typen grondwater en zeewater. Op deze manier kan de NV-methode ook worden ingezet voor zuiveringen die gebruikmaken van andere bronnen dan oppervlaktewater.

De aanpak van dit project bestaat uit:

1 full-scale drinkwaterzuivering wordt gedurende 1 jaar hoogfrequent doorgemeten met de NV-methode om te kunnen beoordelen of de methode in de praktijk geschikt is voor integriteitsmonitoring van drinkwaterzuiveringen.

Een bestaande techniek voor on-site qPCR analyses op bacteriën in water wordt doorontwikkeld voor semi-geautomatiseerde monitoring van NV-merkers on-site. Dit betreft met name ontwikkelingen voor automatisering en on-site concentratie van virussen uit water.

Er wordt onderzoek gedaan naar de eigenschappen van de natuurlijke virussen die als merker worden gebruikt of beoogd. Dit betreft met name eigenschappen als lading, vorm, grootte, gastheer en variaties in ruimte en tijd.

NV-merkers voor gebruik van oppervlaktewater als bron voor de productie van drinkwater zijn op dit moment beschikbaar voor het onderzoek. Een aantal kandidaten is in het voorgaande onderzoek ontwikkeld voor zeewater en grondwater. Deze worden getest om te beoordelen of ze geschikt zijn om als NV-merker te worden doorontwikkeld en toegepast.

Beoogd resultaat

Het project levert kennis en technologie op die nodig zijn om de NV-methode in de praktijk toe te passen voor integriteitsbewaking van drinkwaterzuiveringen. Concreet moet dit leiden tot een nieuwe methode voor operationele monitoring van de integriteit van zuiveringen, met een specifieke focus op membranen en andere fysieke verwijderingsstappen.