Verbeterde waterkwaliteit door geavanceerde oxidatie en duininfiltratie

Aanpak: uitgebreide bemonstering en vergelijking met nulmeting

Bij deze methode wordt gebruik gemaakt van een in-huis ontwikkelde methode van AOP, genaamd ‘GOBAM’ (Geavanceerde Oxidatie BergAMbacht), bestaande uit een combinatie van ozon/waterstof peroxide/lage druk UV. Het extra voorgezuiverde water wordt in Bergambacht gemengd met onbehandeld snelfiltraat en ondergaat hierna de reguliere zuivering via duinfiltratie.

Uit eerder onderzoek en proeven met een kleine testinstallatie in Bergambacht is aangetoond dat AOP een scala aan OMV uit het water omzet.

In het hier beschreven onderzoek ligt de nadruk op de effecten van AOP op de natuurlijke zuivering via duinfiltratie. Het chemische AOP gecombineerd met het biologische duinfiltratie kan aanvullend én synergetisch werken, maar moet wel veilig zijn voor de duinen. De hypotheses van dit onderzoek zijn:

1. AOP en duinfiltratie zijn aanvullend omdat duinfiltratie de bijproducten van AOP verwijdert, en de twee processen zijn synergetisch omdat het gemakkelijk afbreekbaar organisch materiaal (geïntroduceerd door AOP) de natuurlijke zuivering in de duinen stimuleert.
2. AOP is een veilige voorzuiveringsstap en vormt geen bedreiging voor duinfiltratie.

Om de effecten van GOBAM goed te beoordelen is door KWR en HWL een vergelijking gemaakt tussen een “nulmeting” (onderzoek zonder GOBAM in 2016 en 2017, beschreven in rapport KWR 2018.049) en een “effectmeting” (dit onderzoek met GOBAM in 2018-2020) waarbij dezelfde monsterpunten zijn gebruikt. Hierbij is de microbiologie, de (an)organische chemie en de toxicologie uitgebreid gemonitord in het water gedurende het gehele zuiveringsproces: bij inname, na voorzuivering, het infiltratiewater, in vier infiltratiepanden en bijbehorende peilbuizen langs de oever, in het uit het duin onttrokken water en in het drinkwater.

Vanaf de voorzuivering bij Bergambacht gaat het water via twee transportleidingen naar twee verschillende duingebieden: Meijendel en Berkheide. GOBAM is aangesloten op de leiding naar Berkheide en behandelt sinds begin 2018 een deelstroom (30-40%) van dit water, ongeveer 20% van het totaal geproduceerde water van Dunea. Na menging met onbehandeld snelfiltraat wordt het water geïnfiltreerd in de duinen van Berkheide.

De beoordelingsaspecten van GOBAM op duinfiltratie betreffen de omzetting van OMV en de vorming van bijproducten (o.a. bromaat en nitriet) en hoe deze zich tijdens duinfiltratie gedragen. Daarnaast zijn veranderingen in andere (an)organische stoffen en transformatieproducten, de microbiologie en de (gen)toxicologie tijdens duinfiltratie en in het uiteindelijke drinkwater onderzocht. In een parallel onderzoek is in één infiltratiepand de ecologie langdurig gemonitord.

Resultaten: GOBAM verwijdert OMV en heeft beperkt synergetisch effect op duininfiltratie

De verwijdering van OMV door GOBAM was zoals verwacht zeer goed: van de 48 onderzochte OMV die minstens één keer boven de rapportagegrens werden aangetroffen, worden 31 stoffen voor ruim 80% verwijderd. Nog eens 6 andere stoffen lieten een afname van 50-80% zien. Daardoor heeft GOBAM een netto positieve bijdrage aan de waterkwaliteit van het te infiltreren water.

Desondanks zijn er na duinfiltratie nog altijd drie stoffen incidenteel en zes stoffen regelmatig boven de rapportagegrens aangetroffen. De regelmatig aangetroffen stoffen zijn amidotrizoïnezuur, iopamidol, EDTA, urotropine, acesulfaam en primidon. De verwijdering van deze stoffen was tijdens de meetperiode van de effectmeting met GOBAM t.o.v. de nulmeting (nog) niet significant verbeterd. Na langdurigere monitoring was dit voor de röntgencontrastmiddelen en urotropine wel het geval en is aangetoond dat GOBAM de drinkwaterkwaliteit verbeterd.

In het effluent van GOBAM zijn verhoogde concentraties van gemakkelijk afbreekbaar organisch materiaal aangetroffen. Dit neemt in de transportleiding van Bergambacht naar de duinen weer af, waarschijnlijk door beperkte microbiële groei en door menging met onbehandeld snelfiltraat. De microbiële groei resulteert vooralsnog niet in een toename van de leidingweerstand. Het door AOP-gevormde gemakkelijk afbreekbaar organisch materiaal neemt dus af tijdens transport en komt niet in de eerste infiltratiepanden terecht, waardoor het de natuurlijke zuivering niet kan stimuleren. Wanneer besloten wordt de GOBAM-deelstroom te verhogen kan dit wel het geval zijn.

Bij AOP worden verschillende (meestal ongewenste) bijproducten gevormd. In de eerste infiltratiepanden zijn hierdoor enigszins verhoogde concentraties van bromaat, bromoform en nitriet gemeten tijdens de effectmeting t.o.v. de nulmeting. In één van die panden (pand 38) was sprake van een geringe mutagene activiteit. Daarnaast ontvangen deze eerste infiltratiepanden DNA van micro-organismen die in het GOBAM-effluent verhoogd aanwezig zijn. In verderop gelegen infiltratiepanden en tijdens de daaropvolgende duinfiltratie, worden deze genoemde effecten zodanig opgeheven, dat ze niet meer meetbaar zijn. Dit toont aan dat AOP en duinpassage elkaar aanvullen. Het drinkwater liet hierdoor in bovengenoemde bijproducten geen verschillen zien tussen de nulmeting en de effectmeting met introductie van GOBAM.

Toepassing: combinatie van GOBAM en duininfiltratie op lange termijn

De verwachting is dat de inzet van GOBAM zal resulteren in een verdere daling van de concentraties van de röntgencontrastmiddelen, complexvormers en zoetstoffen in drinkwater. Een verhoging van de GOBAM-deelstroom geeft als direct resultaat een verminderde input van deze verbindingen in het duin, waardoor de daling van de concentraties in het drinkwater waarschijnlijk zal worden versneld. Wel is geadviseerd dat bij verhoging van de deelstroom het effect op de (an)organische chemie, toxicologie, biologische stabiliteit en activiteit en de microbiële populaties gedurende de zuivering opnieuw beoordeeld moet worden.

Als vervolg op dit project is een geochemische en microbiologisch meetprogramma en modellering van de pandbodems van de infiltratiepanden uitgevoerd om verwijderingsmechanismes van prioritaire stoffen in de ondergrond beter te begrijpen en te voorspellen.