Haalbaarheidsstudie geneesmiddelenverwijdering met Biologische Actieve Kool Filtratie (BAKF), IPMV-thema Granulair kool

In dit IPMV-project wordt de haalbaarheid onderzocht van Biologische Actieve Koolfiltratie (BAKF) voor de verwijdering van geneesmiddelen uit afvalwater.

Sinds 2010 wordt bij de rwzi Emmen ultra puur water (UPW) geproduceerd door NieuWater BV, een joint-venture van waterschap Vechtstromen en WMD. Ultrapuur water is zo zuiver dat er zelfs geen mineralen en kalk in voorkomen, zoals in drinkwater. Het ultrapuur water wordt geproduceerd uit rwzi-effluent, waarbij verschillende zuiveringsstappen worden ingezet. Omgekeerde osmose (RO) wordt toegepast als belangrijkste ontzoutingstechniek. Daaraan voorafgaand wordt Ultrafiltratie in combinatie met biologische actieve koolfiltratie (BAKF, met zuurstofdosering) toegepast om biofouling van de omgekeerde osmosemembranen onder controle te houden. De praktijk heeft bewezen dat BAKF een robuuste en milieuvriendelijke techniek is voor de preventie van biofouling op RO-membranen. De Puurwaterfabriek is de grootste elektrodeïonisatie-plant ter wereld. Afnemer is de NAM, die het water als stoom injecteert in het olieveld van Schoonebeek om stroperige olie vloeibaar te maken.

De BAKF-installatie bestaat uit twee filtratiestappen in serie met verblijftijden van 15 minuten  en 30 minuten. Aan het influent van beide filtratiestappen wordt zuurstof gedoseerd om anaerobe omstandigheden te voorkomen. Om de actieve koolkorrels groeit een biofilm. De BAKF filters worden periodiek teruggespoeld om overtollige biomassa te verwijderen. De actieve kool is 9 jaar geleden geplaatst en sindsdien niet geregenereerd.

Verwijdering geneesmiddelen

Uit oriënterende metingen van NieuWater blijkt dat het BAKF-concept in Emmen veel geneesmiddelen vergaand (>80%) uit het effluent verwijdert, ook na bijna negen jaar filtratie. De kool is volledig beladen met organische stof; dit verzadigingspunt is jaren geleden al bereikt, maar desondanks blijft de verwijdering van geneesmiddelen gehandhaafd. Dit maakt BAKF met zuurstofdosering een kansrijke technologie voor verwijdering van geneesmiddelen uit afvalwater. Hij is waarschijnlijk concurrerend ten opzichte van de bewezen technieken, zoals PACAS (poederkool dosering), O3-Zandfiltratie en granulair actief-koolfiltratie (GAK).

De belangrijkste kennisvragen in dit onderzoek zijn:

  1. Voldoet het BAKF-concept aan de vereiste verwijdering van gidsstoffen wanneer wordt gemeten conform de richtlijnen m.b.t. bemonstering en data-bewerking?
  2. In welke mate verlaagt BAKF-filtratie de ecotoxicologische eigenschappen van het rwzi-effluent?
  3. Wat is het werkingsmechanisme van BAKF bij de verwijdering van geneesmiddelen (samenspel sorptie en biodegradatie, hoe verhouden de processen zich tot elkaar)?
  4. In welke mate is deeltjesverwijdering voorafgaand aan BAKF wenselijk?
  5. Wat zijn de kritische ontwerpgrondslagen voor toepassing van BAKF voor de verwijdering van geneesmiddelen?
  6. Wat is de CO2-footprint en wat zijn de kosten van het BAKF-concept?

Innovatieprogramma ‘Microverontreinigingen uit afvalwater’

Dit project maakt onderdeel uit van het ‘Innovatieprogramma Microverontreinigingen uit afvalwater’ (IPMV), thema Granulair Kool. Doel van dit programma is om snel de weg vrij te maken voor een aantal veelbelovende verwijderingstechnieken, of mogelijke verbeteringen van bestaande technieken, zodat waterschappen binnen vijf tot zeven jaar meer beproefde verwijderingstechnieken tot hun beschikking hebben waaruit ze de beste keuze kunnen maken voor hun eigen situatie.

Over deze technieken bestaan momenteel nog onzekerheden, onder meer over verwijderingsrendementen, kosten en CO2-voetafdruk. Maar ook omdat onvoldoende duidelijk is of de technieken goed kunnen worden ingepast op Nederlandse rwzi's en welke effecten er optreden in de bedrijfsvoering en het zuiveringsproces van de rwzi.

Het totale budget bedraagt ongeveer 11,5 miljoen euro. Dat geld wordt bijeengebracht door het ministerie van IenW (5 miljoen),  STOWA (2,5 miljoen) en de gezamenlijke waterschappen (4 miljoen). Het innovatieprogramma loopt tot en met 2023.