JW Mulder 1 december 2010 - Evides

www.evides.nl
Nabehandeling van effluent:
Wat leren we van de drinkwaterwereld?
Waternetwerk symposium 1 december 2010
Jan Willem Mulder

Inhoud
1. Inleiding – de waarde van water
2. Meet parameters
3. Technieken
4. Voorbeelden van hergebruik
5. Bedrijfszekerheid
6. Samenvatting
www.evides.nl

Inleiding: de waarde van water
• In de afvalwaterzuivering gaat het vooral
om het minimaliseren van effecten na
lozing op oppervlaktewater
• In de drinkwaterbereiding gaat het vooral
om de waarde van het product, om de
volksgezondheid en om klantvertrouwen
• In hergebruik gaat het vooral om de
waarde van het product
www.evides.nl

afvalwater
technologie
Inleiding: hergebruik op het kruispunt van
de werelden van drinkwater en afvalwater
waterhergebruik
ketensluiting
drinkwater
technologie
www.evides.nl

Beleving waterschap:
met trots werd de
rwzi gepresenteerd
die op dat moment
het beste presteerde
binnen het
beheersgebied
Perceptie van kwaliteit
• Voorbeeld: pilot onderzoek hergebruik
effluent rwzi Hoogvliet (1999 - 2000)
samenwerking zuiveringschap HEW en drinkwaterbedrijf WBE
Gemeten effluentkwaliteit
CZV
BZV
NH4-N
NO3-N
PO4-P
23 – 29 mg/l

• Afvalwaterwereld
• CZV en BZV
• Nkj
• NH4-N
• NO3-N
• P-totaal
• PO4-P
• Suspended solids
• Prioritaire stoffen
• Hormoonverstorende
werking
Parameters van belang
• Drinkwaterwereld
• Bacteriologie
• Geur, smaak
• AOC
• TOC
• NOM
• NH4-N
• PO4-P
• Troebelheid
• Geleidingsvermogen
• SDI
• Organische micro’s
www.evides.nl

Analyseresultaten monsterpunt
innamepunt Keizersveer
op één bemonsteringsdag
1-(3,4-dichloorfenyl)-3-methylureum 0,0045 µg/l Bentazon 0,025 µg/l Joxaglinezuur 0,05
1-(3,4-dichloorfenyl)-ureum 0,01 µg/l Benzeen 0,021 µg/l Joxitalaminezuur 0,005
1,2,3-Trichloorbenzeen 0,01 µg/l Bezafibraat 0,005 µg/l Kalium 4,909
1,2,4-Trichloorbenzeen 0,01 µg/l Boor 0,0419 mg/l B Koolstofdioxide 4,76
1,2,4-Trimethylbenzeen 0,01 µg/l Bromaat 0,01 µg/l BrO3 Koper mg/l 0,0029
1,2-Dichloorbenzeen 0,01 µg/l Bromacil 0,005 µg/l Kwik 0,0025
1,2-Dimethylbenzeen 0,01 µg/l Bromide 0,105 mg/l Br Lincomycine 0,005
1,3- en 1,4-Dimethylbenzeen 0,01 µg/l Bromoxynil 0,025 µg/l Linuron 0,004
1,3,5-Trimethylbenzeen 0,01 µg/l Broombenzeen 0,01 µg/l Lood 1,21
1,3-Dichloorbenzeen 0,01 µg/l Cadmium 0,108 µg/l Cd Magnesium, na filtratie over 0,45µm 7,114
1,4-Dichloorbenzeen 0,01 µg/l Calcium 53,36 mg/l Ca Mangaan 0,0631
1-methyl-4-isopropylbenzeen 0,01 µg/l Calcium, na filtratie over 0,45µm 53,87 mg/l Ca MCPA (4-chloor-2-methylfenoxyazijnzuur) 0,025
2- en 4-Methylaniline 0,015 µg/l Carbamazepine 0,06 µg/l MCPB 4(4-chloor-2-methylfenoxy)boterzuur 0,025
2-(Fenylsulfon)aniline 0,015 µg/l Carbonaat 0,5 mg/l CO3 Mecoprop (MCPP) 0,025
2-(Trifluormethyl)aniline 0,015 µg/l Chloorbenzeen 0,01 µg/l Metazachloor 0,005
2,3,4-trichlooraniline 0,015 µg/l Chloorbromuron 0,005 µg/l Methabenzthiazuron 0,01
2,3-dimethylaniline 0,015 µg/l Chloorprofam 0,005 µg/l Methylbenzeen 0,027
2,4- en 2,5-Dichlooraniline 0,015 µg/l Chloortoluron 0,01 µg/l Methyl-tertiair-butylether (MTBE) 0,454
2,4,5-T (2,4,5-trichloorfenoxyazijnzuur) 0,025 µg/l Chloraat 6 µg/l ClO3 Metobromuron 0,01
2,4,5-TP (2-(2,4,5-trichloorfenoxy)propz 0,025 µg/l Chloride 34,2115 mg/l Cl Metolachloor 0,0245
2,4,5-trichlooraniline 0,015 µg/l Chloriet 6 µg/l ClO2 Metoprolol 0,08
2,4,6-trichlooraniline 0,015 µg/l Chlorofyl-a 2,87 µg/l Metoxuron 0,01
2,4,6-trimethylaniline 0,015 µg/l Chroom 1,13 µg/l Cr Monuron 0,0045
2,4-D (2,4-dichloorfenoxyazijnzuur) 0,025 µg/l Clomazone 0,025 µg/l N,N-diethylaniline 0,015
2,4-DB (4-(2,4-dichloorfenoxy)boterzuur) 0,025 µg/l Clostridium perfringens (incl. sporen) 0,68 KVD/ml N,N-Dimethylaniline 0,015
2,4-dimethylaniline 0,015 µg/l Cobalt-60 0,07 Bq/l Naftaleen 0,0025
2,5- en 3,5-Dimethylaniline 0,015 µg/l Cs-137 0,095 Bq/l Natrium 23,9
2,6-dichlooraniline 0,015 µg/l CZV, na filtratie over 0,45 um 9,73 mg/l O2 n-Butylbenzeen 0,01
2,6-diethylaniline 0,015 µg/l Desethylatrazin 0,005 µg/l N-ethylaniline 0,015
2,6-dimethylanaline 0,015 µg/l Dicamba 0,05 µg/l Nikkel 3,1
2-Aminoacetofenon 0,03 µg/l Dichloorprop (2,4-DP) 0,025 µg/l Nitraat 2,47
2-chlooraniline 0,015 µg/l Diclofenac 0,005 µg/l Nitriet 0,0283
2-Chloormethylbenzeen 0,01 µg/l Diglyme 0,14 µg/l N-methylaniline 0,015
2-Methoxyaniline 0,015 µg/l Diuron 0,0242 µg/l n-Propylbenzeen 0,01
2-Nitroaniline 0,015 µg/l DTPA 1,05 µg/l NTA 0,95
3,4,5-trichlooraniline 0,015 µg/l EDTA 5,82 µg/l Organisch gebonden stikstof 0,5
3,4-dichlooraniline 0,015 µg/l Enterokokken 0,01 KVD/ml Orthofosfaat 0,1049
3,4-dimethylaniline 0,015 µg/l Erythromycine 0,005 µg/l Parathion-ethyl 0,005
3,5-dichlooraniline 0,015 µg/l Escherichia coli (direct plating) 0,24 KVD/ml Parathion-methyl 0,005
3-Chloor-4-methoxyaniline 0,015 µg/l Ethenylbenzeen 0,01 µg/l Propazine 0,005
3-Chloor-4-methylaniline 0,015 µg/l Ethofumesaat 0,047 µg/l Pyrazofos 0,005
3-chlooraniline 0,015 µg/l Ethylbenzeen 0,01 µg/l Rest beta-radioact. (tot.-K40) 0,011
3-methylaniline(m-toluidine) 0,015 µg/l Ethyl-tertiair-butylether (ETBE) 0,24 µg/l s-Butylbenzeen 0,01
3-Nitroaniline 0,015 µg/l Fenazon 0,005 µg/l Seleen 0,1
4- en 5-Chloor-2-methylaniline 0,015 µg/l Feofytine 1 µg/l Silicaat 2,864
4-broomaniline 0,015 µg/l Fluazifop 0,025 µg/l Simazine 0,005
4-chlooraniline 0,015 µg/l Fluoride 0,227 mg/l F Stikstof, Kjeldahl 0,56
4-Chloorfenoxyazijnzuur 0,025 µg/l Fluroxypyr 0,025 µg/l Strontium 152,3
4-Chloormethylbenzeen 0,01 µg/l Geurverdunningsfactor bij 25°C/20°C 6,3 Sulfaat 40,987
4-isopropylaniline 0,015 µg/l Glufosinaat-ammonium 0,0075 µg/l Sulfamethoxazol 0,03
4-Methoxy-2-nitroaniline 0,015 µg/l Glyfosaat 0,081 µg/l Terbutylazin 0,0215
4-Methyl-3-nitroaniline 0,015 µg/l Haloxyfop 0,025 µg/l tert-Butylbenzeen 0,01
Alachloor 0,005 µg/l Ibuprofen 0,01 µg/l Totaal alfa-radioactiviteit 0,01
Aluminium, na filtratie over 0,45µm 14,63 µg/l Al IJzer 0,228 mg/l Fe Totaal beta-radioactiviteit 0,147
Amidotrizoinezuur 0,011 µg/l IJzer, na filtratie over 0,45µm 0,0317 mg/l Fe Totaal cyanide 1,22
Aminomethylfosfonzuur (ampa) 0,894 µg/l Ioxynil 0,025 µg/l Totaal fosfaat 0,14
Ammonium 0,058 mg/l N iso-Propylbenzeen 0,01 µg/l Totaal organisch koolstof (TOC) 4,065
Aniline 0,015 µg/l Isoproturon 0,0387 µg/l Triazofos 0,005
Antimoon 0,315 µg/l Sb Johexol 0,005 µg/l Triclopyr 0,025
Arseen 1,44 µg/l As Jomeprol µg/l Tritium 6,738
Atrazine 0,005 µg/l Jopamidol 0,005 µg/l UV-extinctie, 254 nm 10,8957
Azinfos-methyl 0,01 µg/l Jopromide 0,005 µg/l Waterstofcarbonaat 147,7948
Barium 26,4 µg/l Ba Jotalaminezuur 0,005 µg/l Zink mg/l 0,0088
www.evides.nl

Voorbeeld parameter: SDI
• Water filtreren door een 0,45 µm filter
• 2 bar druk
• Kwartier aanhouden
• Opbrengst na 0 en na 15 minuten
vergelijken
• Verschil is een maat voor het aantal
deeltjes
• Relevantie: vervuiling van membranen,
met name omgekeerde osmose
www.evides.nl

Voorbeeld parameter: geleidbaarheid
• Bekende parameter, maar zelden
gemeten in de afvalwaterzuivering
• Relevantie: productie van demiwater
• Voorbeelden:
zeewater: rond 40.000 µs/cm
rwzi effluent:rond 2.500 µs/cm
demiwater: vanaf < 1 µs/cm tot ten
hoogste tientallen µs/cm
www.evides.nl

Voorbeeld parameter: NOM
• Staat voor Natural Organic Matter
• In de afvalwaterzuivering kennen we de
‘inerte CZV’
• We noemen dit voor het gemak
humuszuren
www.evides.nl

Voorbeeld parameter: NOM
• TOC
Niet opgelost
DOC
o Hydroob
o Hydrofiel
– Biopolymeren
– Humuszuren
– Andere zuren
– Building blocks
– Neutrals
• Relevantie:
werking van nabehandelingtechnieken,
bijvoorbeeld ionenwisseling en membraanfiltratie;
invloed op mechanismen voor nagroei in leidingen
Invloed op processen bij de uiteindelijke afnemers
www.evides.nl

Voorbeeld parameter: TOC
• Voorbeelden van eisen aan TOC
Demiwaterinstallatie A:

Technieken uit de drinkwaterwereld
• Flocculatie en coagulatie:
• Op effluenten van enkele rwzi’s in
Nederland toegepast voor P-verwijdering,
bijvoorbeeld in combinatie met
zandfiltratie
• In de drinkwaterwereld breed toegepast
op vrijwel alle productielocaties.
• Waar zit nu de kennis over ontwerp en
proces?
(doseerverhoudingen, energie inbreng,
hulpstoffen, etc)
www.evides.nl

Technieken uit de drinkwaterwereld
• Zandfiltratie:
• Op effluenten van rwzi’s in Nederland
toegepast als nabehandeling voor P en N
verwijdering
• Geschat aantal locaties op rwzi’s: ca. 10 rwzi’s
• Geschat aantal locaties in drinkwaterbereiding:
ca. 200
• Waar zit nu de kennis over ontwerp en proces?
(invoerconstructies, type zandbed, snelheden,
kortsluitstromingen, spoelregimes, etc. etc.)
www.evides.nl

Technieken uit de drinkwaterwereld
• Membraanfiltratie
• rwzi’s met MBR applicatie: 4 (+ één in
voorbereiding)
• rwzi’s met UF nabehandeling: 1
• Membraanfiltratie in de
drinkwaterbereiding: diverse, zowel UF,
NF als RO
www.evides.nl

Leermomenten in de drinkwaterwereld
• Optimalisatie ontwerp ultrafiltratie (PWN
onderzoekslocatie Andijk) met als
resultaat de huidige X-flow modules
• Beheersen membraanvervuiling
• Membraanreiniging
• Membraanintegriteit
www.evides.nl

Voorbeeld: ultrafiltratie PWN locatie Heemskerk
www.evides.nl

Technieken uit de drinkwaterwereld
• UV desinfectie
• Tegenwoordig gemeengoed in de
drinkwaterbereiding ter voorkoming van
chloorbleekloog
• In de afvalwaterzuivering is desinfectie in
onbruik geraakt
• Invloed toekomstige eisen voor
zwemwater?
www.evides.nl

Technieken uit de drinkwaterwereld
• Actiefkool filtratie
• Tegenwoordig gemeengoed in de
drinkwaterbereiding ter verwijdering van
organische stoffen, ten behoeve van geur,
kleur en smaak, en ter voorkoming van
nagroei
• In de afvalwaterzuivering mogelijk in
opkomst
www.evides.nl

Geavanceerde oxidatie
• Sinds enkele jaren toepassing van UV en
H 2 O 2 in Andijk
• Kan model staan voor verwijdering
organische micro-verontreinigingen
• Toepassing UV en ozon met name bedoeld
als desinfectie
www.evides.nl

wzi
effluent
nagroei issues
MBR
transport
naar locatie
DOW
Voorbeelden van waterhergebruik:
rwzi ‘de Drie Ambachten’ in Terneuzen
transport
permeaat
naar locatie
DOW
voorheen
micro
filtratie
huidig
omgekeerde
osmose
omgekeerde
osmose
levering
demiwater
aan DOW
Chemicals
levering
demiwater
aan DOW
Chemicals
www.evides.nl

Voorbeeld van waterhergebruik:
rwzi ‘de Drie Ambachten’ in Terneuzen
www.evides.nl

Voorbeeld van waterhergebruik:
rwzi ‘de Drie Ambachten’ in Terneuzen
• Aandachtspunten:
• Geleidbaarheid
• SDI
• Nagroeipotentie in leidingen
www.evides.nl

Voorbeeld hergebruik effluent van een
industriële awzi voor productie van deminwater
• Effluent van industriële awzi
• Productie demiwater voor hetzelfde bedrijf
• Capaciteit: 70 m3/uur demiwater
• Operationeel sinds 1999
www.evides.nl

157
m 3 /u
Effluent water
EGV 6000 microS/cm
D.L.F.: 1 unit
FeCl
reservoir
Demiwaterzuivering processchema
143
m 3 /u
FeCl
Cl2
Demi water
EGV < 10 microS/cm
U.F.: 4 units
70
m 3 /u
Drinkingwater
reservoir
reservoir
R.O.2 : 2 units
A.S.
zuur
R.O.1 : 2 units
degassing tower :
2 units
143
m3 /u 100
m3 /u
100
m 3 /u
www.evides.nl

Parameter
Temperatuur
pH
geleidbaarheid
Troebelheid
Onopgeloste stof
Waterstofcarbonaat
Calcium
Ortho fosfaat
SiO 2
Cl -
Waterkwaliteit awzi effluent en product
eenheid
°C
µS/cm
FTE
mg/l
mg/l
mg/l
mg P/l
mg Si/l
mg/l
minimum
22
7,8
5400
32
800
30
0,1
gemiddeld
32
8,3
6500
55
12
1700
34
0,7
maximum
36
8,5
7700
300
2000
60
2,0
product

ultrafiltratie
www.evides.nl

Tweede RO stap
www.evides.nl

Bedrijfszekerheid
• In principe moeten alle voorzieningen
werken, maar:
• Als een rwzi uitvalt, dan bufferen we
afvalwater in het riool
• Als een drinkwaterinstallatie uitvalt, dan
halen we de krant
• Als een industriewaterinstallatie uitvalt:
grote economische schade
www.evides.nl

Bedrijfszekerheid - gevolgen
• Afvalwaterzuivering: vaak weinig
redundantie, tenzij dit economisch niet al
te duur is
• Drinkwaterbereiding: alles redundant,
traditioneel hoge kosten
• Industriewater en waterhergebruik: veel
redundantie is vaak te duur, mix van
redundantie en scherpe procedures
www.evides.nl

Klanten: 15
Kwaliteit: < 4µs/cm
Productie: 8 miljoen m 3 /jaar
Voorbeeld: demiwater voor Botlek –
Europoort voor 1.400 m 3 /uur
www.evides.nl

Maatregelen Botlek
• Redundantie in bron:
Brielse Meer, met drinkwater als backup
• Redundantie proces: 7 + 1
• Redundantie proces: buffercapaciteit
demiwater ca. een dag
• Redundantie transport: hoofdnet dubbel
uitgevoerd
• Extra redundantie: mobiele containerized
installaties voor omgekeerde osmose,
100 m 3 /uur per stuk
www.evides.nl

Samenvatting leerpunten
• Water is geen reststof maar heeft een
waarde
• In drinkwaterwereld meer, en ook andere
analyse parameters
• Technieken uit de drinkwaterwereld in
opkomst in de rwzi, kansen om daarvan
te leren
• Referenties hergebruik reeds beschikbaar
• Slimme redundantie
www.evides.nl