Biologische zuivering als bouwsteen van de klimaattransitie
Ten opzichte van fysische/chemische waterzuivering onderscheiden biologische processen zich niet alleen door hun efficiëntie en circulariteit, maar ook door hun gunstige klimaatimpact. Door de krachtige maar subtiele werking van evolutionair hoogontwikkelde enzymsystemen zijn micro-organismen in staat te leven van de omzettingen van allerlei stoffen. Waar fysische/chemische systemen in veel gevallen veel energie-inbreng vereisen (in de vorm van druk, temperatuur of chemicaliën), verricht microbiologie zijn werking ‘spontaan’ onder vrijwel iedere natuurlijke conditie. Hierdoor bieden biologische systemen oplossingen, waarvoor in fysische/chemische systemen geen businesscase sluitend te krijgen is.
Klimaatvriendelijke biologische methaanoxidatie in de grondwaterzuivering
Zuurstofloos grondwater kan naast de gebruikelijke typische grondwatercomponenten ijzer, mangaan en ammonium ook methaan (CH4, ‘aardgas’) bevatten. CH4 is een veel sterker broeikasgas dan CO2: 1 kilogram CH4 staat gelijk aan 25 CO2-equivalenten. Om die reden wordt de gangbare methaanverwijdering tijdens de drinkwaterproductie door uitblazen naar de atmosfeer steeds minder gewenst geacht. Voor grondwaterzuiveringen met grote capaciteit en veel methaan lukt het om het methaan van het water te scheiden en nuttig te hergebruiken. Voor systemen van enkele miljoenen m3/jaar en methaangehalten tot ongeveer 10 mg/L is geen businesscase sluitend te krijgen, zelfs niet wanneer rekening wordt gehouden met een optimistische ontwikkeling van emissierechten. Veel klimaatwinst is te halen door methaan voor het uitblazen om te zetten in CO2.
Methaan is een energierijk gas, dat bij verbranding veel warmte of biomassa oplevert. Waar de methaangehaltes te laag zijn om het methaan ‘eenvoudig’ af te fakkelen (een vreemd idee bij drinkwaterproductie), kan het wel effectief biologisch worden omgezet. Een zorg daarbij is dat de biologische groei in de zuivering een risico vormt voor de biologische kwaliteit en stabiliteit van het geproduceerde water. Biologische zuivering en zeker omzetting van methaan levert veel biomassa op (wat zichtbaar is als slijm in Figuur 1). Deze weerstand blijkt echter ongegrond. Op pompstation Breehei van drinkwaterbedrijf WML draait al meer dan vier jaar als wereldprimeur een innovatieve zuiveringsopzet met biologische methaanoxidatie in de drinkwaterproductie. De zuiveringsopzet met droogfiltratie, geforceerde beluchting en natfiltratie is full scale vergeleken met een meer conventionele zuiveringsopzet (torenbeluchting en dubbele natfiltratie). Beide zuiveringsopzetten produceren uit diep anaeroob grondwater drinkwater van uitstekende kwaliteit. De zogenaamde nagroeipotentie, een zeer gevoelige methode om de biologische stabiliteit te bepalen (zie Figuur 2), blijkt voor beide systemen vergelijkbaar laag en voldoet ruim aan de strengste sectorale richtlijnen. De innovatieve biologische zuiveringsopzet scoort beter op duurzaamheidsaspecten, investerings- en exploitatiekosten, onderhoudsinspanning en gebruikersbeoordeling en is als voorkeursvariant naar voren gekomen in een integrale businesscase.
Klik <hier> voor het vakblad H2O artikel met meer achtergronden over procesoptimalisatie tijdens opstart en biologische stabiliteit. Microbiologische aspecten uit die opstartfase zijn verder uitgediept in een peer-reviewed Engelstalig artikel.
Ondersteuning bij slimme verduurzaming
Of het nu gaat om het verkleinen van de CO2-voetafdruk van de waterzuivering door reductie van rechtstreekse emissies, energieverbruik of chemicaliën, door de betere uitnutting van voedingsstoffen en andere waardevolle componenten of door slimme afslagen en aansluitingen in de watercyclus, ik kijk graag samen met u naar kansen voor verduurzaming van uw systeem.
