PACAS installatie van rwzi Dinther

Zeven van de 21 waterschappen hebben of krijgen binnenkort met een subsidie van het ministerie van IenW een vierde zuiveringsstap op rwzi’s om medicijnresten uit afvalwater te verwijderen. Vier hebben gekozen voor bewezen technologie: ozon en actiefkool. De drie anderen gaan voor een combinatie van zuiveringstechnieken, zoals het 1-Stepfilter.

Het geld is afkomstig uit de bijdrageregeling ‘Zuivering medicijnresten’ en het bijbehorende ‘Versnellingsprogramma’ van het ministerie van IenW. Het Versnellingsprogramma is een nadere uitwerking van de voorwaarden waaronder waterschappen een bijdrage kunnen krijgen. Die bijdrage bedraagt maximaal vier miljoen euro per installatie. Bijdrageregeling en Versnellingsprogramma lopen van 2021 tot en met 2027. Er is een budget van 60 miljoen. Dit jaar alleen realiseerden vier waterschappen een vierde zuiveringsstap op hun rwzi’s om medicijnresten uit afvalwater te verwijderen. Hierbij gaat het om installaties met ozon en actiefkool. Er draaien inmiddels vier full scale installaties: op Leiden Noord (PACAS, zie kader), Wervershoof (ozon, zie kader), Houten (ozon) en Oijen (PACAS). In een PACAS-installatie (Powdered Activated Carbon in Activated Sludge, red.) doseren de betrokken waterschappen poederkool in actief slib. Wanneer het poederkool is verzadigd, gaat het met het zuiveringsslib mee naar de verbranding.  

Maarten Nederlof van Waterschap Rijn en IJssel, tevens programmamanager van het Versnellingsprogramma, verwacht dat er dit jaar nog drie aanvullende zuiveringsstappen bijkomen: op de rwzi’s in Dinter, Groesbeek en Horstermeer. “We zijn het programma begonnen met zuiveringsprojecten op hotspots”, licht Nederlof toe. Hierbij gaat het om rwzi’s die op kwetsbare wateren lozen en waar medicijnenresten een negatieve invloed op het aquatisch milieu hebben. Een goed voorbeeld is rwzi Winterswijk. Die loost op een kwetsbare beek, de Groenlose Slinge, waar een van de laatste populaties beekprikken van Nederland rondzwemmen. “Daarom koos Waterschap Rijn en IJssel hier voor een combinatie van ozon en actief-koolfiltratie.”

De bijdragenregeling en het Versnellingsprogramma sluiten aan bij het ‘Innovatieprogramma Microverontreinigingen uit rwzi afvalwater (IPMV)’ dat in 2019 van start ging. Waterschappen moesten in de zomer van 2020 aangeven of ze een financiële bijdrage wilden ontvangen. Ze kozen daarbij toen bewust voor de bewezen technieken ozon en actiefkool, blikt Maarten Nederlof terug. “Het IPMV was immers net opgestart met haalbaarheidsstudies en dergelijke. De andere technieken bevonden zich toen op een veel lager Technology Readiness Level. Waterschappen kozen dus voor technologie die zeker werkt.”

Waterschappen hadden aan het begin ook nog geen idee hoe de herziening van de Europese Richtlijn stedelijk afvalwater eruit zou gaan zien. De contouren tekenen zich nu steeds duidelijker af en de waterschappen moeten vooralsnog in 2045 een verwijderingsrendement van 80 procent van organische micro’s realiseren. Waterschappen die aan de tweede tranche van het versnellingsprogramma deelnemen, kunnen dankzij de resultaten van het IPMV ook uit meer zuiveringstechnieken kiezen. De gereedschapskist is flink uitgebreid. “Als ze slim zijn, houden ze bij de keuze voor de technologie rekening met de eisen uit de Europese richtlijn die nu bekend zijn, zoals een verwijderingsrendement van 80 procent”, zegt Nederlof.

Waterschappen kiezen volgens Nederlof steeds vaker voor een combinatie van technieken, zoals het 1-Stepfilter bij rwzi Horstermeer. Het filter combineert vier zuiveringsprocessen in één reactor. Naast de verwijdering van zwevende stof door filtering, verwijdert de rwzi tegelijkertijd stikstof via biologische denitrificatie (met een selectieve koolstofbron), chemisch fosfaat en zware metalen door coagulatie en flocculatie (met een lage dosis metaalzout). Ook verwijdert de rwzi organische microverontreinigingen via adsorptie op het granulair actief kool.

Het doseren van poederkool in het actief-slibsysteem, PACAS, is de goedkoopste techniek. De prijs van poederkool fluctueert nogal en door de toenemende vraag verwacht Nederlof dat de prijs eerder stijgt dan daalt. Bovendien zorgt poederkool voor een hogere CO2-voetafdruk, omdat het uit steenkool wordt gemaakt. Daarom onderzocht het Innovatieprogramma de mogelijkheid om biologische actiefkool te gebruiken. “Het goede nieuws is dat er alternatieven voor fossiele poederkool zijn, en dat ook nog eens tegen vergelijkbare kosten”, zegt Nederlof.

De twaalf waterschappen die nog geen aanvullende zuiveringsstap hebben gepland, moeten nog beslissen hoe ze inspelen op de herziening van de Europese Richtlijn stedelijk afvalwater. Waterschappen kunnen volgens Nederlof op twee manieren reageren. Of ze gaan nu met een zuiveringsproject aan de slag om optimaal voorbereid te zijn op de nieuwe Europese richtlijn, of ze wachten tot er een wettelijke verplichting is om medicijnresten te verwijderen. Sommige waterschappen zijn immers nog volop bezig om in 2027 de eisen van de Kaderrichtlijn Water te halen. Daarnaast moet de komende drie jaar duidelijk worden hoeveel de cosmetica- en farmaceutische industrie gaat meebetalen aan de kosten van de aanvullende zuiveringsstappen, de zogeheten uitgebreide producentenverantwoordelijkheid.

Waterschappen krijgen een financiële bijdrage, maar daar zijn zoals gezegd wel voorwaarden aan verbonden. Voorwaarde voor de eerste tranche – die eind dit jaar afloopt - is dat de installaties uiterlijk 31 december 2024 in bedrijf moet zijn (met de volledige capaciteit), dat na twee jaar 70 procent verwijdering van zeven van de elf gidsstoffen moet zijn behaald en dat de installatie tien jaar blijft staan. De voorwaarden voor de tweede tranche worden nu verder uitgewerkt. Doel van het Versnellingsprogramma is tweeledig: waterkwaliteit verbeteren door het daadwerkelijk realiseren van aanvullende zuivering én praktijkervaring opdoen met nieuwe technieken. Waterschappen krijgen budget voor monitoring van organische micro’s en het effect op de ecologie via bioassays. Waterschappen werken samen met STOWA aan een gestandaardiseerde aanpak voor bemonstering en analyse.

Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (HHNK) nam in juli 2022 op rwzi Wervershoof een ozoninstallatie in gebruik om medicijnresten uit gezuiverd afvalwater te verwijderen. ELIQUO Water & Energy bouwde de installatie in samenwerking met HNNK en drinkwaterbedrijf PWN.

Waarom koos HHNK voor ozon en niet voor een andere technologie? Dat heeft volgens Ronald Koolen, beleidsmedewerker bij HHNK, alles te maken met de locatie van de rwzi. Het gaat om een zogeheten hotspot die loost op kwetsbaar water, namelijk het IJsselmeer. PWN gebruikt het water uit het IJsselmeer als drinkwaterbron.

“Al in 2016 vroegen Rijkswaterstaat en PWN aan ons om het effect van medicijnresten in het IJsselmeer in de gaten te houden”, licht Koolen toe. HHNK loost het gezuiverde afvalwater immers indirect op het IJsselmeer. Het drinkwaterbedrijf had al (dreiging van) innamestops gehad omdat de concentraties van opkomende chemische stoffen te hoog waren om veilig drinkwater te bereiden. “Wij wilden graag met PWN samenwerken”, zegt Koolen. “Het drinkwaterbedrijf heeft immers de technologische kennis om organische microverontreinigingen uit oppervlaktewater te verwijderen. Ze zijn gewend om met technieken als ozon, UV en poederkool te werken.”

De ozoninstallatie heeft een hoog verwijderingsrendement. Er kan echter wel bromaat ontstaan, soms hoger dan de norm die IenW voorschrijft. De bromaatvorming is afhankelijk van de hoeveelheid bromide en de aanwezigheid van andere stoffen in het oppervlaktewater. HHNK heeft gemiddeld 300 mg bromide per liter in het rwzi effluent van Wervershoof. De aanwezigheid van andere chemische stoffen zorgt ervoor dat de bromaatvorming stevig wordt getemperd.

“Dat is een positieve uitkomst van het onderzoek in het Innovatieprogramma Microverontreinigingen”, stelt Koolen. “En het is ook bevestigd bij de rwzi in Houten waar ook een ozoninstallatie staat. We zijn er nog niet, maar de uitkomsten geven hoop voor de toekomst.”

Het Hoogheemraadschap van Rijnland nam op 30 september 2021 de eerste full scale PACAS-installatie in gebruik op de awzi Leiden-Noord. Hiermee krijgt jaarlijks negen miljoen m3 afvalwater een extra zuiveringsstap, waarmee medicijnresten bij 10 mg poederkool per liter afvalwater voor ongeveer 70 procent worden verwijderd. Het ministerie van IenW leverde een financiële bijdrage uit de bijdrageregeling om de PACAS-installatie mogelijk te maken.

De keuze viel op deze locatie vanwege de grote invloed van de lozing op het achterliggende watersysteem, maar ook vanwege de twee ziekenhuizen die hun afvalwater aan de awzi aanleveren via de riolering, stelt Paul Versteeg, strategisch beleidsadviseur waterketen bij Rijnland. “Het toenmalige algemeen bestuur wilde in 2016 niet wachten op Europese normen voor de verwijdering van medicijnresten en nam zelf het initiatief voor de bouw van de installatie om ze te verwijderen.” Het bestuur reserveerde hiervoor 4,5 miljoen euro.

Dat is een van de redenen waarom Rijnland voor een PACAS-installatie koos. “De investeringskosten voor ozon en UV liggen veel hoger. En dat geld hadden we niet. PACAS kostte uiteindelijk rond de drie miljoen euro. Dat paste wel in ons budget”, aldus Versteeg. Bovendien past de installatie in het biologisch proces van de zuivering. “We kunnen niet zomaar een installatie toevoegen die de biologie verstoort. Dan houden we te weinig bacteriën over om stikstof en fosfaat te verwijderen.”

Wanneer de poederkool is verzadigd, voert Rijnland het koolslibmengsel af naar afvalverwerker HVC in Dordrecht om het in een wervelbedoven bij een temperatuur van 800 graden Celsius te verbranden.

Interieur van de proefzuivering

De ozoninstallatie van Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier op rwzi Wervershoof

De PACAS-installatie van Hoogheemraadschap van Rijnland in Leiden Noord