Abdij OLV Koningshoeven in Berkel-Enschot heeft in samenwerking met Waterschap De Dommel de Biomakerij ontwikkeld. Het is de eerste Nederlandse biologische zuiveringsinstallatie, die op basis van tropische planten en micro-organismen afvalwater zuivert voor hergebruik. De La Trappe-brouwerij en kaasmakerij van de trappistenabdij produceren jaarlijks bijna een miljoen kubieke meter afvalwater. Het gezuiverde water gaat de abdij gebruiken voor de irrigatie van eigen grond en het omspoelen van bierflessen. Dat past geheel in de ‘circulaire visie’ van de trappisten. Deze innovatieve zuiveringsinstallatie is genomineerd voor de categorie ‘Schoon water’ van de Publieksprijs Waterinnovatieprijs 2018.
Wisselwerking
De Biomakerij (waterzuiverende plantenkas) bestaat uit een aaneenschakeling van reactoren: bakken met planten waarin bacteriepreparaten zijn aangebracht. De bacteriën nestelen zich als een biofilm op plantenwortels aangevuld met kunstmatige wortels. “Het zijn de micro-organismen en niet de planten zelf die het afvalwater zuiveren. De bacteriën eten als het ware het afval op”, zegt initiator István Koller van Waterschap De Dommel. “Wel is er interactie tussen de micro-organismen en de wortels. Dat vertaalt zich onder andere in het uitwisselen van stoffen die in de planten zitten, zoals eiwitten.” Voor de waterzuivering worden ruim zestig verschillende plantensoorten toegepast.
Behandelingscapaciteit
Het ontwerp van de processtappen voor de waterzuivering is gebaseerd op de gepatenteerde MNR (Metabolic Network Reactor) technologie van Biopolus. Het afvalwater van de brouwerij wordt verwerkt in 14 in serie geschakelde reactoren, waarvan de eerste 4 reactoren anaeroob dan wel aeroob zijn in te zetten. Het totale volume van de 14 reactoren is 210 m3. De totale behandelingscapaciteit is maximaal 420 m3 per dag. Het huishoudelijk afvalwater doorloopt een parallelle zuiveringslijn bestaande uit 2 reactoren met een totaal volume van 30 m3. De eerste reactor hiervan is anaeroob. Het ontwerp is zodanig dat als tijdelijk meer bier wordt gebrouwen er dagelijks een extra 15 m3 van het afvalwater van de brouwerij kan worden behandeld.
Dicht netwerk bacteriën
“Door een aantal reactoren achter elkaar te schakelen, zijn per bak verschillende omstandigheden met bijvoorbeeld veel of weinig zuurstof mogelijk. Ook de hoeveelheid ‘voedsel’ voor de bacteriën verschilt en neemt af naarmate het zuiveringsproces vordert. In één grote bak is dit niet goed te sturen, waardoor je niet het optimale uit de bacteriën haalt”, meldt Koller. “Een extra pluspunt is dat er per reactor zogenoemde metabolische netwerken ontstaan. Dat zijn robuuste ecosystemen met een dicht netwerk van bacteriekolonies. In een bak zonder plantenwortels zwemmen de bacteriën los; nu zitten ze dicht op elkaar. De dichtheid van de biomassa is hierdoor groot, waardoor relatief weinig grondoppervlakte nodig is. Bovendien is de zuurstofoverdracht veel efficiënter dan bij traditionele biologische systemen. Dat betekent minder beluchting, oftewel minder energie en minder kosten.”
Zuiveringsrendement
Volgens de initiator is het zuiveringsrendement afhankelijk van wat er in het influent (= afvalwater) aanwezig is. Voor de specifieke afvalwaterstromen van Koningshoeven liggen de gedimensioneerde normen vrij laag. “Met statistische afwijking erbij worden de normen van het Activiteitenbesluit makkelijk gehaald.” Voor het verwijderen van restanten medicijnen en gewasbeschermingsmiddelen gaat nog onderzoek plaatsvinden. Uit een studie bleek dat medicijnen met een hoger rendement zijn te verwijderen en die potentie verwacht de initiator ook voor de gewasbeschermingsmiddelen.
Besturing en risicobeheersing
Het zuiveringsproces heeft een automatische besturing en via sensoren voor pH- en EC-meting vindt controle op het proces plaats. Koller: “Het belangrijkste risico is dat de installatie niet het verwachte zuiveringsrendement behaalt. Om die reden is monitoring van belang.” De eerste risicobeperking is dat het schone water terug kan naar de eerste reactoren, wanneer de lozingsnormen niet worden gehaald. Een tweede risicobeperking is dat het vuile water vanwege de wisselende kwaliteit en kwantiteit eerst voor opslag naar de buffer- of homogeniteitstank gaat. Daar wordt continu de pH-waarde gemeten en op basis daarvan zuur of loog toegevoegd om de pH aan te passen aan het optimum bereik van de microbiologie.
Voedselveiligheid
Vanwege de voedselveiligheid is het van belang dat er geen ziekteverwekkende bacteriën vrijkomen. Om deze te monitoren worden er specifieke sensoren geïnstalleerd. Het bedrijf MicroLAN in Waalwijk, gespecialiseerd in vroegtijdige waarschuwingssystemen voor waterkwaliteitsmonitoring op basis van lichtmetingen, gaat hiervoor een testinstallatie plaatsen. De verzamelde data wordt geïnterpreteerd en op een gebruiksvriendelijke manier beschikbaar gesteld, zodat het voor een ieder duidelijk is.
“Daarnaast hebben we in dit project een samenwerking met het Melissa Program van ESA en IPStar. Dit is een consortium vanuit de ruimtevaart met bemande vluchten naar de planeet Mars. Zij hebben veel expertise op het gebied van gezuiverd afvalwater en voedselproductie”, vertelt Koller.
Toepassing in de glastuinbouw
Voor de zuivering mag de temperatuur niet beneden de 12 graden Celsius komen. Onder die temperatuur is de biologische activiteit erg laag. De installatie is ontworpen op wintercapaciteit, waar de biologische activiteit het laagst is. In de zomer zal dit alleen maar verbeteren. De initiator: “Door de winterperiode voor het ontwerp te nemen, is het gewaarborgd dat de installatie het gehele jaar naar behoren presteert. Bovendien wordt de kas verwarmd met warmte dat uit het afvalwater wordt teruggewonnen.” Koller denkt dat het mogelijk moet zijn om een dergelijke zuiveringslijn in een kas te integreren. Om daar echt uitsluitsel over te kunnen geven, zal er eerst onderzoek naar moeten worden gedaan.
Foto’s: fotograaf Wilfried Scholtes
Bron: Glastuinbouw Waterproof