Natuurlijk organisch materiaal
Natuurlijk organisch materiaal (NOM), ook wel bekend als Background Organic Matter (BOM), is het organische materiaal dat in alle bronnen van zoet water aanwezig is. Het meeste natuurlijke organische materiaal is afkomstig van het verval of de afbraak van vegetatie, dieren, bacteriën en algen die in beken, rivieren, meren en watervoerende lagen terechtkomen.
NOM’s bestaan uit veel verschillende humus- en fulvineverbindingen waarvan slechts een klein percentage kan worden geïdentificeerd. Omdat ze doorgaans niet individueel kunnen worden geïdentificeerd, worden ze vaak als groep op verschillende manieren gemeten. Dit omvat totale organische koolstof (TOC), opgeloste organische koolstof (DOC), ultraviolette adsorptie bij 254 nm (UV254) en oxideerbaarheid of de permanganaatwaarde.
De samenstelling van NOM varieert aanzienlijk, afhankelijk van de geografie en geologie van de plaats waar het water wordt gewonnen. Met name grondwater heeft, vanwege de natuurlijke zuivering, lage concentraties organisch materiaal, met doorgaans minder dan 2 mg/l gemeten als DOC. Oppervlaktewater daarentegen heeft over het algemeen hogere en meer variabele concentraties organisch materiaal met een typische DOC van 4 mg/l.
Verwijdering van natuurlijk organisch materiaal
NOM wordt vaak aangeduid als ‘achtergrond’ bij het overwegen van de verwijdering van specifieke verbindingen met actieve kool. Dit komt doordat het organische achtergrondniveau concurreert met de specifieke verontreinigingen voor de beschikbare adsorptieplaatsen op de actieve kool.
Het meeste natuurlijke organische materiaal wordt gewoonlijk verwijderd tijdens de coagulatie-, flocculatie- en filtratiefasen van het waterbehandelingsproces vóór chlorering. Het gehalte aan natuurlijk organisch materiaal kan ook de efficiëntie van de drinkwaterzuiveringsinstallatie en de kwaliteit van het behandelde water beïnvloeden.
Actieve kool wordt veelvuldig gebruikt als extra middel om opgelost organisch materiaal op te vangen dat tijdens de coagulatiefase aan de verwerking kan ontsnappen. Dit gebeurt meestal in een primair filter of voorfilter met grove actieve koolsoorten om drukopbouw te voorkomen.
Natuurlijk organisch materiaal moet om verschillende redenen effectief worden verminderd in drinkwater:
- NOM is over het algemeen de bron van onaangename smaak- en geurvormende verbindingen in drinkwater – zie de volgende sectie
- Kleur in drinkwater bestaat uit een breed scala aan variërende moleculen, vaak met een zeer hoog moleculair gewicht, die per watersoort verschillen. NOM kan verantwoordelijk zijn voor het geel of bruin verkleuren van water.
- NOM kan een substraat zijn voor bacteriën en schimmels om te overleven op een manier die microbiële groei in een waterdistributiesysteem bevordert.
- Het is belangrijk om humusstoffen te verwijderen vóór chlorering, aangezien NOM ook met chloor reageert om ongewenste toxische desinfectiebijproducten zoals trihalomethanen (THM) te vormen.
De bijgewerkte Drinkwaterrichtlijn (EU) 2020 (2020/2184) beschermt de kwaliteit van drinkwater en maakt deel uit van de regelgeving voor watervoorziening en sanering in de Europese Unie.
Verwijdering van smaak en geur
Smaak en geur in water zijn te wijten aan de aanwezigheid van zeer lage concentraties van voornamelijk natuurlijke verbindingen die zich vaak in het nanogram per liter (ng/l) concentratiebereik bevinden. Het is daarom vaak erg moeilijk om te bepalen welke specifieke moleculen verantwoordelijk zijn voor de specifieke smaak en geur. De bekendste natuurlijke verbindingen zijn geosmine en 2-methylisoborneol.
Omdat de verbindingen die smaak en geur vormen moeilijk te analyseren zijn, kan een verdunningsgetal worden gebruikt. Dit is het aantal keren dat een watermonster moet worden verdund met geur- en smaakvrij water totdat smaak en geur niet langer kunnen worden waargenomen.
Veelvoorkomende bronnen van smaak- en geurproblemen zijn onder meer blauwalgen en actinomyces. Dit is een complexe groep facultatief anaerobe bacteriën die in de bodem aanwezig zijn en terpenoïden en pyrazines kunnen vormen die vaak geassocieerd worden met bijsmaken in drinkwater. Aanzienlijke algenbloei en schuimvormende blauwalgen of cyanobacteriën kunnen echter algentoxines zoals microcystine afgeven. Deze kunnen bijzonder schadelijk zijn voor mens en dier bij het drinken van of contact met water dat rijk is aan algen.
Verwijdering van smaak, geur en organisch materiaal op actieve kool
Het oorspronkelijke gebruik van actieve kool in veel waterzuiveringsinstallaties was primair gericht op de verwijdering van smaak en geur.
Voor kortstondige of periodieke (seizoensgebonden) smaak- en geurproblemen is poederkool effectief wanneer deze aan het water wordt toegevoegd, gemengd en verwijderd door decantatie of filtratie. Wanneer het probleem aanhoudt, worden meestal bedden met korrelvormige actieve kool geïnstalleerd met relatief korte contacttijden. Bovendien ruiken en smaken organische moleculen met koolstof-zwavelverbindingen vaak slecht; deze worden bij voorkeur geadsorbeerd aan actieve kool.
Actieve kool is tot op zekere hoogte effectief in het verminderen van de kleur van water, maar de prestaties kunnen aanzienlijk variëren van water tot water en afhankelijk van de aard van de kleur. Testwerk wordt in deze toepassing gewoonlijk aanbevolen om de prestaties te bepalen.
Sinds de eerste toepassing meer dan 50 jaar geleden is korrelvormige actieve kool een van de meest erkende oplossingen voor de verwijdering van een breed scala aan organische verontreinigingen uit drinkwater. Toen bleek dat korrelvormige actieve kool een bewezen efficiëntie had bij de verwijdering van organische verontreinigingen, werden de contacttijden verlengd voor verdere toepassing bij de verwijdering van THM, pesticiden, POP’s en nu PFAS.
Welk organisch materiaal kan worden verwijderd met actieve kool?
Actieve kool, voornamelijk in korrel- of poedervorm, heeft daarom een uitstekende adsorptiecapaciteit voor de verwijdering van een breed scala aan organische verbindingen in drinkwater. Enkele van de stoffen die effectief kunnen worden verwijderd met actieve kooltechnologie staan vermeld in de onderstaande tabellen:
| Algentoxines | Humuszuur | Pesticiden |
| Kleur | 2-Methylisoborneol (MIB) | Smaak |
| Desinfectiebijproducten (DBP’s) | Microcystine | Terpenoïden |
| Fulvinezuur | Natuurlijk organisch materiaal (NOM) | Totale organische koolstof (TOC) |
| Geosmine | Geur |
Voor informatie over de verwijdering van pesticiden, POP’s en gechloreerde organische stoffen, zie ons artikel.
Voor informatie over de verwijdering van desinfectiebijproducten of THM, zie ons artikel.
Voor informatie over de verwijdering van PFAS en pesticiden, zie ons artikel.
Hoe kan Chemviron helpen?
Elke waterbron is uniek, vaak met verschillende soorten smaak- en geurverbindingen. Het is daarom soms zinvol om een laboratoriumtest uit te voeren op een representatief watermonster om de waarschijnlijke effectiviteit van het gebruik van actieve kool te begrijpen.
De meest effectieve koolsoort die kan worden gebruikt, kan afhangen van de aard van de organische verontreiniging, het concentratieniveau en de totale behandelingsstappen. Chemviron helpt onze bestaande en potentiële klanten in heel Europa met de meest efficiënte manieren om actieve kool te gebruiken.
Prestatie-evaluatie om ervoor te zorgen dat de meest effectieve oplossing wordt geselecteerd
Isothermtesten om de verwijdering van organische stoffen met actieve kool te evalueren, kunnen worden gebruikt om het waarschijnlijke TOC-effluent en daarmee de waarschijnlijke effectiviteit van GAC te bepalen. Testen op laboratoriumschaal of pilot-testen op locatie worden altijd als veel effectiever beschouwd om het waarschijnlijke koolverbruik aan te geven. Chemviron kan ondersteuning en advies bieden met onze pilot-units, waaronder ons assortiment kleinere mobiele koolfilters.
Daarnaast beschikt Chemviron over een uitgebreide referentiebibliotheek met prestatiegegevens om te helpen bij het bieden van een passende technische oplossing.
Voorgestelde actieve koolsoorten voor effectieve prestaties
Chemviron biedt een breed scala aan poedervormige en korrelvormige actieve kool voor deze toepassingen. De PULSORB®-poederkool en onze CARBSORB®- en FILTRASORB®-korrelkool worden al jarenlang veelvuldig gebruikt voor het verwijderen van smaak- en geurvormende verbindingen.
Met name FILTRASORB®-koolsoorten zijn de meest gebruikte korrelvormige actieve koolsoorten voor drinkwaterbehandeling. Dit is voornamelijk te danken aan hun uitstekende adsorptiecapaciteit, bewezen levensduur en hoge duurzaamheid voor meerdere reactiveringscycli. FILTRASORB® actieve kool wordt geproduceerd uit geselecteerde kwaliteiten bitumineuze steenkool, via een tweestapsproces waarbij het product opnieuw wordt geagglomereerd vóór stoomactivering.
Met onze diepgaande ervaring op dit gebied kan Chemviron met u samenwerken om te adviseren over de juiste koolsoorten voor uw specifieke toepassing en hoe u een effectief gebruik ervan kunt garanderen. Dit omvat praktische ondersteuning op locatie, zoals voor terugspoelen, wat nodig is om een gelijkmatige doorstroming door het bed te garanderen.
Recycling van gebruikte kool en mobiele koolfilters voor duurzaamheid en kostenbesparing
Korrelvormige actieve kool die in waterzuiveringsinstallaties is geïnstalleerd, kan worden gerecycled door thermische reactivering. De gereactiveerde kool kan vervolgens worden teruggebracht naar de waterzuiveringsinstallatie waar deze is opgehaald en nog enkele jaren opnieuw worden gebruikt. Thermische reactivering houdt in dat de gebruikte kool wordt behandeld in een oven op hoge temperatuur, waar de ongewenste organische stoffen op de kool thermisch worden vernietigd. Het recyclen van actieve kool door thermische reactivering is een duurzame en milieuvriendelijke technologie die voldoet aan al onze doelstellingen om afval te minimaliseren en de CO2-uitstoot te verminderen.
Als de toepassing nodig is voor grondwater, tijdelijke of piekbewerking, overweeg dan het gebruik van mobiele koolfilters die te huur zijn. Dit zijn actieve koolfilters die op locatie kunnen worden gebruikt als waterzuiveringsvat en vervolgens van en naar de locatie kunnen worden getransporteerd zonder dat er op locatie koolstofuitwisseling nodig is.
Chemviron heeft een reeks units van verschillende groottes en capaciteiten, waaronder kleinere mobiele koolfilters die als pilot-units kunnen worden gebruikt. Als er een mobiel koolfilter wordt gebruikt, kan de gebruikte kool eenvoudig in het mobiele koolfilter worden teruggestuurd naar ons reactiveringscentrum voor verwerking.
Als u technische ondersteuning nodig heeft om de voorgestelde behandeling te evalueren, hulp bij de keuze van actieve kool, onze reactiveringsservice, het gebruik van onze mobiele koolfilterservice of gewoon wat verder advies, neem dan contact met ons op – neem contact op met ons technische team.