In Nederland wordt drinkwater geproduceerd door het zuiveren van grond- of oppervlaktewater via zandzuivering om macro- en microverontreinigingen uit het bronwater te verwijderen, voornamelijk ijzer, mangaan, methaan en stikstofverbindingen. Bij deze verwijdering is een breed scala aan verschillende, vaak fluctuerende en moeilijk te voorspellen biologische en chemische processen betrokken. De filterfunctie van zandbedden wordt ook sterk beïnvloed door operationele parameters, zoals de stroomsnelheid en reguliere reinigingsprocedures.
We missen momenteel echter de fundamentele inzichten en modellen die nodig zijn om het filtergedrag tijdens normale werking en vooral na verstoringen, die bijvoorbeeld kunnen optreden na reiniging of na veranderingen in de chemische samenstelling van het binnenkomende water, nauwkeurig te voorspellen.
Doelstellingen
In dit project streven we naar een mechanistisch en kwantitatief begrip van de onderliggende microbiële en geochemische processen die plaatsvinden in zandfilters. We zullen de belangrijkste microbiële spelers identificeren, hun interacties bepalen, wat hun rol is bij het verwijderen van ijzer, mangaan, methaan en stikstof, en hoe ze reageren op verstoringen.
Methoden
We zullen dit doen door middel van een complementaire reeks state-of-the-art methoden, waarbij we nieuwe sequentietechnieken die bepalen welke micro-organismen aanwezig en actief zijn, combineren met gedetailleerde biogeochemische metingen van de verdeling en omzettingssnelheid van een reeks chemische verbindingen in zandbedden. In combinatie met monitoringsgegevens van zandfilter prestaties verkregen van de drinkwaterbedrijven, zal dit ongekende inzichten verschaffen in de kringloop van de belangrijkste elementen en hun (bio)geochemische transformatie. De sequentie- en biogeochemische gegevens zullen cruciale informatie verschaffen over de aard van deze transformatieprocessen en stellen ons in staat om te bepalen welke reacties biotisch (d.w.z. microbieel gedreven) en welke abiotisch zijn.
Deze cruciale informatie zal worden gebruikt om het model met betrekking tot de kringloop van elementen te optimaliseren. Samen zullen de in dit project verkregen en geanalyseerde gegevens het mogelijk maken om te voorspellen welke omzettingen plaatsvinden in het filtermateriaal en welke processen en micro-organismen daarbij betrokken zijn.
Voorspellend model
Ons uiteindelijke doel is bij te dragen aan de ontwikkeling van een voorspellend model dat kan worden gebruikt bij geoptimaliseerd beheer van zandfilters.
