Brackish groundwater as drinking water source. A literature review for a proposed water resource for Dunea

Dunea, one of the ten drinking water companies in the Netherlands and operating in the coastal zone, is investigating the use of brackish groundwater for (1) an alternative and/or supplementary source for drinking water and (2) enlargement of their strategic freshwater reserve by the ‘Freshkeeper effect’. In this review, a selection of brackish water reverse osmosis (BWRO) installations operating on a comparable feed water quality with respect to the Dunea case are analysed in detail, together with four Dutch BWRO applications. Out of 100 screened articles 12 articles were found that described (multiple) BWRO plants located all around the world, clearly indicating that BWRO is proven technology. Compared to existing BWRO systems described in the selected articles and scientific reports, the salinity in the feed of the Dunea case is rather high, although far lower than seawater. Precipitation of calcite and of iron and manganese (hydr)oxides is a potential risk for brackish water treatment by Dunea. However, with a recovery of ≤50%, a solid operation with use of only simple anti-scalants to prevent calcite scaling seems viable as long as the water is kept anaerobic during treatment to prevent iron and manganese precipitation. Ammonium removal from the permeate might be required based on the current Dutch drinking water quality standards. As anoxic brackish groundwater in the coastal zone of The Netherlands may contain high concentrations of methane gas (which passes through RO membranes), methane removal from the produced permeate by aeration might be required. Even though there are some practical challenges to be addressed, BWRO application for drinking water production seems a viable route for Dunea.

Dunea, het waterbedrijf van Den Haag en omstreken, verkent de winning van brak grondwater (1) als alternatieve en/of aanvullende bron voor drinkwater en (2) als mogelijkheid om de strategische zoetwatervoorraad in de duinen te vergroten (‘Freshkeeper effect’). In dit rapport wordt een overzicht gegeven van ervaringen in Nederland en internationaal met ontzilting van brak grondwater door middel van omgekeerde osmose (brackish water reverse osmosis; BWRO). Uit 100 (wetenschappelijke) artikelen zijn 12 artikelen geselecteerd die (meerdere) BWRO toepassingen beschrijven in verschillende delen van de wereld. De geselecteerde studies hebben een BWRO voedingswater met een vergelijkbare kwaliteit als het verwachtte voedingswater bij Dunea. Aanvullend zijn vier
Nederlandse BWRO toepassingen in detail geanalyseerd. Uit deze screening blijkt duidelijk dat BWRO het predicaat ‘bewezen technologie’ verdiend. In vergelijking met de BWRO installaties uit de geselecteerde artikelen en overige wetenschappelijke rapporten is het zoutgehalte in het voedingswater bij Dunea relatief hoog, hoewel het zoutgehalte nog steeds aanzienlijk lager is dan typische zeewaterconcentraties. Neerslagvorming door oververzadiging van kalk (calciumcarbonaat) en van ijzer- en mangaan(hydr)oxiden is een potentieel operationeel risico. Desalniettemin, uitgaande van een recovery van ≤50% en eventueel gebruik van niet-specifieke anti-scalants, lijkt een solide bedrijfsvoering goed haalbaar. Voorwaarde is wel dat het water anaeroob blijft gedurende de behandeling zodat ijzer- en mangaanneerslag wordt voorkomen. Hiermee is goede ervaring in de beschreven Nederlandse toepassingen. Het kan nodig te zijn om ammonium uit het permeaat te verwijderen om aan de Nederlandse drinkwater kwaliteitseisen te voldoen. Brak grondwater in de Nederlandse kustzone kan hoge concentraties methaan bevatten, dat niet verwijderd worden door RO membranen. Methaanverwijdering uit het geproduceerde permeaat door beluchting is daarom mogelijk vereist. Ook met deze praktische uitdagingen in het achterhoofd, lijkt de toepassing van BWRO voor de productie van drinkwater een kansrijke route voor Dunea.