Integrated effect-based monitoring of organic micropollutants and smart detoxification technologies for wastewater treatment plant effluents in Flanders, Belgium

Organische microverontreinigingen (OMV’s) blijven aanwezig in effluenten van rioolwaterzuiveringsinstallaties (RWZI’s), omdat conventionele zuiveringsstappen farmaceutica, pesticiden, antibiotica en hun transformatieproducten slechts gedeeltelijk verwijderen. De Europese waterwetgeving (KRW, GWR, RMKN) wordt versterkt door de herziene Richtlijn Stedelijk Afvalwater (RSA), die quaternaire zuivering voor grote RWZI’s verplicht stelt. Dit vraagt in Vlaanderen om diagnostische kaders die risicovolle OMV’s prioriteren, mengseltoxiciteit beoordelen en geavanceerde zuivering evalueren. Dit proefschrift combineert chemische monitoring, effectgebaseerde monitoring (EBM), mengselmodellering en effectgerichte analyse (EDA) om OMV-beheer te verbeteren. Op basis van vijf jaar monitoringsgegevens van 45 RWZI’s identificeerde Hoofdstuk 3 vierentwintig prioritaire OMV’s, waaronder herbiciden, farmaceutica en PAK’s. De resultaten tonen grote discrepanties tussen routinematig gemonitorde stoffen en de verbindingen die daadwerkelijk het ecologisch risico bepalen. Het gebruik van meerdere ecologische drempelwaarden bleek noodzakelijk voor een robuuste prioritering. In Hoofdstuk 4 werd een cyanobacteriële groeiremmingstest toegepast op zestien effluenten. In combinatie met ‘ijsberg’-mengselmodellering kwamen macrolide-antibiotica, met name claritromycine en azitromycine, naar voren als belangrijkste toxiciteitsdrijvers. Hoewel er veel OMV’s aanwezig waren, verklaarden slechts enkele krachtige stoffen het grootste deel van de biologische respons. De bioassay bracht mengseleffecten aan het licht die door conventionele monitoring worden onderschat. Hoofdstukken 5 en 6 evalueerden twee quaternaire technieken op reëel effluent. Met waterstof verrijkte percolatiefilters verbeterden de verwijdering van macroliden en β-blokkers en verlaagden de cyanobacteriële toxiciteit met 57%. Plasma op basis van diëlektrische barrièreontlading verwijderde meer dan 90% van belangrijke geneesmiddelen en alle RSA-indicatorstoffen, gepaard gaande met een toxiciteitsreductie van 93%. De sterke overeenkomst tussen chemische verwijdering en detoxificatie wees op effectieve risicobeperking zonder de vorming van toxische bijproducten, al bleven PFAS persistent. Hoofdstuk 7 toonde via EDA aan dat transformatieproducten van antibiotica en herbiciden bijdroegen aan de bioactiviteit, maar de toxiciteit was verspreid over vele fracties en de methode was arbeidsintensief. Wanneer de belangrijkste toxiciteitsdrijvers reeds via mengselmodellering bekend waren, bood de combinatie van gerichte analyse en EBM een efficiënter alternatief. Dit proefschrift toont aan dat geïntegreerde monitoring, identificatie van toxiciteitsdrijvers en evaluatie van geavanceerde zuivering essentieel zijn voor doeltreffend OMV-beheer. De resultaten bieden een basis voor strategieën die aansluiten bij de evoluerende wetgeving.