Van afvalwater naar proceswater: onderzoek verkent kansen voor slimmer watergebruik

 

Drinkwater besparen binnen de waterketen
Op rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) Bath wordt drinkwater gebruikt voor het oplossen van ijzersulfaat en het verdunnen van polymeren. Deze chemicaliën zijn essentieel voor fosfaatverwijdering en slibontwatering. Jaarlijks wordt hiervoor ongeveer 28.000 m³ drinkwater gebruikt.
Vanuit de ambitie om circulair met water om te gaan onderzocht Stan van Dongen, stagiair aan Avans Hogeschool, of gezuiverd afvalwater hiervoor een geschikt alternatief kan zijn.

Specifieke situatie bij RWZI Bath
RWZI Bath heeft een bijzondere uitgangssituatie. Door industriële lozingen bevat het gezuiverde effluent relatief veel opgeloste zouten. Daardoor is de geleidbaarheid hoger dan bij veel andere rioolwaterzuiveringen, wat invloed heeft op de werking van chemicaliën die worden gebruikt voor fosfaatverwijdering en slibontwatering.
De onderzoeksresultaten en de berekende businesscase zijn daarom specifiek gebaseerd op deze lokale situatie en kunnen niet zonder meer worden vertaald naar andere rioolwaterzuiveringen.

Effluent als alternatief? Nog niet vanzelfsprekend
Een praktijkproef waarbij drinkwater werd vervangen door gezuiverd effluent leverde direct een forse drinkwaterbesparing op. Tegelijkertijd bleek dat voor vergelijkbare zuiveringsprestaties meer dan 70% extra ijzersulfaat en meer dan 20% extra polymeer nodig was.
De hogere geleidbaarheid van het effluent zorgt ervoor dat deze chemicaliën minder efficiënt functioneren, waardoor hogere doseringen noodzakelijk zijn. Onbehandeld effluent bleek daardoor geen volwaardig alternatief voor drinkwater.

EDR biedt perspectief
Om te onderzoeken of gezuiverd afvalwater toch als alternatief voor drinkwater kan dienen, is de inzet van Electrodialysis Reversal (EDR) onderzocht. Deze membraantechnologie verwijdert selectief opgeloste ionen uit het effluent en verlaagt daarmee de geleidbaarheid. Het doel is een waterkwaliteit te realiseren die geschikt is als proceswater voor de bereiding van chemicaliën.

Hoewel de pilotinstallatie tijdens het onderzoek geen stabiele bedrijfsvoering kon bereiken door vervuiling van de voorfiltratie, leverden laboratoriumproeven en praktijkgegevens voldoende informatie op om de technische en economische haalbaarheid te beoordelen.
De belangrijkste onderzoeksresultaten zijn:
● EDR-water met een geleidbaarheid van ongeveer 380 µS/cm presteerde in laboratoriumproeven vrijwel gelijk aan drinkwater bij fosfaatverwijdering.
● Daarmee kan de verhoogde chemicaliëndosering naar verwachting grotendeels worden voorkomen.
● De resultaten wijzen erop dat bij een geoptimaliseerde dosering mogelijk zelfs minder ijzersulfaat nodig is dan vóór de overstap naar effluent.

Kansrijke businesscase
Naast de technische haalbaarheid is ook gekeken naar de economische effecten.
Voor de situatie bij RWZI Bath bestaat de potentiële besparing uit:
● minder drinkwatergebruik;
● lager verbruik van ijzersulfaat;
● lager gebruik van polymeren.

Op basis van de aannames in het onderzoek kan dit leiden tot een potentiële jaarlijkse besparing van ruim €100.000. De berekende terugverdientijd van een EDR-installatie bedraagt daarbij ongeveer drie tot vier jaar. De onderzoekers benadrukken dat deze berekeningen zijn gebaseerd op de specifieke bedrijfsomstandigheden van RWZI Bath en dat praktijkvalidatie noodzakelijk blijft voordat tot grootschalige toepassing kan worden overgegaan.
Ook vanuit duurzaamheid biedt de oplossing perspectief. Minder drinkwaterproductie vermindert de druk op schaarse zoetwatervoorraden en draagt bij aan een lagere milieubelasting.

Koppeling met toekomstige regelgeving
Tijdens de pilot bleek dat de huidige kwaliteit van het effluent nog onvoldoende is voor een stabiele EDR-bediening vanwege vervuiling van de voorfilters. Volgens het onderzoek kan dit probleem grotendeels worden opgelost wanneer RWZI Bath in de komende jaren wordt aangepast aan de nieuwe Europese Richtlijn Stedelijk Afvalwater (UWWTD). De aanvullende zuiveringsstappen die hiervoor nodig zijn, verbeteren naar verwachting ook de waterkwaliteit voor EDR. Een alternatief is het toepassen van een ander type voorfiltratie.
Daardoor ontstaat een logisch moment om beide ontwikkelingen gezamenlijk te bekijken.

Innovatie voor een circulaire waterketen
Het onderzoek laat zien dat gezuiverd afvalwater potentie heeft als alternatieve waterbron voor interne processen binnen afvalwaterzuiveringen. Tegelijkertijd maakt het duidelijk dat de technische en economische haalbaarheid sterk afhankelijk is van de lokale waterkwaliteit en bedrijfsvoering.

De studie levert daarmee waardevolle kennis op over de mogelijkheden én randvoorwaarden van waterhergebruik. Innovatieve technieken zoals EDR kunnen bijdragen aan een duurzamer en circulair watersysteem, mits zij worden toegepast in situaties waarin de technische, operationele en economische voorwaarden daarvoor aanwezig zijn.

Bron: A financial and technological feasibility assessment of upgrading WWTP effluent using EDR to decrease drinking water consumption for chemical dilution, afstudeeronderzoek van Stan van Dongen, uitgevoerd bij Waterschap Brabantse Delta in samenwerking met Pure Water Group.

Samen werken aan een circulaire waterketen
Dit onderzoek is uitgevoerd als onderdeel van de proeftuin ‘Circulair Water in een Stroomversnelling brengen’. Binnen deze proeftuin werken onderwijs, ondernemers, overheden en kennisinstellingen samen aan innovatieve oplossingen voor een toekomstbestendige en circulaire waterketen.

Heeft u interesse om samen met het Brabantse onderwijs, het mkb en het waterschap te werken aan innovatieve toepassingen voor een circulaire waterketen? Neem dan contact op via info@waterplatformbrabant.nl.