Nieuwe technieken om microverontreinigingen zoals medicijnresten en PFAS beter uit afvalwater te verwijderen zijn hoognodig. Daarom gaat waterschap Hollandse Delta de eerste, veelbelovende resultaten van een zogenoemd DEX-filter verder onderzoeken op hun rwzi Dordrecht. Uit de eerste pilot in Lelystad bleek dat dit filter maar liefst 70% van microverontreinigingen uit rioolwater kan halen, concludeerde Witteveen & Bos in het onderzoeksrapport.
Proeven van een halfjaar in 2023 van waterschap Zuiderzeeland hebben laten zien dat een goede verwijdering van medicijnresten en PFAS met het DEX-filter mogelijk is. Dat onderzoek was uitgevoerd op de rwzi Lelystad, als onderdeel van het Innovatieprogramma Microverontreinigingen uit rwzi-afvalwater van STOWA en het ministerie van IenW. Voor de verwijdering van microverontreinigingen is aangetoond dat minimaal 7 van de 11 gidsstoffen, die het ministerie van IenW heeft opgesteld, voor 70 procent worden verwijderd. Verder onderzoek was echter nodig om de potentie van het DEX-filter beter te testen in de praktijk, met name voor de verwijdering van PFAS. Waterschap Hollandse Delta gaat het filter daarom verder onderzoeken op de rwzi Dordrecht, de uitvoering en projectmanagement ligt bij Witteveen en Bos. In mei 2025 moeten de resultaten bekend zijn.
Vervolgonderzoek DEX-filter
Heemraad waterketen en PFAS Anne Mollema van Hollandse Delta vertelt over de noodzaak van het vervolgonderzoek: “We moeten dit uitgebreid testen voordat wij een DEXSORB-filter eventueel op grotere schaal kunnen inzetten. De microverontreiniging vangen wij op in het filter. Daarna halen we de vervuiling eruit om het veilig te verwerken. Vervolgens moeten we het filter weer opnieuw kunnen gebruiken.” In vergelijking met poederkool, kan het DEX-filter bij een goede werking sommige chemische stoffen beter verwijderen. Hierbij zijn het filtratieproces en een lange verblijftijd in het filter belangrijk. Maar om het systeem optimaal te laten werken, is meer onderzoek nodig. Zo is nog onbekend hoe het waterschap moet spoelen om het adsorptiemateriaal niet te laten verstoppen, en hoe het contact tussen het adsorptiemateriaal en het afvalwater verbeterd kan worden.
DEX-filter van maiszetmeel
Voor het DEX-filter is van maïszetmeel een materiaal gemaakt dat chemische stoffen kan binden. Dat heet DEXSORB, merknaam voor cyclodextrines van de Amerikaanse producent Cyclopure. In de VS wordt deze adsorbens toegepast voor het verwijderen van PFAS uit drink, grond- en oppervlaktewater, en industrieel afvalwater. Het zijn hele kleine cupjes waaraan microverontreinigingen en PFAS zich hechten. Die kunnen daarna dan, met behulp van een oplosmiddel zoals alcohol weer uit de korrels gehaald worden.
Voordeel in vergelijking met actiefkool
Een groot voordeel is dat de adsorbent chemisch kan worden hergebruikt onder lage temperaturen, in tegenstelling tot actiefkool. Dit helpt bij het verminderen van afval en vermindert het energieverbruik in vergelijking met thermische regeneratie van granulair actief kool. Deze technologie, gevalideerd op labschaal, moet wel verder worden opgeschaald in een pilot om getest te worden in een afvalwatersetting op verschillende parameters, zoals verwijderingscapaciteit, energieverbruik en operationele kosten.
Meer aandacht voor PFAS-verwijdering
Witteveen en Bos gaat het DEX-filter met verbeteringen testen bij waterschap Hollandse Delta. In het gezuiverde afvalwater van de zuivering in Lelystad was te weinig PFAS aanwezig om de mate van verwijdering goed te kunnen bepalen. Voor andere microverontreinigingen lukte dit wel. Op de nieuwe onderzoekslocatie op rwzi Dordrecht komt meer aandacht voor de verwijdering van PFAS.
Resultaten pilot Lelystad
De pilot op rwzi Lelystad behandelde een debiet van 0,5 kuub per uur. Het effluent werd eerst door een voorfiltratie, een zelfreinigend filter en kaarsenfilters, gereinigd waarna het behandeld werd in twee filterkolommen in serie. Elke filterkolom had een ander soort DEXSORB, de een bevatte positief geladen deeltjes en de ander negatieve deeltjes. Beide soorten zijn toegepast om een breed spectrum aan microverontreinigingen, inclusief PFAS, te verwijderen. De filterkolommen zijn ontworpen op een verblijftijd van 5 minuten per filterkolom.
Het pilotonderzoek heeft aangetoond dat de pilotinstallatie een gemiddeld verwijderingsrendement, voor 7 van de 11 gidsstoffen, van 70 tot 95% behoudt tot in ieder geval 4.000 filterbehandelingen. Voor PFAS is een verwijderingsrendement van 92% behaald. Hoe langer de microverontreinigingen goed verwijderd worden, hoe goedkoper en lager de CO2-footprint is van deze techniek. Om de techniek op grotere schaal te kunnen inzetten is daarom een langere tijd nodig om de microverontreinigingen goed te verwijderen. Tijdens de pilot zijn waarschijnlijk voorkeursstromen ontstaan in het filter waardoor de contacttijd korter was dan nodig. Daarom zijn er optimalisaties in het filterontwerp en terugspoelregime doorgevoerd om de adsorptiecondities te verbeteren voor het vervolgonderzoek in Dordrecht.
Concurrerende techniek
Voordat zuiveringen in Nederland het DEX-filter kunnen toepassen, moet deze techniek goed concurreren op efficiëntie, kosten en duurzaamheid met bestaande technieken zoals PACAS (Powdered Activated Carbon in Activated Sludge) en ozon-zandfiltratie om verontreinigingen te verwijderen. Op dit moment gebruiken verschillende waterschappen nog een poederkool om de microverontreinigingen te verwijderen.
