*Dit is een artikel uit het magazine Vitens Innoveert – Thema Zuiveren
Zandfiltratie is al decennialang een veel toegepast zuiveringsproces binnen de drinkwatersector. Toch wordt de werking van zandfilters nog altijd slecht begrepen. Het NWO-onderzoeksprogramma Zandfiltratie, dat Vitens samen met drinkwaterbedrijf Dunea uitvoert en waaraan tien promovendi meewerken, moet daar verandering in brengen.
Zandfiltratie is een bewezen techniek en het oudste en meest toegepaste zuiveringsproces bij Vitens”, legt procestechnoloog Frank Schoonenberg uit. “Een zandfilter verwijdert onder andere ijzer, mangaan en ammonium dat in het water is opgelost. Anders dan vaak gedacht is een zandfilter niet een simpele zeef maar een soort reactor, waarin zowel fysische, chemische als biologische processen plaatsvinden die elkaar ook nog eens beïnvloeden. Hoe die beïnvloeding gaat en op welke manier de verschillende processen verlopen weten we eigenlijk niet goed. Ondanks de langdurige toepassing van zandfiltratie zijn zandfilters nog grotendeels een ‘black box’ en begrijpen we vaak niet waarom het ene zandfilter goed werkt en het andere niet.”
“Ondanks de langdurige toepassing van zandfiltratie, zijn zandfilters nog grotendeels een black box”
Kruisbestuiving
“Om het inzicht in de werking van zandfilters te vergroten zijn we samen met drinkwaterbedrijf Dunea en met financiële ondersteuning van de NWO, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek, het onderzoeksprogramma Zandfiltratie gestart. Dit programma is in 2020 begonnen en bestaat uit vijf onderzoeksprojecten, waaraan maar liefst vijf Nederlandse universiteiten en drie onderzoeksinstituten deelnemen. Drie van deze onderzoeksprojecten richten zich op snelle zandfiltratie en zijn uiterst relevant voor Vitens. Deze projecten worden uitgevoerd door de TU Delft, de Universiteit Utrecht en de Radboud Universiteit Nijmegen. Elk project wordt uitgevoerd door twee promovendi van twee verschillende vakgroepen. Hiervoor is gekozen, omdat op deze manier verschillende inzichten worden gecombineerd en kruisbestuiving plaatsvindt. Voor de onderzoeken maken de promovendi gebruik van filtermateriaal en water van Vitens en Dunea.”
“De onderzoeken zijn allemaal vrij fundamenteel en richten zich op allerlei aspecten van zandfiltratie. Zo proberen Utrechtse en Nijmeegse onderzoekers de afzonderlijke microbiologische en geochemische processen in beeld te krijgen die plaatsvinden in zandfilters. Daartoe combineren ze moderne DNA-analyses met geochemische metingen. Met de DNA-analyses kunnen ze alle bacteriën inventariseren die in de zandfilters zitten én actief zijn. De geochemische metingen – waarvoor de onderzoekers onder andere microscopische foto’s maken – brengen heel nauwkeurig in kaart op welke plekken in een zandfilter het ijzer en mangaan worden geadsorbeerd. Ook ons eigen laboratorium levert een bijdrage aan de onderzoeksprojecten. Zo meten onze collega’s met een real time kwantitatieve PCR-methode de hoeveelheid ijzeroxiderende bacteriën in de zandfilters.”
Procesoplossingen
“De Delftse onderzoeken worden uitgevoerd door promovendi van de vakgroepen biotechnologie en watermanagement. Zij onderzoeken onder andere welke aanpassingen van de procesomstandigheden leiden tot een betere werking van zandfilters. Ook gaan ze na of er efficiëntere procesoplossingen mogelijk zijn. Als bijvoorbeeld blijkt dat verschillende processen elkaar negatief beïnvloeden of los van elkaar beter functioneren, dan kan het zinvol zijn om ze ‘uit elkaar te trekken’. Dit uiteentrekken van processen hebben wij gedaan bij de proefinstallatie op onze productielocatie Hammerflier. Daar verwijderen we in een zandfilter onder relatief zuurstofarme omstandigheden eerst het ijzer. Vervolgens verhogen we het zuurstofgehalte met beluchting en halen we in een andere filter het mangaan en ammonium uit het water.”
“Als we beter begrijpen hoe processen werken, kunnen we ze verder optimaliseren en efficiënter ontwerpen”
Frank is enthousiast over het onderzoeksprogramma: ”Dit soort diepgaand langetermijnonderzoek is heel geschikt om zuiveringsprocessen die we al heel lang toepassen, maar desondanks niet goed begrijpen, beter te doorgronden. Daarbij gaat het vanzelfsprekend niet alleen om het doorgronden. Immers, als we beter begrijpen hoe processen werken, kunnen we ze in de toekomst verder optimaliseren en efficiënter ontwerpen.”
Geïnspireerd?
Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via frank.schoonenberg@vitens.nl
