Slides >>
Onderzoeksvraag
Bij KWR in Nieuwegein hebben laboratoriumtesten plaatsgevonden om de volgende onderzoeksvragen te kunnen beantwoorden:
- Is het mogelijk om in een compact steenwol filter afstromend hemelwater te zuiveren zonder grote weerstand in het filtermateriaal?
- Is dit mogelijk bij filtratiesnelheden die representatief zijn voor de DWSI putten in Apeldoorn?
- Hoeveel verwijdering van metalen, organische microverontreinigingen (omv’s) en fosfaat is haalbaar door toevoeging van ijzerhydroxide (FeOOH) en actief kool aan de steenwol?
- Wat doet strooizout met aan het filtermateriaal gesorbeerde verontreinigingen?
Opstelling
Er stonden vier kolommen opgesteld, met elk een eigen filtermateriaal:
- Rockflow(steenwol) zonder toevoegingen (referentie kolom)
- Rockflow + 30% Ferrosorp FeOOH (25/50 um) fijn
- Rockflow + 30% Aquasorp CS actieve kool
- Rockflow + 15% GEH FeOOH grof + 15% Aquasorp CS actieve kool
De 30% ijzerhydroxide is een meer fijngemalen versie dan de 15% ijzerhydroxide. De aanname is dat dit verschil weinig effect zal hebben op de resultaten.
Door Rockwool zijn deze mengsels handmatig aangemaakt en tot platen geperst. Door KWR zijn 3 cm dikke rondjes uitgezaagd uit de platen waarmee de kolommen zijn gevuld met een bedhoogte van 0,5 m. Dit gestapelde systeem leverde wel luchtinsluiting op grensvlakken van de plaatjes op, waardoor er met koolstofdioxide is geflushed om de bellen te verwijderen. In de praktijk zal dit minder spelen, omdat de platen dan niet gestapeld zullen zijn en verticaal zullen staan. Daan (ROCKWOOL) geeft aan dat hij wel een voorbeeld kent waarbij bij het installeren van een Rockflow plaat heel hard regende, waarbij de hele plaat is gaan drijven. Of dit voor ons in het veldwerk ook een rol gaat spelen, zal afhangen van het uiteindelijke ontwerp.
Er is gekozen voor het gebruik van synthetisch afstromend hemelwater in deze proef.
Edu: Waarom pH 7? Is dat representatief? Gijsbert: ja, in de hemel is de pH van regen 5,8, maar in afstromend hemelwater mengt het op met oplosbare stoffen en daardoor ga je al snel richting pH7.
De toegevoegde verontreinigingen die representatief zijn voor stofgroepen met relatief hoge concentraties in afstromend hemelwater zijn:
- Zware metalen: zink en koper
- Nutriënten: fosfaat
- Ftalaten: dioctyl ftalaat
- Thiazolen: 1,2,3-benzotriazool
- PAKs: fluorantheen en fenantreen
- Pesticides: diuron
Daarbij moet worden opgemerkt dat dioctyl ftalaat wel is meegenomen in de proef, maar dat de monsters daarvan nog in de vriezer liggen, omdat de analysekosten aan de hoge kant zijn. In een later stadium kunnen deze monsters alsnog worden geanalyseerd.
De kolommen zijn eerst met het synthetische straatwater met bui intensiteit van 0,9 mm/uur gevoed. Vervolgens heeft de pomp een halve dag stilgestaan, om daarna een bui van 9 mm/uur te simuleren. Na vier dagen stilstand volgde 2,2 mm/uur. En na nog 9 dagen stilstand werd onder het 2,2 mm/uur regime zout aan het hemelwater toegevoegd om het gebruik van strooizout na te bootsen.
De bui-intensiteiten zijn afgestemd op oppervlak en contacttijd uit de praktijk in Apeldoorn en de gehanteerde drie bui intensiteiten worden in Duitsland standaard gehanteerd, wat vergelijking vergemakkelijkt. In Duitsland kijken ze echter ook naar opgeloste deeltjes, wat wij niet hebben gedaan. Sidney (Nijmegen) merkt op dat onze proef daarmee niet representatief is voor de praktijk. Gijsbert (KWR) erkent dat, maar benadrukt ook dat wij een voorfilter ontwikkelen die gericht is op het verwijderen van organische microverontreiniging, als laatste stap voor lozing of infiltratie. In Duitsland kijken ze niet naar fosfaat, ftalaten, thiazolen, PAKs en pesticides, wat wij wel onderzocht hebben.
Bespreking resultaten
De resultaten zelf staan in de PowerPoint slides van Gijsbert Cirkel (KWR). In dit verslag is de bespreking ervan opgenomen.
Uit de kolomproeven blijkt dat het verwijderingsrendement van koper en zink door steenwol met ijzerhydroxide en ook door steenwol met ijzerhydroxide en actief kool mengsel goed wordt verwijderd. Steenwol naturel en steenwol met 30% actief kool presteren beiden onvoldoende (<80% Cu; <70%Zn). Met strooizout blijven de zware metalen goed gebonden aan de ijzerhydroxide.
Voor sorptie van fosfaat is de pH niet optimaal, want die ligt tussen de 4-6 om positief geladen te zijn, waarbij het voedingswater (pH7) hogere negatieve lading van ijzerhydroxide geeft. Ondanks dat, is de ijzerhydroxide wel in staat om een deel van de fosfaat te verwijderen.
Vraag van Edu: is fosfor een ding? Gijsbert: fosfor is in hemelwater naar grondwater niet zo relevant, maar voor oppervlaktewater wel.
Voor fluorantheen en fenantreen presteert actief kool juist weer heel goed, ook bij een zoutpuls. IJzerhydroxide verwijdert wel wat, maar niet lang en laat bij een zoutpuls de PAKs ook weer deels los.
Van 1,2,3-benzotriazool is bekend dat het minder goed te verwijderen is, maar actief kool doet het nog best goed (ca. 80% verwijderingsrendement) en laat het minste verontreiniging weer los bij een zoutpuls.
Bestrijdingsmiddel diuron is verboden in de landbouw, maar zit o.a. nog in coatings van verf, dus komt nog steeds in afstromend hemelwater terecht in het stedelijk gebied. Ook deze stof is moeilijk te verwijderen. Actief kool doet het weer goed. IJzerhydroxide werkt nauwelijks.
Conclusies
- Reactieve bestanddelen kunnen succesvol aan de steenwolmatrix worden toegevoegd
- De toegevoegde bestanddelen blijven goed verdeeld in de matrix en spoelen nagenoeg niet uit
- Met toevoeging van FeOOH kunnen koper en zink effectief verwijderd worden (voldoet aan de Duitse grenswaarden)
- Fijn malen en hoger gehalte FeOOH geeft hogere verwijdering van metalen en P
- Effect van FeOOH op omv’s is beperkt
- Actief kool verwijdert in beperkte mate ook koper
- pH is niet optimaal voor P verwijdering
- P komt deels weer beschikbaar bij zoutpuls
- Actief kool is effectief voor het verwijderen van organische microverontreinigingen
- Hogere concentratie actieve kool geeft hogere verwijdering
Lotte: doorstroomtijd? Gijsbert: drukopbouw was geen sprake van. Door beperkte toevoeging van adsorberende materialen wordt aangenomen dat er even snel verstopt wordt als bij steenwol naturel. De proef is ontworpen voor oppervlak 1x1 meter. Dus er gaat best veel water door een kolom.
Myrthe: hoe lang blijft het functioneren? Gijsbert: dat is nog onbekend. Er zijn 800 bedvolumes gedaan. Maar 100en tot 1000en is gangbaar bij drinkwaterbedrijven. Dat is bij ons budgettair niet haalbaar. Voordeel hiervan is wel dat je het makkelijk kan vervangen. Gangbaar is na vier jaar. Actief kool kan misschien ook geregenereerd worden in de steenwol. Daan (Rockwool) geef aan dat 1500 graden het smeltpunt van de steenwol platen is. De plaat eruit halen en vervangen kan sowieso.
Sidney: zonder zwevende deeltjes gedaan? Gijsbert: ja. Sidney: met grind en drain heb je de zwevende deeltjes er nog niet uit. Dus zal in de praktijk wel een ander verhaal worden. Dus het moet wel na een voorzuivering getest worden. Joris: platen staan er verticaal in. Je kan gewoon zien wanneer de plaat vol zit.
IJzerhydroxide moet soms droog staan, zodat het amorf blijft. Actief kool werkt juist beter bij permanente verzadiging van water. Dat kan in de praktijk lastig zijn als beide materialen gecombineerd gaan worden.
NB. Meer achtergrondinformatie over nieuwe zeer zorgwerkkende stoffen, de database update met normen, de zoektocht naar gidsstoffen, de sorptie van die gidsstoffen, de geselecteerde filtermaterialen en dragermateriaal en de berekende contacttijd, is terug te lezen in het verslag van de voorgaande consortiumbijeenkomst op 20 februari 2025.