Polishing Pellets Recharged

Fosfaatvervuiling leidt tot overmatige algengroei en bedreigt waterleven, terwijl strengere KRW- en afvalwaterrichtlijnen een grote defosfateringsuitdaging creëren. KWR ontwikkelt de Polishing Pellet, een korrel gemaakt van ijzerslib uit de drinkwaterproductie, die fosfaat en arseen efficiënt kan verwijderen. Het project richt zich op het optimaliseren van pelletregeneratie, het terugwinnen van fosfaat en het ontwikkelen van een wasprocedé voor brede, circulaire toepassing. Samen met partners uit de watersector wordt gewerkt aan een duurzaam, herbruikbaar en schaalbaar alternatief voor traditionele defosfateringstechnieken.

Fosfaat is essentieel voor alles wat groeit, bloeit en leeft. Te veel fosfaat kan echter leiden tot overmatige algengroei, waardoor waterleven verdrukt of verstikt raakt. Het verminderen van fosfaat in het aquatisch milieu is essentieel om te voldoen aan de KRW-regelgeving. Afvalwaterzuiveringen hebben door dezelfde KRW-doelen en de Richtlijn Stedelijk Afvalwater ook de taak om te voldoen aan strenger wordende fosfaatnormen. De verwachte defosfateringsbehoefte voor de waterschappen bedraagt circa 910 ton P/jaar.

De huidige defosfateringstechnieken berusten op het toevoegen van chemische vlokmiddelen (FeCl₃) of hebben een relatief lage adsorptiecapaciteit (zoals ijzerzand). Bovendien is de beschikbaarheid van deze technieken onderhevig aan beschikbaarheid van bulkchemicaliën (zoals HCl) uit het buitenland, wat bij verstoringen in de supply-chain (zoals tijdens COVID-19) heeft geleid tot dreigende tekorten en een verstoorde markt. Ook dekt de voorraad ijzerzand slechts 0,8% van de totale defosfateringsbehoefte.

KWR heeft in het TKI-project Polishing Pellets een korrel ontwikkeld, gemaakt van ijzerslib uit de drinkwaterproductie: de Polishing Pellet. IJzerslib is rijk aan ijzer(hydr)oxide wat bekend staat om de sterke affiniteit met fosfaat en hoge fosfaatadsorptiecapaciteit[1]. Zo werd met de Polishing Pellets  de fosfaatconcentratie in RWZI-effluent in een duurtest verlaagd van 0,1-1,2 mg/L ortho-P tot 0,01-0,028 mg/L ortho-P, wat overeenkomt met 78-99% verwijdering. Daarnaast zijn de pellets in staat om o.a. arseen en waterstofsulfide af te vangen. Op basis van de huidige pellet-kennis kan met het ijzerslib uit de drinkwaterproductie 100-150 ton P per jaar verwijderd worden. Door de grote defosfateringsbehoefte van ~910 ton P/jaar is het essentieel dat de pellets meermaals ingezet kunnen worden voor fosfaatverwijdering, oftewel regenereerbaar zijn.

Met oog op de KRW-doelen (deadline 2027) en Richtlijn Stedelijk Afvalwater (deadline 2039), hebben waterschappen en overheden een grote defosfateringsuitdaging. Daarnaast zijn er drinkwaterbedrijven die oplossingen zoeken voor de behandeling van arseenhoudende stromen. Polishing Pellets kunnen een oplossing bieden voor deze uitdagingen.

Om tot een volledige implementatie in de praktijk te komen, is er meer onderzoek nodig naar:

• pellet-regeneratie en fosfaat-recovery uit de regenereraatstroom om te voorzien in de defosfateringsvraag;
• een wasprocedé die ongewenste uitloging (zoals organisch materiaal en mangaan) voorkomt en zo de pellets breder toepasbaar maakt (zoals in drinkwaterbehandeling/concentraatbehandeling);
• de stabiliteit en fosfaat/arseen adsorptiecapaciteit van de pellets onder praktijkrelevante condities zoals RWZI effluent, RO-Concentraat of oppervlaktewater;
• de maatschappelijke waarde analyse van de pellets in vergelijking met conventionele defosfaterings/arseenverwijderings technieken of ander gebruik van ijzerslib.

[1] Wanneer fosfaat (PO₄^3-) op het ijzer(hydr)oxide-oppervlak adsorbeert, vervangt het de OH-groep op het oppervlak. Hier kan het fosfaat meerdere bindingen aangaan met één Fe-atoom, of binden aan meerdere Fe-atomen. IJzer(hydr)oxides hebben daardoor een sterke affiniteit met fosfaat.