Polishing Pellets - Circulaire adsorptiekorrels voor verwijdering van fosfaat, arseen en waterstofsulfide

IJzerslib (waterijzer) komt als reststroom vrij tijdens de drinkwaterproductie. Waterijzer is rijk aan ijzer(hydr)oxide waaraan fosfaat, arseen en waterstofsulfide kunnen adsorberen. Dit maakt het waterijzer in potentie ideaal voor de verwijdering van deze stoffen. Het nadeel van waterijzer is echter dat het veel water bevat. Hierdoor is het transport milieuonvriendelijk en kostbaar. Het waterijzer drogen is ook geen optie: het materiaal zou dan te stoffig worden voor gangbaar transport doordat het bij in- en uitladen opstuift. Om de potentie van het waterijzer te kunnen benutten en een transporteerbaar product te genereren, kan het waterijzer gepelleteerd worden. Niet alleen maakt dit het waterijzer transporteerbaar, het zorgt er ook voor dat het waterijzer in een filter kan worden toegepast. De pellets die hierbij gevormd worden moeten mechanisch sterk zijn en een hoge adsorptiecapaciteit hebben, waardoor pelleteren onder hoge druk afvalt. Hierbij verliezen de pellets een groot deel van hun porositeit en daarmee ook adsorptiecapaciteit. De rotating-disk pelleteermethode kan daarentegen wel een oplossing bieden omdat hiervoor geen gebruikt wordt gemaakt van hoge drukken. De pellets worden bij deze techniek gevormd door een ‘sneeuwbal’- effect. Het materiaal wordt geroteerd in een grote schaal waarbij de pellets, net als sneeuwballen, groeien doordat
er steeds een beetje meer materiaal aan de pellets blijft plakken.
Waterijzerpellets hebben de potentie om ingezet te worden als fosfaatadsorbens. Door de KWR-doelen voor 2027 en de Stedelijk Richtlijn Afvalwater (ingang 2035) is de defosfateringsbehoefte sterk groeiende, en daarmee ook de vraag naar goede defosfateringstechnieken. De hedendaagse defosfateringstechnieken als coagulatie-flocculatie met metaalzouten (veelal ijzer(III)chloride) en ijzerzandfiltratie vragen of om veel chemicaliën of kunnen maar in een kleindeel van de defosfateringsbehoefte voorzien. Hierdoor is er behoefte aan een alternatieve defosfateringstechniek die geen gebruik maakt van een grote hoeveelheid chemicaliën en de potentie heeft om in een groot deel van de defosfateringsbehoefte te kunnen voorzien.

Binnen het TKI-project ‘Polishing Pellets’ is een succesvol recept ontwikkeld om uit waterijzer fosfaat en arseen- adsorberende pellets te produceren met de rotating-disk pelleteermethode, de zogenaamde ‘Polishing Pellets’. Hiervoor is een literatuuronderzoek gedaan naar verschillende bindmiddelen voor pelleteren, waarna een deel van deze bindmiddelen zijn getest in een bindmiddelenscreening (CaO, cement, CMC en PVA) op kleine schaal. Sterkte- en adsorptie-metingen lieten zien dat CMC en PVA de meest geschikte bindmiddelen zijn. Uit de bindmiddelen- optimalisatie met deze twee bindmiddelen bleek PVA met een hoge hydrolysegraad en hoog molecuulgewicht het meest geschikte bindmiddel, zowel op het gebied van pelletsterkte als (fosfaat) adsorptiecapaciteit. Grondwaterslib afkomstig van Vitens locatie Spannenburg (de grootste grondwaterslib-producent in Nederland) en oppervlaktewaterslib afkomstig van Waternet locatie Loenderveen bleken beide geschikt als uitgangsstof voor de
Polishing Pellets met het ontwikkelde recept. Met deze slibben is op kleine schaal een grotere hoeveelheid pellets geproduceerd (30-40 kg).