project

IJzer- en mangaanverwijdering in bovengrondse zandfilters én in de ondergrond: processen begrepen

Expert(s):
dr.ir. Dirk Vries, dr. Niels Hartog

  • Startdatum
    01 jan 2012
  • Einddatum
    31 dec 2013
  • Opdrachtgever
    Vitens
  • samenwerkingspartner(s)
    Vitens

Bij het zuiveren van grondwater is een goed lopende verwijdering van ijzer en mangaan vaak essentieel. Hoewel de technieken voor verwijdering van ijzer en mangaan al vele decennia worden gebruikt, is nog veel onduidelijk over de fundamentele mechanismen van de achterliggende processen en de snelheid daarvan in de praktijk. Effectieve maatregelen worden na trial-and-error post-hoc uitgevoerd of blijven zelfs uit. Hierdoor worden onnodige (operationele) kosten gemaakt. Verbeterde ontwerpen, minder waterverlies en minder deeltjes in het distributienet kunnen tot besparingen leiden.

In dit project hebben we twee modellen voor ijzerverwijdering (verder) ontwikkeld: één model voor ondergrondse ontijzering, en één model voor bovengrondse ontijzering. Daarnaast leidt de combinatie van modelontwikkeling met grote hoeveelheden (bestaande) kennis en data, tot inzicht in welke kennis mist of beperkend is. Daarmee kunnen we met gerichte metingen belangrijke onnauwkeurig bekende parameters beter definiëren en kennishiaten opvullen.

Combinatie van modellen en metingen voor beter begrip en optimalisatie

In dit project hebben we metingen uit de praktijk en gerichte metingen in het lab gecombineerd met modellering voor zowel de ondergrondse als bovengrondse ijzer- en mangaanverwijdering. We hebben data en gegevens verzameld en geselecteerd, en we hebben de modellen op verschillende manieren ontwikkeld en toegepast: (a) met of zonder fitten en (b) door het uitvoeren van gevoeligheidsanalyses op modelparameters.

Schematisch overzicht van het model van snelle zandfiltratie, een belangrijke processtap bij grondwaterzuivering die verantwoordelijk is voor de verwijdering van ijzer en mangaan. Het model houdt rekening met een bovenwaterlaag (supernatant) en een laag met filtermateriaal (in het algemeen zand) waarin oxidatie en adsorptie plaatsvindt.

Schematisch overzicht van het model van snelle zandfiltratie, een belangrijke processtap bij grondwaterzuivering die verantwoordelijk is voor de verwijdering van ijzer en mangaan. Het model houdt rekening met een bovenwaterlaag (supernatant) en een laag met filtermateriaal (in het algemeen zand) waarin oxidatie en adsorptie plaatsvindt.

Inzichten vertalen naar de praktijk

Met de kennis uit dit project is inzicht ontstaan die kan helpen bij verbetering van de zuivering van grondwater door goed lopende verwijdering van ijzer en mangaan. Daarnaast constateerden we bij het modelleren ook diverse kennishiaten. Voor de (bovengrondse) zuivering is verdere toetsing van het gecombineerde proces van oxidatie en adsorptie gewenst. Het model dient nog te worden uitgebreid voor het beschrijven van de opstart, deeltjestransport (o.a. van belang bij terugspoelen) en de biologische verwijdering. Voor de ondergrond is nauwkeurigere kwantificering van enkele modelparameters, zoals de reactiviteit van bodemorganische stof, gewenst. De modellen en ervaringen van de praktijktesten worden ingezet om de bedrijfsvoering op bestaande locaties te optimaliseren en de efficiëntie van de ontijzering en mangaanverwijdering te verhogen.

Ook bruikbaar in land- en tuinbouw, en bij bemalingen en WKO

Ondergronds ontijzeren wordt voor de drinkwaterproductie al vele jaren succesvol toegepast, maar biedt ook potentie voor andere sectoren waar problemen ontstaan bij het gebruik van ijzer- en of mangaanrijk grondwater, bijvoorbeeld in de land- en tuinbouw, het waterbeheer of bij toepassing van warmte-koude-opslag WKO.