Ontijzeren
Verwijderen van ijzer (Fe) en mangaan (Mn)
|
Het verwijderen van ijzer en mangaan kan volgens twee principes gebeuren:
• Ofwel via de klassieke manier van oxidatie met filtratie. Dit kan zowel bovengronds als ondergronds
• Ofwel door gebruik te maken van een kationenuitwisseling (zie techniek: ionenwisselaar (kation))
De keuze van de techniek wordt mede bepaald door de pH of zuurtegraad van het uitgangswater. Is die pH lager dan 7 kan ijzer en mangaan enkel efficiënt verwijderd worden door gebruik te maken van kationenuitwisseling.
Oxidatie gecombineerd met filtratie
Wat doet deze techniek?
Door beluchten van het water wordt het tweewaardig ijzer (Fe2+) in het water via een oxidatiereactie met zuurstof omgezet in onoplosbaar driewaardig ijzer (Fe3+). Vervolgens wordt het onoplosbare Fe3+ met behulp van een zandfilter uit het water verwijderd samen met andere onoplosbare deeltjes zoals bijvoorbeeld geoxideerd mangaan en grove, zwevende deeltjes.
Hoe werkt deze techniek?
In een eerste stap wordt perslucht in het water gebracht. Bijna 80 % van lucht bestaat uit zuurstof en op die manier wordt zuurstof aan het water toegevoegd. Door de toevoeging van zuurstof worden enerzijds diverse gassen, zoals CO2 en CH4 (methaan) uit het water verwijderd en anderzijds zal door de toevoeging van zuurstof tweewaardig, oplosbaar ijzer (Fe2+) geoxideerd worden tot driewaardig, onoplosbaar ijzer (Fe3+).
In de praktijk wordt deze beluchtingsstap meestal uitgevoerd in een beluchtingsvat, waarbij de lucht met behulp van een compressor aan het water wordt toegevoegd. Deze beluchtingsstap kan ook inline of via een speciale beluchtingsbuis plaats vinden. Hoe intensiever het water met lucht vermengd wordt, hoe meer zuurstof er in het water opgelost wordt en hoe meer ijzer kan geoxideerd worden. Om een betere werking te bekomen, wordt zowel in een beluchtingsvat als in een beluchtingsbuis vaak gebruik gemaakt van kunstofringen die ervoor zorgen dat er een nog meer turbulent stromingspatroon bekomen wordt. Wanneer zeer hoge ijzergehaltes in het water aanwezig zijn, kan aanvullend op beluchten, gebruik gemaakt worden van chemische oxidatiemiddelen om de omzetting van Fe2+ naar Fe3+ te verbeteren of kunnen twee installaties na elkaar geplaatst worden.
In de tweede stap wordt het neergeslagen ijzer, samen met andere onoplosbare componenten zoals zwevend vuil of geoxideerd, neergeslagen mangaan, afgefilterd met behulp van een filter. Typisch wordt hier gebruik gemaakt van een snelle zandfilter. Deze snelle zandfilter is opgebouwd uit meerdere lagen van los gestapeld filtermateriaal dat bestaat uit zand en grind. Hoe dieper in de filter, hoe fijner het filtermateriaal. Op die manier worden steeds fijnere onzuiverheden uit het water gefilterderd. Na een periode van filtratie wordt de filter geregenereerd waarbij de filter in omgekeerde richting gespoeld wordt met proper spoelwater om de afgefilterde vuildeeltjes uit de filter te verwijderen. Het vuile spoelwater wordt afgevoerd en de filter is opnieuw klaar om gebruikt te worden. Om de werking van de filter te verbeteren wordt gespoeld met een water/lucht-mengsel om de expansie van het filtermateriaal te bevorderen.
Hoe deze techniek onderhouden?
Zowel het proces van beluchting als het regenereren van de filter in deze techniek gebeurt automatisch.
Net als bij de meeste technieken is het belangrijk om regelmatig te verifiëren of de installatie nog correct werkt. Een regelmatige wateranalyse waarbij het ijzergehalte gecontroleerd wordt is aan te raden. Op die manier kan het correct functioneren van de installatie eenvoudig opgevolgd worden.
Hou er rekening mee dat bij het terugspoelen van de zandfilter, er altijd wel een (kleine) fractie van de neergeslagen ijzer, mangaan, … achterblijft waardoor na verloop van tijd het filtermateriaal (zand- en grindfractie) moet vervangen worden. Laat op dat moment ook het beluchtingssysteem door de firma controleren.
Waar op letten bij toepassen van deze techniek?
De keuze van het beluchtingssysteem (beluchtingsvat, beluchtingsbuis of inline-beluchting) wordt best afgestemd op het ijzergehalte van het water. Wanneer het ijzergehalte van het water hoger ligt dan 5 mg/l dan zal inline beluchting vaak niet volstaan en dient minimum gekozen te worden voor een beluchtingsbuis. In een beluchtingsvat kan nog intensiever belucht worden waardoor de werking efficiënter zal verlopen dan in een beluchtingsbuis.
De oxidatiereactie van ijzer verloopt meest optimaal tussen pH 7 en 9, zodra de pH van het water lager is dan 7 verloopt de oxidatie veel trager waardoor het proces van oxidatie veel minder efficiënt zal verlopen. Belangrijk is dus zeker na te kijken wat de pH van het water is en eventueel kan een pH correctie nodig zijn om de ontijzeringsbehandeling efficiënt te laten verlopen. Voor oxidatie van mangaan ligt de pH optimaal tussen 9 en 10,5. Dit betekent dat mangaan met deze behandeling beperkt uit het water verwijderd wordt. Is de pH van het water te laag (lager van pH-waarde van 7), dan kies je best voor een ionenwisselaar (kationen-uitwisselaar) om te hoge waardes aan ijzer en/of mangaan te verwijderen. Bij lage pH zal een systeem van beluchten en filtratie nooit voldoende efficiënt werken.
Belangrijk is gebruik te maken van een filter die automatisch regenereert. De frequentie van regeneratie dient afgestemd te worden op de hoeveelheid neerslag die moet verwijderd worden uit het water. Indien het water zeer veel grof vuil en zwevende deeltjes bevat, is het nuttig om een eerste grove filter te plaatsen voor de beluchtingsstap om de grootste deeltjes reeds te verwijderen.
Ondergronds ontijzeren
Wat doet deze techniek?
Een relatief recente manier van ontijzeren is het toepassen van ondergronds ontijzeren. Bij deze techniek wordt het ijzer (en mangaan) geoxideerd – zoals de techniekbeschrijving doet vermoeden – in de ondergrond. Door het ondergronds injecteren van belucht water wordt het tweewaardig ijzer (Fe2+) in het water via een oxidatiereactie met zuurstof omgezet in onoplosbaar driewaardig ijzer (Fe3+). Het opgepompte water bevat daardoor een lager ijzergehalte. Hetzelfde zal gebeuren met mangaan, waarbij tweewaardig mangaan geoxideerd wordt en neerslaat.
Hoe werkt deze techniek?
Er wordt bij deze techniek gewerkt met minimaal twee filterputten, die technisch gezien tot op dezelfde diepte zitten. Uit één filterput wordt er water opgepompt en dit water wordt verrijkt met lucht en dus met zuurstof. Vervolgens wordt dit zuurstofrijke water in de andere filterput gepompt. Op die manier komt het zuurstofrijke water in de ondergrond en zal ijzer (en mangaan) in het grondwater oxideren en neerslaan. Na een bepaalde tijd (typisch is dit één week) wordt de rol van de twee filterputten omgewisseld. Er wordt water uit de tweede filterput gepompt dat kan gebruikt worden voor de verschillende toepassingen. Een deel van het opgepompte water wordt verrijkt met zuurstof en dit zuurstofrijke water wordt in de eerste filterput gepompt. Na een opstartfase (waarbij er netto geen water gebruikt wordt) wordt er alternerend uit de filterputten grondwater opgepompt. In de put waar geen grondwater wordt onttrokken, wordt belucht, zuurstofrijk water, geïnjecteerd.
Hoe deze techniek onderhouden?
Zowel het proces van beluchting als het omschakelen in functie tussen de twee filterputten gebeurt automatisch. Toch is het belangrijk op te volgen of dit correct gebeurt.
Net als bij de meeste technieken is het belangrijk om regelmatig te verifiëren of de installatie nog correct werkt. Een regelmatige wateranalyse waarbij het ijzergehalte gecontroleerd wordt is aan te raden. Op die manier kan het correct functioneren van de installatie eenvoudig opgevolgd worden.
Waar op letten bij toepassen van deze techniek?
Deze techniek is voor Vlaanderen relatief nieuw maar wordt in andere Europese landen (Duitsland, Nederland, …) reeds van de jaren ’80 toegepast. Sinds 2017 is er in de Vlaamse milieuwetgeving een specifieke rubriek (Vlarem II. Bijlage 1. Hoofdstuk 53.12) opgenomen zodat deze techniek ook op maat van een landbouwbedrijf kan vergund worden. Hierbij dient rekening gehouden te worden met het feit dat het in Vlaanderen enkel toegelaten is om een dergelijk systeem te implementeren in de ondiepe of freatische grondwaterlagen. Het is niet toegelaten om dit toe te passen in diepe, kwetsbare waterlagen. De eerste praktijkervaringen in Vlaanderen leren dat ondergrondse afzettingen van geoxideerd ijzer geen aanleiding geven tot ondergrondse verstoppingen. Toch lijkt het raadzaam goed na te denken over de locatie waar de filterputten geboord worden zodat – mocht het toch nodig zijn – er zonder hinder van (toekomstige) gebouwen of verharding een nieuwe boring kan uitgevoerd worden om een extra filterput te voorzien.
