Foto: REDstack
Foto: REDstack
In het Westland worden drainagewater en restwaterstromen uit glastuinbouwgebieden op diverse locaties via een Centraal Afvoersysteem Drainagewater (CAD) verzameld. Dit biedt de mogelijkheid om het water collectief te zuiveren. Eén zo’n collectieve zuiveringsinstallatie is De Vlot in ‘s-Gravenzande, een samenwerking tussen ongeveer 65 tuinbouwbedrijven, gezamenlijk goed voor 160-170 hectare aan glastuinbouw. Bij de start was de verwachting dat jaarlijks 300.000 tot 500.000 kubieke meter drainagewater/restwater door de zuivering zou worden verwerkt [1].
Het probleem bij deze reststromen zijn meststoffen als stikstof en fosfaat en, afhankelijk van de teelt, resten van gewasbeschermingsmiddelen. Ongezuiverd lozen van dit water zet de lokale waterkwaliteit onder druk en directe lozing is dan ook niet toegestaan. Om te voldoen aan de Kaderrichtlijn Water zijn de afgelopen jaren diverse zuiveringen van start gegaan.
De Vlot loost het effluent momenteel op het riool. De ambitie is het effluent zo schoon te krijgen dat directe lozing of benutting als gietwater mogelijk wordt [1].
De huidige installatie bij De Vlot behandelt het influent achtereenvolgens met een mechanische zeef, ijzerchloridedosering gecombineerd met sedimentatie, langzame zandfiltratie en actief kool. Hiermee worden ruim de helft van het fosfaat en veel organische bestanddelen, inclusief restanten van gewasbeschermingsmiddelen, verwijderd. Vooral voor nitraat (NO3-) maar ook voor sommige andere ionen is een extra stap nodig. Middels een pilot is onderzocht of ‘elektrodialyse-reversal’ een optie is. In dit onderzoek kon het effluent direct behandeld worden met EDR zonder aanvullende voorbehandeling. De centrale vraag was dan ook of EDR in staat zou zijn om nitraat afdoende selectief te verwijderen, ten opzichte van de overige aanwezige ionen.
Behalve naar nitraat is ook gekeken naar andere verschijningsvormen van stikstof. Uit analyses bleek dat het drainagewater erg weinig organisch-N en ammonium (NH4+) bevat; NH4+ bleef zelfs onder de detectielimiet (0,1 mmol/L). Het doel voor totaal stikstof in het KRW-programma 2022-2027 is op de lozingslocatie (boezem Westland) minder dan 2,00 mg totaal-N per liter (zomergemiddelde). Dat betekent dat de nitraatconcentratie in het effluent met ruim 95 procent omlaag moet, tot maximaal 8,9 milligram nitraat per liter.
Pilot
De pilot is opgezet om in de praktijk EDR als aanvullende waterbehandeling te beproeven, aansluitend op de bestaande zuivering. Voordeel van EDR is dat het modulaire karakter het mogelijk maakt om bij gebleken succes in één keer op te schalen naar full-scale.
Tijdens de pilot in het najaar van 2025 had het voedingswater voor de EDR-installatie een nitraatconcentratie van 180-280 mg/L. De installatie bestond uit een tweestaps EDR-systeem met een capaciteit van 10 kubieke meter per uur, gebouwd door de Pure Water Group (Sprundel) in een zeecontainer.
Elektrodialyse is een elektrisch gedreven membraanproces dat kationen en anionen (zouten) uit water verwijdert. In een elektrodialyse-stack worden vloeistofcompartimenten gevormd tussen alternerend gestapelde kation- en anionwisselende membranen. Door het opleggen van een elektrische potentiaal over deze stapel, worden de ionen door het respectievelijke membraan uit het ene vloeistofcompartiment ‘getrokken’ en vervolgens opgewerkt in het naastgelegen vloeistofcompartiment. Vervuiling van de membranen wordt voorkomen door geregeld de polariteit van de elektrische potentiaal om te keren (‘reversal’).
Bij elke EDR-stap wordt een deel van de aanwezige ionen uit de aanvoer verwijderd waarbij een schone fractie en een concentraat ontstaan. Hoe meer stappen, hoe schoner de schone fractie wordt. De tweestapsopzet van de pilot (twee stacks) maakte het mogelijk om zowel halverwege als aan het eind te meten aan de schone fractie en het concentraat en daarop gericht te sturen.
Bij de pilot is de installatie aangestuurd op een totaalverwijdering van zouten (ontzilting) van circa 75 procent. Drie keer per week werden monsters genomen van i) het influent, ii) het tussenproduct en het concentraat na de eerste stap, iii) het eindproduct en het eindconcentraat. Deze monsters werden wekelijks geanalyseerd.
Eén dag per maand vond een uitgebreidere meetreeks plaats waarbij de installatie werd ingesteld op vijf verschillende ontziltingsniveaus. Op elk instelniveau werden monsters genomen van het influent, de schone fractie na de eerste stap en na de tweede stap. Dat maakte het mogelijk om het verband in kaart te brengen tussen de totale zoutverwijdering en de verwijdering van elk afzonderlijk ion [2].
In de pilot kwam 80 procent van het voedingswater als schoon productwater beschikbaar. De verwijderde ionen kwamen terecht in het concentraat (de resterende 20 procent).
Hoewel er dus nog steeds sprake is van een ‘vuile’ stroom die afgevoerd moet worden, biedt deze verschuiving van rioollozing naar oppervlaktewater een cruciaal voordeel. De huidige lozing van het volledige volume op de riolering geeft een grote belasting van het stelsel. Door het overgrote deel van dit debiet te verplaatsen naar het oppervlaktewater, komt er rioleringscapaciteit vrij voor bijvoorbeeld woningbouw. Daarnaast draagt lozing van dit schone, zoete water op de lokale boezem bij aan de waterbeschikbaarheid in droge perioden.
Nitraat effectief verwijderd
Het systeem verwijderde tot 97 procent van het aanwezige nitraat uit het restwater, bij een waterterugwinning van 80 procent en een totale zoutverwijdering van 75 procent. Daarmee kwam de concentratie van het productwater uit op 8,9 mg/L NO3- of lager, waarmee volledig wordt voldaan aan de gestelde lozingsnormen voor het oppervlaktewater (KRW-programma Delfland 2022-2027).
Opvallend is hoe snel de nitraatverwijdering gaat. Al na de eerste EDR-stap, bij een totale ontzilting van slechts 55 procent, is al 80 procent van het nitraat verwijderd. Ook chloride wordt snel verwijderd.
Deze preferente verwijdering van nitraat en chloride ten opzichte van sulfaat (zie afbeelding 1) komt waarschijnlijk door de combinatie van mobiliteit en ruimtelijke eigenschappen van deze ionen. NO3- en Cl- hebben een vergelijkbare ion-straal en een lager hydratatiegetal dan sulfaat. Hierdoor ondervindt sulfaat meer weerstand bij het transport door de membranen, wat resulteert in een tragere verwijdering. De sulfaatverwijdering bedraagt bij een totale ontzilting van 75 procent dan ook slechts circa 20 procent. Pas wanneer nitraat en chloride nagenoeg volledig zijn verwijderd neemt het transport van sulfaat door de membranen toe [2].
Bij de kationen is een vergelijkbaar patroon zichtbaar. Natrium en kalium worden goed verwijderd vergeleken met calcium en magnesium. Dit heeft als praktisch voordeel dat het geproduceerde concentraat niet zo hard wordt, waardoor neerslagvorming op de membranen beperkt blijft.
Afbeelding 1. Verwijderingsrendement per ion bij een totale ontzilting van 75 procent en een waterterugwinning van 80 procent.
Selectiviteit als sleutel
De selectiviteit van het EDR-systeem is niet alleen een interessante eigenschap, maar de kern van het technische voordeel. Omdat nitraat preferent wordt verwijderd, is het niet nodig om de totale anorganische vracht volledig te verwijderen om aan de nitraatnorm te voldoen. Bij 75 procent ontzilting middels EDR is de nitraatdoelstelling al ruimschoots gehaald. Dit scheelt zowel in energieverbruik als in de omvang van de installatie.
De samenstelling van het concentraat met o.a. nitraat en kalium biedt aanknopingspunten voor nuttige toepassing en voor vervolgonderzoek naar terugwinning van stikstof. Dit sluit logisch aan op het doel om reststromen zo veel mogelijk te benutten.
Afbeelding 2. Retentie van chloride (linksboven), nitraat (rechtsboven), bicarbonaat (linksonder) en sulfaat (rechtsonder), uitgezet tegen de retentie van de totale anionlading (stippellijn). Monstername in najaar 2025. De stippellijn geeft aan wanneer het betreffende anion in dezelfde mate zou worden verwijderd als de totale anionlading.
Perspectief voor de praktijk
De pilot bij De Vlot toont aan dat EDR een effectieve aanvulling is voor collectieve zuiveringsinstallaties. Directe lozing op het oppervlaktewater wordt haalbaar, wat de rioolwaterzuivering aanzienlijk ontlast en de beschikbaarheid van zoet water in de boezem tijdens droge perioden vergroot.
De operationele kosten van de EDR-stap worden geschat op circa € 0,15 per kubieke meter gezuiverd water. Dit bedrag omvat zowel het stroomverbruik van ongeveer 0,6 kWh als de benodigde chemicaliëndosering om neerslagvorming in het concentraat te voorkomen. Hoewel deze variabele kosten gunstig zijn ten opzichte van de rioolheffing, moeten voor een volledig bedrijfseconomisch beeld ook de kapitaallasten en onderhoudskosten worden meegewogen.
Een belangrijk aandachtspunt blijft het concentraat. Hoewel meer dan driekwart van het volume aan restwater als schoon water beschikbaar komt, moet de resterende ingedikte reststroom binnen de bestaande juridische en logistieke kaders worden verwerkt.
Een hogere recovery is technisch mogelijk, maar verhoogt het risico op neerslagvorming in het concentraat [3]. Bovendien wordt het volume dat geloosd moet worden daarmee wel verkleind, maar de te lozen vracht blijft hetzelfde. Voor een duurzame praktijktoepassing is het op de langere termijn nodig dat terugwinning van nuttige grondstoffen uit het concentraat haalbaar wordt. Een verder ingedikt concentraat biedt hiervoor wel meer kansen.
Collectieve zuiveringen voor de tuinbouw zoals De Vlot (‘s-Gravenzande) zuiveren restwater uit glastuinbouwgebieden, met name gericht op het verwijderen van restanten van gewasbeschermingsmiddelen. Voor lozing op oppervlaktewater en/of hergebruik als gietwater is vaak een aanvullende stap nodig die ook de concentratie opgeloste nutriënten selectief verlaagt. REDstack testte bij De Vlot een pilotinstallatie voor elektrodialyse-reversal (EDR). In najaar 2025 verwijderde EDR bij 80 procent waterterugwinning en 75 procent totale ontzilting vrijwel alle nitraat (97 procent), waarmee lozing op oppervlaktewater mogelijk werd. EDR verwijdert nitraat en chloride eerder dan sulfaat, en natrium en kalium eerder dan calcium en magnesium.
Dit artikel wijkt qua eindredactie af van de papieren versie (Water Matters 22, pag. 12-15, juni 2026), inhoudelijk is er geen verschil.