De rioolwaterzuivering van 2050 is energie- en klimaatneutraal en levert volop circulaire grondstoffen. Het gezuiverde water voldoet aan zeer strenge kwaliteitseisen en is geschikt voor uiteenlopend gebruik. Dat is de ambitie van de Nederlandse waterschappen. De vraag is of dat met het huidige actief-slibzuiveringsconcept waarop rwzi’s gebaseerd zijn, haalbaar is. Waarschijnlijk niet. In het nieuwe project ‘Zuivering van de Toekomst’, gestart eind 2025, wordt een radicaal alternatief ontwikkeld. Een ‘trein’ van chemisch-fysische zuiveringstechnologieën vormt daarin het hart van een heel nieuw soort rwzi.

Als we de doelen en ambities voor rwzi’s willen halen, moeten we iets anders doen dan we tot dusver hebben gedaan. Dat was de conclusie van Gijs van Pruissen. Hij houdt zich bij Waterschap Aa en Maas bezig met initiatieven om zijn waterschap energie-neutraal en klimaatneutraal te maken. Van Pruissen startte met een groep collega-experts binnen het waterschap een expertgroep om na te denken over de vraag hoe een rwzi eruitziet die wel aan alle wensen en eisen kan voldoen. De groep meedenkers breidde al snel uit met experts van andere waterschappen en kreeg steun van STOWA. Deze ‘denktank’ resulteerde eind 2025 in het project ‘Zuivering van de Toekomst’, waaraan in ieder geval zeven waterschappen meewerken. Van Pruissen werd aangesteld als programmaleider. Cora Uijterlinde, programmamanager Afvalwatersystemen bij STOWA: “We zitten nog in de opstartfase. Andere waterschappen zijn van harte uitgenodigd ook aan te haken. We hopen dat deze ontwikkeling uiteindelijk wordt gedragen door een brede vertegenwoordiging van de Nederlandse waterschappen.”

Doel van het nieuwe programma is het ontwikkelen van de meest energie-efficiënte ‘trein’ van aan elkaar gekoppelde waterzuiveringstechnologieën die aan alle 2050-vereisten kan voldoen. Daarbij ligt de nadruk op alternatieven voor de gebruikelijke biologische zuivering, waarbij bacteriën verontreinigingen afbreken. Het gaat om chemische en fysische technieken als membraanfiltratie, coagulatie, flocculatie en ionenwisseling. Nu is biologie het hart van de rioolwaterzuivering en gebruiken de waterschappen dit soort fysisch-chemische technieken vooral in voor- en nabewerking. En dan met name om specifieke verontreinigingen af te breken of grondstoffen terug te winnen. In de zuivering van de toekomst vormen de fysisch-chemische technieken juist de basis. Een groot voordeel van fysisch-chemische technieken is dat het gros van de verontreinigingen niet wordt afgebroken tot CO₂, maar ‘heelhuids’ kan worden afgevangen en daarna kan worden teruggewonnen. Het gebruik van deze technieken moet ook zorgen voor minder uitstoot van broeikasgassen als lachgas, CO₂ en methaan.

Het doel van het project is om binnen vijf jaar een prototype van een nieuwe zuiveringsinstallatie te ontwikkelen en uitgebreid in een pilotopstelling te testen en te optimaliseren. Aan het eind van de looptijd moet er een ontwerp liggen dat op demoschaal gebouwd kan worden. De installatie op demonstratieschaal zou aansluitend gebouwd en getest moeten worden in de jaren erna. 

STOWA, vijf waterschappen en Haskoning startten in 2025 op rwzi Wijk bij Duurstede een demonstratieonderzoek naar het toepassen van een continu aeroob-korrelslibproces op bestaande rioolwaterzuiveringen. Dat gebeurt tot op heden alleen batchgewijs, in Nereda®-installaties (zie kader). Doel van de proef: het vergroten van de biologische zuiveringscapaciteit, zonder dat uitbreiding van de rwzi zelf nodig is. Een eerder uitgevoerde kleinschalige pilot op awzi Harnaschpolder liet veelbelovende resultaten zien.

Het merendeel van de ruim 300 rwzi’s in ons land is 40 tot 50 jaar oud. Aanvullende zuiveringsstappen zijn nodig om toekomstige lozingseisen te halen die voortvloeien uit de Kaderrichtlijn Water en de Richtlijn Stedelijk Afvalwater. Deze wordt de komende jaren van kracht. Daarbij neemt door de groei van bevolking en bedrijvigheid de hoeveelheid afvalwater steeds verder toe. Het betekent dat veel zuiveringen zullen moeten worden uitgebreid. De ruimte om rwzi’s uit te breiden is echter beperkt, zeker in stedelijke gebieden. Het toepassen van een continu aeroob-korrelslibproces op zuiveringen biedt hopelijk uitkomst. Daarmee kunnen de rwzi’s zonder ingrijpende verbouwing tien of twintig jaar extra meegaan en kan de zuiveringscapaciteit van de rwzi’s worden uitgebreid. Het praktijkonderzoek op rwzi Wijk bij Duurstede bouwt voort op de pilot op awzi Harnaschpolder van het Hoogheemraadschap van Delfland.

STOWA startte in 2025 met waterschappen en KWR een onderzoek naar een nieuw zuiveringsconcept: FRA-SO-CO-VAL: FRActioneren-SOrteren-COncentreren-VALoriseren. Hiermee wordt gezuiverd rioolwater (effluent) voorbehandeld om daarna met membranen te worden behandeld. Deze voorbehandeling voorkomt de vorming van problematische concentraatstromen en opent de deur naar hoogwaardig hergebruik van rwzi-effluent. Als de proef slaagt, komt de ultieme waterfabriek een stap dichterbij.

Membraanfiltratie is een vrij gangbare methode voor het bereiden van drinkwater. In het verleden heeft STOWA eind jaren negentig ook meegewerkt aan een zuiveringstechnologie die hierop is gebaseerd, de zogenoemde membraanbioreactortechnologie (MBR). Om uiteenlopende redenen heeft dit destijds niet doorgezet. Membraanfiltratie komt nu weer in beeld, omdat je ermee een excellente kwaliteit effluent kunt bereiken.

Het probleem bij de klassieke toepassing van membraanfiltratie is dat het leidt tot een concentraatstroom. Deze stroom bevat de vervuiling die uit het gezuiverde rioolwater wordt verwijderd om een zeer schoon eindproduct te krijgen (het permeaat). Het concentraat bevat, naast water, onder meer zouten, voedingsstoffen en organische microverontreinigingen. Maar wat doe je met deze achterblijvende vervuiling? Het idee van FRA-SO-CO-VAL is om voorafgaand aan de eigenlijke membraanfiltratie het rwzi-effluent voor te behandelen met een combinatie van technieken om de aanwezige concentraatstoffen te verwijderen en te verwaarden. De behandeling zelf bestaat uit een voorbehandeling (kaarsfiltratie) en drie nageschakelde zuiveringstechnieken: schuimvorming, nanofiltratie en ionenwisseling. 

Het nieuwe concept maakt het volgens de onderzoekers mogelijk om de ultieme filtratiemethode – omgekeerde osmose – toe te gaan passen. Daarmee wordt de productie van (hoogwaardig) hergebruik van effluent voor de meest uiteenlopende toepassingen mogelijk. Op die manier worden de rwzi’s echte ‘waterfabrieken’ die kunnen helpen bij het oplossen van klimaatuitdagingen (droogte).

Het idee van de waterfabriek wordt ook onderzocht in het project De Ultieme Waterfabriek, waar STOWA aan deelneemt. In dit langjarige project, dat eind 2026 wordt afgerond, wordt onder meer onderzocht of het technisch mogelijk is gezuiverd rioolwater op te waarderen tot drinkwater, en wat daarvan de consequenties zijn voor het gehele watersysteem. Ook wordt in dit project in kaart gebracht welke wetten en regels moeten veranderen voor grootschalige toepassing van effluent als bron voor drinkwater (mag het?). Aanleiding voor dit project is het feit dat de vraag naar (drink)water toeneemt. Maar de beschikbaarheid staat onder druk door droogte, vervuiling van grond- en oppervlaktewater en natuurlijk de stijgende vraag. Waterschappen en drinkwaterbedrijven zien gezuiverd rioolwater als mogelijke (extra) bron van zoet water.

Een voorbeeld van een mogelijke 'trein’ van elkaar opvolgende technologieën om vervuiling te scheiden of te fractioneren. Deze specifieke trein getest op pilotschaal op rwzi Terwolde (project Waterfabriek Wilp).

AI-illustratie van een waterzuivering van de toekomst