Met de huidige biologische afvalwaterzuiveringen kost het veel beluchtingsenergie om stikstof uit het afvalwater te halen en wordt lachgas (een sterk broeikasgas) gevormd. Hiernaast neemt de belasting van veel communale zuiveringen toe, waardoor het steeds lastiger is om aan de strenger wordende lozingsnormen te voldoen. Mogelijk kan de inzet van (gesuspendeerde) ionenwisseling, een fysisch-chemisch proces, dit probleem oplossen. In dit project wordt de potentie van Suspended Ion Exchange (SIX) verkend voor de verwijdering van N uit afvalwater via literatuur- en laboratoriumonderzoek. Daarnaast zal in een langdurige continu draaiende pilot installatie kennis en ervaring opgedaan worden met het gedrag van de ionenwisseling in afvalwater. De techniek kan in potentie het zuiveringsproces fundamenteel veranderen. Deze pilot installatie wordt beproefd op de rwzi Velsen.

Ionenwisseling (Ion Exchange of IEX) is een proces waarbij ionenwisselings-harsbolletjes in contact wordt gebracht met de voedingsstroom en daarmee een bepaalde contacttijd heeft om de doelcomponent te absorberen. Dit gebeurt op basis van uitwisseling van ionen. Afhankelijk van de functionele groepen in de hars worden positief (CIX of Cat Ion Exchange) of negatief geladen ionen (AIX of An Ion Exchange) uitgewisseld. Eerder STOWA onderzoek naar N-verwijdering met ionenwisseling (Stowa 2001-19) was gericht op een vast-bed kolom reactor. Dit proces is gevoelig voor ‘turbidity and clogging’. Vast-bed IEX is toegepast bij Waterfabriek Wilp nadat het afvalwater is behandeld met nanofiltratie modules.

Suspended Ion Exchange (SIX®) is een door PWNT ontwikkeld proces waarbij ionenwisselingshars in suspensie wordt gebracht met de voedingsstroom. Door intensieve menging wordt het water en hars met elkaar in contact gebracht. De hars en het water wordt door een aantal contactors geleid waarbij gedurende de verblijftijd absorptie plaatsvindt aan de hars. De hars wordt vervolgens afgescheiden van de hoofdstroom en in een apart regeneratie vat geregenereerd. Tijdens het regeneratie proces wordt de hars met een regeneratie vloeistof (zout, zuur/base) gespoeld waarbij het in het proces geabsorbeerde ion wordt opgenomen in de regeneratievloeistof en de hars weer hergebruikt kan worden. De regeneratie vloeistof wordt meerdere keren hergebruikt voordat deze verzadigd is. De geregenereerde hars word als geheel weer teruggeleid naar de inlaat van de installatie en opnieuw ingezet. In Andijk en in Plymouth heeft PWNT referentie installaties voor de zuivering van drinkwater staan met capaciteiten van 300-1500 liter per seconde. Op deze installaties vindt naast absorptie van opgelost organisch materiaal onder andere ook absorptie van Nitraat plaats.