KRW-nummer: 08050
Contact: Stefan Jansen (0623281534, Stefan.jansen@deltares.nl)

 
Samenvatting IP/KRW eindrapport
 
Diffuse belasting van het oppervlaktewater met nutriënten uit landbouwgronden is een
hardnekkig probleem. Daarom zijn innovatieve maatregelen nodig. Het doel van het project Puridrain was het ontwikkelen en testen van verwijderingsmethoden voor de nutriënten stikstof (N) en fosfor (P) uit drainagewater van landbouwgronden.
 
De potentiële bijdrage van drainagewater aan de concentraties N en P in het oppervlaktewater is ingeschat door middel van literatuuronderzoek en veldonderzoek. Om de concentraties N en P tot de norm terug te kunnen brengen, moet de zuiveringsmethode een verwijdering van ca. 10 mg/L N en 1 mg/L P kunnen bewerkstelligen, en een debiet van 1-3 m3/dag per drain kunnen verwerken. Er kan grote variatie in concentratie en debiet optreden voor verschillende gebieden en tijdstippen: hier moet het zuiveringsysteem tegen bestand zijn.
 
Op basis van deze informatie is een aantal prototypen ontworpen. Voor nitraat is gestimuleerde denitrificatie geschikt en voor fosfaat vastlegging met bindende materialen. De mogelijke benaderingen vallen uiteen in twee hoofdrichtingen:

1. Zuivering langs de drain (“De omhulde drain”)
   Bij deze variant wordt gebruik gemaakt van het grote volume dat beschikbaar is voor zuivering. Voordeel is daardoor dat de verblijftijd relatief groot is. Nadeel is dat het hiervoor nodig is te graven.
2. Zuivering aan het einde van de drain (“Reactorconcept”)
   Bij deze variant wordt een reactor aan het einde van een of meer drains geplaatst. Dit betekent dat de verblijftijd in deze reactor kort is, en dat de zuiveringsmethode dus snel moet kunnen werken. In laboratoriumstudies zijn diverse zuiveringsmethoden op geschiktheid getest. Voor nitraat is de geschiktheid van diverse electronendonoren getest. Vooral houtsnippers, ethanol en bietenpulp bleken geschikt. Voor fosfaat zijn diverse bindende materialen getest. Een mogelijk knelpunt bij deze materialen vormt de grote benodigde hoeveelheid. Daarom is ook een alternatieve methode getest: electro-coagulatie. Deze methode bleek in het laboratorium geschikt voor verwijdering van fosfaat uit oppervlaktewater.

Er zijn drie veldproeven uitgevoerd om verschillende methoden in het veld te testen:

1. Denitrificatie door middel van omhulling van drains met houtsnippers (Noordhoek, Noord-Brabant). Omhulling van drains met houtsnippers bleek te leiden tot duidelijke afname van de nitraatconcentratie (ca. 50 tot 80%). Verdiepte ligging en bijmenging met bietenpulp bleken de nitraatverwijdering verder te stimuleren. Aandachtspunten zijn emissie van fosfaat en opgelost organisch materiaal bij te sterke daling van de redoxpotentiaal.
2. Denitrificatie door middel van een reactor met ethanoldosering achter drains (Prinsenbeek, Noord-Brabant). Met een reactor waarin via kunststofslangen geleidelijk ethanol gedoseerd werd, kon effectief nitraat verwijderd worden (tot ca. 98%).
3. Fosfaatverwijdering door middel van een electro-coagulatie reactor bij een stuwtje (Egmond aan den Hoef, Noord-Holland).

Testen in het veld wezen uit dat fosfaat tot beneden de norm verwijderd kan worden. Nadeel was, dat de methode niet lang achtereen kon draaien door verstoppingsproblemen. De conclusie is dan ook dat deze methode weliswaar potentie heeft, maar eerst verder doorontwikkeld moet worden. Voor de kosteneffectiviteit is een eenvoudige berekenmethode ontwikkeld. Deze laat zien dat de kosteneffectiviteit van bovenstaande methoden vergelijkbaar is met helofytenfilters door het geringe ruimtebeslag.
 
Dit onderzoek laat zien dat kosteneffectieve verwijdering van N en P uit drainagewater mogelijk is. Verder onderzoek zou zich vooral moeten richten op lange-termijn stabiliteit en neveneffecten en optimalisering van de methode.
De maatregelen die in het project ontwikkeld worden, worden nog niet toegepast, maar zullen binnenkort in pilots getest worden. Daarbij is de grootste vraag hoe deze methoden zullen presteren onder de sterk variërende omstandigheden bij drainage.

Praktijktips
Tip voor beleidsmakers en onderzoekers: bij de oplossing van het nutriëntenprobleem wordt momenteel nog veel gedacht aan bronmaatregelen of extensieve maatregelen zoals helofytenfilters. Beide aanpakken bieden mogelijkheden, maar kennen ook hun grenzen. Daarom is het zinnig om ook intensievere technologische maatregelen te overwegen.

Referenties
Jansen, S., R. Stuurman, en Jan Gerritse. 2011. Nitraatverwijdering uit drainagewater: veldproeven in project Puridrain. H2O/20