Colors: Blue Color

Download hier een pdf van dit artikel.

In het oppervlaktewater en grondwater van de provincie Utrecht worden gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt normoverschrijdend aangetroffen. Provincie Utrecht en Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden hebben daarom laten onderzoeken langs welke routes de gewasbeschermingsmiddelen in het water komen. Uit het onderzoek blijkt dat spuitdrift (via de lucht), drainage, de lozing van water uit fruitsorteerinstallaties en erfafspoeling de belangrijkste routes zijn. Duidelijk werd dat captan één van de probleemstoffen in het oppervlaktewater in fruitteeltgebieden is. De resultaten waren voor de Utrechtse fruitsector aanleiding om afspraken te maken met de provincie en het waterschap om de normoverschrijdingen terug te dringen. Alle partijen slaan nu de handen ineen om de waterkwaliteit te verbeteren. De afspraken zijn vastgelegd in het convenant: “Schoon water Utrechtse fruitteelt”. Het project is een mooi voorbeeld van een succesvolle samenwerking tussen de agrarische sector, waterschap en provincie.

Gewasbeschermingsmiddelen in het oppervlaktewater van De Stichtse Rijnlanden
Met 217 fruitteeltbedrijven ligt in het beheergebied van de Stichtse Rijnlanden iets meer dan tien procent van het Nederlandse areaal aan appel- en perenteelt. Op tien locaties meet het waterschap maandelijks een breed pakket aan gewasbeschermingsmiddelen in het oppervlaktewater. De statistieken zijn weergegeven in tabel 1.

Tabel 1 Statistieken monitoring gewasbeschermingsmiddelen De Stichtse Rijnlanden
Maandelijkse monstername op 10 locaties in oppervlaktewater.
1305-04 tabel1

*MTR = Maximaal toelaatbaar risiconiveau: de concentratie van een stof in water, sediment, bodem of lucht waar beneden geen negatief effect is te verwachten.

Van 2007 tot 2009 was een dalende trend te zien in het aantal analyses boven de detectiegrens, het aantal aangetroffen stoffen, aantal stoffen boven de MTR-norm en het aantal individuele normoverschrijdingen. In 2010 werd deze trend onderbroken en was het niveau weer terug op dat van het jaar 2007. Voor het waterschap en de provincie was dit de aanleiding om een onderzoek te laten uitvoeren.

Onderzoek naar de emissieroutes
Het onderzoek ‘Emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt in Utrecht’ is uitgevoerd door Alterra, Grontmij en PPO Fruit. Doel van het onderzoek was het in kaart brengen en het kwantificeren van de emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen in de fruitteelt. Daarnaast beschrijft het onderzoek oplossingsrichtingen om te voorkomen dat gewasbeschermingsmiddelen in het grond- en oppervlaktewater komen. Het was onmogelijk om onderzoek te doen naar alle toegelaten of gebruikte middelen in de fruitteelt. Op basis van de meetgegevens van het waterschap en verbruik door de telers is van vier stoffen de emissieroute en het risico voor de waterkwaliteit nader te onderzocht:
• captan - meest gebruikte fungicide in de appel- en perenteelt;
• boscalid - nieuwe stof (fungicide tegen vruchtrot): veel toegepast en in metingen aangetoond;
• thiacloprid - nieuwe stof (insecticide), vervangt imidacloprid (probleemstof);
• glyfosaat - herbicide (mogelijk risico voor grondwater).

Emissieroutes
Uit het onderzoek blijkt dat de belangrijkste emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen naar het oppervlaktewater zijn:
- spuitdrift
- drainage
- puntemissies (erfafspoeling)
- fruitsortering

1305-04 afb2 WaterABC emissieroutes Fruitteelt

Afbeelding 1. Emissieroutes op een fruitteeltbedrijf (Bron: Water ABC)

Spuitdrift levert in de fruitteelt de belangrijkste bijdrage aan de belasting van het oppervlaktewater. Spuitdrift wordt veroorzaakt door het zijwaarts spuiten, in plaats van neerwaarts zoals in de akkerbouw. Een belangrijke waarneming is dat de hoge concentraties van stoffen op meerdere meetpunten en op verschillende momenten worden vastgesteld. Door het gebruik van waarschuwingssystemen spuiten telers namelijk vaak massaal op hetzelfde moment. Dat maakt het veel waarschijnlijker dat spuitdrift meer normoverschrijdingen veroorzaakt dan puntemissies door een grotere piekbelasting. Puntemissies van het erf door bijvoorbeeld het schoonmaken van de spuit zullen eerder op verschillende momenten plaatsvinden bij verschillende bedrijven. Dat gebeurt op een beperktere schaal dan de spuitactiviteiten. Dat neemt niet weg dat puntemissies op lokaal niveau tot zeer hoge normoverschrijdingen kunnen leiden.

Voor het bepalen van de belangrijkste emissieroutes is onder meer gebruik gemaakt van de Nationale Milieu Indicator (NMI 3) [1]. De NMI 3 bevat:
-    indicatoren voor emissies en milieurisico’s op basis van het landsdekkend gemiddeld verbruik;
-    emissiefactoren voor drift, drainage en een aantal andere emissieroutes;
-    de implementatie van driftreducerende maatregelen;
-    bodem, klimaat- en gewaskaarten en stofeigenschappen.
De NMI laat zien dat voor thiacloprid en boscalid emissie via drainage een belangrijke route is, die meer bijdraagt aan de belasting van het oppervlaktewater dan spuitdrift.

Voor boscalid en thiacloprid is de bijdrage aan de totale belasting via drainage groter dan via spuitdrift. Bij drift betreft het echter een ‘piekbelasting’; hierbij komt de stof kort na toediening in grotere hoeveelheden nabij de plek van toediening in het oppervlaktewater. Via drainage komt de stof geleidelijker in het oppervlaktewater terecht. Daarom wordt de stof via deze route wellicht niet aangetoond bij metingen. Hoewel de totale jaarlijkse vracht via drainage groter kan zijn dan via spuitdrift, is de kans op normoverschrijdingen via deze route nihil.
Voor captan en glyfosaat is (spuit-)drift de voornaamste emissieroute (uitgedrukt in vracht (g/ha)). De bijdrage vanuit drainage is voor deze twee stoffen verwaarloosbaar.

Captan
In 2010 was captan het meest belastende gewasbeschermingsmiddel voor het oppervlaktewater. Het middel is in 2010 via een zogenaamde screeningsmethodiek op 6 van de 10 monitoringslocaties van De Stichtse Rijnlanden normoverschrijdend aangetroffen; in totaal elf keer (MTR-norm 0,11µg/l). Volgens de KRW-norm zou de stof zeven keer normoverschrijdend aangetroffen zijn (0,34 ug/l). Een verklaring hiervoor is dat captan in de fruitteelt zeer frequent door alle fruittelers wordt ingezet (15-20 keer per seizoen, met intervallen van 7 tot 14 dagen) in een hoge dosering (circa 1,5 kg/spuitbeurt/ha). Hierdoor wordt ondanks de snelle afbraak geregeld captan in het oppervlaktewater gevonden. De overige gewasbeschermingsmiddelen in de fruitteelt worden maximaal 1-3 maal per seizoen ingezet. In zowel de appel- als de perenteelt is captan het meest gebruikte middel. In 2008 werd in de appelteelt het middel zelfs tien keer zoveel gebruikt als de nummer twee van de lijst [2]. Captan zit echter bij de meeste waterschappen niet in het standaardpakket voor waterkwaliteitsanalyses, omdat vanwege de hoge halfwaardetijd het middel speciaal moet worden geconserveerd in het veld voor verdere analyse in het laboratorium. De belasting van het oppervlaktewater met captan in Nederland is daarom in het verleden waarschijnlijk onderschat. In 2011 ontbrak captan in het analysepakket, maar in 2012 heeft De Stichtse Rijnlanden het middel weer in het analysepakket opgenomen.

Fruitsorteerwater
In de regio Utrecht zijn circa twintig fruitsorteerbedrijven. Om schade aan fruit tijdens het sorteren te voorkomen werken veel fruitsorteerders met een waterdumper. In deze waterdumper worden de voorraadbakken met fruit beheerst geleegd. Tijdens het verblijf in de waterdumper komen residuen van gewasbeschermingsmiddelen van het fruit in het dumperwater terecht. In het kader van het project zijn bij tien fruitsorteerbedrijven in het beheergebied watermonsters uit de sorteerinrichting genomen. De stoffen die het meest frequent (en in de hoogste concentraties) in het dumperwater aangetroffen werden, zijn afkomstig van middelen die tegen vruchtrot worden ingezet, vooral in de laatste bespuitingen voordat het fruit geoogst wordt. Het betreft de stoffen boscalid en pyraclostrobin (afkomstig van het middel Bellis), en de stoffen fludioxonil en cyprodinil (afkomstig van het middel Switch). Uit berekeningen blijkt dat boscalid het grootste risico voor verontreiniging van het oppervlaktewater geeft als het sorteerwater op het oppervlaktewater geloosd wordt. De hoeveelheid boscalid kan dan groter zijn dan er via spuitdrift (uit boomgaarden) in het oppervlaktewater terechtkomt. Het lozen van dumperwater op het oppervlaktewater is echter verboden. Volgens de huidige wet- en regelgeving mag er alleen over het land uitgereden worden. Diverse bedrijven die niet onder deze bepalingen vallen hebben afspraken met of een vergunning van het bevoegd gezag over het omgaan met fruitsorteerwater. Recent is een systeem ontwikkeld dat zuivering mogelijk maakt.

Grondwater
Grondwater kan op diverse manieren worden belast met gewasbeschermingsmiddelen. In de fruitteeltgebieden is de emissie weliswaar groot, maar veel gewasbeschermingsmiddelen zijn geen bedreiging voor het grondwater omdat zij afbreken in de bodem. In een recente meetronde (2007) in fruitteeltgebieden in de provincie werden op ondiep niveau weliswaar veel gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt worden aangetroffen, maar allemaal in concentraties onder de wettelijke norm van 0,1 μg/l. De meetronde 2010 geeft een ander beeld. Van grondwatermonsters onder boomgaarden werden in bijna de helft de normen overschreden. Toekomstige meetrondes zullen een eenduidiger beeld moeten brengen. Er zijn in deze studie dan ook geen concrete probleemstoffen aangewezen, behalve mogelijk MCPA. Voor gewasbeschermingsmiddelen die toch problematisch blijken te zijn, zal vooral in de toelating (gebruiksvoorschriften) worden gezocht naar oplossingen om het grondwater te beschermen.

Sectorbrede terugkoppeling
De resultaten en de aanbevelingen van het onderzoek zijn teruggekoppeld in het Streekhuis Kromme Rijn. Hierbij waren partijen uit de hele sector aanwezig: bestuurders van LTO en NFO, het waterschap en de provincie, spuitmachinefabrikanten, gewasbeschermingsmiddelenproducenten en -verkopers, adviesbureaus en natuurlijk de fruittelers. Door tussentijdse terugkoppeling met alle partijen ontstond een breed draagvlak voor de uiteindelijke resultaten en oplossingsrichtingen.

Utrechtse fruitteeltdag en praktijknetwerk
De resultaten van het onderzoek zijn in 2011 gepresenteerd aan de fruittelers op de jaarlijkse Utrechtse fruitteeltdag. Dit was voor de Utrechtse fruitsector aanleiding om afspraken te maken met de provincie en het waterschap om de normoverschrijdingen terug te dringen. In 2012 zijn zes gesprekken gevoerd waarin de verschillende partijen naar elkaar zijn gegroeid. De sector heeft een overzicht opgesteld met verschillende maatregelen, zoals: het gebruik van driftreducerende doppen, nieuwe spuittechnieken en (nieuwe) windhagen, inzet van waarschuwingsmodellen en alternatieve middelen en de aanpak van erfafspoeling. In 2012 is een aanpak uitgewerkt om in een praktijknetwerk met vijf studiegroepen hieraan te werken. Eén van de studiegroepen, met vijftien fruittelers, gaat in het gebied van de Stichtse Rijnlanden bovengenoemde maatregelen invoeren. In totaal doen vijf ‘fruitwaterschappen’ mee aan het praktijknetwerk. In elk van deze waterschappen gaan ongeveer vijftien fruittelers samen met verschillende partijen uit de fruitsector gezamenlijk (nieuwe) emissiebeperkende maatregelen testen en optimaliseren. De opgedane kennis wordt gedeeld met andere telers en voorlichters, zodat er een olievlekwerking ontstaat. De groepen worden begeleid door een onderzoeker van PPO Fruit (Wageningen-UR) en een teeltadviseur. In september 2012 heeft het ministerie van Economische Zaken subsidie verleend voor het project.

Convenant
De afspraken tussen de verschillende partijen zijn vastgelegd in het convenant: ‘Schoon water Utrechtse fruitteelt’. De doelstelling van het convenant is om in 2015, 80% minder normoverschrijdingen te hebben dan in het referentiejaar (gemiddelde van 2007 t/m 2010). De Utrechtse fruitsector levert elk jaar een update aan het waterschap van de gebruikte middelen. Het waterschap kan deze gebruiken voor het optimaliseren van de monitoringsstrategie van oppervlaktewater en grondwater. Partijen stellen per jaar (2014, 2015 en 2016) een gezamenlijke evaluatie op over de voortgang van het convenant.

Houd je doppen open
Op de Utrechtse fruitteeltdag in Houten op 13 december 2012 is het convenant ondertekend door de bestuurders van het waterschap, de provincie en de NFO. De NFO ondertekende ook namens LTO Nederland. Met de actie ‘Houd je doppen open’ is het convenant van start gegaan. Onder de deelnemende fruittelers werden met behulp van een fruitmachine twee sets met de nieuwste driftreducerende spuitdoppen verloot (zie foto). In het verleden gingen de driftreducerende spuitdoppen vaak verstopt zitten. Bij het nieuwste type is dit probleem verholpen. Houd je (spuit)doppen dus open, maar houd je doppen ook open met oog voor het milieu, aldus Guus Beugelink, bestuurder van het waterschap, die de prijzen uitreikte.

1305-04 foto

Afbeelding 2. De prijswinnaars (beiden links) van de actie ‘Houd je doppen open’ De prijs werd uitgereikt door de bestuurders van (v.l.n.r.) Guus Beugelink (Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden), Frans van Brandenburg (NFO) en Ralph de Vries (Provincie Utrecht).

Referenties
1. Kruijne, R., Van der Linden, A.M.A., Deneer, J.W, Groenwold, J.G, Wipfler, E.L., 2011. Dutch Environmental Risk Indicator for Plant Protection Products. Alterra, Wageningen UR, Report 2250.1, 80 p.
2. Wenneker, M., Kruijne, R., Vissers, M., 2012. Emissieroutes van gewasbeschermingsmiddelen uit de fruitteelt in Utrecht. Wageningen, WUR PPO, Business Unit Bloembollen, Boomkwekerij & Fruit, Rapportnr. 2012-10, 154 p.

0
0
0
s2smodern
Interessant? Deel dit artikel met uw (water)netwerk!
powered by social2s

Download hier een pdf van dit artikel.


Waterschap De Dommel heeft in 2008 de Dommelse aanpak van ‘meten in de keten’ bestuurlijk vastgesteld. Deze aanpak is mede gebaseerd op de CIW-aanbevelingen: meten op een grotere schaal is noodzakelijk om professionaliteit en capaciteit te kunnen organiseren en waarborgen. Waterschap de Dommel heeft 2,5 fte en financiële middelen beschikbaar gesteld om het meten in de keten goed te organiseren en om de samenwerking met gemeenten te verbeteren. Het waterschap beheert ook het meetnet. Hiermee wordt meten niet meer gezien als een project met een concreet begin en eindpunt, maar als een reguliere beheertaak in de afvalwaterketen met de bijbehorende professionaliteit.

Het traject van gezamenlijk meten kreeg in 2009 vaste vorm door met de tien gemeenten in cluster Eindhoven een gezamenlijk meetplan op te stellen. Dit cluster is mede geselecteerd vanwege de reeds lang lopende intensieve samenwerking tussen gemeenten en waterschap op zowel ambtelijk als bestuurlijk niveau. In eerste instantie was er, gevoed vanuit de WVO-informatiebehoefte, alleen een meetnet met niveausensoren bij de 200 overstorten en 5 neerslagmetingen, type ‘tipping bucket’.

Parallel aan het opstellen van het meetplan is het project Kallisto vormgegeven. In Kallisto [2] is sinds begin 2010 gezocht naar een optimale combinatie van maatregelen om te voldoen aan de KRW-doelstellingen, waarbij zo goed mogelijk ingespeeld moest worden op het praktisch functioneren van het afvalwatersysteem in interactie met het oppervlaktewater. Waterschap en gemeenten gaan hiermee nadrukkelijk een stap verder in ambitie, namelijk het gezamenlijk onderbouwen en programmeren van investeringsmaatregelen. Hiertoe zijn rekenmodellen opgesteld voor de riolering [3], rwzi [1] en oppervlaktewater. Deze rekenmodellen moesten worden getoetst aan metingen, uit ondermeer het gezamenlijk meetnet aan riooloverstorten.
Het onderzoeksproject Kallisto had hiermee een beduidend hogere informatiebehoefte dan werd gedekt vanuit het gezamenlijk meetplan uit 2009. Daarnaast is het traject van gezamenlijk meten opgezet om vanuit consensus en samenwerking in de keten een organisatie voor het meten op te zetten, waarmee over een periode van enkele jaren het meten steeds verder geprofessionaliseerd zou worden. Faseren, uitproberen en leren zijn daarbij essentieel, doorlooptijd is een stuk minder belangrijk. Voor Kallisto is de doorlooptijd juist wel belangrijk, omdat de financiering van Kallisto – uit het Innovatieprogramma KRW, AgentschapNL – een keiharde einddatum heeft.

Anders dan in veel andere meetprojecten in Nederland, moesten de meetresultaten daarom direct ingezet worden om beslissingen te kunnen nemen over de KRW-investeringen. Het Kallistoproject heeft hiermee de planning van de realisatie van het meetnet flink onder druk gezet. Dit artikel beschrijft de wijze waarop het hydraulisch meetnet aan de riooloverstorten is uitgerold en geeft een overzicht van de uiteindelijke meetprestatie. Het artikel besluit met een aantal belangrijke leerpunten.

Monitoringcyclus
De aanpak van De Dommel is gebaseerd op de monitoringcyclus uit afbeelding 1, waarbij globaal vier fasen worden doorlopen: planvorming, meetnetbeheer, gegevensbeheer en informeren.
1305-03 fig1 Untitled1

 

Afbeelding 1. Monitoringcyclus

Fase 1. Planvorming – informatiebehoefte en eisen
De start van het proces was het aanbod van Waterschap De Dommel aan de gemeenten van een ontzorgingsconcept. In dit concept nemen de gemeenten vrijwillig deel en stellen ze per zuiveringscluster samen met het waterschap een meetplan op. In dit meetplan is op basis van de gezamenlijk vastgestelde informatiebehoefte een meetnet ontworpen. In cluster Eindhoven heeft dit geresulteerd in een hydraulisch meetnet bij 200 overstorten, 5 regenmeters voor lokale kalibratie van neerslagradar en het benutten van de data uit de telemetriesystemen van de gemeenten. De gemeentelijke data zouden ‘eenvoudig’ ter beschikking worden gesteld via een export tool op de gemeentelijke hoofdposten. In de praktijk bleek dit een geweldige bottleneck te zijn, die voor zeer veel vertraging heeft gezorgd in het Kallistoproject. Het heeft meer dan een jaar geduurd voordat duidelijk was welke metingen uit de gemeentelijke hoofdposten daadwerkelijk beschikbaar kwamen. Op dat moment bleek dat een deel van de metingen van slechte kwaliteit was en is alsnog ingezet op nieuwe sensoren. Dit was een van de punten waar het samenwerkingstraject van gezamenlijk meten qua doorlooptijd in conflict kwam met de informatiebehoefte vanuit het Kallistoproject.
Het verdient daarom aanbeveling om, als de gegevens van bestaande meetlocaties niet direct (= binnen 1 maand) beschikbaar komen, goed te beginnen met een heel nieuw meetnet, Daar is wel (politiek) draagvlak voor nodig.

Fase 2: Meetnetbeheer – aanbesteding
De investeringskosten voor de apparatuur worden gedragen door de gemeenten. De inspanningen voor de installatie, onderhoud, dataopslag en verwerking worden geleverd door het waterschap. Deze verdeling van kosten en verantwoordelijkheden is in deze fase vastgelegd in bestuurlijk geaccordeerde samenwerkingsovereenkomsten.
De meetapparatuur is na een Europese aanbesteding ingekocht via een raamcontract. Leerpunt hierbij zijn de langere termijnen die van toepassing zijn bij een Europese aanbesteding, hetgeen in dit geval voor nogal wat wrijving zorgde met de snelle databehoefte uit Kallisto. Dankzij de grootschalige inkoop is wel een besparing gerealiseerd van ongeveer 50%. Hiermee wordt de winst van samenwerking ook financieel tastbaar.
Voorafgaande aan de uitrol van het meetnet zijn protocollen opgesteld voor de installatie, oplevering en onderhoud van het meetnet, die vervolgens door medewerkers van het waterschap zijn uitgevoerd. Aangezien deze medewerkers ook andere taken hebben, lag de prioriteit, zeker in het begin, niet per definitie bij het installeren van meetapparatuur.

Fase 3: Gegevensbeheer
De IHistorian database van Waterschap De Dommel, die al in gebruik was voor alle zuiveringstechnische werken, is ook gebruikt voor de dataopslag van de metingen aan de overstorten. De data worden op locatie, in de datalogger, primair gevalideerd (controle op onder- en bovengrens) en vervolgens via een GPRS-verbinding naar een FTP-server van het waterschap verzonden. Het borgen van de telemetrie en de dataopslag vormt de achilleshiel voor een succesvol meetnet aangezien dit een stap is die specialistische kennis vraagt op ICT-gebied. Er kan veel in misgaan. Waterschap De Dommel koos ervoor dit in eigen beheer op te pakken, hetgeen zeer intensief en tijdrovend bleek. Een andere route was geweest het inkopen van data in plaats van apparatuur, een aanpak waar elders in Nederland goede ervaringen mee zijn opgedaan.
Gezien de omvang van het huidige meetnet (ruim 200 niveaumeetpunten en 5 grondstations voor neerslag) is voor de niveaumetingen gezocht naar een automatische routine voor secundaire validatie voor de niveaumeetpunten. De dagelijkse primaire validatie zegt vooral iets over het technisch functioneren van de apparatuur. Tijdens de secundaire validatie wordt geprobeerd om de veranderingen in het meetsignaal toe te schrijven aan het gedrag van het stelsel. Indien er op een niveaumeetpunt een stijging als gevolg van neerslag wordt waargenomen en bij een even verderop gelegen niveaumeetpunt niet, dan zal er een label worden aangemaakt van verdacht gedrag dat nader onderzoek vergt.
Voor de neerslagmetingen geldt dat eerst de data van grondstations zijn gevalideerd, waarna deze data zijn gebruikt voor het kalibreren van radarbeelden [4].
Nadat de selectie van betrouwbare meetdata is gemaakt, kan de analyse van het hydraulisch functioneren worden gestart. Hierbij is het van belang (leerpunt) om ook inzicht te hebben in het logboek van het beheersysteem van het rioolstelsel en de gemalen.
Afbeelding 2 geeft een voorbeeld van een typisch resultaat uit de data-analyse. De grafiek laat de waterstand in het riool bij het overstortpunt zien. Bij overstort/meetpunt 2 (dunne rode lijn) is een duidelijke knik waarneembaar in de metingen tijdens het leeglopen van de overstort. Een dergelijke knik duidt op een verandering in de leegloopsnelheid, die normaal gesproken optreedt als de waterstand de drempelhoogte bereikt. Deze hoogte blijkt 3 cm af te wijken van de door de gemeente ingemeten drempelhoogte (de getrokken rode lijn). Afstemming tussen gemeente en waterschap is dan nodig om tot de juiste drempelhoogte te komen.
1305-03 fig2

Figuur 2. Gemeten waterstanden (m NAP) in de tijd in twee overstortputten Overstort 1: dunne zwarte lijn; overstort 2: dunne rode lijn. De getrokken lijn is de drempelhoogte van overstort 2 zoals ingemeten door de gemeente (rood) en afgeleid uit de metingen (zwart).

Fase 4: Informeren
Om de meetcyclus rond te krijgen is het van belang om gezamenlijk tot een goede analyse van het functioneren van de overstorten en de randvoorzieningen te komen. Wat betreft het functioneren van de overstorten vormt de overstortrapportage een belangrijke informatiebron. Om het functioneren van de randvoorzieningen te kunnen verklaren is specifieke kennis van de gemeenten noodzakelijk over het ledigingsregime. Een belangrijke quick win van dergelijke meetnetten is het opsporen en signaleren van verloren berging door het uitvallen van ledigingspompen.

Meetprestatie
Het gezamenlijk opgezette meetnet voor het zuiveringscluster Eindhoven is sinds januari 2011 operationeel, maar doordat het inmeten van de referentiehoogtes en de oplevering van de sensoren veel tijd kostten, waren de eerste echt bruikbare datasets pas beschikbaar vanaf juni 2011, terwijl in de planning van het Kallistoproject was uitgegaan van begin 2010. Desondanks is het met de wel beschikbare data gelukt om de rioolmodellen te toetsen [3] en daarmee het doel van Kallisto (goed onderbouwde beslissingen) te bereiken.
Afbeelding 3 geeft een overzicht van de meetopbrengst over de periode april 2011-augustus 2012, waarbij het percentage ‘goede’ data en het percentage uiteindelijk goedgekeurde data is weergegeven. Na een aantal kinderziektes bij aanvang van het meetnet ligt de totale meetopbrengst rond de 90%. Sinds april 2012 is het percentage data met het label ‘goed’ gedaald tot ruim 70%. Deze verlaging van het aandeel direct goedgekeurde data is toe te schrijven aan het toevoegen van een extra controletoets op lineaire trends – een toets die pas goed werkt wanneer een half jaar aan gegevens beschikbaar is. Op basis van een nadere analyse bleek dat slechts een klein deel van de data die met de analyse van de lineaire trend als twijfelachtig waren aangemerkt ook daadwerkelijk foutief waren. De rest blijkt te verklaren uit een daadwerkelijke verandering in de waterstanden in het systeem.

1305-03 fig 3
Afbeelding 3. Dataopbrengst meetnet overstorten

Inhoudelijke meerwaarde
Het meetnet heeft zijn inhoudelijke meerwaarde bewezen bij de toetsing van de rekenmodellen voor de riolering [3], en daarnaast zijn regelmatig quick wins aan de orde, waarbij door regelmatig de metingen te analyseren het operationele beheer van het rioolstelsel is verbeterd. Tot deze laatste categorie behoren bijvoorbeeld waarnemingen van het uitvallen van gemalen via de overstortmetingen (en niet via de gemeentelijke telemetrie, zie afbeelding 4), van niet functionerende ledigingspompen of een te zware belasting door lozing van bronneringswater. Daarnaast komen er ook afwijkingen ten opzichte van het ontwerp aan het licht, zoals het te vaak aanspreken van randvoorzieningen (bij buien 15 mm) terwijl nabij gelegen overstorten wel werken. Voor de langere termijn geeft dit aanknopingspunten voor optimalisatie van het functioneren van de rioolstelsels.

1305-03 fig 4
Figuur 4. Overstorting bij droog weer door langdurige storing aan een gemaal

Leerpunten
Het opdoen van ervaring met gezamenlijk meten in een omvangrijk meetnet en tegelijkertijd moeten kunnen beschikken over betrouwbare meetgegevens, zoals in het Kallistoproject, is geen handige combinatie. Het heeft een grote druk gelegd op de betrokkenen. De druk op het beschikbaar komen van meetgegevens voor direct gebruik heeft gezorgd voor een steile leercurve, met de volgende leerpunten:
Realisatie
•    Overweeg goed welke expertise en capaciteit in huis in aanwezig is en welke onderdelen beter van de markt gehaald kunnen worden. Het installeren van meetapparatuur in gemaalkelders is een andere tak van sport dan in overstortputten.
•    Kies bewust voor inkoop van apparatuur of juist van data.
•    Houd bij aanbesteding rekening met de lange termijnen van een Europese aanbesteding.
•    De koppeling van gegevens vanuit externe (gemeentelijke) hoofdposten kost veel energie en doorlooptijd. Plaats bij twijfel nieuwe meetpunten.
Beheer
•    Voor een goede interpretatie van de meetdata is het van belang om een centraal punt te hebben voor de actuele stand van zaken van het stelsel (drempelhoogte en -breedte) en logboeken over beheer en onderhoud.
•    Goede datavalidatie is de sleutel voor het verhogen van de dataopbrengst, ondanks de schijnbare verlaging op korte termijn.
Meetprestatie
•    De meetopbrengst ligt met 90% goede data iets onder de verwachting. Dit percentage zal naar verwachting de komende periode stijgen door meer focus op het verbeteren van de prestatie en het herstel van een aantal slecht functionerende meetlocaties. Desondanks heeft het meetnet voldoende informatie opgeleverd om de rekenmodellen voor de riolering te kunnen toetsen.

Waterschap De Dommel en de gemeenten hebben met het gezamenlijk meetnet een flinke stap gezet op weg naar meer doelmatig afvalwaterketenbeheer dankzij de sterke inzet op samenwerking. Dat hiervoor leergeld is betaald is evident, dat hiervan is geleerd ook. Dit blijkt onder andere uit het initiatief om zeer binnenkort samen met de gemeenten een nieuwe centrale hoofdpost aan te schaffen. Deze centrale hoofdpost moet het in de nabije toekomst mogelijk maken om de uitwisseling van gegevens en de analyse van de prestatie van de afvalwaterketen sterk te vereenvoudigen.

Verantwoording
Dit artikel is tot stand gekomen in opdracht van STOWA als onderdeel van de kennisdeling binnen het Kallistoproject. De in het Kallistoproject opgedane kennis wordt onder meer via een reeks artikelen in vakbladen gedeeld met de Nederlandstalige vakwereld.
Kallisto is mede mogelijk gemaakt door subsidie van het Ministerie van Infrastructuur en Milieu via het Innovatieprogramma KRW van Agentschap NL. Voor meer informatie: www.samenslimschoon.nl.

Referenties
1. Amerlinck, Y., Nieuwenhuijzen, A. van, Dijk, P. van, Langeveld, J.G. 2012. Geavanceerde dynamische modellering rwzi Eindhoven voor een schonere Dommel. H2O 11-p 31-33.
2. De Jonge, J., Langeveld, J.G. en Van Nieuwenhuijzen, A.F. (2011), KALLISTO - Slimme en kosteneffectieve verbetering van oppervlaktewaterkwaliteit door integrale vuilemissiereductie, WT-Afvalwater jaargang 11, nr 3, juni 2011, 152-159.
3. Liefting, E.,Langeveld, J., Veurink, J. Sikkes, M. en Nieuwenhuijzen, A. Van, 2013. De kwaliteit van rioolmodellen in de praktijk: de resultaten van een clusterbrede toetsing in het Kallisto-project. Vakblad Riolering, maart 2013.
4. Niet, A.C. de, jonge, J, de, Korving, J.L., Langeveld, J.G. en Nieuwenhuijzen, A.F. van (2012). Het beste van twee werelden, correctie van neerslagradar op basis van grondstations voor toepassing in stedelijk gebied. H2O online, april 2013.

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Sulfaat speelt een belangrijke rol bij ‘interne eutrofiëring’ in de waterbodems van sloten in veenweiden. Sulfaat uit het slootwater wordt hierbij biochemisch gereduceerd tot sulfide, resulterend in ongewenste effecten voor de aquatische ecologie. Bij te een tekort aan ijzer in de waterbodem kan er zelfs waterstofsulfide ontstaan, een giftige stof voor planten en dieren in de sloot. De gedachte is vaak dat gebiedsvreemd water de grootste bron van sulfaat is. Hoewel al langer bekend [1], is vooral de laatste vijf jaar het inzicht breed geaccepteerd dat het merendeel van het sulfaat afkomstig is uit de veenweidebodem zelf [2]. Pas recent is de bron ‘veenbodem’ gekwantificeerd voor het veenweidegebied de Krimpenerwaard [3] en in een brede studie naar sulfaat in het West-Nederlands laagveengebied [4]. Dit artikel behandelt berekeningen voor de Krimpenerwaard. Daaruit blijkt dat 75% van het sulfaat dat in de periode april-juli in de slootbodem wordt gereduceerd, uit de gebiedseigen veenbodem is uitgespoeld (vooral afkomstig van pyrietoxidatie in de bodem). De overige 25% wordt aangevoerd met gebiedsvreemd inlaatwater. De huidige sulfaatconcentraties in het inlaatwater werken zelfs verdunnend op de sulfaatconcentraties in de gemiddelde veensloot.

Bij externe eutrofiëring van het oppervlaktewater worden nutriënten als fosfor en stikstof van buiten het watersysteem aangevoerd. Belangrijke bronnen zijn de diffuse belasting door uitspoeling vanuit de (veen)bodem, en puntbronnen als waterinlaten en rwzi’s. Bij interne eutrofiëring zijn nutriënten al in het watersysteem - inclusief waterbodem - opgeslagen en komen deze versneld vrij door biochemische processen [5]. De rol van sulfaat hierin is vooral het stimuleren van mobilisatie van fosfor dat is opgeslagen in de waterbodem en dat oorspronkelijk afkomstig is van externe bronnen. Door biochemische reductie van sulfaat tot sulfide in de anaerobe waterbodem wordt ijzersulfide gevormd. Daarmee verdwijnen adsorptieplaatsen voor fosfaat aan ijzer waardoor fosfaat vrijkomt in de waterlaag. Grote sulfaatreductie leidt tot ijzergebrek en sulfide- en ammoniumvergiftiging bij wortelende waterplanten.
In het landbouwgebied van de Krimpenerwaard zijn er duidelijke aanwijzingen voor het optreden van deze ‘interne eutrofiëring’. Bij Krabbenscheer zijn ijzergebrek en sulfidevergiftiging gevonden, en in het slootwater zijn in het voorjaar een sterke stijging van de fosforconcentraties en een geleidelijke daling van de sulfaatconcentraties waargenomen [6]. Opvallend is dat in hydraulisch geïsoleerd natuurgebied Nooitgedacht nog gezonde, donkergroene Krabbenscheerplanten voorkomen. Ook zijn hier de fosfor- en sulfaatconcentraties gedurende het gehele jaar veel lager dan in de landbouwgebieden en vertonen ze niet de typische dynamiek van de landbouwgebieden.
Inlaatwater uit boezems of rivieren wordt vaak als hoofdbron van sulfaat genoemd. Het hoogheemraadschap laat in de Krimpenerwaard jaarlijks veel water in uit de rivieren Lek, Hollandse IJssel en Vlist. Het is daarom belangrijk inzicht te krijgen in de bijdrage hiervan aan de interne eutrofiëring in het gebied.

Sulfaat- en fosfordynamiek
De Krimpenerwaard was één van de vier proefgebieden in het project Monitoring Stroomgebieden [7, 8]. In dit project is in aanvulling op de reguliere metingen van het Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard in de jaren 2004-2010 op 85 locaties maandelijks de oppervlaktewaterkwaliteit gemeten. Doel van deze monitoring was om, met gebruikmaking van modellen, meer inzicht te krijgen in de herkomst en het lot van nutriënten. Daarvoor zijn de monitoringsresultaten geanalyseerd op patronen in ruimte en tijd. Hieruit blijken typische dynamieken van de sulfaat- en de fosforconcentraties in het landbouwgebied. Afbeelding 1 laat deze zien als gemiddelden van het landbouwgebied en gemiddeld voor de jaren 2004-2008. Ter vergelijking zijn de concentraties van Nooitgedacht en het gemiddelde inlaatwater eveneens in de afbeelding weergegeven.

1305-02 afb1 DS
Afbeelding 1: Verloop in de tijd van de concentraties van sulfaat (SO4) en fosfor (P), gemiddeld in het landbouwgebied, in natuurgebied Nooitgedacht en in het inlaatwater. Waarden zijn gemiddelden van maandelijkse meetwaarden van de jaren 2004-2008.

Van het landbouwgebied springen de maanden april tot en met juli eruit door een daling van de sulfaatconcentraties die geleidelijk minder sterk wordt, en een zeer sterke stijging van de fosforconcentraties in april, die daarna snel afvlakt. Ook waterhuishoudkundig is deze periode bijzonder: in april vindt voor het eerst in het jaar substantiële inlaat plaats die voortduurt totdat vanaf de regenrijke maand augustus de inlaathoeveelheden weer zeer gering zijn. In deze inlaatperiode duikt de sulfaatconcentratie al vanaf mei onder die van het inlaatwater (58 mg l-1). Dit suggereert een grote bijdrage van waterinlaat aan de sulfaatdynamiek in het slootwater. Om hierin en in andere aspecten van de sulfaat- en fosfordynamiek meer inzicht te krijgen, is deze viermaandsperiode nader geanalyseerd, met de volgende drie vragen als uitgangspunt:
1)    Kan de dynamiek van de concentraties worden verklaard uit de dynamiek van de belangrijke externe water- en nutriëntenbronnen en -putten (afvoeren), of speelt interne eutrofiëring een wezenlijke rol?
2)    Als interne eutrofiëring van belang is: kan de dynamiek van de de biochemische reductie van sulfaat de dynamiek van de mobilisatie van fosfor kwantitatief verklaren?
3)    Wat is de bijdrage van de belangrijke sulfaatbronnen, met name de inlaat van gebiedsvreemd water, aan de sulfaatdynamiek in het slootwater?

Modelanalyse
De drie vragen gaan over sulfaat- en fosforprocessen met ieder een eigen dynamiek. Een ‘statische’ benadering, zoals een balans voor de vier maanden, kan daarom geen bevredigende antwoorden geven. Daarom is voor beide stoffen een ‘dynamisch balansmodel’ van het oppervlaktewater opgesteld (zie kader). Deze balansmodellen bevatten de belangrijkste bron- en puttermen van beide stoffen. Deze zijn kwantitatief bekend uit metingen of van een ander model, of ze zijn onbekend en worden daarom met het balansmodel afgeleid.
Bekend zijn de externe termen van de waterstroming: inlaat en -uitslag, en uitspoeling uit en infiltratie in de veenbodem (neerslag op en verdamping uit slootwater zitten impliciet in de sluitende waterbalans en (natte) depositie op het slootwater is verwaarloosbaar). Belangrijk is de voorraad sulfaat en fosfor in het slootwater, die wordt uitgedrukt in de concentratie. Voor fosfor is de putterm ‘opname door de vegetatie’ relevant; bij sulfaat is deze term verwaarloosbaar. Het effluent van rwzi’s is zeer gering [8] en daarom niet meegenomen. Alle gebruikte gegevens zijn gemiddelden van het landbouwgebied en de jaren 2004-2008.
Onbekend zijn de processen van interne eutrofiëring: put-term sulfaatreductie en bron-term fosformobilisatie (zie kader). Dit zijn de ‘resttermen’ van de balans als deze sluitend wordt gemaakt. In het model gebeurt dit door hun processnelheidsconstanten k(t) zodanig wiskundig te beschrijven dat de berekende concentraties zo goed mogelijk samenvallen met de gemeten concentraties van afbeelding 1. De resultaten van dit ‘fitten’ geven een gemiddeld beeld voor het landbouwgebied van de Krimpenerwaard en voor de jaren 2004-2008.

1305-02 kader2a


Kwantitatief belang van processen van interne eutrofiëring
Afbeelding 2 toont dat met meeneming van de processen van interne eutrofiëring het fitten van het model op de gemeten concentraties goede resultaten geeft. Zónder deze processen berekent het model concentraties die ver van de gemeten waarden af liggen (blauwe lijnen). In dat geval zijn de resttermen op nul gezet (kr en km = 0). De balansen zijn dan niet sluitend: er is een overschot aan sulfaat en een tekort aan fosfor. Voor het juist berekenen van de gemeten concentraties heeft de sulfaatbalans daarom een grote verdwijnterm (put) nodig en de fosforbalans een grote bronterm. Gezien de duidelijke aanwijzingen voor het optreden van interne eutrofiëring in het gebied is het zeer aannemelijk dat deze put biochemische sulfaatreductie is en deze bron biochemische fosformobilisatie. De grote verschillen in concentraties tussen de rode en blauwe lijnen in afbeelding 2 maken duidelijk dat het kwantitatieve belang van deze processen groot is. Afbeelding 3 laat zien hoe groot.

1305-02 afb2 DS
Afbeelding 2. Resultaten van het fitten van de modellen; links sulfaat, rechts fosfor. De vergelijking in rood is gebruikt voor het berekenen van de sulfaatreductie. De blauwe lijnen zijn de uitkomsten als reductie en mobilisatie niet zijn meegenomen in het model.


De rode lijnen in afbeelding 3 tonen hoe de processnelheden, de hoeveelheden sulfaatreductie en fosformobilisatie per dag, verlopen in de tijd. Voor de sulfaatreductie is dit verloop dalend in april en mei, en stijgend in juni en vooral juli. De daling is het gevolg van het dalen van de sulfaatconcentratie, de stijging komt door de toename in de tijd van de snelheidsconstante kr (zie afbeelding 2). De toename van kr kan worden verklaard uit de temperatuurstijging in het voorjaar. Ook de grote aanvoer van sulfaat door uitspoeling versnelt de sulfaatreductie, vooral in juli. Sommeren van de dagwaarden over de gehele viermaandsperiode geeft de totale sulfaatreductie van 50 gram SO4 per m2 slootbodem. De aandelen van de vier maanden hierin ontlopen elkaar slechts weinig. Dat is anders bij fosfor. Daarbij vindt 40% van de totale mobilisatie van 0,96 gram P per m2 slootbodem al direct plaats in de eerste maand, april. Dit terwijl de mobilisatiesnelheid begin april wel erg hoog is, maar later in deze maand enorm afneemt. Dit komt waarschijnlijk doordat een in omvang beperkte, makkelijk mobiliseerbare fosforfractie snel vrijkomt. De afname zet na april geleidelijk door tot nog maar een geringe (12%) mobilisatie rest in juli. De gemiddelde fosformobilisatie (8 mg P per m2 per dag) strookt met meetgegevens van peilgebied Bergambacht in de Krimpenerwaard [3].
De gekleurde vlakken in afbeelding 3 tonen de aandelen van de bronnen en putten in de processen: waar komt het sulfaat dat reduceert vandaan en waar gaat de vrijgekomen fosfor naartoe? In april is de grootste bron van sulfaatreductie de sulfaatvoorraad in het slootwater. Omdat de sulfaatconcentratie daalt, neemt het belang van die bron af in de tijd. In mei en juni wordt inlaatwater als bron belangrijker. Uitspoeling is een grote sulfaatbron in de maanden met substantiële neerslag: juni en vooral juli.
De gemobiliseerde fosfor wordt vrij gelijkelijk verdeeld over de vier putten. Maar in de tijd verschuift het belang van de putten wezenlijk. In april vergroot de vrijgekomen fosfor vooral de voorraad in het slootwater waardoor de concentratie sterk stijgt. In mei en juni is de infiltratie in de veenbodem de grootste put. In de natte maand juli wordt het leeuwendeel van de fosfor het gebied uitgeslagen. Opmerkelijk is het aandeel van 26% infiltratie terug de veenbodem in. Want het is waarschijnlijk dat de gemobiliseerde fosfor oorspronkelijk juist ’s winters is uitgespoeld uit die veenbodem en daarbij is vastgelegd in de waterbodem [3]. ’s Zomers wordt de waterbodem gedeeltelijk uitgeput en ’s winters weer opgeladen met fosfor. Dit is blijkbaar deels een cyclisch proces.

1305-02 afb3 DS
Afbeelding 3. Berekend verloop in de tijd van de snelheid van sulfaatreductie en fosformobilisatie (rode lijnen links en rechts). De gekleurde vlakken en de percentages geven de verdeling van de totale sulfaatreductie en fosformobilisatie over de drie sulfaatbronnen en de vier fosforputten, en de vier maanden (% bovenin).


Dynamiek fosformobilisatie versus dynamiek sulfaatreductie
Afbeelding 4 toont de verhouding tussen de berekende dynamiek van de fosformobilisatie en die van de sulfaatreductie. Deze verhouding is niet stabiel maar kent drie fasen: relatief snelle, stabiele en afnemende fosformobilisatie. De vraag rijst of de piek van fase ‘snel’ kwantitatief kan worden verklaard uit de sulfaatreductie.

1305-02 afb4 DS
Afbeelding 4. Berekend verloop in de tijd van de verhouding tussen fosformobilisatie en sulfaatreductie


Het is moeilijk om de bijdrage van sulfaatreductie aan het complexe proces van fosformobilisatie in de waterbodem exact te kwantificeren. Op basis van gemeten grootheden in de waterbodem op twee landbouwlocaties in de Krimpenerwaard [9] is een indicatieve berekening gedaan [3]. Deze bevat twee sulfaatgerelateerde mobilisatieprocessen in de waterbodem: desorptie van fosfaat gebonden aan ijzeroxiden en fosformineralisatie van organische stof. De desorptieberekening is gebaseerd op het wegnemen van sorptieplaatsen van fosfaat aan ijzer door sulfiden die ontstaan bij sulfaatreductie. Het resultaat van deze berekening is 0,77 gram fosformobilisatie per m2 slootbodem, waarvan slechts 0,01 gram door mineralisatie (het fosforgehalte van de organische stof is erg laag). Dit is 80% van de fosformobilisatie uit de modelberekeningen. Dat suggereert dat fosformobilisatie niet volledig kan worden verklaard uit sulfaatreductie en dat mobilisatie ook plaatsvindt zonder sulfaatreductie. Hoe groot dat laatste deel precies is, is met deze simpele aanpak niet te kwantificeren. Maar het zal vooral spelen als de fosformobilisatie groot is in verhouding tot de sulfaatreductie, dus tijdens de fase ‘snel’ van afbeelding 4. Een verklaring voor deze fase is de reductie van driewaardig ijzer tot tweewaardig ijzer op het grensvlak waterbodem-waterkolom. Deze reductie staat hoger in de orde van redoxprocessen dan sulfaatreductie. Hierdoor verdwijnen ook adsorptieplaatsen van fosfaat. De aanjager hiervan is waarschijnlijk het ontstaan van anaerobe, reducerende condities in de top van de waterbodem als bij het stijgen van de temperatuur de zuurstofvragende processen worden versneld.

Grootste bron van sulfaatreductie
Uit afbeelding 3 blijkt dat het overgrote deel (75%) van het sulfaat dat reduceert in de veensloot gebiedseigen is en afkomstig uit de veenbodem: 27% als actuele uitspoeling en 48% uit de voorraad in het slootwater die is gevormd door uitspoeling in de wintermaanden. De bijdrage van gebiedsvreemd inlaatwater bedraagt slechts 25%. Verreweg de grootste bron van sulfaatreductie blijkt de winteruitspoeling. Dit is opmerkelijk en belangrijk: ingrepen op de winteruitspoeling beïnvloeden daarmee de sulfaatreductie in de zomer. Een actueel voorbeeld hiervan is de toepassing van onderwaterdrains [10].
Om het belang van waterinlaat voor de sulfaatreductie nader te onderzoeken zijn aanvullende berekeningen met het sulfaatmodel gedaan. Hierbij zijn inlaatdebieten en sulfaatconcentraties in het inlaatwater gezamenlijk gevarieerd (afbeelding 5). De inlaatdebieten zijn hierbij nodig voor peilhandhaving (geen doorspoeling). Ze komen tot stand door opgelegde veranderingen in neerslagoverschot en kwel/wegzijging. Afbeelding 5 toont dat bij de actuele inlaatconcentratie (58 mg l-1) een hogere waterinlaat dan de huidige niet leidt tot meer sulfaatreductie. Minder inlaat doet dat wel. Waterinlaat is dus geen voorwaarde voor het optreden van sulfaatreductie in de Krimpenerwaard, maar werkt juist verdunnend op de sulfaatconcentratie in de ‘gemiddelde sloot’. Bij lagere concentraties dan de actuele is deze verdunnende werking zoveel sterker dat de sulfaatreductie afneemt bij toenemende inlaat. Eventueel doorspoelen van het gebied om de sulfaatreductie te verminderen werkt bij de actuele concentratie alleen als de sulfaatvoorraad in de sloot aan het begin van het voorjaar wordt weggespoeld. In de praktijk is dit nauwelijks mogelijk omdat daarmee de ‘haarvaten’ van het oppervlaktewatersysteem, de perceelssloten aan de kopse kanten, niet worden bereikt.

1305-02 afb5 DS

Afbeelding 5. Berekende sulfaatreductie afhankelijk van inlaatbehoefte en sulfaatconcentratie in het inlaatwater De rode lijn geeft de resultaten voor de actuele sulfaatconcentratie.


Sulfaatbronnen in de veenbodem
Tabel 1 geeft de termen van de sulfaatbalans van de veenbodem. De oxidatie van pyriet (ijzerdisulfide) blijkt de grootste sulfaatbron. Volgens recente schattingen [11] bevindt zich in de bovenste drie meter van de bodem van de Krimpenerwaard 1-4 massa-% pyriet, een potentie van 125-500 ton sulfaat per ha. Genoeg om de huidige uitspoeling nog 275-1100 jaar te continueren. Alleen al de bovenste meter van een vergelijkbare veenbodem in de Alblasserwaard kan dat 200 jaar lang, zoals blijkt uit meetgegevens [3]. Berekeningen met model ANIMO bevestigen dat pyrietoxidatie genoeg sulfaat kan leveren voor sulfaatuitspoeling van deze omvang [10]. Ook blijkt uit deze berekeningen dat pyriet in veenbodems uitsluitend wordt geoxideerd door zuurstof en niet door nitraat uit bemesting.


Tabel 1. Sulfaatbalans van de veenbodem in de Krimpenerwaard op basis van deze studie en geraadpleegde literatuur [3] Alle termen in kg SO4 per ha/jaar.

1305-02 tabel1


De vraag rest wat de verklaring is voor de aparte situatie van het onbemeste en hydraulisch geïsoleerde natuurgebiedje Nooitgedacht. Hier wordt in zowel het veenbodemwater als het oppervlaktewater nauwelijks sulfaat gevonden [8]. Dat is mogelijk (deels) de verklaring voor het ontbreken in Nooitgedacht van processen van interne eutrofiëring. De hoeveelheid pyriet in de veenbodem van Nooitgedacht is onbekend. Mogelijk kan aanvullend onderzoek licht werpen op de verschillen tussen dit natuurgebiedje en de landbouwgebieden in de Krimpenerwaard en daarmee de sleutel bieden tot het verbeteren van de water(bodem)kwaliteit in de Krimpenerwaard en vergelijkbare veenweidegebieden.

Literatuur

1) Pankow, J., A. v.d. Toorn, G.G. Toussaint en J.H.A.M. Steenvoorden (1985). De gevolgen van verschillen in openwaterpeil op de stoffenbelasting van het water op het regionaal onderzoek centrum te Zegveld. ICW. Nota 1652.
2) Akker, J.J.H. van den, R.F.A. Hendriks, J.R. Mulder, 2007. Invloed van infiltratiewater via onderwaterdrains op de afbraak van veengrond; Helpdeskvraag HD2057 Onderwaterdrains vanDrunen 1106. Alterra. Rapport 1597.
3) Hendriks, R.F.A. en L.P.A. van Gerven (2011). Nadere beschrijving van de analyse van processen van ‘interne eutrofiëring’. In: Van Gerven et al. (2011). Alterra. Rapport 2220.
4) Vermaat, J. E., J. Harmsen, F. Hellmann, H. van der Geest, J. J. M. de Klein, S. Kosten, A.J.P. Smolders en J. T. A. Verhoeven (2012). Zwaveldynamiek in het West-Nederlandse laagveengebied. Met het oog op klimaatsverandering. Vrije Universiteit Amsterdam. Rapport AE-12/01.
5) Smolders A., L. Lamers, E. Lucassen en J. Roelofs (2006). Internal eutrophication: how it works and what to do about it - a review. Chemistry and Ecology 22, pag. 93-111.
6) Twisk, W. (2010). Interne eutrofiëring binnen Schieland en de Krimpenerwaard: verkennend onderzoek naar overeenkomsten en verschillen tussen theorie en praktijk. Intern rapport HH Schieland en de Krimpenerwaard.
7) Woestenburg M. en T. van Tol-Leenders (2011). Sturen op schoon water: eindrapportage project Monitoring Stroomgebieden.
8) Gerven, L.P.A. van, B. van der Grift, R.F.A. Hendriks, H.M. Mulder en T.P. van Tol-Leenders (2011). Nutriëntenhuishouding in de bodem en het oppervlaktewater van de Krimpenerwaard. Bronnen, routes en sturingsmogelijkheden. Reeks Monitoring Stroomgebieden 25-III. Alterra. Rapport 2220.
9) Gerven, L.P.A. van, R.F.A. Hendriks, J. Harmsen, V. Beumer en P. Bogaart (2011). Nalevering van fosfor naar het oppervlaktewater vanuit de waterbodem in een veengebied; Metingen in de Krimpenerwaard. Reeks Monitoring Stroomgebieden 23. Alterra. Rapport 2217.
10) Hendriks, R.F.A en J.J.H. van den Akker (2012). Effecten van onderwaterdrains op de nutriëntenbelasting van het oppervlaktewater in veenweiden. Modelberekeningen met SWAP-ANIMO voor veenweide-eenheden naar veranderingen van de fosfor-, stikstof- en sulfaatbelasting van het oppervlaktewater bij toepassing van onderwaterdrains in het westelijke veenweidegebied. Alterra. Rapport 2354.
11) Kempen, C. en J. Griffioen (2011). Pyriet in de Nederlandse zeekleigebieden; 1-2 m onder maaiveld. Deltares. Rapport 1202900-000-BGS-0004.

0
0
0
s2smodern


Download hier een pdf van dit artikel.

Menselijke uitwerpselen en dierlijke mest lijken qua samenstelling veel op elkaar. Toch is de wijze waarop we ermee omgaan totaal verschillend. Tot eind jaren negentig werd zuiveringsslib nog wel gebruikt als meststof, maar vanwege de verontreinigingen met metalen is dit in Nederland niet meer toegestaan. Het slib wordt daarom steeds vaker verbrand. Hierbij wordt weliswaar de energie-inhoud van de organische stof benut, maar verdwijnen de nutriënten als gas (stikstof) of vastgelegd in de as (fosfor).
Door de grootschalige importen van veevoer en kunstmest is bovendien een overschot aan dierlijke mest ontstaan. Hierdoor is de praktijk gegroeid om overschotmest te verwerken en buiten de Nederlandse landbouw te benutten. De focus ligt hierbij op het exporteren van fosfor in de vorm van gehygiëniseerde mest of mestkorrels. De verwerking van de dunne fractie is gericht op het terugwinnen van bruikbare stoffen (stikstof en kalium).

Groeiend fosfaat- en energietekort
Fosfor wordt geïmporteerd uit landen buiten Europa (vooral de VS, Rusland en Marokko). Schattingen geven aan dat bij het huidige gebruik van fosfor in de landbouw, de economische fosfaatvoorraad in de wereld over 30 tot 90 jaar uitgeput is. De moeilijker toegankelijke fosforvoorraden zullen naar verwachting nog een halve eeuw tot ruim twee eeuwen kunnen voorzien in onze behoefte, afhankelijk van de ontwikkeling van het gebruik van fosfaat [1]. De toenemende schaarste is nu al merkbaar in stijgende fosforprijzen. Het hergebruik van mineralen in zuiveringsslib en mest wordt daarmee aantrekkelijker.
Op dezelfde termijn raken ook de voorraden fossiele brandstoffen op. Bovendien vraagt de maatschappij om omschakeling naar duurzame energie. Het wordt dus interessant om de organische stof in zuiveringsslib en mest te benutten als energiebron, bijvoorbeeld via vergisting, pyrolyse of verbranding.

Mestsamenstelling en -kwantiteit
Menselijke en dierlijke mest hebben beide een vergelijkbare oorsprong: het zijn de overblijfselen van het verteren van voedsel. Menselijke mest komt terecht in het riool en vervolgens in zuiveringsslib. De volumes en gehalten aan stikstof, fosfaat, kalium en organische stof in verschillende soorten mest en in zuiveringsslib zijn vermeld in tabel 1.

Tabel 1. Vergelijking volume en samenstelling zuiveringsslib en dierlijke mest
(Bron: CBS, 2012 en [2])

1304-10 tabel1 rectificatie

Uitgedrukt in P en N is het volume aan mest in Nederland een factor vijf groter dan het volume aan zuiveringsslib.


Op zoek naar gezamenlijke kennis en samenwerking
Waterzuivering en (dierlijke) mestverwerking vertonen opvallende parallellen én verschillen in organisatie en techniek. Mogelijkheden voor wederzijdse inspiratie en samenwerking kunnen bijvoorbeeld liggen op het vlak van technologische ontwikkeling, organisatie en financiering, marktontwikkeling en het gezamenlijke gebruik van infrastructuur.
Medio 2012 organiseerden Wetsus en InnovatieNetwerk een workshop over dit onderwerp met deelnemers uit de wereld van de waterzuivering en de mestverwerking. Dit artikel bouwt voort op de resultaten van die workshop. We geven een aanzet voor een gezamenlijke kennis- en innovatie-agenda van beide sectoren. Daarbij ligt het accent op samenwerking bij de technologische ontwikkeling, van fundamenteel onderzoek tot pilots in de praktijk.
In dit artikel gaan we eerst wat dieper in op de overeenkomsten en verschillen tussen humane en dierlijke mest. Vervolgens schetsen we de belangrijkste ontwikkelingen in de watertechniek en in de mestverwerking. Daarna geven we aan op welke punten beide sectoren van elkaar kunnen leren.

Ontwikkelingen in de waterzuivering
Bij de rioolwaterzuivering verandert de kijk op nutriënten en organische stof. Lange tijd zag men deze vooral als probleemstoffen. Tegenwoordig realiseert men zich dat het waardevolle grondstoffen zijn.

Energie- en Grondstoffenfabriek
Een eerste stap zetten de waterschappen enkele jaren geleden door de introductie van het concept ‘Energiefabriek’. De achterliggende gedachte is dat er voldoende energie in het rioolwater aanwezig is om de eigen rioolwaterzuivering van energie te voorzien en het surplus te leveren aan het electriciteitsnet. Er is hernieuwde aandacht voor processen die de gasproductie van de gisting verhogen. Er zijn diverse projecten gestart waarbij men het slib eerst thermisch en onder druk hydrolyseert om zo meer biogas te winnen. Ook streeft men niet langer in de eerste plaats naar minimale slibproductie maar zoekt men nu juist naar processen die de slibproductie vergroten, zodat de vergisting ervan meer energie oplevert.
Deze nieuwe aanpak zorgde voor veel enthousiasme en nieuwe ideeën bij de waterschappen. De Energiefabriek wordt nu opgevolgd door de Grondstoffenfabriek. In dit project onderzoekt men de mogelijkheden om waardevolle grondstoffen uit het rioolwater te winnen, te beginnen bij fosfaat. Bij enkele rioolwaterzuiveringen worden installaties gerealiseerd die het fosfaat als struviet winnen uit het rioolwater, bijvoorbeeld in Amsterdam, Apeldoorn, Tilburg en Venlo. Ook zijn er goede mogelijkheden om na slibverbranding fosfor terug te winnen uit de as. Deels gebeurde dit al bij Slibverwerking Noord-Brabant door geschikte, ijzerarme slibben apart te verbranden en de as af te zetten naar fosforproducent Thermphos. Door het faillissement van Thermphos is dit gestopt, maar er lopen proeven voor inzet van de as bij ICL Fertilizers.

Cellulosewinning
Een andere interessante ontwikkeling is de winning van cellulosevezels uit het rioolwater. Deze cellulose is vooral afkomstig van wc-papier. Pilotonderzoek met een microzeef op de rwzi Blaricum heeft aangetoond dat het mogelijk is een relatief goed gedefinieerde stroom biomassa met interessante volumes te krijgen uit rioolwater [2]. Voor gebruik in de papierindustrie is de cellulose waarschijnlijk te vervuild, maar met specifieke behandelingen kan het mogelijk geschikt worden gemaakt voor biobased grondstoffen.

Productie van bioplastics
Een recent ontwikkelde techniek maakt het mogelijk bioplastics te maken uit rioolwater. De bacteriën voor de zuivering van het afvalwater zetten onder bepaalde omstandigheden vetzuren om in polyhydroxyalkanoaat (PHA). Dit is een soort plastic, verwant aan polymelkzuur (PLA), dat nu al veel gebruikt wordt diverse toepassingen. Door de juiste omstandigheden te creëren gaan de bacteriën PHA produceren (als energiereserve voor slechtere tijden), waardoor uiteindelijk meer dan 90% van de celmassa uit het polymeer bestaat. Dit kan vervolgens uit het slib worden geëxtraheerd. Na langdurig onderzoek is de techniek nu rijp om in de praktijk te testen. In de rioolwaterzuivering van Brussel produceert Veolia Water nu al enkele kilogrammen bioplastic per maand. De waterschappen onderzoeken de toepassing van deze techniek in Nederland.

Gescheiden sanitatie
In (zieken)huizen en bedrijfspanden worden nieuwe concepten voor sanitatie getest. De hogere concentraties aan de bron maken het mogelijk meer energie en grondstoffen te winnen. Bovendien wordt hierdoor kruisvervuiling met bijvoorbeeld industriële afvalwaterstromen vermeden. De concepten voor decentrale sanitatie vertonen veel overeenkomsten met de verwerking van dierlijke mest, die ook decentraal plaatsvindt.
In het SOURCE-project is dunne mest verwerkt samen met de urine uit een ziekenhuis. Een nieuwe ontwikkeling is de gescheiden behandeling van faeces en urine. Het zwarte water met faeces biedt goede mogelijkheden voor anaerobe energieproductie. De urine is interessant als bron van fosfaat en stikstof. Wetsus heeft een techniek ontwikkeld om bacteriën stroom te laten produceren uit urine en daarbij tevens ammoniak en struviet terug te winnen.

Overige technieken
Ook voor de verwerking van industriële afvalwaterstromen worden technieken ontwikkeld om zuiver water te maken en grondstoffen te winnen. Deze technieken kunnen relevant zijn voor de verwerking van mest. Zo wordt er bij Wetsus veel onderzoek gedaan naar het gebruik van membraantechnieken voor het maken van schoon drinkwater. Vooral de vervuiling (fouling) van deze membranen vormt in de praktijk een probleem. Er zijn inmiddels verschillende mogelijkheden om dit probleem te beheersen of zelfs te voorkomen. Ook zijn technieken in opkomst om met relatief weinig energie waterige stromen in te dikken en zouten terug te winnen. Interessant in dit verband is eutektische vrieskristallisatie. Momenteel lopen de eerste praktijkproeven met deze techniek voor de behandeling van Reverse Osmosis-concentraat afkomstig van de behandeling van de dunne fractie van mest.

Ontwikkelingen in de mestverwerking
De eerste initiatieven op het gebied van mestverwerking dateren van 20-30 jaar geleden. Door scheiden, (de)nitrificatie, vergisten en drogen werd de mest verwerkt tot energie en een gekorreld eindproduct [4]. Met name vanwege de onzekerheid in de aanvoer van mest bij schommelende marktprijzen zijn deze initiatieven nooit echt van de grond gekomen.
In dezelfde tijd is ook voorzichtig gestart met het scheiden van dierlijke drijfmest in een dunne en een dikke fractie op de boerderij. Inmiddels wordt mestscheiding regelmatig toegepast, vooral op rundveebedrijven, omdat de dunne fractie op het eigen bedrijf ingezet kan worden als N-meststof. De dikke fractie wordt als meststof en bodemverbeteraar afgevoerd naar de akkerbouw. Dit levert een besparing op in transportkosten.

Vergisting
De laatste jaren heeft vergisting een hoge vlucht genomen, mede door overheidssubsidies voor duurzame energie. Momenteel zijn circa 140 vergistingsinstallaties in bedrijf. Vanwege de slechte vergistbaarheid van mest worden in deze installaties meestal ook andere organische stromen (zoals mais, gras, glycerine) meevergist om zo meer biogas te kunnen produceren. . Het biogas wordt ter plaatse omgezet in elektriciteit en warmte of het wordt geleverd aan het gasnet. De vergisting van mest samen met andere producten stagneert momenteel vanwege de stijgende grondstofprijzen van de co-producten en vanwege de stijging van het mestaanbod. Daarom komt mono-vergisting - van uitsluitend mest - meer in de belangstelling. De hiervoor noodzakelijke investeringen zijn echter nog relatief hoog ten opzichte van de opbrengsten. Er zijn verschillende technieken in ontwikkeling – verhitting, drukverhoging of enzymatische behandeling – om het rendement te verhogen door ontsluiting van het vezelrijke materiaal in de mest. Elektriciteitsproductie door verbranding van biogas in een gasmotor heeft als voordeel dat het digestaat met de vrijkomende warmte kan worden gedroogd en gehygiëniseerd, wat een vereiste is voor afzet van het eindproduct als meststof.

Mineralen verwaarden
Stikstof en kalium bevinden zich overwegend in de urine, terwijl het fosfaat en de organische stof overwegend in de vaste mest zitten. De huidige marktwaarde van de mineralen (N, P en K) en de organische stof in mest bij toepassing als bodembemester is weergegeven in tabel 2.

1304-10 tabel2

Tabel 2. Gehalten en waarden van mineralen en organische stof in mest [5]

Om deze mineralen te benutten zijn verschillende routes mogelijk. Voor de benutting van N en K is de productie van mineralenconcentraten uit de dunne fractie een optie. Zulke concentratenzijn bruikbaar als kunstmestvervanger. Hiervoor is wel aanpassing van de regelgeving noodzakelijk. Vanaf 2009 zijn, met instemming van de Europese Commissie, in een achttal pilots de landbouwkundige, economische en milieukundige effecten van productie en gebruik van verschillende mineralenconcentraten als kunstmest onderzocht. Gegevens uit het onderzoek [6] dienen voor overleg met de Europese Commissie over een wettelijke erkenning van het mineralenconcentraat als kunstmest. Een belangrijke bottleneck bij de praktische toepassing zijn de lage gehalten in de ‘concentraten’: minder dan 10 gram N en K per kg. Hierdoor zijn de kosten voor de toediening van deze meststoffen relatief hoog.
Voor het winnen van fosfaat uit mest is verbranding een mogelijke route. Momenteel wordt de as – met fosfaat – na vergassing en verbranding gebruikt in asfalt voor snelwegen, wat een onomkeerbaar verlies van de nutriënten betekent. Bij de verbranding van pluimveemest is een meer duurzame weg gekozen: calciumfosfaat wordt teruggewonnen en geleverd aan de kunstmestindustrie. Nieuwe technieken bieden goede mogelijkheden om het fosfaat na de verbranding terug te winnen uit de as met behoud van de biologische beschikbaarheid, zoals bij de verbranding van zuiveringsslib is aangetoond.

Parallellen met watersector
Al enkele decennia wordt de mest van vleeskalveren grotendeels centraal verwerkt. De verwerkingstechnieken zijn vergelijkbaar met die in de waterzuivering: scheiden en (de)nitrificeren. Het effluent wordt geloosd en het slib wordt afgezet naar de landbouw. Mestverwerking Gelderland produceert hierbij in Putten al enige jaren ook kaliumstruviet als bijproduct.
In 2012 zijn er enkele proeven met mestraffinage gestart. De mest wordt daarbij na vergisting omgezet in bijvoorbeeld organische mestkorrels, struviet, N en K-concentraten en effluenten. Als dit positieve resultaten oplevert kunnen deze technieken ook op rioolwater worden toegepast. Mogelijk kan het effluent van de raffinage via een rwzi verder behandeld worden.
Net als bij menselijke mest is vooral in de varkenshouderij, maar ook steeds meer in de rundveehouderij, onderzoek verricht naar het gescheiden opvangen van urine en faeces. De technieken zijn inmiddels beschikbaar (mestbanden, sleuvenvloer, mestschuiven) maar nog wel storingsgevoelig. De verwachting is dat een verdere doorontwikkeling plaatsvindt, gekoppeld aan kleinere mestplaatsen voor varkens, de zogenaamde varkenstoiletten.

Samenwerking tussen de sectoren
In 2011 is een studie gedaan in opdracht van de STOWA, het Productschap Vee en Vlees en Waterschapsbedrijf Limburg naar de mogelijke synergie tussen rioolwaterzuivering en mestverwerking [7]. Deze studie richt zich vooral op de verwerking van mest op rioolwaterzuiveringen en concludeert dat de meeste kansen daarvoor liggen in de verwerking van de dunne fractie van de mest. Gezamenlijke verwerking van ruwe mest en rioolwater is moeilijker want dat leidt vooralsnog tot te hoge kosten voor de mestverwerking.

Knelpunten
Lozing van het effluent van mestverwerking op een rwzi is niet vanzelfsprekend. Ten eerste dient de rwzi voldoende capaciteit te hebben en bij voorkeur te kunnen lozen op groot open water. De waterschappen gaan scherpere eisen aan de lozingen stellen in verband met de Kaderrichtlijn Water. Daarbij komen vanuit de maatschappij vragen over ziektekiemen, hormonen, zware metalen en antibiotica in dit effluent. Nader onderzoek naar deze stoffen is noodzakelijk. Alleen dan kunnen oplossingen worden geformuleerd en kunnen garanties worden afgegeven over deze lozingen.
Momenteel worden proeven gedaan bij Slibverwerking Noord-Brabant met het meeverbranden van dierlijke mest bij de verwerking van zuiveringsslib. Dit is interessant nu het mogelijk blijkt te zijn om het fosfaat uit de as van de slibverbrandingsinstallatie terug te winnen. Toch valt ook deze route relatief duur uit voor de verwerking van mest omdat zuiveringsslib nu eenmaal vuiler is dan mest. Hierdoor is de verwerking van slib duurder en ditzelfde tarief zal ook toegepast moeten worden op de verwerking van mest. Een ander punt is dat de hoeveelheden mest en slib niet vergelijkbaar zijn. Uitgedrukt in P en N is het volume aan mest in Nederland een factor vijf groter dan het volume aan zuiveringsslib. Daardoor vormt eventuele restcapaciteit in de slibverbranding of de rioolwaterzuivering maar een klein deel van de noodzakelijke verwerkingscapaciteit van mest.
Een praktische samenwerking tussen de watersector en mestverwerking is ook om andere redenen moeilijk. Zo is de watersector sterk centraal en publiek georganiseerd in enkele relatief grote waterschappen, terwijl de mest geproduceerd wordt bij een groot aantal kleine ondernemers. Hierdoor is de wereld van de mestverwerking sterk gericht op praktische, kleinschalige en goedkope oplossingen die zich in zeer korte tijd kunnen terugverdienen. De watersector heeft juist veel geïnvesteerd in installaties met een lange levensduur en is daardoor minder flexibel. De grotere mate van centralisatie in de waterzuivering biedt anderzijds de mogelijkheid om zaken met een zekere schaalgrootte aan te pakken. Een goed voorbeeld zijn de centrale slibverbrandingsinstallaties in Moerdijk en Dordrecht die al in de jaren ’90 zijn gerealiseerd. Dit terwijl een centrale kippenmestverbranding pas na een lange aanloop in 2008 in bedrijf kon worden genomen omdat het zeker stellen van voldoende aanvoer voor problemen zorgde.
Een andere mogelijkheid is om slib en mest apart te verwerken in een unit en synergie te halen uit bijvoorbeeld het gezamenlijk winnen en inzetten van warmte en het toepassen van dezelfde technieken in de verschillende stromen.

Kansen
De meeste kansen voor samenwerking tussen de mest- en de waterwereld liggen in de ontwikkeling van nieuwe technieken voor de verwerking van rioolwater en mest. Juist op dit punt kunnen de sectoren elkaar inspireren en daardoor komen tot geheel nieuwe concepten. Vervolgens kan doorontwikkeling plaatsvinden op een manier die past bij de eigen sector. De mestverwerking kan baat hebben bij de langetermijnoriëntatie van de watersector, die ruimte biedt voor compleet nieuwe technieken. De watersector kan juist baat hebben bij praktische en goedkope toepassingen in mestverwerking en de daar aanwezige flexibiliteit om technieken op kleinere schaal uit te proberen.
De ontwikkelingen in decentrale behandeling van rioolwater kunnen bijvoorbeeld interessant zijn voor de behandeling van mest en omgekeerd. Juist hier vertonen de te behandelen stromen de meeste overeenkomsten. Vanwege de bestaande, goede riolerings-infrastructuur blijkt het moeilijk om de technieken voor decentrale behandeling van afvalwater door te laten breken. Toepassing van deze technieken bij de decentrale verwerking van mest kan de ontwikkeling versnellen. Voor de verwerking van menselijke uitwerpselen in ontwikkelingslanden is grote behoefte aan nieuwe technieken die niet een uitgebreide riolering en bijbehorend waterverbruik vergen.
In de toekomst zijn tekorten te verwachten aan bestanddelen in mest zoals stikstof, fosfor en bepaalde (zware) metalen. Terugwinning van fosfaat en andere nutriënten uit zuiveringsslib krijgt al veel aandacht in huidige onderzoeksprogramma’s [8]. De mestverwerking kan hiervan leren, vooral om producten uit mest te maken met een geborgde constante samenstelling.
Onlangs zijn in een studie innovatieve technieken voor stikstofterugwinning vergeleken met het gangbare HaberBosch-proces voor kunstmestproductie [9]. Vanwege het hoge directe en indirecte energiegebruik (input aan hulpstoffen) is hergebruik van stikstof nog niet economisch interessant. Hier ligt een gemeenschappelijke opgave voor de water- en mestverwerkingssector.
Een ander logisch gebied voor samenwerking is het ontzouten van waterstromen en het winnen van nutriënten uit de dunne fractie. Bij beide processen worden vergelijkbare technieken ingezet, zoals membraantechnieken. De behandeling van de dunne mestfractie kan baat hebben bij onderzoek naar het voorkomen van fouling en de ontwikkeling van ion-selectieve membranen. Ook ontzoutingstechnieken zoals electrospray, superkritisch ontzouten en eutektische vrieskristallisatie kunnen interessant zijn voor het behandelen van de dunne mestfractie. Nieuw voor de watersector is daarbij de focus op de waarde van de zoute fractie.

Voor de gewenste transitie naar een bio-based economie is het benutten van alle biomassa-stromen van belang. Zuiveringsslib en mest vertegenwoordigen gezamenlijk een interessant volume. Tot nu toe ligt de focus vooral op de (gedeeltelijke) omzetting van de organische stof in biogas. Voorbeelden uit de rioolwaterzuivering laten zien dat er ook hoogwaardigere stoffen gemaakt kunnen worden, zoals bioplastics, vetzuren en cellulose. Deze technieken zijn niet zonder meer te gebruiken bij de verwerking van mest omdat mest meer vezelrijk materiaal bevat. Toch kunnen deze technieken een aanzet geven tot nieuwe onderzoeksrichtingen bij de behandeling van mest. In alle gevallen zal na winning van de meest waardevolle stoffen een organisch residu overblijven. Thermische verwerkingsmethoden als superkritisch vergassen of een hydrothermische omzetting in een verkoold nutriëntrijk residu (biochar) zijn geschikt voor dergelijke natte stromen. Een gezamenlijke ontwikkeling van dergelijke technieken ligt voor de hand.

Conclusie
Menselijke en dierlijke mest vertonen grote overeenkomsten in samenstelling (N, P, K, organische stof). Bij de verwerking van zuiveringsslib en mest streeft men steeds meer naar het terugwinnen en optimaal benutten van de hierin aanwezige grondstoffen.
De wijze van verwerking is echter nogal verschillend, met enerzijds de grootschalige centrale verwerking van zuiveringsslib en anderzijds de kleinschalige scheiding en vergisting van mest op boerderijen. Juist deze verschillen kunnen wederzijds inspireren: bij de ontwikkeling van decentrale sanitatie kan men voortbouwen op de eenvoudige en relatief goedkope technieken uit de veehouderij. Andersom kan grootschalige mestverwerking profiteren van de ervaringen met meer geavanceerde, duurdere technieken bij centrale verwerking van zuiveringsslib. Ook kunnen waterzuiveraars en mestverwerkers gezamenlijk investeren in de ontwikkeling van nieuwe technieken, bijvoorbeeld voor de terugwinning van mineralen en de productie van bioplastics, vetzuren en cellulose.
Naast de samenwerking bij de technologische ontwikkeling ligt ook gezamenlijke verwerking van de fysieke stromen voor de hand. Dit geldt met name voor de dunne fractie van mest, die mogelijk in een rwzi kan worden gezuiverd tot een loosbaar effluent.
Zuiveringsslib en mest worden beide beschouwd als een afvalproduct, ook in juridische zin. Zolang ook de grondstoffen die hieruit worden gewonnen als afval worden bestempeld, is het vrijwel onmogelijk om deze volledig tot waarde te brengen. De verwerking van mest en zuiveringsslib blijven hierdoor onnodig duur. Op dit punt is aanpassing van wet- en regelgeving noodzakelijk. En tenslotte, om gezamenlijke verwerking van deelstromen uit beide sectoren te bevorderen is een harmonisatie en ontschotting van wet- en regelgeving voor zuiveringsslib en mest vereist. Alleen op deze wijze kan een levensvatbare, duurzame bedrijfstak ontstaan, die niet primair drijft op subsidies of heffingen en een belangrijke bijdrage levert aan de overheidsdoelen op het gebied van de productie van duurzame energie en het hergebruik van eindige grondstoffen.

Literatuur
1.    J.G. de Wilt en O. Schuiling, 2011. Fosfaat in balans. Urgentie en opties voor onderzoek en beleid. SPIL 271-274, p 31-36.
2.   http://www.bemestingsadvies.nl/bemestingsadvies/1-Bemestingsplan/132-Samenstelling%20organische%20meststoffen_%202012.pd
3.    STOWA, “influent fijnzeven in rwzi’s”, Rapportnummer 2010-19, ISBN 978.90.5773.477.9
4.    Melse, R.W, F.E. de Buisonjé, N. Verdoes en H.C. Willers, Quick Scan van be- en verwerkingstechnieken
voor dierlijke mest, november 2004. ASG/PV rapport nummer 1390938000
5.    O.F. Schoumans, W.H. Rulkens, O. Oenema, P.A.I. Ehlert, 2010. Phosphorus recovery from animal manure. Technical opportunities and agro-economical perspectives. Alterra report 2158.
6.    G.L. Velthof, 2011. Synthese van het onderzoek in het kader van de Pilot Mineralenconctraten
Alterra-rapport 2211, Wageningen UR
7.    STOWA, “Synergie rwzi en mestverwerking”, Rapportnummer 2011-10, ISBN 978.90.5773.511.0
8.    Huber, I., 2008. Forschungs- und Entwicklungs-Aktivitäten beim Phosphor-
Recycling, Wasser und Abfall, jrg. 10, Nr.1/2, 2008, seite 11-13
9. Eekert, M. van,  J. Weijma,  N. Verdoes,  F.E. de Buisonje, B.A.H.  Reitsma,  J. van den Bulk, 2012. Explorative research on innovative nitrogen recovery, Rapport STOWA, IS BN 978.90.5773.585.1

(Rectificatie van cijfers tabel 1 en literatuurverwijzing 2 op 6/6/2013)

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Context
Het IJsselmeer en Markermeer hebben een belangrijke functie voor de zoetwatervoorziening van Noord-Holland, Flevoland, Friesland, Groningen, Drenthe en in mindere mate voor Gelderland, Utrecht en Overijssel. In een gemiddeld droge zomer wordt 1,1 miljard m3 aangevoerd naar deze regio’s voor peilbeheer, doorspoeling van het watersysteem, beregening van gewassen en industrie- en drinkwater. Door klimaatverandering neemt de watervraag naar verwachting toe. In het kader van het Deltaprogramma wordt daarom een langetermijnstrategie ontwikkeld voor de veiligheid en zoetwatervoorziening van het IJsselmeergebied. Voor de lange termijn wordt gestreefd naar het zo lang mogelijk vasthouden van het huidige winterpeil. Diverse studies hebben laten zien dat een aanpassing van het winterpeil snel leidt tot een veiligheidsopgave in het totale gebied, hetgeen een forse financiële inspanning zou betekenen. Een aanpassing van het zomerpeil lijkt daarentegen wel kansrijk te zijn. Voor de korte en middellange termijn (tot ca. 2035-2050) gaat het hierbij om beperkte aanpassingen: door flexibilisering van het huidige waterpeil en relatief beperkte aanpassingen aan inlaatwerken kan de beschikbare waterbuffer al worden verviervoudigd van 200 tot 800 miljoen m3. Door het CPB zijn in een kosteneffectiviteit-analyse (KEA) de kosten per extra m3 waterberging berekend voor zowel de korte- als langetermijnstrategieën.

In het komende jaar worden de mogelijke strategieën uitgewerkt in kansrijke strategieën, die moeten leiden tot een deltabeslissing in 2014 over de zoetwatervoorziening en de waterveiligheid van het IJsselmeergebied. Als input hiervoor heeft de IJsselmeergroep, het samenwerkingsverband van waterschappen en RWS in het IJsselmeergebied, de studie Flexibiliteit in regionaal waterbeheer uitgevoerd. De studie brengt in beeld hoe vergroting van de flexibiliteit van de regionale watersystemen in het IJsselmeergebied, een bijdrage kan leveren aan de integrale opgave van het Deltaprogramma. Door de kosteneffectiviteit van maatregelen in het regionale systeem te vergelijken met de berekeningen van de kosten voor het vergroten van de buffer in het IJsselmeer en Markermeer, is onderzocht hoe de maatregelen zich tot elkaar verhouden.

Waterbehoefte
Het studiegebied bestaat grofweg uit het gebied dat door het IJsselmeer van zoetwater wordt voorzien. Het studiegebied is opgedeeld in regio’s (zie afbeelding 1).

1305-01-hekman-afbeelding1

Afbeelding 1 Studiegebied en deelgebieden

Huidige situatie
De waterverdeling onder “normale omstandigheden” is geregeld in “waterakkoorden”. De totale maximale levering bedraagt 220 m3/s. Bij watertekort onder extreem droge omstandigheden gelden de waterakkoorden niet langer en treedt de verdringingsreeks in werking. De verdringingsreeks Waterverdeling Noord-Nederland gaat uit van een totale waterbehoefte van het IJsselmeergebied van 369,7 m3/s. Circa 190 m3/s hiervan dient om het IJsselmeer en de Randmeren op peil te houden. De regionale behoefte is ca. 180 m3/s, wat minder is dan in de huidige waterakkoorden is afgesproken. In de huidige situatie bevatten het IJsselmeer en Markermeer voldoende waterbuffer om in een extreem droog jaar te voldoen aan de watervraag van de omringende provincies. Het streefpeil op het IJsselmeer kan in deze omstandigheden echter niet gehandhaafd blijven. Het zakt echter nog niet onder het winterpeil.

Klimaatverandering
Door klimaatverandering zal de waterbeschikbaarheid afnemen en de waterbehoefte toenemen. In de Synthese landelijke en regionale knelpunten (Deltaprogramma Zoetwater) en door het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL, 2012) wordt geconcludeerd dat  bij gematigde klimaatverandering (scenario G/GE) de watertekorten niet groot zijn, zelfs niet in een extreem droog jaar in 2100. Er ontstaan geen echte knelpunten. Bij sterke klimaatverandering (scenario W+/RC) nemen de tekorten echter snel toe. De verwachte toename van de zoetwatervraag onder verschillende klimaatscenario’s is weergegeven in afbeelding 2.


1305-01-hekman afbeelding2

Afbeelding 2 Toename van de watervraag in het IJsselmeergebied bij verschillende klimaatscenario’s in miljoen m3 De scenario’s combineren snelheid van klimaatverandering (G = gematigd, W+ = sterk) met economische ontwikkeling (RC = gematigd, GE = hoog; bij RC is de ruimtedruk gematigd, bij GE hoog). (Bron: PBL, 2012, overgenomen in KEA IJsselmeergebied, CPB).

Maatregelen in het regionale systeem
In een interactief proces met de waterbeheerders in het IJsselmeergebied is berekend in hoeverre maatregelen in het regionale watersysteem kunnen bijdragen aan de zoetwateropgave. In een Charrette zijn met de waterbeheerders maatregelen geselecteerd die kansrijk zijn in het IJsselmeergebied. De maatregelen zijn geselecteerd op basis van haalbaarheid (technisch, maatschappelijk, financieel) en effectiviteit (potentiële bijdrage aan de opgave). Daaruit zijn 11 principemaatregelen naar voren gekomen, variërend van aanpassingen aan de sluizen om de zoutindringing te beperken tot aanpassingen in de landbouw. De maatregelen zijn opgenomen in tabel 1.

Voor de geselecteerde maatregelen zijn op regionaal niveau effectiviteit en kosten doorgerekend. Vervolgens zijn deze gesommeerd naar IJsselmeergebiedniveau. In de maatregelen is onderscheid gemaakt naar maatregelen die het gebruik van IJsselmeer- en Markermeerwater in het gehele zomerhalfjaar beperken, en maatregelen die geschikt zijn om in te zetten om een zeer droge decade te overbruggen (zie tabel 1). Voor de opgave is uitgegaan van de huidige waterbehoefte in een droog jaar. De gemiddelde waterbehoefte in het zomerhalfjaar bedraagt dan 71 m3/s, en 116 m3/s in het droge decade. De onnauwkeurigheid van de resultaten is ca. 25%.

1305-01 tabel1

Tabel 1 Effectiviteit van de maatregelen op IJsselmeergebiedniveau

In tabel 2 is de cumulatieve effectiviteit van de geselecteerde maatregelen weergegeven voor een droog jaar. Uit de tabel blijkt dat wanneer alle maatregelen worden uitgevoerd er een maximale besparing op de wateraanvoerbehoefte van 31% gerealiseerd kan worden. In droge perioden loopt dit zelfs op tot ruim 50%. Daarbij is rekening gehouden met het verwijderen van dubbeltelling door overlappende maatregelen.

1305-01 tabel2

Tabel 2 Effectiviteit van de maatregelen per regio

Kosteneffectiviteit van maatregelen
Voor de maatregelen in het regionale systeem zijn budgetramingen gemaakt voor aanleg en exploitatie. De budgetramingen hebben een onnauwkeurigheid van ca. 35%. Om een vergelijking mogelijk te maken met de CPB-ramingen voor het vergroten van de buffer in het IJsselmeer en Markermeer, zijn de kosten doorgerekend naar nominale kosten. Hierbij is uitgegaan van jaarlijkse exploitatiekosten die variëren per maatregel. De variatie is 1 tot 5% per jaar. Conform de Kosteneffectiviteitanalyse van het CPB zijn de maatregelen voor drie perioden op nominale waarde gezet:
-    K.T. is korte termijn (de periode 2015-2020)
-    L.T.(W) is lange termijn (2020-2100), warm klimaatscenario, waarbij de maatregelen in 2060 worden ingezet
-    L.T.(G) is lange termijn (2020-2100), gematigd klimaatscenario, waarbij de maatregelen pas in 2080 worden ingezet.
In afbeelding 3 zijn deze nominale kosten van de maatregelen per regio weergegeven. Voor de langetermijnscenario’s liggen de kosten hoger vanwege de langere periode van exploitatiekosten. De kosten zijn teruggerekend alsof ze nu geïnvesteerd zouden moeten worden en er dus geen rente- en inflatievoordelen te behalen zijn. Dit verschilt wezenlijk van een berekening van de Netto Contante Waarde.

1305-01-hekman afbeelding3
Afbeelding 3 Nominale kosten per regio Som exclusief zelfvoorzienende functies en peilgestuurde drainage K.T. = korte termijn (2015-2020). L.T. is lange termijn (2020-2100). W en G staat voor warm en gematigd klimaatscenario. Maatregelen bij sluis IJmuiden voor 20% meegerekend.

Door de kosten van de maatregelen in het regionale systeem te delen door de effectiviteit ontstaat inzicht in de kosteneffectiviteit. Deze berekeningen zijn weergegeven in tabel 4. Hierbij moet worden opgemerkt dat de uitkomst in €/m3 veelal eenmalige investeringen betreft maar dat de regio die m3 elk jaar weer beschikbaar heeft en soms ook meerdere keren per zomerhalfjaar in kan zetten (bijv. flexibel peil, gebruik grondwater).
De kosteneffectiviteit van maatregelen voor het hoofdsysteem is bepaald door het CPB. Het betreft peilmaatregelen voor de waterbuffer in IJsselmeer en Markermeer volgens het DPIJ - zie tabel 3. Het CPB concludeert dat op de korte termijn door het achtereenvolgens optimaliseren en flexibiliseren van het peilbeheer 800 miljoen m3 extra waterbuffer kan worden gerealiseerd, tegen relatief geringe kosten. Voor de lange termijn zijn er verschillende strategieën mogelijk die variëren van meestijgen met zeespiegelstijging tot het plaatsen van pompen op de afsluitdijk. Voor deze strategieën is geen exacte uitkomst gegeven maar een bandbreedte.

1305-01 tabel3

Tabel 3 Kosteneffectiviteit van mogelijke strategieën in het hoofdsysteem Uitgewerkt door het CPB

 

1305-01 tabel4

Tabel 4 Nominale investering van maatregelen in het regionale systeem in euro/m3

Tot slot is de (kosten)effectiviteit van maatregelen in het regionale systeem vergeleken met de kosteneffectiviteit van de DPIJ-strategieën voor het hoofdwatersysteem. Deze strategieën zijn voor de korte termijn Optimaliseren en Flexibiliseren en voor de lange termijn Pompen of Meestijgen. Daarbij moet wel worden opgemerkt dat hoewel de kortetermijnstrategieën van het regionale en het hoofdsysteem dezelfde doelstelling hebben, namelijk bijdragen aan de zoetwatervraag, de langetermijnstrategieën primair gericht zijn op het vergroten van de veiligheid.
In tabel 5 is aangegeven welke regionale maatregelen een vergelijkbare kosteneffectiviteit hebben met welke DPIJ-strategie en hoeveel miljoen m3 dit oplevert aan besparing op de wateraanvoerbehoefte. Alle regionale maatregelen zijn in vergelijking met de langetermijnstrategieën kosteneffectief. Op basis hiervan kan een prioritering worden aangebracht.

1305-01 tabel5

Tabel 5 Kosteneffectiviteit en besparingspotentieel (in milj.m3) van maatregelen t.o.v. gecorrigeerde CPB KEA getallen

Conclusies
Uit deze studie blijkt dat er kosteneffectieve maatregelen in het regionale watersysteem mogelijk zijn die substantieel kunnen bijdragen aan de integrale opgave van het Deltaprogramma. Ten opzichte van de huidige watervraag in een zomerhalfjaar in een droog jaar, kan met de onderzochte maatregelen op korte termijn 226 miljoen m3 (15/m3/s) en op de lange termijn 350 tot 425 miljoen m3 (23-28 m3/s) worden bijgedragen. Dit is tot ca. 30% van de huidige waterbehoefte in een droge zomer. In pieksituaties, het droge decade wanneer het er op aan komt, loopt de potentiële bijdrage zelfs nog verder op.
De kosteneffectiviteit van de maatregelen in het regionale systeem varieert sterk, van centen tot enkele tientjes per m3. Deze kosteneffectiviteit is vergeleken met de kosteneffectiviteit van maatregelen om de waterbuffer in het IJsselmeer en Markermeer te vergroten. Er is geen rekening gehouden met baten!
Geconcludeerd kan worden dat de kosteneffectiviteit per maatregel qua ordegrootte vergelijkbaar is met de verschillende DPIJ-strategieën. Op basis daarvan is indicatief aangegeven hoe maatregelen in het regionale en centrale systeem zich financieel tot elkaar verhouden, en op welke termijn ze logischerwijs het beste genomen kunnen worden.

Vervolg: strategie op basis van adaptief deltamanagement
Ten behoeve van de strategieontwikkeling is aangesloten op het gedachtegoed van adaptief deltamanagement. Op korte termijn is er weinig noodzaak tot structurele besparingen. Zelfs in droge jaren is er tijdens het zomerhalfjaar nog voldoende water. Voor de korte termijn zijn structurele maatregelen alleen interessant als deze tegen beperkte meerkosten kunnen worden ingezet. Voorbeelden zijn het optimaliseren van sluisbeheer of het verminderen van doorspoeling. Maatregelen waarmee incidenteel een korte droge periode kan worden overbrugd zijn wel interessant om lokale droogteschade te voorkomen, met name in de gebieden die conform de verdringingsreeks snel worden afgekoppeld. Dit kan bijvoorbeeld door tijdelijk toestaan van uitzakken van het peil.
Op de middellange termijn is het interessant om maatregelen te nemen als daarmee grote investeringen vanuit de DPIJ-strategieën naar de toekomst kunnen worden doorgeschoven. Dan komen onder andere technische maatregelen in beeld om de zoutbelasting op de regionale systemen tegen te gaan.
Maatregelen in de landbouw zijn relatief duur en daarom in vergelijking met de CPB-strategieën pas kosteneffectief op lange termijn. Echter, als er in de toekomst daadwerkelijk tekorten optreden zijn deze maatregelen vanuit het oogpunt van bedrijfsvoering wellicht al eerder kosteneffectief omdat er baten als verbeterde oogstopbrengst en verminderd risico tegenover staan.

1305-01 afb4

Afbeelding 4 Bijdrage van flexibiliseren van het regionale watersysteem aan DPU-strategieën

0
0
0
s2smodern

Download hier een pdf van dit artikel.

Proeven met prototypen in het veld

Bij drie waterschappen, te weten Brabantse Delta, Hunze en Aa’s en Regge en Dinkel, zijn prototypen van KAD aangelegd (afbeelding 1). Op de proeflocaties is nauw samengewerkt met de eindgebruikers van het systeem: de waterbeheerders en de agrariërs.

1305-10 Fig1 KAD locaties DS

Afbeelding 1. Ligging van de drie proeflocaties voor KAD en betrokken waterschappen

De prototypen zijn in wezen één volledige unit van een geheel KAD-systeem. Een KAD-unit bestaat uit een samengesteld peilgestuurd drainagesysteem (afbeelding 2), een op afstand regelbare drainageput, en de volledige infrastructuur voor telemetrie en dataopslag. De prototypen zijn bovendien uitgerust met een monitoring¬systeem om in detail het functioneren van KAD te onderzoeken en om eindgebruikers inzicht te geven in de werking en de effecten van KAD.


1305-10 Fig2 KAD systeem copy

Afbeelding 2. Unit voor Klimaatadaptieve drainage, dwarsdoorsnede van een perceel

Het resultaat van de veldproeven is uitgebreid beschreven in [1]. In het kort luiden de conclusies:
•    KAD werkt goed in de praktijk.
•    Het systeem is robuust.
•    Er zijn enkele technische verbeteringen doorgevoerd, waaronder het toevoegen van een vlotterput. Met deze tussenschakel kan KAD ook in glooiende gebieden worden toegepast; ook kunnen nu drainafvoeren worden gemeten binnen het systeem;
•    Deelnemende agrariërs zijn tevreden over het systeem;
•    Deelnemende waterschappen hebben gezien dat het systeem werkt en effectief is en dat de agrariërs tevreden zijn. Voor implementatie van KAD op gebiedsniveau vragen ze zich af wat de effecten op die schaal zullen zijn en hoe een gecoördineerde regeling van KAD eruit ziet.

1305-10 kaderprint DS

Optimalisatie inzet KAD met rekenmodules
De drie prototypen hebben slechts één jaar volledig gefunctioneerd in het veld, hetgeen een korte periode is voor een veldproef onder invloed van het weer. Daarom zijn ook rekenmodules gebruikt om te bepalen hoe de KAD-regelputten optimaal kunnen worden ingezet. We hebben daarvoor steeds een periode van 30 jaar doorgerekend op dagbasis. De rekenmodules geven aan dat een substantiële reductie in piekafvoeren mogelijk is van respectievelijk 12%, 16% en 21%, bij buien die eens in de 10, 25 en 100 jaar voorkomen. Ofwel: hoe groter de herhalingstijd – hoe extremer de bui – hoe groter het effect van KAD.  Afbeelding 3 toont de gegevens over neerslag, grondwaterstand van het perceel en de sturing van KAD voor de locatie Rijsbergen. Hierbij zijn de effecten van de sturing met het SWAP-model uitgerekend (december 2011-juli 2012).

1305-10 fig3

Afbeelding 3.  Resultaten calibratie SWAP-model voor proeflocatie Rijsbergen

Er zijn locatie-specifieke verschillen. Bij Marwijksoord bijvoorbeeld maken de aanwezigheid van ondiepe keileemlagen en wegzijging naar het grondwater KAD minder effectief.
Meer algemeen: als er minder water vastgehouden kan worden, dan is KAD minder effectief voor zowel het waterschap (‘KAD tegen wateroverlast’) als de agrariër (‘KAD voor water voor het gewas’). Bij Marwijksoord is KAD vooral voor de agrariër minder effectief, omdat het grootste deel van het neerslagoverschot meestal ten gunste komt van de aanvulling van het regionale grondwater. Dat het neerslagoverschot niet in het open water belandt is gunstig voor het waterschap (voorkomen wateroverlast elders); de agrariër heeft hier niet zoveel aan.

De effecten van verminderde wateraanvoerbehoefte zijn ook bepaald met de rekenmodules. Gezien de doelstelling van het project is deze analyse wat beperkter. De berekeningen laten zien dat in droge jaren de wateraanvoerbehoefte met maximaal 70 mm/jaar kan worden verminderd. Voor gemiddelde jaren is deze reductie van wateraanvoerbehoefte minder, meestal 30 tot 50 mm/jaar, ongeveer overeenkomend met een à twee beregeningsbeurten.

Deze positieve effecten van KAD zijn te bereiken met een standaard sturing van de KAD-put. Een meer specifieke sturing, per locatie en per neerslaggebeurtenis, laat waarschijnlijk betere effecten zien op piekafvoerreductie en verminderde wateraanvoerbehoefte.

Mogelijke omvang van KAD in Nederland
Landbouwkundige behoefte
We hebben de geschiktheid van KAD als methode voor het beperken van wateroverlast en verdroging ingeschat voor heel Nederland. Uitgangspunten hierbij waren dat er beleidsmatig behoefte is aan bestrijding van wateroverlast, dat bodem en hydrologie toepassing van KAD mogelijk maken en dat er behoefte is aan KAD vanuit de landbouw. Het landbouwareaal in Nederland is ongeveer 1.900.000 ha. Volgens onze analyse heeft 60 à 65% hiervan uit landbouwkundig oogpunt behoefte aan drainage.

Of KAD een geschikte ontwateringsmethode is hangt af van bodem en hydrologie ter plekke. We hebben een aantal factoren benoemd die de geschiktheid negatief beïnvloeden:
-    klei ter hoogte van de drainagebuizen
-    keileem in de ondiepe ondergrond
-    verstopping van drainage door ijzerneerslag
-    wegzijging naar regionale grondwater
-    te geringe drooglegging
Op basis van deze criteria zou ruim de helft (55 à 60%) van het landbouwareaal in Nederland dat behoefte heeft aan drainage, profijt hebben van KAD. Sommige van deze aspecten verdienen nog nader onderzoek.

Als we de landbouwkundige behoefte aan en geschiktheid voor KAD combineren springen een aantal regio’s en gebieden in Nederland eruit, te weten de IJsselmeerpolders, Zuid-Hollandse en Zeeuwse eilanden, de kustgebieden in Friesland en Groningen, delen van het rivierengebied en de beekdalen in de zandgebieden. Ook in diepe droogmakerijen biedt KAD kansen.

Beleidsopgave
De beleidsmatige opgave voor het voorkomen van wateroverlast is door waterbeheerders in Nederland bepaald in het kader van het Nationaal Bestuursakkoord Water (NBW, 2006). Hiervoor zijn onder andere klimaatscenario’s van het KNMI gebruikt. Voor de Klimaatatlas van het KNMI zijn in 2010 landsdekkend uniforme berekeningen uitgevoerd ter bepaling van wateroverlast-kaarten. Deze kaarten kunnen we gebruiken om zoekgebieden te bepalen voor mogelijk geschikte KAD-locaties. Voorbeelden van deze gebieden zijn het rivierengebied, delen van Zeeland, Flevoland, diepe droogmakerijen en beekdalen. Hiermee is een areaal gemoeid van ongeveer 500.000 ha, volgens de Basis Registratie Percelen (BRP) van de Dienst Regelingen overeenkomend met 25 à 30% van het totale landbouwkundig areaal. Natuurlijk zullen aanvullende factoren en criteria de geschiktheid voor KAD negatief kunnen beïnvloeden, en daarmee het areaal verkleinen. Wegzijging naar het regionale grondwater is één van die factoren. Deze factoren zullen naar verwachting het in aanmerking komende areaal reduceren tot 100 à 200.000 ha.

1305-10 Fig4 KAD zeeland DS

Afbeelding 4. De geschiktheid van klimaatadaptieve drainage voor het voorkomen van wateroverlast en verdroging: combinatie van behoefte aan drainage vanuit de landbouw, geschiktheid van bodem en hydrologie, en aanwezigheid van een beleidsopgave ten aanzien van wateroverlast Voorbeeld voor Provincie Zeeland.


Juridisch-bestuurlijke aspecten
Er zijn drie scenario’s denkbaar voor de aanleg en het beheer van KAD:
I.   De overheid, i.c. het waterschap, doet alles zelf uit eigenbelang;
II.  De overheid, i.c. het waterschap, en de agrariër als private partij, werken samen omdat beide belang hebben bij optimaal waterbeheer;
III. De agrariër als private partij doet alles zelf uit eigenbelang.

Ad I. Waterschap
Het waterschap is initiatiefnemer. Publiekrecht is van toepassing op KAD als het waterschap het KAD-systeem zelf aanlegt op agrarische bedrijven. Het waterschap vestigt opstalrecht op de drainage en de apparatuur. KAD is dan een ‘waterstaatswerk’ en komt in de legger terecht. Er hoeft geen vergunning afgegeven te worden en het waterschap kan alle gebruikelijke juridische instrumenten inzetten ten aanzien van beheer en onderhoud van KAD. Met de agrariër in kwestie worden schaderegelingen opgesteld voor het geval er aanwijsbaar schade optreedt aan bodem en gewas onder invloed van KAD. Als het waterschap initiatief neemt tot de aanleg van KAD en dit verder uitvoert in nauwe samenwerking met de agrariër, hoeft dat niet per se te leiden tot een publiekrechtelijk spoor. Scenario II kan dan gaan gelden.

Ad II. Waterschap met agrariër
Waterschap en agrariër werken samen bij aanleg, beheer en onderhoud van KAD-systemen. Deze samenwerking begint met een contract of een intentieverklaring. Het is niet van belang wie de initiatiefnemer is. Als KAD eenmaal aangelegd is moet er voor beheer en onderhoud gekozen worden voor ofwel een publiekrechtelijke route, ofwel een privaatrechtelijke. De eerste loopt via een vergunningstraject, eventueel een meldingsplicht, waarbij het waterschap bevoegd gezag is dat toetst en handhaaft. De privaatrechtelijke route loopt via een overeenkomst, waarbij afspraken worden gemaakt over het beheer en eventuele vergoedingen. Met de agrariër in kwestie wordt onder andere een schaderegeling opgesteld voor het geval dat er door KAD aanwijsbare schade optreedt aan bodem of gewas. Nadeel van een overeenkomst is dat deze niet op elk gewenst moment afdwingbaar is. Als een partij zich niet aan de afspraken houdt, kan er alleen na tussenkomst van de rechter tot actie worden overgegaan. Als bijvoorbeeld snelle inzet van KAD nodig is ter voorkoming of reductie van een piekafvoer kan het waterschap niet onmiddellijk bestuursdwang toepassen als de agrariër in kwestie geen medewerking verleent. Dit leidt tot vertraging, die bij dreiging van wateroverlast ongewenst is. Wel kunnen achteraf sancties van kracht worden die van tevoren afgesproken zijn in de overeenkomst.

Ad III. Agrariër
De agrariër neemt het initiatief tot de aanleg van KAD. Zodra er sprake is van een uitmonding op oppervlaktewater zal hij bij het waterschap om een vergunning moeten vragen. De agrariër bepaalt aan de hand van de vergunningsvoorwaarden het beheer en onderhoud van KAD, het waterschap is bevoegd gezag en kan de naleving van de regels handhaven. Deze regels moeten helder zijn in termen van hoe te sturen onder welke condities, terwille van de rechtszekerheid.

Scenario II kan het beheer via het privaatrecht of via het publiekrecht geregeld worden. Scenario’s I en III worden altijd publiekrechtelijk uitgewerkt. Het waterschap kan dan bestuursdwang toepassen inzake het beheer van KAD. Voor elk scenario geldt dat rechtszekerheid geboden moet worden aan de deelnemende partijen en dat er geen doorkruising van (andere) publiekrechtelijke bepalingen mag plaatsvinden. Aan de drie scenario’s zijn diverse plus- en minpunten verbonden. We hebben in de onderstaande tabellen 1 en 2 een kwalitatieve score gemaakt. Score ++ geeft aan dat er een grote kans is dat inzet van KAD functioneel is, dat verantwoordelijkheden zeer helder zijn, dat de kosten-effectiviteit hoog is en dat maatwerk optimaal bij de gebruiker past.
Een voorbeeld. Tabel 1 geeft scores voor ‘Functionaliteit t.a.v. reductie wateroverlast’ voor alle drie de scenario’s. Scenario I: waterschap is aan zet, is enige gebruiker, doet precies wat het waterschap zelf wil, op elk moment (++). Scenario II: waterschap en agrariër werken samen, overeenkomsten zijn gesloten, maar er zijn bepaalde momenten waarop het beheer van het KAD-systeem in de praktijk tot discussies leidt tussen de twee beheerders. Op dat moment kan het minder functioneel zijn ter reductie van wateroverlast (+). Scenario III: de agrariër bepaalt zelf of hij het KAD-systeem ook en ook altijd maximaal tegen wateroverlast inzet. Hij kan daarvan afwijken, want hij heeft een vergunning voor een drainagesysteem, hij is de enige beheerder ervan (0).

Tabel 1. Kwalitatieve toetsing van KAD vanuit het perspectief van de waterbeheerder voor drie scenario’s I = eenzijdig initiatief waterschap, II = privaatrechtelijke samenwerking waterschap en agrariër, III = eenzijdig initiatief agrariër

KAD kan juridisch geregeld worden zonder nieuwe wetgeving, op basis van bestaande instrumenten. Het onderscheid tussen publiekrecht en privaatrecht is wezenlijk. Ook belangrijk is de mate van acute afdwingbaarheid van de sturing van KAD.

Uit gesprekken met onder andere de Unie van Waterschappen en LTO komt naar voren dat het waterschap  garantie wil op inzet (‘altijd en optimaal’) van KAD tegen wateroverlast. De agrariër wil zoveel mogelijk vrijheid van handelen. Ergens komen beide belangen bij elkaar. Om dat te laten functioneren is een goede samenwerking en een goede regeling nodig, inclusief een goede schaderegeling. LTO geeft aan goede resultaten te verwachten van samenwerking op basis van vertrouwen en als resultaat van een gebiedsproces.
Kosten-baten-analyse en financiering
Een kosten-baten-analyse (KBA) voor KAD onder de huidige klimatologische omstandigheden is uitgevoerd door te kijken naar de kosten van KAD en de baten voor waterbeheer en landbouw. Voor de landbouw is onderscheid gemaakt tussen melkveehouderij, akkerbouw en vollegrondstuinbouw. Er is gewerkt volgens de netto-contante-waarde (NCW)-methodiek met een discontovoet van 4% en een afschrijvingstermijn van vijftien jaar. Kostenbesparingen voor de waterbeheerder zijn als baten meegenomen. Hieronder vallen:
−    minder kosten voor aanleg van gebieden voor waterberging;
−    minder grote investeringen in en minder exploitatiekosten van gemalen;
−    minder kosten voor verbreding van watergangen naar waterberging en/of gemalen;
−    minder kosten voor wateraanvoer;
−    minder kosten ter bestrijding van verdroging.
De resutaten van de KBA zijn weergegeven in Tabel 3. We hebben geen kostenverlagingen voor waterbeheer meegenomen die voortvloeien uit verbetering van de chemische samenstelling van drainage-, grond- en oppervlaktewater. Worden deze wel meegenomen, dan valt de kosten-baten-analyse gunstiger uit.

Tabel 3. Kosten-baten-analyse van KAD bij huidig klimaat: gemiddelde netto contante waarde (NCW) op jaarbasis (baten minus kosten) Bedragen in euro’s per hectare per jaar bij een KAD-systeem voor 10 ha, een afschrijvingstermijn van 15 jaar en discontovoet van 4%. Niet meegenomen zijn baten ten gevolge van verminderde belasting van oppervlaktewater met verontreinigende stoffen [3,4] en van sub-irrigatie.

KAD heet niet voor niets KAD: klimaatadaptatief drainagebeheer. Het systeem biedt de kans om snel en effectief in te grijpen in de ontwateringstoestand van percelen. Daarmee kunnen waterschap en agrariër beter dan met andere systemen anticiperen op het weer. Uit de berekeningen blijkt dat eenmaal per jaar tijdens een piekafvoer 7 mm/dag wordt vastgehouden en dat tenminste één beregeningsbeurt van 30 mm wordt uitgespaard. Als in de toekomst meer dan eenmaal per jaar 7 mm wordt vastgehouden, of dat tijdens een piek meer dan 7 mm/dag wordt vastgehouden, dan nemen de baten verder toe. Voor een extra retentie van 1 mm/dag zijn de extra baten € 37/ha per jaar. Als er in meer dan één droogteperiode 30 mm beregening wordt uitgespaard nemen de baten ook verder toe.

Tabel 4. Kosten-baten-analyse van KAD bij huidig klimaat en toekomstig klimaat: gemiddelde netto contante waarden (NCW) op jaarbasis (baten minus kosten) Bedragen in euro’s per hectare per jaar bij een KAD-systeem voor 10 hectare, een afschrijvingstermijn van 15 jaar en een discontovoet van 4%. Niet meegenomen zijn baten ten gevolge van verminderde belasting van oppervlaktewater met verontreinigende stoffen en van sub-irrigatie. Areaal grasland : akkerbouw : vollegrondstuinbouw= 10 : 5 : 0,5.

Uit de KBA kunnen we concluderen dat het systeem een positief financieel resultaat oplevert voor waterbeheer én landbouw. Investeren in KAD is dus de moeite waard. Zeker wanneer we in ogenschouw nemen dat
−    de kosten realistisch zijn ingeschat en de baten conservatief;
−    aspecten van waterkwaliteit en sub-irrigatie niet zijn meegenomen.

Het ziet ernaar uit dat aanleg van KAD zichzelf terugverdient. Omdat de methode ook bovenwettelijke doelen kan dienen lijkt het toch verstandig om KAD ook te beschouwen als groenblauwe dienst en op te nemen in de Catalogus groenblauwe diensten van het Interprovinciaal Overleg en de Dienst Landelijk Gebied van het ministerie van Economische Zaken.
Ook kan KAD als investeringsmaatregel aangemeld worden in het kader van de Milieulijst in de MIA/Vamil regeling 2013 (F7062: Grondwaterpeilgestuurde Drainage).

KAD: ook voor natuur
Peilgestuurde drainage kan positieve effecten hebben voor de landbouw en voor natte natuur in een zone rondom natuurgebieden. Beter nog is de innovatieve KAD-techniek in te zetten, met een geschikt en op maat gesneden ontwerp en sturing van het systeem. Er zijn tenminste drie redenen hiervoor aan te dragen:
1.  Met KAD kun je op het scherpst van de snede in ruimte en tijd sturing geven aan de waterhuishouding van percelen.
2. Er zijn altijd tenminste twee partijen die deelnemen aan KAD (waterschap, agrariër), wellicht een derde in het geval van natte natuur (terreinbeheerder). Daarmee is de sturing van KAD een resultaat van overleg en afspraken over te behalen doelen, voor het KAD-perceel én zijn omgeving.
3. Monitoring van het beheer van KAD (wie stuurt hoe en wanneer) en de effecten ervan op de waterhuishouding (bijvoorbeeld bodemvocht, grondwaterstand, drainafvoer) is online beschikbaar en volledig transparant. Daarmee kunnen alle betrokken partijen te allen tijde zien hoe de sturingsregels nageleefd worden.

Ontwerp, aanleg én sturing van het systeem op landbouwgrond naast natte natuur bepalen de effecten op de waterhuishouding. Met het systeem kunnen we netto hogere grondwaterstanden realiseren op landbouwpercelen, ten gunste van natuur. Zeker als we het systeem combineren met maatregelen in het oppervlaktewatersysteem. Een gecoördineerde gebiedsregeling met afspraken tussen waterbeheerder, landbouw en natuur biedt mogelijkheden, vorm te geven in bijvoorbeeld een gebiedsproces.

Discussie
In H2O nr. 3 van maart jl. (pp. 36-37) wordt gemeld dat “aanleg van peilgestuurde drainage verdrogend werkt op nabijgelegen natuurgebieden” [5]. Deze uitspraak kan ertoe leiden dat spreekwoordelijk het kind met het badwater wordt weggegooid. Het is zonde van de potenties van de techniek om regelbare drainage te betitelen als ‘verdrogend’, hoewel er inderdaad situaties zijn waar drainage afbreuk kan doen aan anti-verdrogingsmaatregelen. Dat kan namelijk het gevolg zijn van niet goed ontworpen of ingeregelde systemen, van een ‘verkeerd’ beheer en/of gebrekkige afspraken over dat beheer. Verder ontbreken in de praktijk vaak gegevens voor een gecontroleerd beheer van het systeem.
Het is een correcte aanbeveling om rondom natte natuur ook maatregelen in het open water te treffen, zodat het postieve effect van een goed ingeregeld KAD-systeem overeind blijft. Het mag niet zo zijn dat te veel grondwater wordt gedraineerd en via het open-water-systeem afgevoerd, terwijl bijvoorbeeld met een KAD-systeem geprobeerd wordt water op het perceel juist vast te houden.
We pleiten ervoor met betrokken partijen en in nauwe samenwerking met landbouw, natuur en waterbeheer, actief na te gaan in de praktijk wat een goed ontworpen KAD-systeem, dat aangestuurd wordt met zowel landbouwkundige als natuurdoelen op de achtergrond, kan doen voor een gebied. Een geschikte weg om samen met water- en natuurbeheerders in te slaan is een grootschalige veldproef met klimaatadaptieve drainage in te richten rondom natte natuur, met van tevoren goed doordacht ontwerp en beheer, inclusief transparante monitoring. Grootschaligheid in die zin dat aaneengesloten blokken van 15 à 20 KAD-percelen in samenhang bediend en aangestuurd worden. Hiervoor is een gebiedsregeling nodig, plus sturing op basis van weersverwachtingen van een aantal dagen vooruit. Daarnaast moet een aanpassing van het oppervlaktewatersysteem onderdeel van de proef zijn. Discussies op 12 maart jl. bij het KRW-event in Den Bosch, georganiseerd door het ministerie van I&M en AgentschapNL, en tijdens de Deltaproofdag in Amersfoort op 14 maart jl., georganiseerd door STOWA [6], dragen bij aan een totstandkoming van zo’n veldproef (6). Ook het Deltaplan Agrarisch Waterbeheer van LTO [7] maakt gewag van peilgestuurde drainage, waarbij met KAD op het scherpst van de snede gestuurd kan worden en landbouw kan samengaan met naastgelegen natte natuur.

Website van het project: www.futurewater.nl/kad

Referenties

1.    Van den Eertwegh, G.A.P.H., et al., 2013: KlimaatAdaptieve Drainage: een innovatieve methode om piekafvoeren en watertekorten te verminderen. Samenvatting resultaten Fase 2 ‘Onderzoek en Ontwikkeling’ Referentienummer SBIR113008. Februari 2013. FutureWater rapport nr. 123.
2.    Droogers, P. et al. (2010). KlimaatAdaptieve Drainage, een innovatieve methode om piekafvoeren en watertekorten te verminderen. Eindrapportage haalbaarheidsonderzoek fase 1. FutureWater rapport nr. 96.
3.    Rozemeijer, J.C. et al. (2012). Veldonderzoek naar de effecten van peilgestuurde drainage op grondwaterstanden, drainafvoeren en waterkwaliteit op het Oost-Nederlands Plateau. Deltares rapport 1201979-000-BGS-0001 Utrecht.
4.    Stuyt, L. et al. (2009). Samengestelde, Peilgestuurde Drainage in Nederland – Voortgangsrapport 1. Projectcode: 5235044. Alterra-WUR.
5.    Kuijper, M.J.M., Broers, H.P.  en Rozemeijer, J.C., (2012). Effecten van peilgestuurde drainage op natuur. Deltares rapport 1206925-000, 2012.
6.    STOWA (2013). Deltaproof Midterm Review.
7.    LTO (2013). Deltaplan Agrarisch Waterbeheer.

0
0
0
s2smodern

Wij maken gebruik van cookies om de gebruikerservaring te verbeteren. Als je onze site bezoekt, ga je akkoord met het gebruik hiervan.      Ik snap het