Ontwerpen voor opschaling

Schaalgrootte

Verhoeven et al. (2006) gaan uit van een verbetering van de oppervlaktewaterkwaliteit van meer dan 20%. De uitgebreide literatuurstudie in hetzelfde artikel (Verhoeven et al., 2006) laat zien dat de waterkwaliteit in een stroomgebied significant zal verbeteren wanneer het oppervlak ‘wetlands’ minimaal 4-5% bedraagt. Tanner et al. (2003) en Clevering et al. (2004) berekenen dat met helofytenfilters een kleiner oppervlak nodig is van ongeveer 2-3% in het hele stroomgebied. De verwijderingsefficiëntie van de filters is dan ongeveer 80%.

De kosten per m2 _{van de zuiveringsmoerassen zullen lager worden naarmate een groter zuiveringsmoeras}

wordt aangelegd. Deze schaalvoordelen ontstaan vooral door een efficiëntere inzet van mechanisatie voor aanleg en onderhoud, relatief minder kosten voor pompen en leidingen en overige algemene kosten. Zo is het vergraven en vlakken van een groter oppervlakte zuiveringsmoeras of buffervijver goedkoper per m2_{. Bij}

grotere oppervlakten valt te besparen op de plantkosten van riet. De kosteneffectiviteit is doorgerekend van drie schaalgroottes: een (klein) landbouwperceel (de schaal van de experimenten), een (groot) perceel van 10 ha en een gebied van 1000 ha. Daarnaast is een zuiveringsmoeras langs een beek voor de directe zuivering van 6 ha landbouwwater doorgerekend. De oppervlakte verhoudingen wateropslag (in sloot of vijver) : moeras zijn voor de verschillende opschalingen gelijk gehouden. De hydraulische belasting voor de zuiveringsmoerassen op gebiedsniveau, vracht en effectiviteit kunnen daardoor gelijk aan die op

perceelsniveau worden ingeschat.

In de praktijk kan worden volstaan met meer eenvoudige ontwerpen dan de experimentele veldjes. Vooral de buffering van de wateraanvoer kan goedkoper en het beheer kan minder intensief. Deze meer op de praktijk toegesneden ontwerpen worden gebruikt voor de bepaling van de kosten en kosteneffectiviteit van zuiveringsmoerassen voor drainagewater.

Een zeer ‘extensieve’ variant is het gebruik als zuiveringsmoeras van het bestaande slootsysteem. Dit legt geen beslag op landbouwgrond; grond is geen kostenpost. Bovendien zijn met deze maatregel geen aanlegkosten gemoeid; het beheer is gericht op een vitale rietvegetatie in de sloot. Deze vorm van

slootbeheer is waarschijnlijk extensiever –om de paar jaar uitmaaien- dan het gangbare beheer van jaarlijks maaien (zie KRW-IP project ‘Helofytenfilters in sloten’). Daar staat echter weinig of geen controle over de watertoevoer tegenover, wat tot een lagere effectiviteit zal leiden.

De mogelijkheid van riet in de sloot als zuiverende maatregel hangt af van de hydraulische situatie. Sloten die voor deze maatregel geschikt zijn, zijn de hele zomer watervoerend. Hieraan kan het plaatsen van extra stuwtjes bijvoorbeeld bijdragen. Meer riet in de sloot zal de hydraulische weerstand vergroten. De

opstuwing door stuwtjes of riet in de sloot mag niet ontoelaatbaar groot worden. De dimensionering van het slootsysteem ten opzichte van de minimaal benodigde afvoercapaciteit is hierbij van belang.

Het beekbegeleidend vloeiveld te Vredepeel is in feite een zuiveringsmoeras in de sloot. Hierbij is het slootprofiel breder gemaakt en is een overloopdrempel naar de sloot aangelegd. Dit ontwerp is als variant doorgerekend.

Uit de experimenten bleken verschillen in effectiviteit tussen de vloeivelden en de horizontaal doorstroomde zuiveringsmoerassen met riet en met stro voor stikstofretentie. Er wordt bij deze studie naar de

perspectieven niet gespecificeerd naar deze 3 types, omdat de verschillen in zuiveringsrendement niet goed verklaard kunnen worden. Uitgangspunt voor de berekening van de kosteneffectiviteit van de

aangelegde zuiveringsmoerassen is een realistische schatting van de kosten en een realistisch gemiddelde effectiviteit over de 3 experimentele zuiveringsmoerassen.

Desalniettemin is het de moeite waard om het gunstige zuiveringsrendement van het experimentele zuiveringsmoeras met stro verder te onderzoeken. De verwachting is dat de zuiverende werking van stro is overgenomen door de spontaan ontstane lisdoddevegetatie. Wellicht is het inbrengen van stro bij aanleg van een zuiveringsmoeras een methode om ook tijdens de aanloopperiode, wanneer het (riet-)gewas nog niet volgroeid is, meteen een zuiverende werking te realiseren.

Regulering wateraanvoer

Voor een optimale zuiverende werking van zuiveringsmoerassen is een constant waterniveau in het zuiveringsmoeras en een regelmatige aanvoer van water vereist. Wanneer een zuiveringsmoeras in een extreem geval droog komt te staan, valt de zuivering vanzelfsprekend weg en zal het rendement na hervatting van de wateraanvoer nog geruime tijd laag zijn. In Nederland is sprake van een netto neerslagoverschot. Dit zorgt per saldo voor waterafvoer vanuit de landbouwgebieden. In potentie is daarmee drainagewater beschikbaar voor de voeding van zuiveringsmoerassen. Neerslag en verdamping verloopt echter a-synchroon in de tijd, wat leidt tot droge periodes, vooral in de zomer.

Een buffer voor de aanvoer van water is in het systeem opgenomen om met de 3 experimentele

zuiveringsmoerassen een maximaal rendement te behalen. Het toepassen van een buffer werkt tweeledig gunstig op de retentie-capaciteit van een zuiveringsmoeras. Enerzijds is de hydraulische belasting beter controleerbaar en wordt droogvallen van het zuiveringsmoeras in de zomer voorkomen. Anderzijds wordt de buffer gebruikt om het meest nutriëntenrijke water in het zuiveringsmoeras te brengen, waardoor de gezuiverde vracht groter is.

Water uit een watervoerend lichaam kan voor de aanvoer in droge periodes worden gebruikt, wanneer dit in de nabijheid aanwezig is. Voor het beekbegeleidend zuiveringsmoeras kan óf drainagewater óf water uit de naburige beek worden ingelaten.

Voor buffering van wateraanvoer wordt in de praktijkontwerpen een vijver aangelegd als alternatief voor de waterzak. Enig verlies door wegzijging is acceptabel, waardoor folie onder de buffer of onder het

zuiveringsmoeras achterwege kan blijven. Als de ondergrond teveel doorlatend is (wat leidt tot droogvallen), kan een verdicht kleidek worden aangebracht. Opslag in het bestaande slootsysteem is interessant omdat dit geen aanvullend beslag op landbouwgrond legt; in een aantal ontwerpen is dit doorgerekend. De mogelijkheid voor wateropslag in bestaande sloten is afhankelijk van de hydraulische situatie. Met extra stuwtjes kan een buffer worden gecreëerd. Door de minder gereguleerde wateraanvoer wordt echter een

lager zuiveringsrendement verwacht dan bij aangelegde moerassen. Dit vertaalt zich uiteindelijk door in een zekere kosteneffectiviteit per gezuiverde kg stikstof of fosfor.

Bij de opschaling zijn zeven varianten ontworpen; toenemend in omvang, met verschillende opties van waterbuffering, een beekbegeleidend zuiveringsmoeras en een zuiveringsmoeras in het bestaande slootsysteem. Een overzicht van de varianten staat in tabel 6.2 en bijlage 8.