`Floating wetlands-experiment` levert extra

DOSSIER - Waterhuishouding & Waterbouw
Stilstaand water zuiveren met drijvende plantenbedden en zonne-energie
In Wijchen en Zwolle is door
Arcadis, MH Waterzaken en
Eminent Products geëxperimenteerd met floating wetlands. Dit zijn drijvende plantenbedden die het oppervlaktewater niet alleen zuiveren
maar ook extra bijvangst blijken te genereren. Zoals een
fotolijstje van gewas, riet en
cellulose, een parfum op basis
van geëxtraheerde olie en
bloemstukken met loof van de
waterplanten. De drijvende
plantenbedden blijken ook
nog eens aantrekkelijk als
vluchtplaats voor broedvogels
en paaiplaats voor vissen.
Foto's: Johan Veurink Fotografie.
'Floating wetlands-experiment'
levert extra voordelen op
De floating wetland is modulair opgebouwd. Op deze wijze kan het worden aangepast aan het totale
oppervlak van het te behandelen oppervlaktewater.
drs. ing. M. Voorma / D.J. Welleweerd
Floating wetlands zijn drijvende plantenbedden,
bestaande uit kunststofblokken die zijn begroeit
met waterzuiverende beplanting. Dit principe is
onder de projectnaam Oxatur toegepast in de
kasteelgracht van de gemeente Wijchen en de
Wavinvijver in de wijk Holtenbroek te Zwolle.
Deze waterpartijen hadden een waterkwaliteitsprobleem en vormden hiermee een mooie
proefvijver voor deze nieuwe techniek.
Ruimtegebrek leidt tot innovatie
Een slechte waterkwaliteit heeft vaak te maken
met een teveel aan nutriënten als stikstof en fosfaat die in het oppervlaktewater terechtkomen.
in 't kort - Floating wetlands
Floating wetlands zijn drijvende kunstofblokken met waterzuiverende beplanting
Water wordt gezuiverd door het op te pompen
en langs de beplanting te laten stromen
Waterpartijen met veel bladinval, watervogels
en stilstaand water zorgen voor (stank)overlast
Een experiment met floating wetlands toont
aan dat ze meer doen dan waterzuiveren
Land+Water nr. 5 - mei 2015
Voor het terugdringen van deze emissie wordt
nogal eens gekozen voor helofytenfilters. Nadeel
van dergelijke filters is de benodigde ruimte die
niet altijd beschikbaar is. Dit probleem speelde
ook in de gemeenten Wijchen en Zwolle. Hier
zijn waterpartijen met stilstaand water, veel
bladinval in de herfst en watervogels. De waterkwaliteit van deze waterpartijen laat te wensen
over en bij tijd en wijle ruikt het er niet fris. Verder moet periodiek worden gebaggerd om de
gracht en de vijver enigszins toonbaar te houden. Genoeg redenen om het experiment met
een floating wetland aan te gaan.
Viertrapsraket
Centraal bij het ontwerp van de floating wetland
staat een toren die fungeert als beluchtingselement met vier werkingsprincipes.
De toren pompt (op basis van zonne-energie)
het water omhoog om het vervolgens weer te laten afstromen. Tijdens het afstromingsproces
komt het water in contact met lucht waardoor
het zuurstof opneemt. Via een segment van ijzerzand wordt het eerste fosfaat uit het water gebonden, dit is het tweede principe. Om de kern,
bestaande uit de toren en het ijzerzand, bevindt
zich het eigenlijke floating wetland als derde zuiveringsprincipe. Deze is uitgevoerd als een schakeling van polystyreenblokken waarin een ge-
was is aangeplant dat stikstof en fosfaat opneemt. De floating wetland is modulair
opgebouwd. Op deze wijze kan het worden aangepast aan het totale oppervlak van het te behandelen oppervlaktewater. Als vierde zuiveringsprincipe is fotokatalytische verf toegepast.
Dit is een verf die in staat is om onder invloed
van zonlicht organische verontreinigingen af te
breken. Al met al vormen de vier principes van
de floating wetland een unieke combinatie van
technieken.
Bijvangst
Naast de zuiverende eigenschappen is in het
ontwerpstadium ook nagedacht over de mogelijke bijvangst. Zo kunnen de floating wetlands
een ideale vluchtplaats voor broedvogels zijn en
vormen de wortels van het gewas een uitstekende paaiplaats voor vissen. In veel waterrijke gebieden is hier duidelijk een gebrek aan. Het derde secundaire voordeel is dat door de wortelvorming in het water gesuspendeerde deeltjes
neerslaan. Hierdoor verbetert het doorzicht van
het water.
De locatie waar een floating wetland wordt geïnstalleerd, de weersomstandigheden en de kwaliteit van het opkweken van de planten bepalen in
sterke mate de opbrengst. Met name de gekozen locatie kan sterk invloed hebben op de hoe-
veelheid schaduw, de temperatuur en beschikbare oppervlakte van de gekozen waterpartij,
mogelijke invloed van vandalisme en het risico
op schade van de installatie.
Meubelpanelen
Na de bouw is in 2013 een floating wetland als
eerste te water gelaten in Wijchen. Vervolgens
was in 2014 de beurt aan Zwolle. Als gewas is gekozen voor de grassoort Vetiver. Deze soort kan
snel lange wortels vormen en is goed in staat
stikstof en fosfaat op te nemen. Bovendien was
de verwachting dat dit gewas goed gebruikt zou
kunnen worden voor de productie van zogenaamde softboards, ook wel meubelpanelen genoemd. Ook zou het mogelijk moeten kunnen
zijn om van de wortels olie te produceren.
Cosmetische industrie
Na een proefperiode is in beide situaties besloten het systeem in het najaar te verwijderen om
de resultaten te kunnen evalueren. Bij het verwijderen van de Oxatur in Wijchen is het loof gescheiden van de wortels. Het loof is naar een bedrijf gestuurd om er een proefplaat van te laten
persen. En dat is gelukt. Met bijmenging van riet
en cellulose, is van 90 van de toegepaste planten
uiteindelijk een softboard-plankje van 20 x 25
cm geperst, waarin 30 procent van het Vetivergewas is verwerkt.
De wortels zijn naar een bedrijf gebracht om de
olie te extraheren. Ook dit is gelukt. Het resultaat
was enkele milliliters sterk aromatische olie die
zeer geschikt is voor de cosmetische industrie.
Ook het Vetiver-gras, dat vrijgekomen is in Zwol-
le, wordt nuttig gebruikt. Het wordt door het
plaatselijk Agrarisch Opleidingscentrum (AOC)
op verschillende wijzen toegepast: zo wordt geëxperimenteerd met de plant in viskweeksystemen als alternatief filtermateriaal en wordt het
loof gebruikt binnen de bloemsierkunst van de
opleiding.
Metingen tonen aan dat het werkt
Gedurende beide projecten zijn enkele macroparameters gemeten zoals het zuurstofgehalte
en de pH-waarde van het water en stikstof- en
fosfaatgehalte van de planten en het water. Uit
de metingen blijkt dat rondom het plantenbed
een gunstige pH-verandering plaatsvindt van 7,5
naar 7,2. Ook het zuurstofgehalte van het water
rondom het filter nam toe ten opzichte van de
nul-situatie; tot +15 procent in Wijchen en +25
procent in Zwolle. Zowel in Wijchen als in Zwolle
werd geen significante afname van het stikstofgehalte gemeten, wel is in Zwolle een afname
van het fosfaatgehalte gemeten van circa 30 procent. Om te kunnen berekenen hoeveel m2 floating wetland nodig is om een bepaalde hoeveelheid stikstof en fosfaat te verwijderen is bij aanvang en na oogst het stikstof- en fosfaatgehalte
van de planten gemeten. In één jaar tijd blijkt
een totaal van 0,4 kg stikstof en 0,05 kg fosfor te
zijn opgenomen bij 18-20 planten per m2.
Omdat is gestart met heel jonge planten met
nauwelijks enig loof of wortels is de inschatting
dat bij volwassen planten een opname van
0,5 kg stikstof en 0,1 kg fosfor per m2 mogelijk
moet zijn. Het effect van de fotokatalytische verf
dient nog nader te worden onderzocht.
Rendement
Het merendeel van onze wateren heeft een fosforgehalte tussen de 0,5-1 en een stikstofgehalte
van 5-10 mg/l. Indien je voor een waterlichaam
van 1 ha en 1 m diepte met dergelijke waarden
wil verlagen naar 0,1 mg/ l aan fosfor en 2 mg/l,
dient 30 kg aan stikstof en 4 kg aan fosfor te worden verwijderd.
Om dit doel binnen één jaar te bereiken is theoretisch 100 m2 floating wetland nodig. Wanneer
rekening wordt gehouden met een jaarlijkse toename door atmosferische depositie en uit- en afspoeling van aangrenzende percelen kan worden uitgegaan van een extra opgave van grofweg 1 kg fosfor en 8 kg stikstof.
Het plantenbed dient wel te worden uitgebreid
met circa 10 m2. Een belangrijke voorwaarde is
dan wel dat het gewas jaarlijks wordt geoogst.
Grofweg kan worden gesteld dat door 1 procent van het wateroppervlak te bedekken met
een floating wetland een belangrijk deel van
het teveel aan fosfor en stikstof is te verwijderden.
De Oxatur heeft in zowel Wijchen als Zwolle gezorgd voor een hogere waterbewustwording.
Iedereen wil graag schoon water in zijn omgeving, maar dat komt er niet vanzelf. Het experiment met de Oxatur toont aan dat ook bij weinig ruimte er mogelijkheden zijn om de waterkwaliteit te verbeteren en extra opbrengsten te
genereren.
Martin Voorma is Business opportunity & Innovationmanager, Derjan Welleweerd is projectleider
(beiden bij Arcadis).
Centraal bij het ontwerp van de Floating Wetlands staat een toren die fungeert als beluchtingselement met vier werkingsprincipes. De toren pompt (op
basis van zonne-energie) het water omhoog om het vervolgens weer te laten afstromen.
Land+Water nr. 5 - mei 2015