Ondanks een strenge en doordachte bemesting spoelen er bij openluchtteelten nog te vaak nitraten door via het drainagewater. Deze nitraten kunnen een overschrijding van de nitraatnorm aan het MAP-meetpunt veroorzaken. Een zuiveringstechniek uit de glastuinbouw werd aangepast voor de denitrificatie van velddrainagewater. De eerste installatie wordt dit najaar operationeel.

In bepaalde intensieve teelten geeft een strenge bemesting geen garantie voor acceptabele nitraatconcentraties in het drainagewater. Ook periodes van droogte gevolgd door grote neerslaghoeveelheden resulteren onvermijdelijk in uitspoeling van meststoffen.

In een onderzoeksproject wordt een techniek ontwikkeld die in staat is ter plaatse nitraten uit drainagewater te halen, daar waar een optimale bemesting geen soelaas biedt. Er wordt na deze denitrificatietechniek gestreefd naar een maximale concentratie van 50 mg nitraat/l in het drainagewater.

Van spuistroom naar velddrainagewater

	Foto: In deze zuiveringsreactor op laboschaal groeien micro-organismen op vaste dragers die in suspensie worden gehouden.		Foto: Deze micro-organismen op dit vaste dragermateriaal zetten de nitraten om in het onschadelijke stikstofgas

Het Laboratorium voor Proces- en Milieutechnologie (PETLab) van de KU Leuven ontwikkelde enkele jaren geleden een robuuste waterzuiveringstechniek die met succes werd toegepast voor de verwijdering van nitraten uit spuistroom in de glastuinbouw.

De techniek is gebaseerd op een zuivering via denitrificatie in een slib-op-drager-systeem. Dit is een biologisch proces waarbij micro-organismen groeien op vaste dragers die in suspensie worden gehouden in de biologische reactor (zie foto). Deze micro-organismen zetten de nitraten om in het onschadelijke stikstofgas. Dit systeem biedt heel wat voordelen ten opzichte van een klassieke biologische waterzuivering, zo is het systeem beter bestand tegen piekbelastingen en temperatuurschommelingen. Daarnaast is de gebruikte technologie ook compact en vraagt ze relatief weinig onderhoud en nazicht.

Uit een aantal initiële experimentele resultaten in het labo blijkt duidelijk dat de technologie ook geschikt is om drainagewater te behandelen vooraleer dit water in het oppervlaktewater terechtkomt. De nitraatconcentratie in de spuistroom uit de glastuinbouw is alvast vergelijkbaar met die van velddrainagewater, maar velddrainagewater wordt gekarakteriseerd door een sterk wisselend debiet en een lage watertemperatuur.

Door deze lage temperatuur verloopt het biologische denitrificatieproces trager. Om hiermee rekening te kunnen houden werd de snelheid van het denitrificatieproces bij deze lagere temperatuur (5°C) in kaart gebracht op laboschaal. Dat gebeurde voor twee verschillende koolstofbronnen (voedsel voor de bacteriën) en twee verschillende dragermaterialen. Het laboratoriumonderzoek is ondertussen afgerond en wees uit dat glycerol onder deze omstandigheden de beste voedingsstof is voor de micro-organismen. De werkingskost die verbonden is aan de dosering van deze voeding kan geschat worden op ongeveer 3,85 € per kg NO³--N die wordt verwijderd. Als dragermateriaal gaat voor een doorgedreven stikstofverwijdering uit drainagewater bij koude temperaturen de voorkeur uit naar de iets duurdere K5 carriers, met een specifiek oppervlak van 800 m²/m3.

Mobiel en modulair zuiveringssysteem

Binnen het project zullen drie zuiveringsinstallaties gebouwd worden op drie testlocaties verspreid over Vlaanderen in een afstroomgebied van een rood MAP-meetpunt. Eén in West-Vlaanderen, één in Oost-Vlaanderen en een derde installatie in de provincie Antwerpen. Het ontwerp voor de zuiveringsinstallatie in Oost-Vlaanderen zit in een finale fase.

Het ontwerp werd gemaakt voor het verwerken van maximaal 1 m^₃ aan drainagewater per uur met een maximale concentratie van 150 mg NO³-/l. Op basis van de reactiesnelheden die opgemeten werden tijdens het preliminair laboratoriumonderzoek kunnen we besluiten dat een bioreactor van 10 m3 volstaat om het drainagewater op een gepaste manier te zuiveren. Een bijkomende problematiek op de testlocaties in Oost- en West-Vlaanderen is dat er ter plaatse geen elektriciteitsvoorziening aanwezig is. Daarom werd er bij het ontwerp ook rekening gehouden met het feit dat de installatie energiezuinig moet zijn zodat ze kan worden aangedreven met zonnepanelen.

Het ontwerp van het zuiveringssysteem is modulair en mobiel opgevat. De bioreactor van 10 m³ zelf wordt ingebouwd in een transportcontainer, die ook dienst doet als extra isolatie tijdens de wintermaanden. De technische installatie met pompen en zonnepanelen wordt op een aanhangwagen gemonteerd zodat deze op een eenvoudige manier naar een andere locatie kan worden getransporteerd. Door de modulaire opbouw van de installatie is het ook mogelijk om meerdere bioreactoren met elkaar te verbinden wanneer in de toekomst blijkt dat het drainagedebiet op een bepaalde locatie hoger ligt en de norm van 50 mg NO^3-/l niet wordt gehaald.

Eerste zuiveringslocatie in het najaar operationeel in Buggenhout

Het MAP-meetpunt in Buggenhout toont jaarlijks overschrijdingen van de norm van 50 mg NO^3-/l in de periodes dat drainagewater wordt afgevoerd. Twee drainagebuizen liggen aan de oorzaak van deze overschrijdingen. Sinds vier jaar worden alle betrokken landbouwers opgevolgd en begeleid door het CVBB. De bemesting op de betrokken percelen is ondertussen geoptimaliseerd. Maar de intensieve begeleiding resulteerde slechts in een lichte daling van de nitraatconcentratie aan de drainagebuis en bijgevolg ook aan het MAP-meetpunt. Door één van de slechts scorende drainagebuizen aan te sluiten op de zuiveringsinstallatie, hopen we het nitraatprobleem aan dit MAP-meetpunt op te lossen.

Vanaf dit najaar testen we de eerste zuiveringsinstallatie in het afstroomgebied van dit MAP-meetpunt in Buggenhout. De installatie zal gedurende het winterseizoen worden opgevolgd en geoptimaliseerd waar nodig. Op basis van deze ervaringen zullen we twee extra installaties ontwerpen om in te zetten aan de MAP-meetpunten in Staden en Sint-Katelijne-Waver. De drie installaties zullen tegelijkertijd worden opgevolgd in de winters van 2018-2019 en 2019-2020.

Op zoek naar een financieringssysteem

Een rood MAP-meetpunt is niet de verantwoordelijkheid van één landbouwer, maar van alle land- en tuinbouwers met percelen in dat afstroomgebied. Wanneer een denitrificatie-installatie geplaatst wordt op één of enkele verzameldrains, dan is dit voordelig voor het ganse gebied. Door het plaatsen en onderhouden van een denitrificatie-installatie bewijst één of een beperkt aantal landbouwers dus een dienst aan een grotere groep. Omdat deze dienst gelinkt is aan een goede waterkwaliteit, wordt dit een blauwe dienst genoemd. We bekijken binnen het project hoe deze zuiveringsdienst kan worden georganiseerd en gefinancierd. We zoeken alvast inspiratie in andere systemen, zoals bijvoorbeeld het watergeschot in de Polders waarbij ingelanden meebetalen voor de werking.

Laat je overtuigen tijdens de demonstraties

Binnen dit project wordt veel aandacht besteed aan de communicatie en kennisverspreiding naar de sector. We zullen daarbij beroep doen op het CVBB-team waarin veel medewerkers van de praktijkcentra betrokken zijn. Het CVBB heeft nauwe contacten met land- en tuinbouwers, vooral in de gebieden met overschrijdingen waar dit zuiveringssysteem een oplossing kan bieden.

Tijdens demonstraties zullen we de werking en de efficiëntie van de filters tonen. We hopen bovendien sommige telers te motiveren om op termijn het beheer en onderhoud van de zuiveringsinstallaties van ons over te nemen en voort te zetten. De projectpartners zullen hen hierin ondersteunen en een handleiding voorzien.

E. Vandewoestijne, PCG - Kruishoutem
D. Huits, Inagro - Rumbeke-Beitem
J. De Nies, Proefstation voor de Groenteteelt - Sint-Katelijne-Waver
N. Lambert & R. Dewil, KU Leuven - Technologiecampus De Nayer

In samenwerking met

Onderzoek in het kader van het LA-traject ‘Innoverende aanpak voor nitraatreductie in land- en tuinbouwgebieden’.