HZU01 Wetlands als voorzuivering voor milde ontzilting

Aanleiding van het project

Zeeuws-Vlaanderen is een gebied met een grote schaarste aan zoet water. Het grond- en oppervlaktewater stroomt veelal af vanuit Vlaanderen richting de Westerschelde en is nog redelijk zoet bij de grens, maar wordt zouter naarmate het dichter bij de Westerschelde komt, hetgeen veelal door zoute kwel veroorzaakt wordt. Aangezien de waterschaarste in Vlaanderen toeneemt, geldt dit ook voor Zeeuws-Vlaanderen. Landbouw en industrie ondervinden nu al economische schade door een gebrek aan zoet water in de lente en zomer. Deze klimaatstress zal toenemen naarmate er langere perioden van droogte optreden met hoger temperaturen, hetgeen veroorzaakt wordt door verandering van ons klimaat.
Reeds in 2007 is gestart met een overkoepelend initiatief (www.robuustwatersysteemzeeuwsvlaanderen.nl), waarin industrie, overheid en landbouw samenwerken aan het klimaatbestendig maken van de regio. Daarbinnen worden stapsgewijs met alle belanghebbenden verschillende projecten uitgevoerd , die moeten zorgen voor een toekomstbestendige zoetwatervoorziening in Zeeuws-Vlaanderen. Dit project is een volgend stapje in dat grotere geheel.
Op dit moment wordt voor de industrie in de regio Biesboschwater ingezet en het doel is om lokale, alternatieve bronnen te gaan gebruiken, die ook voor landbouwdoeleinden benut kunnen worden. Het gebruik van Biesboschwater door Dow Benelux kan met meer dan 75% verminderd worden door extra inzet van effluent van de RWZI Terneuzen en effluent van de eigen industriële zuivering. Een derde alternatieve bron is het gebruik van brak oppervlaktewater uit de omgeving. Het gebruik van ontzilt, brak oppervlaktewater voor landbouw, en oppervlaktewater plus effluent voor de industrie kan bijdragen aan het voorkomen van droogtestress en het verminderen van oogstschade. Het huidige lokaal beschikbare oppervlaktewater is van onvoldoende kwaliteit voor direct gebruik, dus kwaliteitsverbetering is nodig om dit te kunnen benutten.

Doel van het project

Het doel is om te onderzoeken hoe een combinatie van wetlands en ontzilting helpt om microverontreinigingen, nutriënten en zout effectief te verwijderen. Aangezien de effluenten in de praktijk de lastigst behandelbare stromen zijn, zal dit onderzoek zich met name daarop richten. Als microverontreinigen en nutriënten uit effluent verwijderd kunnen worden, zal dat ook gelden voor (brak) oppervlaktewater. De hypothese is dat de microverontreinigingen geadsorbeerd worden in de wortelzones van de begroeiing in het wetland en de nutriënten in de beplanting worden opgenomen. De resterende verontreinigingen en zouten worden met een combinatie van ultrafiltratie en nanofiltratie behandeld.
In een full-scale installatie worden effluent en oppervlaktewater gemengd en samen gebruikt om de waterstress te voorkomen. Evides en Dow hebben dit gezamenlijk pilotonderzoek gepland om ontwerpparameters voor een full-scale installatie nader vast te stellen (de implementatie is voorzien in 2022-2024).

Omschrijving van de activiteiten

Een combinatie van wetlands en milde ontzilting worden in het gebied getest. Het wetland wordt ingericht bij DECO van Evides. De UF-NF wordt ingericht in de pilothal van Evides. Dow en Evides zijn verantwoordelijk voor de aanleg en het in bedrijf houden van wetland en ontziltingspilot. HZ zal de analyse van de resultaten, voorstellen voor operationele wijzigingen en ondersteuning van stagiairs en operators voor haar rekening nemen. Het wetland bestaat uit diverse compartimenten: verticaal doorstroomd filter met adsorbers en horizontaal doorstroomd wetland. Er zullen 4 verschillende configuraties parallel getest worden.
Er zijn 2 hoofdactiviteiten:
1) Operationele support van wetland en brakwater pilotonderzoek op locatie DECO
• Monstername en analyse
• Verzamelen, analyseren en representeren van procesdata
• Interpretatie van data en voorstellen voor procesverbetering

2) Vaststellen van optimale parameters voor een stabiele bedrijfsvoering van de wetland pilot, m.n. rond de volgende onderzoeksvragen:
• Zijn de voorziene verticaal doorstroomde inlaatcompartimenten adequaat?
• Welke verblijftijden zijn nodig voor nutriëntenverwijdering?
• Wat zijn optimale instellingen voor beluchting per compartiment?
• Hoe ziet de waterbalans eruit?
• Treden er toxische effecten op in een van de rietvelden?
• Hoe snel kan de voeding van een rietveld gewisseld worden?
• Worden microverontreinigingen geadsorbeerd aan Biochar?
• Is nitraatverwijdering effectief bij gebruik van een externe koolstofbron?

De monitoring en evaluatie loopt gedurende 2 jaar om de werking gedurende zomer/winter te kunnen monitoren. In het 1e jaar wordt gezocht naar de beste instellingen van de systemen. De verwachting is dat in het 2e jaar getest kan worden met de beste operationele parameters gedurende een seizoen. De grootste component van het werk zal bestaan uit het industrieel onderzoek aan de wetlands.

Verwachte resultaten

Volgnummer: 1. Wat: Rapport, publicatie: Optimale parameters voor wetland t.b.v. microverontreinigingen en nutriënten uit brak water (HZ, Dow). Wanneer: 2020.
Volgnummer: 2. Wat: Rapport, publicatie: Evaluatie brakwaterbehandeling voor landbouw en industrie; combinatie wetland en milde ontzilting (HZ, Dow, Evides). Wanneer: 2021.

Innovativiteit

Brak water wordt meestal niet toegepast om uiteindelijk gietwater en demiwater van te maken. Als dat wel het geval is, worden meestal puur technische oplossingen gezocht om het water op de juiste kwaliteit te krijgen. In dit geval zijn puur technische oplossingen te duur en niet wenselijk (denk aan landschappelijke inpassing) en daarom wordt onderzocht of wetlands een uitkomst kunnen bieden. Er wordt gebruik gemaakt van natuurlijke processen (adsorptie, verademing, fotosynthese) om een belangrijk deel van de verontreiniging te verwijderen, zodat er een zo zuiver mogelijk brakke stroom overblijft, die ‘slechts’ mild ontzilt hoeft te worden, zodat geen inverse osmose (RO) nodig is, maar nanofiltratie (NF) kan volstaan. Dit kan een adequate oplossing bieden voor een groot deel van het kustgebied in Nederland en Vlaanderen.

Valorisatie

Product: Publicaties. Gebruikers: Industriële en (semi-) wetenschappelijke partijen en overheden die te maken hebben met droogtestress in kustgebieden. Wie gaat ervoor zorgen: HZ in samenwerking met Evides en Dow.
Product: Wetland implementatie (en demo) Gebruiker: Dow. Wie gaat ervoor zorgen: Dow; Inpassing van wetlands in de zoom van het Dow terrein (2024).
Product: UF-NF implementatie Gebruiker: Evides. Wie gaat ervoor zorgen: Evides; toevoeging aan DECO plant t.b.v. lokale watervoorziening
Product: Uitbreiding naar (backup voor) landbouw, landschappelijke inpassing naast het natuurgebied Braakman. Gebruiker: Waterschap Scheldestromen, lokale agrariërs, gemeente Terneuzen. Wie gaat ervoor zorgen: Dow, Evides, waterschap, gemeente. Dit moet ingekaderd worden in het grotere geheel van het Robuust Watersysteem Zeeuws-Vlaanderen
Product: Vertaling van de onderzoeksresultaten naar vierde jaarcourses van de specialisatie Water Technology van de opleiding Watermanagement. Gebruikers: Docent onderzoekers van de onderzoeksgroep, docenten van de opleiding Watermanagement. Wie gaat ervoor zorgen: HZ: lector en coördinator onderzoeksgroep Water Technology.

Link naar projectresultaten…