Kunnen nitraatfilters helpen om MAP-meetpunten groen te kleuren?

Wanneer je nitraat (in water) in contact brengt met een koolstofbron, dan gebeurt de omzetting van nitraat naar luchtstikstof. Het is een techniek die ook toegepast wordt in een klassieke afvalwaterzuivering en het is dus een gekende manier om stikstof uit water te verwijderen. Simpel dan toch? We passen dit toe op drainagewater en we zijn van het ‘nitraatprobleem’ af? Niks is minder waar. Daar waar in een klassieke afvalwaterzuivering alle processen heel gecontroleerd kunnen worden (de debieten zijn gekend, de samenstelling kan vrij goed ingeschat worden en er is een operator aanwezig, …) is dit voor de aanpak van nitraat in drainagewater helemaal anders:

• De hoeveelheid drainagewater is sterk afhankelijk van de gevallen hoeveelheid regen.
• De nitraatconcentraties zijn onvoorspelbaar.

Aanvullend zijn er ook een aantal bijkomende aandachtspunten:

• Het moet een robuust systeem zijn zonder dat een operator er (veel) moet naar omzien.
• De watertemperatuur kan vrij laag zijn. Ook dit is een extra uitdaging voor de omzetting van nitraat naar luchtstikstof.
• Het systeem moet betaalbaar zijn.
• Drainages komen voor op afgelegen plaatsen waar de toegang tot elektriciteit geen evidentie is.

Op Inagro testen we drie technieken (MBBR, Constructed wetland en houtsnipperfilter) uit op hun robuustheid om nitraat afkomstig van drainagewater om te zetten naar luchtstikstof.

MBBR of Moving BioBed Reactor werd zo’n 10 jaar terug voor het eerst door het PCS in de landbouwsector geïntroduceerd. Het PCS gebruikt deze techniek om nitraten uit spuistroom te verwijderen. Deze omzetting gebeurt dus nog altijd onder vrij gecontroleerde omstandigheden. In samenwerking met o.a. KULeuven gebeurde de omschakeling van deze techniek naar de toepassing op drainagewater.

Het hart van een MBBR is een ‘reactorvat’ waarin dragermateriaal zit. Op dit dragermateriaal (in ons geval AnoxKaldes ®) groeien denitrificerende bacteriën die in staat zijn om nitraat om te zetten in luchtstikstof. Voor deze omzetting is er koolstof nodig. Daarvoor wordt in deze situatie glycerol (CarboST) gedoseerd in het reactorvat. De MBBR heeft gedurende de afgelopen drie winterjaren het drainagewater (verzameld in een open put) van proefpercelen van Inagro verwerkt. Zolang de MBBR voor 100% perfect werkt lukt de omzetting zeer goed. Maar in het tweede en het derde winterjaar hadden we tijdelijk last van verstoppingen of was de watertemperatuur te laag (minder dan 5°C) om van een continu goede denitrificatie te kunnen spreken.

Wanneer we ook rekening houden met de ervaringen van andere praktijkcentra, dan kunnen we stellen dat een MBBR een goede optie is voor de behandeling van spui (sierteelt, glastuinbouw, ... ). Ook als de drainages ondergronds verzameld én 'behandeld' kunnen worden blijkt het systeem beter tot goed te werken. Als het drainagewater in een open put terecht komt en de MBBR bovengronds staat, dan is een goede werking minder evident.

Een constructed wetland (CWL) is een systeem waarin het drainagewater afwisselend door zandbanken en in een waterbekken stroomt. Het systeem dat op Inagro werd aangelegd is door twee zandbanken opgedeeld in drie stukken. Het verzamelde drainagewater (uit dezelfde open put als het water dat door de MBBR gaat) stroomt eerst in het eerste compartiment van het CWL. Daarna gaat het een eerste keer door een zandbank, gevolgd door een tweede compartiment, een tweede zandbank en tenslotte een derde compartiment. Via een drainagesysteem op het einde van het derde compartiment kan het nitraatarme water het CWL verlaten. In de zandbanken werd stro ingemengd. Dit stro vormt de koolstofbron. Op de zandbanken werd riet aangeplant. Ook de afstervende rietwortels doen dienst als koolstofbron en zullen met tijd ook het stro als koolstofbron kunnen vervangen.

Een CWL neemt heel wat plaats in beslag. De grootte van het CWL bij de proefvelden van Inagro is ongeveer 2% van de gekoppelde gedraineerde oppervlakte. Maar eenmaal het CWL er ligt is er bijna geen omkijken meer aan.

Wanneer we naar de resultaten kijken, dan zien we dat het CWL gedurende de afgelopen drie winterjaren de nitraatwaarden altijd tot een groot stuk onder de 50 mg (of 11,3 mg Nitraat-N) nitraat/L deed zakken, ook tijdens vorstperiodes.

Een houtsnipperfilter (HSF) is een systeem waarbij het drainagewater doorheen houtsnippers stroomt. Een dergelijk systeem werd ook op Inagro aangelegd en behandelt drainagewater (van een ander deel van de proefvelden). Het drainagewater wordt eerst gebufferd waarna het door de houtsnipper stroomt. In dit systeem zijn het de houtsnippers die de koolstofbron zijn.

In vergelijking met een CWL neemt een HSF een stuk minder plaats in beslag. Wellicht zullen na verloop van tijd de houtsnippers moeten vervangen worden, maar voor de rest vraagt dit systeem geen werk.

Deze HSF werkte enkel afgelopen winter. Na de HSF was het gemeten nitraatgehalte altijd lager dan de detectielimiet wat betekent dat er een reductie van het gemeten nitraatgehalte werd vastgesteld van minimaal 95 %.

Filtersystemen – en dan zeker de constructed wetland en de houtsnipperfilter – kunnen een deel van de oplossing zijn. Ze nemen echter (vrij) veel plaats in en zullen nooit een vrijgeleide kunnen zijn om af te stappen van bemesten volgens het 4 (of 6)J-principe.