Water Matters - december 2021

Uitgave H2O Voorwoord 2 Uiterwaardnatuur lijdt onder droogte 4 10 jaar ervaring met Ephyra slibgisting 8 Invasieve schimmel bedreigt salamanders 12

WATER

MATTERS KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS December 2021

Meer inzicht in toxische druk in het water 16 Nereda-installatie en slachterijafvalwater 20 Functionele levensduur natte kunstwerken 24 Fosfaat in grondwater onder landbouwgrond 28 Klimaatrobuuste watervoorziening 32 Acht nitraatsensoren vergeleken 36 Onderzoek vismigratie geautomatiseerd 40 Nieuwe lab-methode slibontwatering 44

2

VOORWOORD

Van verdroogde uiterwaardnatuur tot klimaatrobuuste watervoorziening Voor u ligt de dertiende editie van Water Matters, het kennismagazine van vakblad H2O. U treft elf artikelen over uiteenlopende onderwerpen, geschreven door waterprofessionals op basis van gedegen onderzoek.

Bij de beoordeling heeft de redactieraad bestaande uit deskundigen uit de sector, een selectie gemaakt waarbij is gekeken naar een duidelijke relatie met de dagelijkse praktijk in de watersector, de opzet van Water Matters. Onderzoek, resultaten en bevindingen vormen de basis voor artikelen die nieuwe kennis, inzichten en technologieën beschrijven met zicht op praktische toepassing.

In deze editie komt weer een breed scala aan onderwerpen aan bod. Van de verdroging van uiterwaardnatuur (‘eenheidsworst dreigt’) en de bedreiging van de iconische vuursalamander door een dodelijke schimmel tot de ervaringen met de slibvergistingstechnologie Ephyra, en de belasting van de Nereda-installatie op rwzi Epe met slachterijafvalwater.

Maar ook: een methode om grip te krijgen op de groeiende toxische druk op water, een prognosetool voor vervanging van natte kunstwerken, inzicht in fosfaatconcentraties in grondwater onder landbouwgrond (de normen worden zelden overtreden), klimaatrobuuste watervoorziening met decentrale wateraanvoer, een vergelijktingstest van nitraatsensoren, een monitoringsmodule voor vismigratie en een nieuwe voorspellende lab-methode voor ontwatering op rwzi’s.

Water Matters is, net als het vakblad H2O, een initiatief van Koninklijk Nederlands Waternetwerk (KNW), het onafhankelijke kennisnetwerk voor en door Nederlandse waterprofessionals. Leden van KNW krijgen Water Matters twee keer per jaar gratis als bijlage bij hun vakblad H2O. De uitgave van Water Matters wordt mogelijk gemaakt door vooraanstaande spelers in de Nederlandse watersector. Deze Founding Partners zijn ARCADIS, Deltares, KWR Water Research Institute, Royal HaskoningDHV en Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). Met de uitgave van Water Matters willen de participerende instellingen nieuwe, toepasbare waterkennis toegankelijk maken.

U kunt Water Matters ook digitaal lezen op H2O-online (www.h2owaternetwerk.nl). Daarnaast is deze uitgave als digitaal magazine ook in het Engels beschikbaar via dezelfde website of via www.h2o-watermatters.com.

De Engelstalige artikelen kunnen vanuit het digitale magazine op H2O-online worden gedeeld. Voorts zijn artikelen uit eerdere edities terug te vinden op de site.

Veel leesplezier met deze editie. Wilt u reageren? Laat het ons weten via redactie@h2o-media.nl Monique Bekkenutte Uitgever (Koninklijk Nederlands Waternetwerk) Huib de Vriend Voorzitter redactieraad Water Matters

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

INHOUD UITERWAARDNATUUR

Impact verdroging 4 ‘Eenheidsworst’ dreigt COLOFON Water Matters is een uitgave van Koninklijk Nederlands Waternetwerk (KNW) en wordt mogelijk gemaakt door ­ARCADIS, Deltares, KWR Water Research Institute, Royal HaskoningDHV en de Stichting Toegepast O ­ nderzoek Water­ beheer (STOWA).

UITGEVER Monique Bekkenutte (KNW) HOOFDREDACTEUR Bert Westenbrink Eindredactie Nico van der Wel, Mirjam Jochemsen, Bert Westenbrink REDACTIEADRES Koningskade 40 2596 AA Den Haag redactie@h2o-media.nl REDACTIERAAD Huib de Vriend (voorzitter), Toon Boonekamp, Gertjan ­Medema, Jeroen Vervaart, Joachim Rozemeijer, Sigrid Scherrenberg, Michelle Talsma VORMGEVER Ronald Koopmans DRUK Veldhuis Media, Raalte

10 JAAR EPHYRA

Prestaties gemeten 8 Betere slibvergisting, meer biogas

Grondwater landbouw 28

Normen zelden overschreden

WATERVOORZIENING

Lokale INVASIEVE SCHIMMEL bronnen 32 Bedreiging Nieuwe tool WaterROUTE helpt amfibieën 12 Vuursalamander in last NITRAATSENSOREN Zijn ze CHEMISCHE STOFFEN betrouwbaar? 36 Sleutelfactor Acht sensoren vergeleken Toxiciteit 2 16 Inzicht in toxische druk water VISMIGRATIE MonitoringsNEREDA RWZI EPE module 40 Installatie Eerste proef met glasaal onderbelast 20 Hoe kan het beter?

SLIBONTWATERING Nieuwe NATTE KUNST­WERKEN lab-methode 44 Vervanging en Voorspellend voor de praktijk renovatie 24 RWS werkt aan prognose

DECEMBER 2021

FOSFAAT­ CONCENTRATIES

3

4

WATER MATTERS

Foto Beeldbank.rws.nl / Con Mönnich

AUTEURS

Kris van den Berg en Marieke de Lange (Rijkswaterstaat)

Saskia van Vuren (Rijkswaterstaat)

MINDER VARIËTEIT AAN UITERWAARDNATUUR, ‘EENHEIDSWORST’DREIGT Nederland krijgt door klimaatverandering steeds meer te maken met grote variaties in rivierafvoeren. Tegelijkertijd erodeert het zomerbed en slibben de uiterwaarden op als gevolg van menselijke ingrepen in het verleden. Deze ontwikkelingen dragen bij aan verdroging van uiterwaarden en bedreigen daardoor de karakteristieke Nederlandse riviernatuur. Dit artikel beschrijft de impact van deze ontwikkelingen op de conditie van de Nederlandse terrestrische uiterwaardnatuur en de potentiële inrichtings- en beheermaatregelen die genomen kunnen worden.

Diverse ontwikkelingen zetten het riviersysteem onder druk. Door klimaatverandering worden frequenter hogere en (langdurigere) lagere rivierafvoeren verwacht. Door bedijkingen en normalisaties van de afgelopen eeuwen werd de rivier smaller en nam het overstromingsgebied voor de rivieren sterk af. Hierdoor daalde de afvoercapaciteit sterk.

Een ander effect is dat bij een sterk versmalde rivier een veel flauwer bodemverhang hoort.

De rivierbodem past zich geleidelijk aan. Dit kan de rivier alleen doen door te eroderen.

In het smallere keurslijf van de rivier slibben de uiterwaarden bij hoogwater op. Dit is een

5

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

zichzelf versterkend proces met steeds grotere consequenties voor een veilige hoogwaterafvoer, zoet­ watervoorziening, scheepvaart, natuur en vele andere van (grond)waterstanden afhankelijke gebruiksfuncties.

De zomerbederosie zorgt op de riviertrajecten zonder stuwen voor lagere waterstanden, lagere grondwaterstanden in de uiterwaarden, minder frequent overstromen van uiterwaarden en afname van de voor natuur benodigde dynamiek. Hierdoor verdrogen ­uiterwaarden met als gevolg verlies aan diversiteit van riviernatuur. Deze zomerbodemerosie in combinatie met klimaatverandering, die gepaard gaat met lagere zomerwaterpeilen en hogere waterpeilen in voor- en najaar, kunnen significante gevolgen hebben voor de waardevolle riviernatuur in Nederland.

Deze verkennende studie laat zien welke grondwater­ omstandigheden nodig zijn voor de verschillende typen uiterwaardnatuur, hoe de omstandigheden nu en in de toekomst zijn, en met welke inrichtings- en beheermaatregelen deze omstandigheden te realiseren zijn. Voor het beoordelen van uiterwaardnatuur wordt gekeken naar ecotopen: dit zijn relatief homogene, ruimtelijke gebiedseenheden met vegetatie die grofweg dezelfde eisen stellen aan de omgeving.

Werkwijze Op basis van literatuuronderzoek en een ­werksessie met vegetatiekundigen en ecologen is in beeld gebracht welke grondwatercondities randvoorwaardelijk zijn voor het ecologisch goed functioneren van terrestrische uiterwaardnatuur. Vervolgens zijn deze grondwatercondities vergeleken met de huidige en toekomstige condities in de uiterwaarden. Deze zijn gesimuleerd met behulp van het Nationaal Water ­Model, waarin ook een grondwatermodel is opgenomen. Klimaateffecten zijn onderzocht met behulp van de toekomstscenario’s van het Deltaprogramma Zoetwater. De toekomstige zomerbodemerosie is gebaseerd op jaarlijkse bodemmetingen. Dit betreft een erosietrend van ongeveer 1 à 2 centimeter per jaar (de mate waarin verschilt sterk langs de rivier, per riviertak en per rivier).

Voor de uiterwaardnatuur is gebruik gemaakt van een ecotopenkaart (5e editie). De volgende 5 terrestrische

DECEMBER 2021

ecotooptypen zijn onderscheiden: hardhoutooibos en -struweel, zachthoutooibos en -struweel, nat grasland, droog grasland en riet- en moerasruigte.

Deze ecotooptypen kunnen grofweg worden ingedeeld in natte (nat grasland en riet/moerasruigte) en droge natuur (droog grasland en hardhoutooibos en -struweel), met zachthoutooibos en -struweel in een positie ertussenin.

Op basis van berekende gemiddelde voorjaarsgrondwaterstanden (GVG) in de huidige situatie en voor het zichtjaar 2050 (uitgaande van het Stoom-scenario uit het Deltaprogramma Zoetwater) is de (toekomstige) geschiktheid als standplaats voor de ecotooptypen beoordeeld. Er is gekozen voor de GVG vanwege het belang van de voorjaarsgrondwaterstand voor de ontwikkeling van de vegetatie, en omdat voor de GVG de meest betrouwbare randvoorwaarden per ecotooptype beschikbaar zijn. Voor het zichtjaar 2050 is rekening gehouden met twee scenario’s: een situatie zonder rivierbodembeheer (m.a.w. uitgaande van doorgaande zomerbederosie), en een situatie met beheer waarin de rivierbodem op de huidige plaats wordt gehouden. Het oordeel is uitgedrukt in een score: te nat, nat, goed, droog en te droog.

Gelderse Poort In de Programmatische Aanpak Grote Wateren (PAGW) is onderzocht wat er nodig is om een r­ obuust en toekomstbestendig riviersysteem te realiseren.

Deze natuuropgave is onderdeel van het p ­ rogramma Integraal Rivier Management (IRM). De PAGW heeft vier hotspots (Biesbosch, IJssel-­Vechtdelta, Grensmaas en Gelderse Poort) benoemd voor de ecologische verbetering van het rivierengebied (Van der Sluis et al., 2020). De werkwijze voor de beoor­deling van de hydrologische condities voor de ecotopen is toegepast op de Gelderse Poort. In dit gebied is zomerbederosie het grootst: de eroderende trajecten van de Waalbochten, het Pannerdens Kanaal en de Boven-IJssel grenzen aan de Gelderse Poort.

Het gebied van de Gelderse Poort bestaat verder uit de Oude Rijn en Groenlanden: dit vanwege de nauw­ verwante ecologie en de potentie voor het bereiken van duurzame populaties van soorten in laag-dynamische ecotopen.

Uiterwaardnatuur lijdt onder droogte

4

6

WATER MATTERS

Afbeelding 1: De ecotopenverdeling in de Gelderse Poort (links) en het percentage van het areaal per ecotooptype dat op een hydrologisch gezien te droge, droge, goede, natte of te natte standplaats staat in 1. huidige situatie, 2. toekomstige situatie (2050) met klimaateffecten en grootschalige bodem­ erosie (2050), en 3. toekomstige situatie (2050) met klimaateffecten en handhaving van de rivierbodem

Huidige conditie van uiterwaardnatuur In de afgelopen eeuw is het zomerbed in de Gelderse Poort 1 tot 2 meter ingesneden. Voor de ecotooptypen die een voorkeur hebben voor natte condities heeft deze zomerbederosie al geleid tot ernstige verdroging (Fig. 1, huidige situatie). Voor de riet- en moerasruigten zijn de voorjaarsgrondwaterstanden te laag en is de situatie te droog. Voor de droge ­ecotooptypen zijn de hydrologische condities geschikter en op sommige locaties zelfs (te) nat. Zachthoutooibossen en -struwelen gedijen onder een brede range aan grondwater­standen: voor dit ecotooptype zijn de condities op de huidige standplaatsen aan de droge kant, maar nog niet zorgwekkend. Deze analyse is alleen gebaseerd op een beoordeling op basis van de gemiddelde voorjaarsgrondwaterstand. Andere aspecten in relatie tot de standplaats van ecotooptypen, zoals bodemtype, overstromingsfrequentie en mate van continuïteit, zijn buiten beschouwing gelaten. Deze zijn ook bepalend of een locatie al dan niet geschikt is voor een ecotoop (bijv. hardhoutooibos vergt een hogere ligging met overstromingsduur kleiner dan 1 maal per 10 jaar). Onze conclusies richten zich dus alleen op de grondwaterstand.

Toekomstige conditie van uiterwaardnatuur Het effect van klimaatverandering op de rivierafvoer in het voorjaar is in het beschouwde klimaatscenario relatief klein (zie Fig. 2). Dat betekent dat het effect

van klimaatverandering op de gemiddelde grond­ waterstand in het voorjaar ook beperkt is. Hierdoor zijn er nauwelijks verschillen tussen de beoordeling van de hydrologische condities per ecotooptype in de huidige situatie en de toekomstige situatie in 2050 (met alleen het klimaateffect, rechter kolom in Fig. 1).

Als gevolg van doorgaande zomerbederosie worden de omstandigheden droger. Deze verdroging zorgt ervoor dat de omstandigheden voor de droge ecotooptypen beter worden, terwijl de condities voor natte ecotooptypen verslechteren (Fig. 1). Dit bedreigt de karakteristieke natte riviernatuur en zal leiden tot een afname van de variëteit aan uiterwaardnatuur: ‘eenheidsworst’ dreigt.

Handelingsperspectieven Er zijn 2 typen maatregelen mogelijk om ervoor te zorgen dat de uiterwaarden weer natter worden.

De eerste richt zich op het dichter bij elkaar brengen van de rivierwaterstand en het maaiveld in de uiterwaarden. Beheren van het zomerbed op het huidige niveau moet in ieder geval, gecombineerd met het ophogen van het zomerbed. Aanvullend kan er bij herinrichting van uiterwaarden het maaiveld worden verlaagd. Hiermee kan extra reliëf en variatie in een uiterwaard worden aangebracht, waardoor hoger gelegen, drogere standplaatsen geschikt blijven voor de droge ecotooptypen.

Het tweede type maatregel richt zich op langer

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

Het is belangrijk dat deze maatregelen nader uit worUiterwaardnatuur den gewerkt. De werkwijze uit dit artikel kan gebruikt lijdt onder droogte worden om de effectiviteit van de maatregelen te beoordelen, en ook om een beoordeling uit te voeren voor andere PAGW-hotspots en uiterwaardgebieden langs de Rijn en de Maas.

Kris van den Berg, Marieke de Lange en Saskia van Vuren (Rijkswaterstaat) Afbeelding 2: Maandgemiddelde Rijn afvoer in de huidige situatie en in toekomstige situatie (2050) onder invloed van klimaatscenario KNMI’14 WHdry

vasthouden van het water in het voorjaar en vroege zomer in de uiterwaarden. Door het anders beheren van inlaatwerken, zoals sluizen in zomerkades of ­oeverwallen, kan water gecontroleerd in- en uitgelaten worden, waardoor de inundatieduur vergroot wordt en daarmee de grondwaterstanden hoger worden gehouden. Dit is bevorderlijk voor de laag-­ dynamische riet- en moerasruigten in deze gebieden.

Beide typen maatregelen zorgen voor een grotere hydrodynamiek. Het zal noodzakelijk zijn meerdere ingrepen te combineren om tot een optimale ecotopenverdeling voor de natuuropgave te komen.

Conclusies In de huidige situatie zijn natte ecotooptypen reeds sterk verdroogd, met als gevolg dat deze in de toekomst mogelijk verdwijnen uit het Nederlandse rivierengebied. Klimaatverandering in combinatie met zomerbederosie in rivieren versterkt de verdroging van uiterwaarden en bedreigt daardoor de karakteristieke natte riviernatuur. Dat kan leiden tot een afname van de variëteit aan uiterwaardnatuur: ‘eenheidsworst’ dreigt. Het zorgpunt voor Rijkswaterstaat is dat daardoor de natuurdoelen (vastgelegd in de Natura 2000 beheerplannen en uitgewerkt in de PAGW) onder druk komen te staan.

Deze verkennende studie laat zien dat het van groot belang is om de zomerbederosie te stoppen. Dit kan door middel van actief rivierbodembeheer. Andere maatregelen om de verdroging te beperken zijn het verlagen van het maaiveld in de uiterwaarden of het langer vasthouden van het water in de uiterwaarden.

DECEMBER 2021

­­Bronnen

Klijn, F., Hegnauer, M., Beersma, J., & Sperna Weiland, F. (2015).

Wat betekenen de nieuwe klimaatscenario’s voor de ­rivierafvoeren van Rijn en Maas. Samenvatting van onderzoek met GRADE naar implicaties van nieuwe klimaatprojecties voor rivierafvoeren. ­Deltares & KNMI, Delft. Rapportnummer 1220042-004.

Van den Berg, K.(2021). Hydrologische en hydraulische randvoorwaarden voor natuurontwikkeling en -behoud in uiterwaarden.

Methodiek ontwikkeling en toepassing op de Gelderse Poort. ­Rijkswaterstaat, Lelystad.

Van der Sluis, T., Pedroli, B., Woltjer, I., Van Elburg, E. & Maas, G. (2020). Uitwerking PAGW Natuuropgave Hotspots Grote Rivieren; Eindrapport. Wageningen: Wageningen Environmental Research, rapport 3031.

Wolters, H. A., Van Der Born, G. J., Dammers, E., Reinhard, S. (2018). Deltascenario’s voor de 21e eeuw, actualisering 2017.

Deltares, Utrecht.

SAMENVATTING Zomerbederosie heeft reeds geleid tot verdroging van karakteristieke uiterwaardnatuur. Zonder ingrijpen zal deze doorgaande ontwikkeling, in combinatie met lagere waterafvoeren in de zomer als gevolg van klimaatverandering, zorgen voor verdere verdroging van met name natte ecotooptypen. Beheren van de rivierbodem zodat de huidige bodemligging gehandhaafd wordt, beperkt verdere verdroging. Het is nodig om ook andere typen inrichtings- en beheersmaatregelen uit te werken om de hydrologische omstandigheden in uiterwaarden te beïnvloeden en de uiterwaarden geschikt te maken voor zowel natte als droge ecotopen.

7

8

WATER MATTERS

Foto RoyalhaskoningDHV

Foto genomen vanaf het dak van de Ephyra-reactor op awzi Tollebeek AUTEURS

André Visser en Eddie Koornneef (Royal HaskoningDHV)

Danny Traksel (Royal HaskoningDHV)

HET RESULTAAT VAN 10 JAAR ERVARING MET EPHYRA SLIBGISTING Sinds 2017 is op de awzi Tollebeek in Flevoland een nieuwe slibvergisting in bedrijf. Het is een Ephyra-installatie, vanaf 2010 ontwikkeld door Royal ­HaskoningDHV. In plaats van één reactor staan er 3 of 4 reactoren in serie, met als gevolg een vollediger vergisting en meer biogas.

De nieuwe manier van slibvergisting is ontwikkeld om invulling te geven aan ‘de Energie­ fabriek’ ofwel de energie-neutrale of zelfs energie-positieve rioolwaterzuivering. Tijdens de ontwikkeling is specifiek gekeken naar: • de prestaties onder verschillende condities, o.a. met verschillende soorten slib en ­variërende verblijftijden; • slibafbraak en biogasproductie en hoe die zich verhouden tot de prestaties van andere slibgistingstechnologieën;

9

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

10 jaar ervaring met Ephyra slibgisting

8

Afbeelding 1. Principe van de Ephyra technologie, met 3 reactoren als compartimenten in één gistingstank. Een serieschakeling van aparte tanks is ook mogelijk

• de stabiliteit bij verschillende slibaanvoeren en belastingen.

In dit artikel bespreken we de werking en de prestaties van Ephyra in relatie tot bovengenoemde vragen, met speciale aandacht voor de ontwikkeling van lab tot praktijkschaal.

Werking Het principe van de Ephyra-slibgisting is het toepassen van 2 tot 4 in serie geplaatste gistingsreactoren of compartimenten, in plaats van één enkele reactor of tank (zie afbeelding 1). Hierdoor ontstaat, anders dan in de gangbare volledig gemengde tank, een prop­stroom type vergisting. In vergelijking met één volledige gemengde tank geeft propstroomvergisting minder kortsluitstromen, lopen afbraakreacties sneller, en vindt er een scheiding plaats van de verschillende fases in het slibgistingsproces. Dit alles leidt tot een betere gisting met meer slibafbraak en meer biogas.

Een belangrijk voordeel is verder dat verblijftijden van gemiddeld 6 à 7 dagen haalbaar zijn in plaats van de gangbare 15 tot 20 dagen. Hierdoor is de capaciteit van het systeem hoog; met hetzelfde reactorvolume kan meer slib worden verwerkt. De kortere verblijftijden zijn mogelijk door o.a. een (gepatenteerde) recirculatie van de laatste naar het eerste compartiment van de serieschakeling; met deze regelstrategie

DECEMBER 2021

voorkom je o.a. verzuring in de eerste reactor.

Van lab naar praktijk De ontwikkeling begon omstreeks 2010 met de eerste ideevorming en het opzetten van een rekenmodel. De resultaten van de eerste technische modelberekeningen bevestigden de verwachte voordelen ten opzichte van een volle gemengde reactor: betere slibafbraak en meer biogas. Om de modelresultaten te valideren zijn toen op het ‘Technological Research Center’ van Royal HaskoningDHV diverse labtesten met batch- en continusystemen uitgevoerd. Hierbij werden diverse soorten slib getest met verschillende verhoudingen van primair slib (uit voorbezinking) en secundair slib (uit een actief slibinstallatie). Vergelijking met een conventionele mesofiele gisting leerde opnieuw dat de slibafbraak veel hoger was. Bij Ephyra-systemen werd bij vergisten van secundair slib 15% absoluut meer slib afgebroken en ook 15% meer biogas geproduceerd 2014-2016: pilot op awzi Tollebeek De resultaten van de technische en financiële modelberekeningen en de labtesten waren voor Royal HaskoningDHV en het waterschap Zuiderzeeland aanleiding om een pilot te doen op de awzi Tollebeek.

Het idee was al snel om, als de pilot zou slagen, de Ephyra slibvergisting op deze awzi te gaan toepassen,

10

WATER MATTERS

Afbeelding 2. Verwijdering van organische stof (ODS) als functie van het aandeel spuislib zoals gemeten op lab, pilot en praktijkschaal. 100% betekent dat er alleen secundair slib wordt vergist. De testen zijn uitgevoerd bij circa 15 dagen of meer verblijftijd

Afbeelding 3. Verwijdering van organische stof (ODS) als functie van de verblijftijd bij een slibmengsel van 50% primair en 50% secundair slib. De grafiek is gebaseerd op labtesten en modelberekeningen

en om hier in de toekomst ook slib van Lelystad te vergisten. Dat zou mogelijk worden door uitbreiding van de bestaande gisting op Tollebeek met een voorgeschakelde Ephyra tank.

De pilot-installatie bestond uit 4 in serie geschakelde mechanisch gemengde reactoren met een intern geregelde recirculatie van de laatste naar de eerste reactor. De totale verblijftijd zou circa 7-8 dagen zijn, en de verblijftijd per reactor dus circa 2 dagen.

De pilot toonde aan dat de slibafbraak - gemiddeld 40% droge stof - conform verwachting was.

Tijdens de pilot werden ook piekaanvoeren getest waarbij de totale verblijftijd werd teruggebracht naar 5 dagen voor periodes van 5 tot 10 dagen. Tijdens deze piekbelastingen bleef het systeem stabiel functioneren; er was geen merkbare pH-daling en de slibafbraak en biogasproductie bleven op niveau; de procesregeling van de interne recirculatie werkte naar behoren (zie Stowa rapportage 2016-34).

Naast de pilot hebben we ook modelberekeningen uitgevoerd met verschillende configuraties en regelingen voor het toepassen van de Ephyra-vergister op awzi Tollebeek; voorbeelden zijn het aantal reactoren in serie en de mate van interne recirculatie.

beoogde praktijkinstallatie op Tollebeek. Vergeleken met het concept uit 2010 zijn de volgende wijzigingen doorgevoerd.

Van pilot naar ontwerp De resultaten van de pilot en de ­modelberekeningen hebben geleid tot een definitief ontwerp van de

Toepassen van horizontale gemengde reactoren Het oorspronkelijke ontwerp ging uit van door ­scheidingsplaten gecompartimenteerde verticale reactoren. Echter, dit had een aantal nadelen. De toegankelijkheid van de reactoren (compartimenten) voor onderhoud was moeizaam, de reactoren waren hoger dan de in Nederland toegepaste bouwhoogtes voor slibvergisters, en toegepaste scheidingsplaten waren gevoelig voor verstoppingen. Tot slot was dit ontwerp duur. Een ontwerp met in serie geschakelde horizontale reactoren had al deze nadelen niet. Dit besluit was al voor de pilot genomen; de pilot installatie was hierop ook aangepast.

3 in plaats van 4 reactoren in serie De modelberekeningen gaven aan dat er nagenoeg geen verschil zat in de prestatie van 3 in plaats van 4 reactoren in serie. Dit werd bevestigd in verkennende labtesten. Vanwege de eenvoud van het systeem en kostenoverwegingen is voor Tollebeek gekozen voor 3 reactoren in serie (in één enkele tank). Toepassen van 3 reactoren in serie is nu de standaard als er een volledige nieuwe slibgisting wordt gebouwd. Bij ombouw van bestaande installaties is een ander ontwerp

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

mogelijk. De 3 reactoren / compartimenten op de praktijkinstallatie op awzi Tollebeek zijn gebouwd als hydraulisch verbonden taartpunten in 1 reactor met een totaal volume van 1.500 m3.

Dikte van het slib vereist aanpassingen Naast bovengenoemde ontwerpaspecten bleek ook uit het pilotonderzoek dat slib, en vooral dikker slib zoals dit bij slibgisting wordt toegepast, een ‘bijzonder’ medium is met een relatief hoge viscositeit. Dit brengt tal van kleine aanpassingen in het ontwerp van mengers, pompen, warmtewisselaars en andere apparatuur, leidingwerk en afsluiters met zich mee.

De Ephyra-praktijkinstallatie op Tollebeek was eind 2017 gereed en functioneert uitstekend. Sinds 2021 draait er een tweede installatie als integraal onderdeel van de Energiefabriek op het terrein van rwzi Sleeuwijk. Dit is een volledig nieuwe installatie (‘groene weide situatie’) met ook 3 reactoren in serie in één enkele tank. Hiernaast zijn er twee installaties in het buitenland in de ontwerp- en aanbestedingsfase en start er een nieuwe pilot in Canada.

Hoe presteert de Ephyra slibgisting?

Een belangrijke maat voor de prestatie van een slibgisting is de slibafbraak, vaak weergegeven als het rendement van de verwijdering van organische droge stof (ODS) uit het slib. Dit rendement hangt af van de toegepaste technologie en het aangevoerde slib. Dit laatste omdat primair slib beter afbreekt dan secundair slib.

De relatie tussen slibafbraak en het percentage spuislib in het te vergisten slib is gegeven in afbeelding 2. Hieruit kan worden afgeleid dat als alleen secundair slib wordt vergist circa 45-46% van de organische stof wordt afgebroken. Naarmate het aandeel primair slib toeneemt, neemt ook de afbraak toe. Voor een slibmengsel van 50% primair en 50% secundair slib bedraagt de afbraak circa 52-54%.

Een belangrijk kenmerk van Ephyra-vergisters is dat ze stabiel functioneren en slib vergisten bij kortere verblijftijden. Dit geldt al bij een verblijftijd van circa 5 dagen. Wel is bij kortere verblijftijden het verwijderingsrendement minder. De relatie tussen verblijftijd

DECEMBER 2021

11

en rendement is gegeven in afbeelding 3. Bij verblijftijden hoger dan 15 dagen neemt het rendement nauwelijks meer toe. Het optimum ligt tussen 10 en 15 dagen en is afhankelijk van de slibsamenstelling.

Gedurende de hele ontwikkelingsperiode, zowel op 10 jaar ervaring met laboratoriumschaal als tijdens de pilot en nu in de Ephyra slibgisting praktijk, heeft deze nieuwe manier om slib te vergisten zeer stabiel en betrouwbaar gefunctioneerd.

André Visser, Eddie Koornneef en Danny Traksel (Royal HaskoningDHV)

Bronnen Stowa 2016-34. Toepassing van nieuwe gistingsconcepten Ephyra® en Themista®

SAMENVATTING In 2010 begon Royal HaskoningDHV met de ontwik­keling van een nieuw procedé voor slibvergisting volgens het Ephyra-principe. De vergisting gaat niet in één reactor maar in 3 of 4 reactoren in serie. Proeven op labschaal, modelberekeningen en een pilot onderzoek leidden tot een ontwerp dat in 2017 op de awzi Tollebeek in Flevoland is gerealiseerd. De nieuwe Ephyra-slibvergister geeft een hogere afbraak van organische stof en produceert meer biogas dan conventionele vergisters.

12

WATER MATTERS

Foto Jelger Herder

De vuursalamander Salamandra salamandra AUTEUR

Annemarieke Spitzen (RAVON)

INVASIEVE SCHIMMEL BEDREIGT NEDERLANDSE SALAMANDERS MET UITSTERVEN Een voor salamanders dodelijke schimmelziekte is vanuit Azië bij wild levende populaties in Nederland terecht gekomen. De ziekte is vanaf 2013 bekend in Europa. In Nederland is de vuursalamander na 2000 vrijwel verdwenen. Door adequate detectie en melding en het voorkomen van de verspreiding kunnen de desastreuze gevolgen mogelijk beperkt blijven.

De vuursalamander is onze enige landsalamander. Dit grote, iconische nachtdier met zijn zwart-gele tekening is (van nature) in ons land alleen in Zuid Limburg te vinden. Sinds vele jaren monitoren vrijwilligers de soort tijdens nachtelijke regenbuien, het liefst net voór of na een onweersbui, in het Bunderbos en de Vijlenerbossen. Vanaf 2008 meldden zij opvallend veel dode dieren en bemerkten we ook een scherpe daling in het aantal levende dieren op de transecten. Deze observaties leidden tot de ontdekking van de chytride schimmel Batrachochytrium salamandrivorans (Bsal) (Martel et al., 2013; 2014). Deze voor salamanders dodelijke schimmel komt uit Oost-Azië en is zeer waarschijnlijk door de wereldwijde handel in amfibieën in het milieu terecht gekomen. Wat kunnen waterbeheerders doen om verdere verspreiding te voorkomen?

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

Afbeelding 1.

Landelijke trend van de vuursalamander in Nederland. De soort is met 99,9% achteruitgegaan en vertoont geen tekenen van herstel

Invasieve ­schimmel bedreigt ­salamanders

(Bronnen RAVON, CBS)

Chytridiomycose De schimmel Bsal is niet de eerste chytride schimmel die buiten zijn natuurlijke v­ erspreidingsgebied huishoudt onder amfibieën. Batrachochytrium ­dendrobatidis ofwel Bd heeft met name in Australië en in Zuid Amerika voor massale sterfte gezorgd. Beide schimmels veroorzaken chytridiomycose. Deze ziekte geldt als één van de ergste infectieziekten onder gewervelden in de geschiedenis, door de combinatie van een hoge mortaliteit én een breed gastheerspectrum. Wereldwijd heeft chytridiomycose bijgedragen aan het afnemen van ten minste 501 soorten amfibieën (Scheele et al., 2019).

Na besmetting met Bsal wordt de huid van een gevoelige salamander letterlijk weggevreten. Het verloop van een besmetting tot aan de dood kan zich bij ­vuursalamanders binnen twee weken voltrekken.

Pas aan het eind zie je de symptomen op de huid en kunnen de dieren spierspasmen vertonen. De huid vertoont dan zwarte vlekken, vaak afgebakende rondjes, en gaten. De dieren worden sloom en apathisch. Omdat het proces snel verloopt kunnen dieren er verder nog goed uitzien. De letsels zijn bij donkere salamanders erg lastig te zien. Voor de herkenning van Bsal zijn er informatiesheets gemaakt (zie www.ravon.nl/bsal en www.bsaleurope.com).

De schimmel Bsal is wat robuuster dan Bd. De laatstgenoemde kan bijvoorbeeld slecht tegen droogte, maar Bsal heeft een ingekapseld stadium dat ook kan drijven. Daardoor kan de schimmel lang in water en bodem overleven en door te drijven wordt de schimmel niet of nauwelijks gepredeerd door aquatische microfauna.

DECEMBER 2021

13

12

Een contact van 1 seconde is voldoende voor overdracht van Bsal. Dieren die elkaar even aanraken kunnen dus de schimmel aan elkaar doorgeven. Het kan ook indirect: als een besmette salamander door een regenplas loopt, dan kunnen schimmelsporen die het dier achterlaat weer een volgend dier besmetten.

Dit betekent dat ook dat de mens via laarzen, schoenen, fiets- en autobanden een ideale verspreider is.

Daarom is hygiënisch werken in het veld cruciaal om de verspreiding van Bsal (en andere ziekteverwekkers) te beperken. Dit geldt natuurlijk voor onderzoekers, terreinbeheerders en aannemers, maar ook voor bezoekers in natuurgebieden en deelnemers aan excursies. Een laatste belangrijke groep zijn de eigenaars van tuinvijvers.

Early Warning System De dichtheid van Bsal in ecosystemen is veelal laag, en de trefkans is dan ook laag in gebieden waar Bsal niet eerder is vastgesteld. Sinds 2012 werken we met een Early Warning System, een bewezen ­effectieve en kostenefficiënte manier om Bsal te ontdekken. Het EWS werkt met een meldpunt (zie https://www.ravon.nl/Zakelijk/Ziektes). Via nieuwsbrieven, lokale kranten en lezingen worden mensen geattendeerd op het EWS. Door zoveel mogelijk mensen, inclusief terrein- en waterbeheerders, regelmatig gericht en laagdrempelig te vragen om alert te zijn op zieke en/of dode amfibieën, te helpen met de herkenning en een melding te doen, wordt de detectiekans van een uitbraak van Bsal of andere relevante ziektes enorm vergroot.

14

WATER MATTERS

waarbij natuurlijke verspreiding onmogelijk lijkt door de afstand en de barrières.

Afbeelding 2.

De verspreiding van Batrachochytrium salamandrivorans in 2021 (Bron RAVON)

Het EWS levert vanuit het hele land jaarlijks zo’n 120 meldingen op van zieke en dode salamanders, kikkers en padden maar ook van reptielen. Bij een verdachte melding kan het dier worden onderzocht en, indien Bsal gevonden wordt, kan de locatie en de populatie actief worden gevolgd. Dankzij het EWS is in 2018 een nieuwe uitbraak van Bsal ontdekt in de provincie Gelderland, hemelsbreed zo’n 150 kilometer vanaf het Bunderbos.

Verspreiding Bsal is nu in Nederland bekend uit Limburg en ­Gelderland. Hoe de schimmel zich exact verspreidt is nog niet bekend. Naast verspreiding via de gastheer zelf ligt verspreiding via andere vectoren, inclusief de mens, voor de hand. De huidige uitbraaklocaties liggen veelal op zeer grote afstand van elkaar, wat erop duidt dat de mens momenteel de grootste verspreider is. Op die manier kan de schimmel in korte tijd grote afstanden en barrières overbruggen. De enige andere mogelijkheid is verspreiding via de grote rivieren, maar daarin leven geen amfibieën en de verspreiding over Europa is ook niet aan rivieren gebonden.

Bovendien is de vuursalamander een landdier. Een Spaanse uitbraak is heel duidelijk gerelateerd aan een ­hobbyist die dieren heeft uit gezet.

Onlangs is Bsal oostelijk van de Rijn in vuursalamanders bij Essen (Duitsland) aangetroffen. Binnen Duitsland zijn ook ‘sprongen’ bekend van 170-250 km.

Vuursalamander en kamsalamander Door Bsal is de enige Nederlandse populatie vuur­ salamanders met 99,9% gedaald. Er lijkt geen herstel op te treden en de schimmel blijft in het systeem aanwezig (Spitzen et al., 2021). In gevangenschap kunnen salamanders succesvol worden behandeld door ze ofwel 10 dagen bij 25°C te houden, of door ze 10 dagen bij 20°C te houden in combinatie met een behandeling met antischimmelmiddelen. Er ontstaat echter geen resistentie, na behandeling zijn de salamanders nog net zo gevoelig.

In Duitsland zijn ook enkele populaties van de kamsalamander door Bsal achteruitgegaan. Besmette kamsalamanderpopulaties in Nederland worden intensief gevolgd. Resultaten hiervan zijn nog niet bekend.

Preventie Voor zover we nu weten kan Bsal cryptisch aan­ wezig zijn in salamanderpopulaties en dat is niet altijd gemakkelijk te detecteren. Nieuwe introducties en verdere verspreiding van Bsal moeten zoveel mogelijk worden tegengegaan. Zo is bekend dat ­geïsoleerde vuursalamanderpopulaties gevrijwaard kunnen blijven van Bsal door gebruik van ­speciale ‘paddenschermen’ (Spitzen-van der Sluijs et al., 2018). Om verspreiding van Bsal te voorkomen, zijn preventieve hygiënemaatregelen cruciaal. Dit betekent ook dat het verplaatsen van salamanders (evenals andere amfibieën, waterplanten en water) met grote terughoudendheid en zorgvuldigheid moet gebeuren om v­ erdere verspreiding van Bsal en andere ­ziekteverwekkers (en invasieve waterplanten) te voorkomen.

Voor het desinfecteren van groot en klein materieel zijn desinfectieprotocollen ontwikkeld (zie http://bsaleurope.com/hygiene-protocols/ en https://ravon.nl/Portals/2/Bestanden/Publicaties/ Hygiene_protocol.pdf).

Toekomst Van de amfibieën wordt 40 procent in hun duurzaam

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

voortbestaan bedreigd, waarmee dit momenteel de meest bedreigde soortgroep ter wereld is. Ook in ­Nederland gaat het niet goed. De aanwezigheid van een invasieve ziekteverwekker is dan ook per definitie zorgelijk. Daarom is zo het belangrijk dat zoveel mogelijk mensen weten dát deze bedreiging er is. Iedereen kan voorzorgsmaatregelen nemen om verspreiding te voorkomen: geen dieren of waterplanten verplaatsen, goede veldhygiëne én melden van zieke/dode salamanders (maar ook andere amfibieën en reptielen). Door het melden kunnen we gericht onderzoek uitvoeren. De mogelijkheden om te voorkomen dat Bsal een land of regio binnenkomt of om de impact van een uitbraak te mitigeren, zijn divers (Thomas et al 2019; Martel et al. 2020). Tegelijkertijd is er nog weinig praktische ervaring in het beheersen van een uitbraak. Ingrijpen om verspreiding bij een gekende uitbraak te voorkomen en populaties te beschermen kan, maar dient snel en effectief te zijn: ‘hit hard, hit early’ ofwel snel signaleren en isoleren.

Annemarieke Spitzen (RAVON)

Martel, A. et al. 2014. Recent introduction of a chytrid fungus endangers Western Palearctic salamanders. Science 346:630631.

Martel, A. et al. 2020. Integral chain management of wildlife diseases. Conservation Letters:e12707.

Scheele, B. C. et al. 2019. Amphibian fungal panzootic causes catastrophic and ongoing loss of biodiversity. Science 363:14591463.

Schmeller, D. S., R. Utzel, F. Pasmans, and A. Martel. 2020.

Batrachochytrium salamandrivorans kills Alpine newts (Ichthyosaura alpestris) in southernmost Germany. Salamandra 56.

Spitzen-van der Sluijs et al. 2013. Rapid enigmatic decline ­drives the fire salamander (Salamandra salamandra) to the edge of extinction in the Netherlands. Amphibia-Reptilia 34:233-239.

Spitzen-van der Sluijs, A. et al. 2018. Post-epizootic salamander persistence in a disease-free refugium suggests poor dispersal ability of Batrachochytrium salamandrivorans. Scientific Reports 8:3800.

Stegen, G. et al. 2017. Drivers of salamander extirpation mediated by Batrachochytrium salamandrivorans. Nature 544:353-356.

Thein, J. et al. 2020. Preliminary report on the occurrence of Batrachochytrium salamandrivorans in the Steigerwald, Bavaria, Germany Salamandra 56:227-229.

Thomas, V. et al. 2019. Mitigating Batrachochytrium salamandrivorans in Europe . Amphibia-Reptilia 40(3):265-290.

Bronnen Blooi, M. et al. 2015a. Successful treatment of Batrachochytrium salamandrivorans infections in salamanders requires synergy between voriconazole, polymyxin E and temperature. Scientific Reports 5: 11788.

Blooi, M. et al 2015b. Treatment of urodelans based on temperature dependent infection dynamics of Batrachochytrium salamandrivorans. Scientific Reports 5: 8037.

Dalbeck, L. et al. 2018. Die Salamanderpest und ihr Erreger Batrachochytrium salamandrivorans (Bsal): aktueller Stand in Deutschland / The salamander plague and its pathogen Batrachochytrium salamandrivorans (Bsal): current status in Germany.

Zeitschrift fur Feldherpetologie 25:1-22.

Gascon, C. et al. 2007. Amphibian Conservation Action Plan.

IUCN/SSC Amphibian Specialist Group. Gland, Switzerland and Cambridge, UK. 64pp.

Lötters, S. et al. 2020. The amphibian pathogen Batrachochytrium salamandrivorans in the hotspot of its European invasive range: past – present – future. Salamandra 56:173-188.

Martel, A. et al. 2013. Batrachochytrium salamandrivorans sp. nov. causes lethal chytridiomycosis in amphibians. PNAS 110:15325-15329.

DECEMBER 2021

15

SAMENVATTING Bsal is een voor salamanders dodelijke invasieve schimmelziekte uit Azië. In Nederland is de enige populatie van de vuursalamander, in Zuid-Limburg, gedecimeerd. Met een Early Warning System wordt de schimmel sinds 2012 steeds beter gevolgd. Uit onderzoek blijkt dat de mens de voornaamste verspreider is, en dat een goede ‘veldhygiene’ essentieel is om verdere verspreiding tegen te gaan. Dit geldt voor waterbeheerders, terreinbeheerders en aannemers maar ook voor bezoekers.

Invasieve ­schimmel bedreigt ­salamanders

16

WATER MATTERS

iStock

AUTEURS

Leonard Osté en Wilko Verweij (Deltares)

Sanne van den Berg en Paul van den Brink (Wageningen Environmental Research)

Tessa Pronk en Milo de Baat (KWR)

Leo Posthuma en Inge van Driezum (RIVM)

MEER INZICHT IN TOXISCHE DRUK IN HET WATER Er komt een groeiend aantal chemische stoffen in ons milieu terecht, ook in het oppervlaktewater. Het wordt daarmee voor waterbeheerders steeds lastiger om inzicht te krijgen in de effecten van al die stoffen, en die kennis vervolgens te relateren aan bronnen, zodat de juiste beheersmaatregelen genomen kunnen worden. Hoe maken we toxiciteit van individuele stoffen, stofgroepen en stofmengsels inzichtelijk en hanteerbaar?

De maatschappelijke zorg over chemische stoffen in het milieu heeft zich vertaald in de Kaderrichtlijn Water (KRW) en in actieprogramma’s zoals de Nederlandse Delta-aanpak ­waterkwaliteit en het Europese Zero Pollution Action Plan. Daarnaast halen specifieke stoffen of stofgroepen de publiciteit. De bekendste zijn de per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS), maar ook bestrijdingsmiddelen, melamine, dioxines en geneesmiddelen leiden tot maatschappelijke zorgen. Er ontstaat een gevoel dat het aantal stoffen te groot wordt om te overzien: we gebruiken in Europa ruim 200.000 chemische stoffen, die via verschillende routes (directe lozingen, afvalwaterzuiveringen, uitspoeling uit de bodem en depositie) in het oppervlaktewater terecht kunnen komen. De waterbeheerder staat voor de vraag hoe onwenselijke effecten voorkomen kunnen worden.

Voor circa 150 stoffen zijn normen gesteld via de Kaderrichtlijn Water, maar alle andere stoffen worden beleidsmatig niet getoetst. Het waterkwaliteitsbeheer vraagt een bredere aanpak om tot zinvolle maatregelen te kunnen komen. Het DPSIR model van de KRW ­(afbeelding 1), is hiervoor het centrale hulpmiddel. Het model ontleent zijn naam aan de vier kennisgebieden die samenkomen bij ‘Response’.

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

17

Afbeelding 1: Het DPSIR model om chemische verontreiniging van het oppervlaktewater aan te kunnen pakken

Sleutelfactor Toxiciteit Het project Toxicologie binnen de Kennisimpuls ­Waterkwaliteit (KIWK-TOX) ontwikkelde voor die kennisgebieden hulpmiddelen voor de praktijk.

De bestaande Sleutelfactor Toxiciteit 2016 (ESF-TOX1) is in het project verder uitgewerkt tot de ­vernieuwde versie, SFT2. Op dit moment wordt gewerkt aan een website die de totale SFT2, inclusief tools en achtergronddocumentatie, logisch en toegankelijk ontsluit.

Deze website is binnenkort te vinden op www.sleutelfactortoxiciteit.nl.

De website heeft een deel voor deskundige gebruikers, en ook een deel voor mensen die vooral ­geïnformeerd willen worden, zoals beleids­makers en geïnteresseerde burgers.

Met de vernieuwde instrumenten kunnen de ‘S’ (status) en de ‘I’ (impact) in het DPSIR model beter worden vastgesteld. Het gaat om 1) de effectmetingen (bioassays); deze meten bio­ logische effecten die representatief zijn voor de eco­ logische status van het water, zonder dat de toxische stoffen bekend zijn, 2) de chemietool, die gemeten stofconcentraties vertaalt naar toxische druk, 3) de interpretatie van (biologische) effectmetingen en chemische metingen, 4) het identificeren van bronnen (de ‘D’ en de ‘P’ in DPSIR) en de mogelijkheden voor het nemen van maatregelen (de ‘R’ in DPSIR) (adviezen op basis van het chemie- en/of bioassay-spoor).

Dit artikel gaat nader in op deze vier onderwerpen.

DECEMBER 2021

Bioassays voor onbekende stoffen Effectmetingen met bioassays benaderen de i­mpact van chemische stoffen op het ecosysteem door gebruik te maken van biologisch materiaal, v­ ariërend van cellen tot kleine aquatische organismen zoals watervlooien. Hiermee worden de gezamenlijke effecten van alle (bekende en onbekende) bioactieve stoffen in het water gedetecteerd. Daarbij reageren de hele organismen op een breed scala aan stoffen met verschillende werkingsmechanismen, terwijl de assays met cellijnen vaak gericht zijn op een specifiek werkingsmechanisme, bijvoorbeeld hormoonver­ storende stoffen.

Het bioassay-spoor geeft vooral een algemene beoordeling van een locatie aan de hand van een bemonsterings- en voorbehandelingsprotocol, een basisset bioassays, en een interpretatietool. Er zijn basissets voor oppervlaktewater en twee voor drinkwater ontwikkeld, die stoffen met verschillende toxicologische effecten kunnen detecteren. De interpretatietool zet vervolgens de uitkomsten per bioassay om in een eindscore in vijf categorieën (zie verderop in dit artikel).

Er kunnen goede redenen zijn om af te wijken van de basissets, bijvoorbeeld als een (drink)­waterbeheerder een specifieke stofgroep wil bekijken. De ­selectie en interpretatie van zulk specifiek onderzoek vraagt maatwerk. Hiervoor zijn binnen ­Sleutelfactor ­Toxiciteit 2 (SFT2) verschillende hulpmiddelen beschikbaar.

Meer inzicht in toxische druk in het water

16

18

WATER MATTERS

Afbeelding 2. De uitgewerkte kwaliteitsklassen voor het chemiespoor (boven), de zuiveringsopgave-inspanning (ZOI) en het bioassay-spoor

Van chemische stoffen naar toxische druk Veel beleidskaders zijn gericht op het beoordelen van individuele stoffen. Juist nu het aantal bekende stoffen sterk toeneemt, wordt het belangrijker om (ook) naar het totale mengsel te kijken. De chemietool is in staat om gemeten concentraties te vertalen naar een toxische druk van het mengsel. Dat gaat in 3 stappen: 1) de ingevoerde gemeten concentratie wordt ­omgerekend naar de biobeschikbare concentratie, 2) de biobeschikbare concentratie wordt omgerekend naar ‘directe toxische druk van die stof op aquatische organismen’. Deze toxische druk heeft als eenheid de potentieel aangetaste fractie (PAF) van de organismen die in het systeem kunnen leven. 3) de PAF per stof wordt geaggregeerd naar de fractie aangetaste soorten voor het mengsel (meer-stoffen PAF: msPAF), voor stofgroepen of voor alle stoffen samen.

Het algemene principe van de chemietool is hetzelfde als in de oude ESF-TOX1, maar de manier waarop de nieuwe tool om kan gaan met biobeschikbaarheid is verbeterd en de uitkomsten hebben een hogere betrouwbaarheid. Ook kan makkelijk worden uitgebreid naar meer stoffen als er meer toxiciteitsgegevens beschikbaar komen. Bovendien is de Access-tool uit ESF-TOX1 vervangen door een ‘R-tool’ en een interface voor meer gebruikersgemak: betere toegang, makkelijker invoeren van gegevens, en duidelijker interpretatie van de resultaten.

Zuiveringsopgave-inspanning Ook voor de zuiveringsopgave-inspanning (ZOI) die drinkwaterbedrijven moeten leveren, is een verbeterde berekening van de waterkwaliteit opgesteld. Bij de berekening van de ZOI krijgen stoffen meer gewicht naargelang ze hun streef- of signaleringswaarde voor drinkwater overschrijden, en naarmate ze moeilijker (of juist makkelijker) te zuiveren zijn met eenvoudige drinkwaterzuiveringstechnieken (Pronk et al., 2021).

Hoe hoger de ZOI (de status, ‘S’ in het DPSIR model), hoe meer inspanning de zuivering kost (de impact ‘I’ in het DPSIR model).

Interpretatie van alle gegevens Wat zegt een ZOI, bioassay-score of msPAF over de effecten op drink- en oppervlaktewater? Deze ­interpretatiestap is in SFT2 sterk verbeterd. Voor zowel het chemiespoor als het bioassay-spoor is een interpretatiemethode ontwikkeld die nauw aansluit op de uitgangspunten van de KRW, waarbij de ­categorieën ‘goed’ en ‘zeer goed’ aangeven dat een systeem ecologisch gezond is en dus beschermd moet worden, terwijl de categorieën ‘matig’, ‘onvoldoende’ en ‘slecht’ vragen om maatregelen die de toxische druk verlagen (afbeelding 2).

Het chemiespoor gebruikt hiervoor een combinatie van de toxische druk op het niveau ‘net geen effect’ (msPAF-NOEC) en de toxische druk op het niveau 50% effect (msPAF-EC50). Die bepaalt in welke van

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

19

Bronnen R. van der Oost, L. Posthuma, D. de Zwart, J. Postma en L. Osté, 2016. Microverontreinigingen: hoe kun je ecologische risico’s in water bepalen? ESF Toxiciteit. Water Matters 2016.

de vijf categorieën een locatie wordt ingedeeld. Het ­bioassay-spoor maakt gebruik van effect-signaalwaarden: de grenswaarde waarbij effecten op soorten niet uit te sluiten zijn. Voor elke bioassay wordt hiermee een ‘kleur’ bepaald. De resultaten worden verwerkt in een taartdiagram.

Ook voor de waterkwaliteit met betrekking tot de zuiveringsopgave-inspanning is een vijfkleurenindeling gemaakt. Groen en blauw geven aan dat de benodigde zuiveringsinspanning laag genoeg is. Van oranje tot rood zijn er maatregelen nodig om de ZOI omlaag te brengen.

Identificatie van bronnen Als uit de interpretatie blijkt dat het nodig is om de toxische druk te verminderen, dient zich de vraag aan welke drivers en pressures de toxische druk veroorzaken. De opzoektabel ‘landgebruik – stoffenlijst’ is daarvoor een aanzet. Per landgebruik kan daarin opgezocht worden welke stoffen een rol kunnen spelen. Overigens hoeft deze lijst niet alleen ‘achteraf’ te worden gebruikt, als de metingen al zijn uitgevoerd, maar kan hij ook als leidraad dienen om te bepalen welke stoffen gemonitord moeten worden en welke specifieke bioassays nuttig zijn.

Conclusie Het KIWK-TOX project heeft een aanpak opgeleverd die toxiciteit inzichtelijk en hanteerbaar maakt. Via de website is een scala aan hulpmiddelen beschikbaar dat de waterbeheerders in staat stelt om de bedreigingen door chemische verontreiniging inzichtelijk te maken. De hulpmiddelen helpen bedrijven en over­heden om de effecten per stof, per stofgroep en mengsel van stoffen te wegen.

Het instrumentarium kan de komende jaren helpen bij het kiezen van maatregelen en bij het monitoren van effecten van maatregelen.

Leonard Osté en Wilko Verweij (Deltares), Sanne van den Berg en Paul van den Brink (Wageningen ­Environmental Research), Tessa Pronk en Milo de Baat (KWR), Leo Posthuma en Inge van Driezum (RIVM)

DECEMBER 2021

Lemm, JU, M Venohr, L Globevnik, K Stefanidis, Y Panagopoulos, J. van Gils, L. Posthuma, P. Kristensen, C.K. Feld, J. Mahnkopf, D. Hering, S. Birk, 2021. Multiple stressors determine river ecological status at the European scale: Towards an ­integrated understanding of river status deterioration. Global Change Biology 27 (9), 1962-1975 L Posthuma, MC Zijp, D De Zwart, D Van de Meent, L. Globevnik, M. Koprivsek, A. Focks, J. Van Gils, S. Birk. Chemical pollution imposes limitations to the ecological status of European surface waters. Scientific reports 2020, vol.10, p.1-12.

T. E. Pronk, R. C. H. M. Hofman-Caris, D. Vries, S. A. E. Kools, T. L. ter Laak, G. J. Stroomberg; A water quality index for the removal requirement and purification treatment effort of micropollutants. Water Supply 1 February 2021; 21 (1): 128–145. doi: https://doi.org/10.2166/ws.2020.289 Schuijt, L.M., F-J. Peng, S.J.P. van den Berg, M.M.L. ­Dingemans and P.J. Van den Brink (2021). Ecotoxicological tests for assessing impacts of chemical stress to aquatic ecosystems: facts, challenges, and future. Science of the Total Environment. 795: 148776.

SAMENVATTING In het kader van de Kennisimpuls waterkwaliteit is de Ecologische Sleutelfactor Toxiciteit 1 (ESF-TOX1) doorontwikkeld tot de Sleutelfactor Toxiciteit 2 (SFT2). SFT2 biedt waterbeheerders en drinkwaterbedrijven een verbeterde methode om grip te krijgen op het toenemende aantal chemische stoffen in het oppervlaktewater. Er zijn drie belangrijke verbeteringen doorgevoerd.

Ten eerste het verbeteren en gebruiksvriendelijker maken van de chemietool, waarmee concentraties van chemische stoffen worden vertaald naar een toxische druk. Ook is er een raamwerk dat de benodigde zuiveringsinspanning voor de productie van drinkwater verder kwantificeert.

De tweede verbetering is die van het bioassay-spoor; er is een vernieuwde basisset bioassays met bij­ behorende interpretatietool voor algemene beoordeling, en specifieke bioassays voor specialistisch onderzoek.

De derde verbetering betreft de interpretatie. De resultaten van het chemie- en het bioassay-spoor worden verwerkt tot een indeling in een van de vijf categorieën, vergelijkbaar met die van de Kaderrichtlijn Water: geen – geringe – matige – sterke – zeer sterke toxische druk.

Meer inzicht in toxische druk in het water

20

WATER MATTERS

AUTEURS

Mathijs Oosterhuis (Royal HaskoningDHV)

Hedzer Gietema (Waterschap Vallei en Veluwe)

CO2-REDUCTIE EN GRONDSTOFWINNING DOOR SAMENWERKING SLACHTERIJ EN RWZI EPE Erik van den Berg (Waterschap Vallei en Veluwe)

Waterschappen streven naar minder CO2-uitstoot en meer ­grondstofwinning bij de zuivering van afvalwater. De Nereda-technologie zuivert ­energie-­efficiënt en maakt winning van een biopolymeer (kaumera) uit het slib mogelijk. Waterschap Vallei en Veluwe heeft op rwzi Epe een Nereda ­demonstratie-installatie. De rwzi wordt echter voor slechts ongeveer zestig procent van zijn capaciteit belast. Daardoor werkt hij minder efficiënt, wat leidt tot een relatief lagere kaumeraproductie en een hoger specifiek ­energieverbruik – en daarmee tot een hogere CO2-uitstoot. Hoe kan dat beter?

Overleg met een slachterij in de omgeving van rwzi Epe resulteerde in 2019 in gezamenlijk onderzoek naar het minder ver voorzuiveren van slachterijafvalwater vóór lozing op het riool. De rwzi wordt dan hoger (efficiënter) belast, én de slachterij verbruikt minder chemicaliën (ijzerchloride en natronloog). De vraag was hoe de Nereda-installatie zou reageren op een hogere aanvoer en andere samenstelling van het afvalwater (met hogere concentraties onopgeloste bestanddelen), en wat daarvan het effect zou zijn op de (netto) CO2--uitstoot.

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

21

Afbeelding 1. Schets van de normale situatie bij rwzi Epe. Het slachtafvalwater wordt voorgezuiverd in de Dissolved Air Flotation (DAF)-installatie bij de slachterij, en komt daarna via de riolering op de rwzi (Neredainstallatie)

Gedurende 4 maanden werd daarom de voorzuivering van de slachterij uitgezet en werd de werking van de Nereda-installatie intensief gevolgd. Dit artikel beschrijft en bediscussieert de resultaten van deze praktijkproef.

Situatieschets De huidige situatie op rwzi Epe is schematisch weergegeven in afbeelding 1.

Het slachterijafvalwater (circa 300 m3/d) heeft een chemisch zuurstofverbruik (CZV, een maat voor de hoeveelheid biologisch afbreekbare stoffen in het w ­ ater) van 5-10 g/l. Het stikstofgehalte is circa 700 mg/l. In de bestaande situatie wordt dit afval­ water door de slachterij voorgezuiverd in een Dissolved Air Flotation (DAF)-installatie en daarna geloosd op het riool. De DAF-installatie en de Nereda-installatie p ­ roduceren samen jaarlijks 23.000 ton slib (1.150 ton droge stof/j). Dit wordt afgevoerd naar slibvergisters van het waterschap.

Het experiment Vier maanden lang (maart t/m juni 2019) is de DAF-installatie uitgezet. Het afvalwater van de slachterij werd ongezuiverd geloosd op de riolering en daarna gezuiverd in de rwzi Epe (Nereda-installatie).

De Nereda-installatie is gemonitord met geautomatiseerde metingen in de reactoren en met ­wekelijkse bemonsteringen. Onderzoekers van de TU Delft volgden de enzymactiviteit (lipase en protease) van de verschillende (korrel)fracties in het slib.

Functioneren rwzi Ondanks een circa 60% hogere influentbelasting is de

DECEMBER 2021

effluentkwaliteit in beide periodes vergelijkbaar (tabel 1) en ruim binnen de lozingsnormen. Het nageschakelde zandfilter voor vergaande fosfaatverwijdering verbruikte wel fors meer aluminiumchloride dan in dezelfde periode een jaar eerder: 173 l/d in plaats van 83 l/d. Een ruime verdubbeling dus. De fosfaatvracht in het influent was echter tijdens de proef 81% hoger Nereda-installatie en slachterij­ dan in de referentiesituatie. Nemen we dat mee, dan afvalwater is de relatieve toename in aluminiumverbruik beperkt: circa 10% (namelijk van 0,20 mol Al/mol P naar 0,22 mol Al/mol P). De fosfaatverwijdering steeg van 37 naar 67 kg P/dag.

20

De slibproductie in de Nereda-installatie nam tijdens de proef circa 40% toe ten opzichte van de voorgaande maanden. Een verandering in slibproductie moet eigenlijk over een heel jaar worden beschouwd omdat deze varieert met de watertemperatuur in een zuivering. Maar volgen we de gebruikelijke aanname dat de slibproductie evenredig stijgt met de toename in v.e.-belasting en nemen we daarnaast de toename in aluminiumverbruik bij het zandfilter mee, dan komt dit neer op een slibtoename van 398 ton droge stof (DS)/j. Daar staat tegenover dat de DAF-installatie bij de slachterij geen flotatieslib meer produceert, wat 600 ton DS/j scheelt. Netto neemt de slibproductie dus met circa 200 ton DS/j af als de DAF buiten bedrijf gesteld wordt.

Een Nereda-zuivering vormt slibkorrels in plaats van vlokken, waardoor het slib beter en sneller bezinkt. In ons experiment veranderde het slib qua korrelfractie en bezinkbaarheid, door de hogere concentratie goed afbreekbaar CZV in het afvalwater. Aan het eind van de proefperiode was het slibgehalte gestegen van 5,8

22

WATER MATTERS

Tabel 1: De (totale) influentbelasting en gemiddelde effluent­ samenstelling van rwzi Epe tijdens de proef en in dezelfde periode een jaar eerder

naar 8,3 g/l en de korrelfractie in het slib (slibdeeltjes > 0,2 mm) toegenomen van 77% naar 85%. De slibgroei bleek dus voornamelijk veroorzaakt te worden door korrelgroei, 50% van de korrels was zelfs groter dan 2 mm. Dat de korrelvorming toenam ondanks een hogere concentratie aan onopgeloste bestanddelen in het afvalwater (gemiddeld 633 mg/l in plaats van circa 317 mg/l) bevestigt dat korrelgroei goed moge­ lijk is bij relatief hoge zwevendestofgehaltes. Een publicatie van de TU Delft over deze praktijkproef gaat hier ­nader op in. Dit beeld komt overeen met de ervaringen met uitsluitend industrieel afvalwater in Nereda-installaties.

Aandachtspunt: vetophoping De installatie functioneerde goed in de proefperiode, maar de operators signaleerden een belangrijk aandachtspunt: de ophoping in de vetafvang van de rwzi van vet dat meekomt met het bedrijfsafvalwater van de slachterij. Vetophoping kan leiden tot vervuiling en verstopping. Regelmatig verwijderen van het afgevangen vet vergt bovendien een aanzienlijke inspanning van de beheerders. Negatieve effecten van vet op de slibkwaliteit zijn niet waargenomen.

Minder CO2-uitstoot Om het effect op de CO2-uitstoot in te schatten van minder vergaande voorzuivering bij de slachterij, is gekeken naar de CO2-emissie bij de slachterij én op de rwzi. Vanwege de kans op vetophoping in de riolering en bij het ontvangstwerk van de rwzi is voor deze berekening uitgegaan van een scenario waarbij de DAF-installatie van het bedrijf alleen polymeer­dosering gebruikt en geen ijzerchloride- en natronloog­dosering. Er wordt dan nog circa 50% CZV verwijderd in plaats van de huidige 85%. De CO2-uitstoot is berekend op basis van kengetallen van de STOWA en uit de Klimaatmonitor Waterschappen.

De berekening (tabel 2) laat zien dat de CO2-­emissie van de rwzi en de slachterij samen afneemt met 75 ton CO2 per jaar, wat een reductie is van 9%. Dit komt vooral door het niet meer gebruiken van ijzerchloride en natronloog bij de DAF-installatie en door minder slibtransport. Dit compenseert ruimschoots de stijging in energieverbruik van de rwzi en de lagere opbrengst van de WKK (warmtekrachtkoppeling die na slibvergisting elektriciteit produceert uit biogas), ook bij de lagere belasting.

Kaumera Op rwzi Epe is ook een demonstratiefabriek voor extractie van kaumera uit aeroob korrelslib in bedrijf.

Aan het eind van de praktijkproef is kaumera gewonnen uit een slibmonster van de Nereda-installatie.

De opbrengst was circa 25% van de organische stof in dit slib. Dit is vergelijkbaar met de opbrengst als het slachtafvalwater op de oude manier wordt voorgezuiverd. Aangezien minder voorzuivering van slachtafvalwater leidt tot meer slibgroei in de rwzi, kan er potentieel meer kaumera worden gewonnen.

Als de DAF wordt bedreven op 50% CZV-verwijdering in plaats van 85% CZV-verwijdering produceert rwzi Epe ongeveer 30% meer kaumera. Afhankelijk van de wijze waarop dit wordt toegepast (biostimulant, coating bij meststoffen, etc.) kan nog een extra CO2-besparing worden bereikt in de totale cyclus.

Conclusies De hogere belasting naar de Nereda-installatie van rwzi Epe met ongezuiverd slachterijafvalwater resulteert in een blijvend goede effluentkwaliteit. Het slibgehalte in de reactoren steeg van 5,8 g DS/l naar 8,3 g DS/l wat voor 88% kwam door de groei van korrelslib. Een verdubbelde concentratie onopgeloste bestanddelen in het afvalwater had hier geen nadelig effect op. Vetverwijdering bij de slachterij blijft

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

23

Tabel 2. CO2-emissie rwzi en DAF-installatie in huidige en potentieel toekomstige situatie

Bronnen Ortega, S. T., Pronk, M, de Kreuk, M.K., Effect of an ­Increased Particulate COD Load on the Aerobic Granular Sludge ­Process: A Full Scale Study, Processes 2021, 9, 1472. https://doi.org/10.3390/pr9081472 Kaumera Nereda Gum, STOWA rapport 2019-14

Nereda-installatie en slachterij­ afvalwater

noodzakelijk. Door een hogere slibproductie kan er potentieel 30% meer kaumera worden gewonnen.

Tevens wordt een CO2-reductie van 75 ton CO2/jaar in de afvalwaterketen van Epe bereikt.

Hoe verder?

Het waterschap beraadt zich momenteel op continuering van het doorgerekende scenario (50% CZV verwijdering DAF-installatie, zonder ijzerchloride- en natronloogdosering). Hiermee wordt de rwzi optimaal belast en de CO2-uitstoot in de afvalwaterketen verlaagd. De demonstratie-installatie voor kaumeraextractie is gebouwd voor een operationeel gebruik gedurende drie jaar, maar het waterschap verkent of de productie kan worden uitgebreid en de installatie langer in gebruik kan blijven.

Veel waterschappen hebben te maken hebben met onderbelaste rwzi’s. Daar liggen ongetwijfeld vergelijkbare kansen voor CO2-reductie door de behandeling van industrieel en huishoudelijk afvalwater beter op elkaar af te stemmen.

Mathijs Oosterhuis (Royal HaskoningDHV), Erik van den Berg en Hedzer Gietema (Waterschap Vallei en Veluwe)

DECEMBER 2021

SAMENVATTING De Nereda-installatie op rwzi Epe is ­onderbelast.

Daardoor functioneert ze minder energie-­ efficiënt en kan niet de volledige productiecapaciteit voor kaumera benut worden. Het waterschap, Royal HaskoningDHV en TU-Delft onderzochten het effect van een hogere belasting, namelijk met niet voorgezuiverd slachterijafvalwater. Dit blijkt te resulteren in een blijvend goede effluentkwali­ teit en een significant hoger slibgehalte in de Neredareactor. Dit laatste is voor bijna 90% toe te schrijven aan de groei van korrelslib.

In het experiment werd de voorzuivering volledig uitgeschakeld. Vanwege de kans op vetophoping in het riool en op de rwzi blijft echter een vetverwijdering bij de slachterij noodzakelijk. Als de slachterij haar afvalwater daarvoor beperkt voorzuivert zonder ijzerchloride- en natronloogdosering, kan een CO2-reductie van circa 75 ton CO2 per jaar worden bereikt.

Dit artikel laat zien dat er mogelijkheden zijn voor CO2-reductie door de behandeling van industrieel en huishoudelijk afvalwater beter op elkaar af te stemmen. Een randvoorwaarde is uiteraard dat er voldoende zuiveringscapaciteit op de rwzi is om een toename in v.e.’s op te vangen.

24

WATER MATTERS

Stuw- en sluizencomplex in de Maas bij Grave AUTEURS

Nienke Kramer en Joost Breedeveld (Deltares)

Ida de Groot-Wallast (Deltares)

Evert Jan Hamerslag (Rijkswaterstaat)

Hans van Twuiver (Rijkswaterstaat)

WANNEER NADEREN NATTE KUNSTWERKEN HET EINDE VAN HUN FUNCTIONELE LEVENSDUUR? Beheerders van natte kunstwerken (zoals sluizen, gemalen en stormvloed­ keringen) staan voor een aanzienlijke vervangings- en renovatieopgave in de komende decennia. Rijkswaterstaat werkt aan een landelijke prognose hiervoor. Voor een toekomstbestendige waterinfrastructuur is het wenselijk om daarbij antwoord te vinden op twee vragen: wat is de beste manier om in te grijpen? En wat is het juiste moment? Daarbij tellen niet alleen de technische en economische levensduur, maar ook de functionele prestaties van het kunstwerk. Hoe bepaal je die?

Een kunstwerk kan om verschillende redenen het einde van zijn levensduur bereiken. Tot nu toe keken we vooral naar het verloop van de sterktedegradatie (technische levensduur) en de kosten (economische levensduur) in de tijd. Maar een technisch nog functionerend kunstwerk, dat nog niet is afgeschreven, kan toch soms zijn functie niet goed meer vervullen. Het bereikt dan het einde van zijn functionele levensduur, bijvoorbeeld door veranderingen in het klimaat, gebruik of beleid. De overstromingen in Limburg afgelopen zomer laten bijvoorbeeld zien dat we in de toekomst rekening moeten houden met intensievere regenbuien en daardoor hogere afvoeren in de zijrivieren en de Maas. Om de functionele levensduur van natte kunstwerken te bepalen werkte het Kennisprogramma Natte Kunstwerken aan de Methodiek Functionele Levensduur (MFL).

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

25

Afbeelding 1. Schema Methodiek Functionele Levensduur

Methodiek Functionele Levensduur De MFL is nog in ontwikkeling. Het doel is om een generieke, praktisch toepasbare methodiek in handen te krijgen om het einde van de functionele levensduur van een kunstwerk – als onderdeel van het watersysteem – in kaart te brengen. Een MFL-LIGHT beoordeling filtert eerst kwalitatief welke functies het meest gevoelig zijn voor verwachte ontwikkelingen – denk aan aspecten als klimaatverandering, veranderende vervoersvraag en veranderend beleid. Afhankelijk van de precieze vraagstelling kunnen daarna meer kwantitatieve (tijdrovende) analyses van de functionele levensduur gericht uitgevoerd worden (MLF-MEDIUM met beschikbare modelberekeningen en MLF-HEAVY met nieuwe modelberekeningen). Dit kunnen bijvoorbeeld analyses zijn om de knelpunten voor de scheepvaart of in de afvoercapaciteit in kaart te brengen.

De MFL-LIGHT beoordeling is inmiddels, volgens de waterbeheerders die met deze methode hebben gewerkt, met succes toegepast in drie studies: 1) klimaatstresstest van kunstwerken in het hoofdwatersysteem, 2) regio-analyse Weurt-Heumen en 3) proof of concept voor twee cases ter ondersteuning van de landelijke vervangings- en renovatieprogrammering van Rijkswaterstaat. Met high¬lights uit de laatste lichten we hieronder de kwalitatieve aanpak toe.

Case ‘Maas’: proof of concept MFL-LIGHT Rijkswaterstaat werkt aan een landelijke prognose voor de vervangings- en renovatieopgave voor natte kunstwerken. Ter ondersteuning daarvan hebben we de MFL-LIGHT-beoordeling toegepast in een proof of concept voor het riviersysteem ‘Maas’. Deze test had tot doel om voor de meest kritische functies binnen

DECEMBER 2021

het systeem een inschatting te maken van het einde van de functionele levensduur, om een vergelijking te maken met de geschatte technische levensduur. De eerste stap van de methode bestaat uit een situatieschets van de kunstwerken en de netwerken waar deze onderdeel van zijn. De volgende stap is het per objectgroep (een groep van dezelfde soort kunstwerken, bijvoorbeeld ‘schutsluizen’) In kaart brengen van de bijbehorende kerntaken en functies. Vervolgens wordt op basis van expertkennis benaderd hoe gevoelig deze functies zijn voor zogenaamde ‘drivers’: toekomstige ontwikkelingen als klimaatverandering, vervoersvraag en veranderd beleid.

In de methode krijgt een objectgroep (= groep van hetzelfde type kunstwerken) voor elke functie een gevoeligheidsscore per driver. Een kunstwerk of deelopgave kan dus meerdere gevoeligheden h ­ ebben.

De waardes van de gevoeligheidsscore (met kleurcode) zijn gedefinieerd onder afbeelding 2. Deze afbeelding is een (ingekorte) illustratie van hoe de methode werkt. We zijn bij de klimatologische drivers uitgegaan van de bovengrens van de Deltascenario’s, het WARM2050-scenario. Dit scenario gaat uit van meer rivieraanvoer in de winter, minder aanvoer in de ­zomer, warmere zomers en een beperkte ­toename in de vervoersvraag. Verder nemen we aan dat de scheepvaartklasse van het Julianakanaal niet verandert (het blijft een ‘Vb-corridor’). De tabel van de Maas is ingevuld door regionale deskundigen op het gebied van waterbeheer en kunstwerken.

In het geval van de case van de Maas springen er vier kritische combinaties van objectgroep-functie-driver uit (rode en oranje blokken). Een daarvan is de combinatie: schutsluizen in vaarroute – faciliteren scheepvaartverkeer – afname rivierafvoer zomer. Deze heeft een gevoelig­ heidsscore van -3. Bij een afnemende rivierafvoer in de zomer zal immers vaker laagwater voorkomen, waardoor er vaker schutbeperkingen zullen worden opgelegd bij de schutsluizen, hetgeen zal zorgen voor langere wachttijden voor de scheepvaart.

De uitkomst van de MFL-LIGHT-beoordeling geeft inzicht in de belangrijkste functies die in de toekomst door (klimaat)veranderingen onder druk komen te staan.

Functionele ­l­evensduur natte kunstwerken

24

26

WATER MATTERS 2. Drivers: Geef voor bepaald scenario aan wat het verschil is met huidig klimaat DRIVERS indicator gemiddeld aantal gemiddeld aantal aantal zomerse dagen per jaar dagen per jaar dagen > 25graden waarbij waarbij de in de Bilt Maasafvoer > 1700 Maasafvoer < 60 m3/s m3/s (eenheid) [dagen/jaar] [dagen/jaar] [dagen/jaar] huidig klimaat 1.1 31 21 Deltascenario WARM 2050 3.1 80 35.7

Afbeelding 2. Uitwerking MFL-LIGHT voor de Maas (ingekorte versie)

1. Geef per objectgroep relevante kerntaken en functies objectgroep

schutsluizen

stuw

vaste bruggen

3.Invullen tabel op basis van expert judgement RIVIER-AANVOER

HITTE

SCHEEPVAART

minder

Stijging temperatuur

meer

… … … … doorlaten water

0 -1 -1 0 -1

-1 -3 1 -1 1

0 0 0 0 0

0 -1 0 0 0

peilscheiding handhaven natuurlijk vismigratieroutes bieden … … …

-1

-1

0

0

1

-3

0

0

-2 0 0

1 -1 0

-2 0 0

0 0 0

functie

…

voldoende water schoon en gezond water …

[Mton/jaar] 120 140 (+17%)

meer

RWS kerntaken

…

vervoersvraag Nationaal over water

+2 zeer positieve invloed

+1 positieve invloed

0 niet van toepassing

Case ‘Maas’: MFL-MEDIUM De kritische objectgroep-functie-driver-combinaties zijn vervolgens uitgewerkt in een MFL-MEDIUM-­ beoordeling. Daarbij is gezocht naar de restlevensduur van het kunstwerk. Op basis van literatuurstudie en gesprekken met experts is eerst de functie-eis specifiek gemaakt: bij welke drempelwaarde wordt niet meer aan de functie voldaan, en hoe vaak mag dit voorkomen? Vervolgens zochten we naar een eenvoudige relatie tussen driver en functie.

In afbeelding 3 zijn de resultaten voor de Maas weergegeven. Vanwege onzekerheid in de Deltascenario’s geven we hier een bandbreedte in plaats van een enkel tijdstip. Uit de afbeelding blijkt dat vooral de vaste bruggen en de schutsluizen in de vaarroute de functionele levensduur van dit systeem beperken.

Bij de vaste bruggen blijkt ingrijpen nu al noodzakelijk, terwijl het functioneren van de schutsluizen in de vaar¬route naar verwachting in 2030 vraagt om een ingreep. Overigens is het niet altijd mogelijk om eenvoudige relaties te vinden, en soms is de informatie simpelweg (nog) niet beschikbaar. In dat geval moeten met MFL-HEAVY nieuwe modelberekeningen gemaakt worden.

Met deze resultaten kunnen de beheerders gerichter nadenken over mogelijke wijzen van ingrijpen. Gedetailleerdere analyses kunnen bijvoorbeeld aangeven of de beperkte doorvaarhoogte bij een vaste brug beter door sloop – en het wegverkeer opvangen via een

-1 -2 wel invloed, maar mogelijk relevant niet relevant

-3 zeer relevant

andere brug – of door het vervangen door een hogere brug kan worden opgelost. Beide ingrepen hebben een andere impact op het systeem en zijn omgeving.

Verder betekent ‘einde functionele levensduur’ niet per se dat het object in zijn geheel vervangen moet worden, soms is een kleine aanpassing als het installeren van een extra pomp al voldoende.

Uitdagingen en onzekerheden in MFL Bij het interpreteren van de resultaten uit de MFL-LIGHT is het soms lastig om de functionele samenhang tussen verschillende objectgroepen te ­benoemen. Zo kan een systeemeis zijn dat het waterpeil in een kanaalpand binnen een bepaalde bandbreedte gehandhaafd moet blijven. Veelal dragen er meerdere kunstwerken (pomp, sluis of stuw) bij aan het in stand houden van dat waterpeil. Het kwantitatieve inzicht in dit soort samenhang binnen het watersysteem ontbreekt vaak.

Bij het vaststellen van einde functionele levensduur met MFL-MEDIUM/HEAVY is het vaststellen van de eisen of ambities een uitdaging. Wat is bijvoorbeeld de maximaal toelaatbare wachttijd bij sluizen? Hoeveel wil een beheerder investeren in het vasthouden aan een ambitie om de wachttijd van maximaal twee dagen per jaar? Is het handelingsperspectief met een minder strenge eis van 10 dagen per jaar aanvaardbaar? Dezelfde vraag kan gesteld worden bij pompen.

Wat is de minimaal benodigde beschikbaarheid en betrouwbaarheid? En hoe verhoudt zich dit tot de

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

­ uidige prestatie? Niet altijd wordt de huidige prestah tie van kunstwerken gemonitord.

Een andere uitdaging bij het vaststellen van einde functionele levensduur is dat eenvoudige relaties niet altijd voorhanden zijn. Er zullen modelberekeningen gemaakt moeten worden om de huidige prestaties in beeld te brengen en prognoses te maken over de toekomst. Dit kunnen tijdrovende acties zijn. Goede modelschematisaties, waarin de samenhang binnen het systeem op een passende wijze is meegenomen, zijn niet altijd beschikbaar. Daarnaast brengen prognoses onzekerheden met zich mee. Door de hoekpunten van de Deltascenario’s door te rekenen kan een bandbreedte in kaart worden gebracht van einde functionele levensduur. Ook kan een inschatting gemaakt worden versnelde zeespiegelstijging scenario’s zoals het KNMI en IPCC onlangs hebben gepresenteerd. Gericht en periodiek meten aan de functionele prestaties van het systeem leidt naar verwachting tot een beter inzicht waarmee de onzekerheden worden verkleind.

Doorontwikkeling van MFL De gefaseerde aanpak in de Methodiek ­Functionele Levensduur heeft voor beheerders duidelijk meerwaarde voor de besluitvorming over de vervangings- en renovatieopgave. MFL-LIGHT kan direct ingezet worden. Voor toepassing van MFL-MEDIUM en MFL-HEAVY zal echter niet altijd alle b ­ enodigde informatie voorhanden zijn. Beheerders kunnen bijdragen door het bijeenbrengen van informatie over hoe het huidige kunstwerk presteert ten opzichte van eisen en ambities. Het Kennisprogramma Natte Kunstwerken 2021-2024 helpt bij het in kaart brengen van de benodigde (door)ontwikkeling van modellen om de toekomstige knelpunten in beeld te brengen; hoe presteert het systeem onder het geschetste toekomstbeeld (drivers)?

Nienke Kramer, Joost Breedeveld en Ida de GrootWallast (Deltares), Hans van Twuiver en Evert Jan Hamerslag (Rijkswaterstaat)

DECEMBER 2021

27

Afbeelding 3. Bandbreedte voor einde functionele levensduur voor de belangrijkste objectgroep-functie-driver-combinaties voor het systeem Maas

Bronnen Deltares, 2018, Deltascenario’s voor de 21e eeuw, actualisering 2017, H.A Wolters, G.J. van den Born, E. Dammers, S. Reinhard, 2018a, Deltares, Utrecht, https://media.deltares.nl/deltascenarios/Deltascenarios_ actualisering2017_hoofdrapport.pdf Kennisprogramma Natte Kunstwerken, 2020, Kennisprogramma Natte Kunstwerken, Handleiding Toolbox Functionele Levensduur, Joost Breedeveld, Nienke Kramer, Ida de Groot-Wallast, Deltares rapport, december 2020, 1200741-079-HYE-0001, 56 pag. https://www.nattekunstwerkenvandetoekomst.nl/ producten/relatie-object-systeem/functionele-levensduur/ item101 Rijkswaterstaat, Klimaat stresstest objecten HWS – Bezien v­ anuit het perspectief van Ruimtelijke Adaptatie, Hidde ­Boonstra, v1 definitief, 1 mei 2020; Rijkswaterstaat, Regioanalyse Vervanging en Renovatie (VenR) Weurt-Heumen: analyse van de VenR-opgave voor de sluiscomplexen Weurt en Heumen van het Maas-Waalkanaal. Versie 1.0, 2020

SAMENVATTING Gezien de ontwerplevensduur van een groot deel van de natte kunstwerken verwachten waterbeheerders dat zij in de komende decennia veel investeringsbeslissingen moeten gaan nemen over vervanging en renovatie. Deze beslissingen zijn een belangrijk keuzemoment; ze bieden de kans om, met het oog op de toekomst, wenselijke veranderingen in de (multi¬functionele) infrastructuur in de afweging mee te nemen. Binnen het Kennisprogramma Natte Kunstwerken 2017-2020 werkten Rijkswaterstaat en Deltares een methodiek uit die de afname van (functionele) prestaties in de tijd meeneemt en zo een inschatting maakt van de functionele levensduur.

Dit artikel beschrijft de methode met het systeem ‘Maas’ als voorbeeld.

Functionele ­l­evensduur natte kunstwerken

28

WATER MATTERS

Foto RIVM

AUTEURS

Patrick van Beelen en Annemieke van der Wal (RIVM)

FOSFAAT IN GRONDWATER ONDER LANDBOUWGROND MEESTAL ONDER STREEFWAARDE Fosfaat is een hardnekkig probleem voor het oppervlaktewater in Nederland.

In grondwater staat het minder in de belangstelling. Voor het eerst is er nu op 165 agrarische bedrijven in het hele land gekeken naar fosfaatconcentraties en langjarige trends in het grondwater. De normen, die een stuk hoger zijn dan voor oppervlaktewater, worden zelden overschreden.

Fosfaat blijft een probleem voor het oppervlaktewater in Nederland. Door beleidsmaatrege­ len is het fosfaatoverschot op bemeste landbouwgrond in Nederland sinds 1990 gedaald tot een recent niveau van 5 kg P/hectare (Fraters et al. 2020). Niettemin heeft de langdurige toepassing van intensieve bemesting geleid tot ophoping van fosfaat in de bodem, en soms

29

0.20

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

1.5

significante trends beide

fosfaat mg P/liter

0.5

0.05

1.0

fosfaat concentratie > 0.4 mg P/liter

beide

0.10

fosfaat concentratie > 0.4 mg P/liter

0.0

−0.05

0.00

jaarlijkse helling mg P/liter

0.15

significante trends

0

50

100

150

bedrijven geordend naar jaarlijkse helling

0

50

100

150

bedrijven geordend naar de gemiddelde fosfaat concentratie

Afbeelding 1. De jaarlijkse helling van de fosfaatconcentraties in het bovenste grondwater per bedrijf over 2006-2020.

De 165 bedrijven zijn geordend naar toenemende jaarlijkse helling. De meeste bedrijven liggen op of nabij de horizontale lijn (= geen helling, dus geen significante toename of afname)

Afbeelding 2. LMM-bedrijven gerangschikt naar oplopende gemiddelde fosfaatconcentraties over 2006-2020. De bovenste horizontale lijn is de streefwaarde voor zandgebieden, de onderste is de detectielimiet. Alle bedrijven blijven onder de veel hogere streefwaarde voor klei- en veenbodems (3 mg P/liter)

tot verzadiging. Fosfaat op landbouwgrond komt vooral in het oppervlaktewater terecht door uitspoeling en erosie.

Sinds 2015 stelt de Nederlandse overheid de eis dat de bemesting en het gebruik van fosfaat door het gewas in balans moeten zijn. Toch zijn de overschotten van stikstof en fosfor na 2015 licht toegenomen op de bedrijven die deelnemen aan het Landelijk Meetnet Effecten Mestbeleid (LMM, zie Fraters et al. 2020).

Het hoge fosforgehalte in landbouwgronden door ­bemesting in het verleden, kan uiteindelijk leiden tot het uitspoelen van fosfaat naar het grondwater.

Fosfaat spoelt niet makkelijk uit omdat het stevig aan bodemcomponenten kan binden en opgenomen kan worden door het gewas. Er zijn wel beperkingen aan de hoeveelheid fosfaat die bodems kunnen vasthouden. In bijna de helft van de landbouwgronden in Nederland waren er in 2014 indicaties voor het mogelijk lekken van fosfaat naar het grondwater. (Schoumans and Chardon 2014).

3 mg P/liter voor veen- en kleigebieden. De Nederlandse drempelwaarde voor zoet grondwater is 2 mg P/liter voor zandgebieden en 6,9 mg P/liter voor veen en kleigebieden (https://rvszoeksysteem.rivm. nl/Stoffen). De normen voor veen- en kleigebieden zijn minder streng doordat de bodems zelf fosfaat produceren, bij mineralisatie. Het ‘natuurlijke’ fosfaatgehalte van het grondwater is daardoor hoger. In de duinen en in de rivierkleigebieden zijn de concentraties in het grondwater in het algemeen zelfs boven de 3 mg P/liter (van Vliet et al. 2010). Langs de hele kust leidt de mineralisatie van veenlagen tot hoge P-concentraties. Dit grondwater bevat vaak natrium, chloride en andere zouten van mariene oorsprong.

Voor oppervlaktewater liggen de normen veel lager vanwege de ecologische effecten van fosfaat. De Kaderrichtlijn Water hanteert 0,09 of 0,15 mg P/liter, afhankelijk van het oppervlaktewatertype, en deze normen worden vaak overschreden. De totale P-concentratie in agrarische oppervlaktewateren was in 2020 gemiddeld 0,4 mg P/liter (Fraters et al. 2020).

Normen voor fosfaat De Nederlandse streefwaarde voor fosfaat in het grondwater is 0,4 mg P/liter voor zandgebieden en

DECEMBER 2021

Landelijk meetnet Het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid (LMM)

Fosfaat in ­grondwater onder landbouwgrond

28

30

WATER MATTERS

De correlaties tussen de gemiddelde fosfaatconcentraties op de bedrijven en een aantal elementen / ionen. Alle correlaties zijn significant.

NO3v = nitraat in het veld gemeten met kleurstrips (Nitrachek); DOC = Dissolved Organic Carbon; EGV = elektrische geleidbaarheid.

volgt de effecten van het mestbeleid op de landbouwpraktijk en de waterkwaliteit. In dit LMM verzamelen het RIVM en Wageningen Economic Research samen informatie over de landbouwpraktijk en de water­ kwaliteit op ongeveer 400 Nederlandse landbouwbedrijven (van Duijnen et al. 2021). Voor deze studie onderzochten we de trends van de fosfaatconcentraties in het freatische grondwater op deelnemende bedrijven vanaf 2006. Op elk bedrijf is jaarlijks de bovenste meter van het grondwater bemonsterd uit 16 vers gegraven boorgaten die evenwichtig verspreid zijn over de bedrijfspercelen.

De agrariërs werken vrijwillig mee. Ieder jaar verlaten een aantal bedrijven het programma en komen er nieuwe bij. Om nauwkeurige trends te detecteren hebben wij de 165 bedrijven geselecteerd die sinds 2006 onafgebroken meedoen.

Aangezien veel metingen onder de detectielimiet van 0,013 mg P/liter lagen, gebruikten we modelberekeningen om tot een schatting van de gemiddelde fosfaatconcentratie op ieder bedrijf te komen.

Resultaten Opvallend was dat slechts vijf bedrijven (3%) een significante stijging en geen enkel bedrijf een significante daling van de fosfaatconcentratie in de loop der jaren liet zien. Significant betekent dat de p-waarde

met Bonferroni-correctie kleiner was dan 0.05.

De groene punten geven de 3 bedrijven weer met een significant toenemende trend (p-Bonferroni waarde <0,05) in de fosfaatconcentraties over de periode 2006-2020. De blauwe punten laten de 14 bedrijven zien zonder trend maar met een fosfaatconcentratie boven de 0,4 mg P/liter. De 2 rode punten tonen de twee bedrijven met zowel een fosfaatconcentratie boven de 0,4 mg P/liter als een significant toenemende trend.

Conclusie: 160 bedrijven toonden geen significante trend, en bij slechts 16 bedrijven (14 blauw en 2 rood) was de fosfaatconcentratie boven de 0,4 mg P/liter.

In afbeelding 2, waarin de groene, rode en blauwe punten overeenkomen met afbeelding 1, is te zien dat ongeveer 90% van de bedrijven gemiddeld beneden de 0,4 milligram P/liter blijft. Zes bedrijven blijven zelfs onder de detectielimiet van 0,013 mg P/liter.

In de tabel is te zien dat de fosfaatconcentraties correleren met de zeewatercomponenten Chloor, Magnesium, Natrium en Strontium (Sr) en met de elektrische geleidbaarheid die ook hoog is in zee­ water. Er is ook een positieve correlatie met ammonia en een negatieve correlatie met nitraat, koper en cadmium. Ook geldt: hoe dieper het grondwater, hoe meer fosfaat.

Discussie Deze studie geeft aan dat slechts bij een klein percentage bedrijven het fosfaatgehalte in het bovenste grondwater toeneemt. In Nederland heeft het diepere grondwater verhoogde niveaus van zeewatercomponenten zoals Cl, Na, Sr, Mg en de elektrische geleidbaarheid. Wij vonden een positieve correlatie tussen fosfaatconcentraties en de zeewatercomponenten.

Bovendien was er een positieve correlatie met ammonium (NH4+) dat algemeen voorkomt in dieper zuurstofloos grondwater.

De diepere grondwater pakketten in de veen- en kleigebieden vertonen verhoogde fosfaat- en ammoniumconcentraties door de historische mineralisatie van veenlagen (van Vliet et al., 2010). Op een klein aantal bedrijven hebben wij nu ook een toename in de fosfaat- en ammoniumconcentraties gevonden in het bovenste grondwater. Dit zal bij uitzondering

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

komen door inspoeling van bovenaf, maar de belangrijkste oorzaak is waarschijnlijk opwelling van dieper grondwater.

De fosfaatconcentraties in het bovenste grondwater in deze studie corresponderen met gegevens uit de Vlaamse zandgebieden (Mabilde, De Neve, and Sleutel 2017). Onze gegevens laten zien dat zelfs de laagste streefwaarde voor fosfaat in het bovenste grondwater niet vaak overschreden wordt onder Nederlandse landbouwbedrijven. Deze streefwaarde is veel hoger dan de kwaliteitsdoelen voor het oppervlaktewater van de Europese Kaderrichtlijn Water. Overbemesting met fosfaat is nog steeds een serieus probleem voor terrestrische en aquatische ecosystemen maar dus nog niet voor het Nederlandse grondwater. Doordat de grondwaternormen voor fosfaat veel hoger zijn dan de oppervlaktewaternormen kunnen toegelaten fosfaatconcentraties in het grondwater door uitspoeling of drainage leiden tot te hoge oppervlaktewater concentraties.

Patrick van Beelen en Annemieke van der Wal (RIVM)

Bronnen Fraters, B., A. E. J. Hooijboer, A. Vrijhoef, A. C. C. Plette, N. van Duijnhoven, J. C. Rozemeijer, M. Gosseling, C. H. G. Daatselaar, J. L. Roskam, and H. A. L. Begeman. 2020. 'Landbouwpraktijk en waterkwaliteit in Nederland; toestand (2016-2019) en trend (1992-2019) : De Nitraatrapportage 2020 met de resultaten van de monitoring van de effecten van de EU Nitraatrichtlijn actieprogramma's', RIVM rapport 2020-0121: 232.

Mabilde, L., S. De Neve, and S. Sleutel. 2017. 'Regional analysis of groundwater phosphate concentrations under acidic sandy soils: Edaphic factors and water table strongly mediate the soil P-groundwater P relation', Journal of Environmental Management, 203: 429-38.

Schoumans, O. F., and W. J. Chardon. 2014. 'Phosphate saturation degree and accumulation of phosphate in various soil types in The Netherlands', Geoderma, 237: 325-35. van Duijnen, R, PW Blokland, A Vrijhoef, D Fraters, GJ Doornewaard, and CHG Daatselaar. 2021. "Agricultural practices and water quality on farms registered for derogation in 2019."

In Landbouwpraktijk en waterkwaliteit op landbouwbedrijven aangemeld voor derogatie in 2019. Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu. van Vliet, M. E., A. Vrijhoef, L. J. M. Boumans, and E. J. W. Wattel-Koekkoek. 2010. 'De kwaliteit van ondiep en middeldiep grondwater in Nederland [Quality of shallow and medium-deep groundwater in the Netherlands]', RIVM rapport 680721005.

Dankwoord De auteurs bedanken het LMM-bemonsteringsteam en TNO voor de bemonstering van het grondwater en de analyses. Het onderzoek is gesubsidieerd door het Ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit.

Fosfaat in ­grondwater onder landbouwgrond

SAMENVATTING Het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid monitort de kwaliteit van het grondwater. Bij de meeste van de 165 boerenbedrijven die sinds 2006 meedoen, waren de fosfaatconcentraties in de bovenste meter van het grondwater lager dan streefwaarde van 0.4 mg P/liter. Slechts vijf bedrijven lieten een significante stijging van het fosfaatgehalte in het grondwater zien, terwijl de andere bedrijven geen significant trend vertoonden.

DECEMBER 2021

31

32

WATER MATTERS

iStock

De Westerschelde in Zeeuws-Vlaanderen

AUTEURS

Koen Wetser en Joeri Willet (WUR)

ALTERNATIEVE WATERBRONNEN EN DECENTRALE LEIDINGNETTEN VOOR EEN KLIMAATROBUUSTE WATERVOORZIENING In het onderzoeksprogramma Water Nexus zoeken we naar alternatieve waterbronnen om tot water-zelfvoorzienende regio’s te komen. Het motto is: ‘zout waar het kan, zoet waar het moet’. Maar voor welke waterbron ga je en hoe krijg je het water bij de watergebruikers?

Huub Rijnaarts (WUR)

Zeeuws-Vlaanderen is niet zelfvoorzienend op het gebied van water. Het grondwater is veelal brak en de Noordzee en de Westerschelde zijn zout, waardoor nu zoet water vanuit de Biesbosch over een afstand van 120 km naar het gebied wordt gepompt om in de waterbehoefte te voorzien. Zeeuws-Vlaanderen is afhankelijk van dit externe water. In tijden van droogte kan deze waterbron (i.e. de spaarbekkens in de Biesbosch) onder druk komen.

Dat kan leiden tot watertekorten voor bewoners, industrie en/of de landbouw. Lokaal zijn er verschillende alternatieve en hernieuwbare waterbronnen beschikbaar zoals zoet, brak en zout grondwater, regenwater en gezuiverd afvalwater. Het gebruik van deze waterbronnen kan de afhankelijkheid van de Biesbosch verkleinen en de watervoorziening toekomstbestendig maken.

Om deze alternatieve waterbronnen te gebruiken is een omschakeling naar een decentrale wateraanvoer een optie. Dit vraagt om grote investeringen in nieuwe infrastructuur, een

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

33

Afbeelding 1: Alternatieve waterbronnen in Zeeuws Vlaanderen en de meest kostenefficiënte pijpleidingen tussen de waterbronnen

complex ontwerp en dito uitvoering. Daarbij moet gekozen worden welke alternatieve bronnen worden gebruikt en wat de meest kosten-efficiënte manier is om water bij de watergebruiker te krijgen.

Het doel van het onderzoeksprogramma Water Nexus is om te onderzoeken hoe agro-industriële regio’s water-zelfvoorzienend kunnen worden, waarbij zout en afvalwater als een deel van de oplossing wordt gezien in plaats van als een probleem. Een nieuwe tool, WaterROUTE, helpt om zo’n nieuwe manier van watervoorziening te ontwerpen en ondersteunt zo de besluitvorming. Het uitgangspunt is om decentrale watersystemen te ontwikkelen die in balans zijn met lokale ecosystemen. WaterROUTE brengt de beschikbaarheid van water en de regionale watervraag in beeld met hydrologische modellen, in combinatie met methodes van GIS en mathematisch programmeren.

Bronnen in beeld WaterROUTE is getest op een case studie in Zeeuws-Vlaanderen. De eerste stap is om de alter­ natieve waterbronnen te identificeren met voor elke bron de maximale hernieuwbare waterbeschikbaarheid (zie afbeelding 1). Er zijn 25 locaties met zoet grondwater en meerdere steden en dorpen met regenwater en afvalwater.

De beschikbaarheid van zoet grondwater wordt in kaart gebracht met een 3D grondwatermodel, gekoppeld aan een zouttransportmodel (Van Baaren et al., 2016, Willet et al., 2020). Mogelijke zoete grondwaterputten worden in kaart gebracht met als bovengrens voor het zoutgehalte 1500 mg chloride per liter. De onttrekking vanuit de putten mag lokale ecosystemen

DECEMBER 2021

niet aantasten door verzilting of sterke grondwaterdaling. We kozen voor een maximale daling van 50 mm als inputparameter van het model (Oude Essink and Pauw, 2018). Bijstelling is mogelijk als strengere eisen nodig blijken.

In totaal is 6,1 miljoen m3 per jaar aan hernieuwbaar zoet tot brak grondwater beschikbaar.

In steden en dorpen is in theorie de opvang van 4,6 miljoen m3 regenwater en 4,2 miljoen m3 afvalwater mogelijk. Daarbij zijn we uitgegaan van de neerslaggegevens van het droge jaar 2018, regen­ wateropvang van alle daken met een efficiëntie van 85 procent en decentraal gezuiverd afvalwater met een volume gebaseerd op het dagelijkse watergebruik per inwoners (118 liter).

Haalbare pijpleidingen Vervolgens brengt WaterROUTE alle mogelijke verbindingen tussen de watergebruikers en de waterbronnen in kaart gebaseerd op de laagste relatieve kosten voor het aanleggen van pijpleidingen (afbeelding 1).

Ieder landgebruik (steden, natuurgebieden en landbouwgronden) heeft andere aanlegkosten. Bijvoorbeeld, de kosten voor het aanleggen van pijpleidingen langs bestaande infrastructuur zoals wegen zijn lager dan door steden of natuurgebieden. In samenspraak met experts op het gebied van waterdistributienetwerken zijn de relatieve kosten bepaald. Hierna worden de relatieve kosten voor verschillen soorten landgebruik omgezet naar een kostenraster met GIS. Met behulp van een ‘least cost path’ algoritme worden de mogelijke verbindingen met de laagste kosten gegenereerd.

Klimaatrobuuste watervoorziening

32

34

WATER MATTERS

Afbeelding 2. Het goedkoopste WaterROUTE netwerk en de meest geschikte alternatieve bronnen voor een industriële watergebruiker in Terneuzen (4 miljoen m3). In scenario 1 (top) wordt enkel gebruik gemaakt van grondwater, in scenario 2 (links onder) van grondwater en regenwater en in scenario 3 (rechtsonder) van grondwater, regenwater en decentraal gezuiverd afvalwater. De huidige situatie is niet meegenomen

Van watervraag naar decentraal leidingnet Als laatste stap berekent WaterROUTE op basis van de watervraag (kwantiteit en kwaliteit) het pijpleidingnetwerk waarmee aan deze watervraag wordt voldaan, gebaseerd op kostenminimalisatie. De uitkomst levert een overzicht op van de waterbronnen die alles afwegende het meest geschikt zijn.

In de optimalisatie bepaalt het model welke leidingen gebruikt moeten worden en hoeveel water er door elke leiding moet stromen, met voor elke leiding een stuksgewijze lineaire kostenfunctie die geminimaliseerd wordt. De kostenfunctie is gebaseerd op de kosten voor het aanleggen van nieuwe pijpleidingen en de pompkosten.

Voor de case studie van Zeeuws Vlaanderen gingen we uit van een industriële watergebruiker in de regio van Terneuzen. In dit artikel tonen we de uitkomsten bij een watervraag van 4 miljoen m3 per jaar. We ­hebben het model gedraaid voor drie scenario’s: (1) enkel grondwater, (2) grondwater en regenwater, en (3) grondwater, regenwater en decentraal gezuiverd afvalwater. De huidige situatie, met aanvoer vanuit de Biesbosch, is niet meegenomen.

Meer bronnen, kleiner netwerk Afbeelding 2 laat de verschillende netwerken zien die nodig zijn om de benodigde hoeveelheid water bij de watergebruiker te krijgen. Bij meer alternatieve waterbronnen wordt het benodigde waternetwerk

significant kleiner: • scenario 1 - 100% grondwater: 63,7 kilometer pijpleiding; • scenario 2 - 54% grondwater en 46% regenwater: 37,1 kilometer; • scenario 3 - 34% grondwater, 30% regenwater en 36% gezuiverd afvalwater: 23,2 kilometer.

Vergeleken met scenario 1 dalen de kosten in scenario 2 met een kwart en in scenario 3 met de helft. In ons voorbeeld zijn de operationele kosten voor de pijpleidingen gebaseerd op de energiekosten voor het pompen (0,2 €/kWh) en zijn de investeringskosten afhankelijk van de benodigde buisdiameter en de totale lengte aan pijpleidingen. Over het algemeen wordt uitgegaan van een minimum stroomsnelheid van 0,4 m/s en een maximum stroomsnelheid van 1,5 m/s (Mesman and Meerkerk, 2009). Voor WaterROUTE is de bovengrens van 1,5 m/s significant omdat hierna de pompkosten drastisch toenemen. De kengetallen die we gebruiken voor de aanleg van nieuwe pijpleidingen zijn 50 €/m per 100 mm diameter. Bijvoorbeeld, een buis van 300 mm kost 150 €/m (Willet et al., 2021).

Kosten voor de verschillende bronnen Bij het winnen van grondwater betreffen de operatio­ nele kosten de energie om het water vanuit de ­ondergrond omhoog te pompen (0,2 €/kWh) en de ­investeringskosten het slaan van de putten. Per locatie zijn we uitgegaan van een cluster van kleinschalige putten waarbij de kosten afhankelijk zijn van de diepte van elke put (we rekenen met 50 €/m).

Om het opgevangen regenwater het hele jaar door beschikbaar te hebben rekenen we met opslag in open bassins van 3 meter diep. De investeringskosten daarvoor bestaan uit kosten voor de benodigde ­grondwerken en de aanleg van de waterdichte folie (initiële investeringskosten van € 15000 per bassin, waarbij de kosten toenemen met € 2,40 per m3 gerea­ liseerde capaciteit). Naast de grondwerken rekenen we met de aankoopkosten voor de (landbouw)grond (75000 €/ha).

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

Voor afvalwater nemen we aan dat dit bij de waterzuivering voldoende gezuiverd wordt voor hergebruik en zijn geen extra kosten meegenomen.

Brak water In Zeeuws-Vlaanderen is zoet grondwater schaars maar brak grondwater niet. Daarom hebben we ook gekeken naar benutting van brak grondwater. In dat scenario berekent het WaterROUTE model de meest geschikte bronnen op basis van de maximale toegestane zoutconcentratie (water op maat). Wij hebben het model gedraaid voor mild brak water met maximum concentraties bij de eindgebruiker van 375, 400, en 425 mg chloride per liter (Willet et al, 2021).

De kosten voor het netwerk blijken sterk te dalen naarmate zouter water dichterbij de watergebruiker gemengd wordt met zoeter water.

Het model kan ook gebruikt worden om helder te maken wat goedkoper is: zouter water met lage transportkosten maar hoge kosten voor ontzilting, of zoet water met hoge transportkosten maar lage ontziltingskosten. Vooral in gebieden waar de ­kwaliteit van waterbronnen aan het veranderen is door verzilting kan deze functionaliteit gebruikt worden om watersystemen voor een lange termijn robuust te ontwerpen.

Conclusie Decentrale watersystemen met alternatieve water­ bronnen kunnen een oplossing bieden om aan de ­watervraag alle watergebruikers in een regio te voldoen, en de watervoorziening klimaatrobuust te maken. De tool WaterROUTE maakt onderzoek naar decentrale systemen mogelijk en kan zo ontwerp en besluitvorming faciliteren door het vergelijken van verschillende opties (inclusief de huidige). Het model is toepasbaar op elk regionaal watersysteem. Wel moet bekend zijn welke alternatieve bronnen beschikbaar zijn, welke duurzaamheidscriteria gelden en welke kosten mee moeten wegen. Het model kan de kosten meenemen die relevant zijn voor de gebruiker en is uit te breiden met bijvoorbeeld de kosten voor afvalwaterzuivering of ondergrondse opslag.

Koen Wetser, Joeri Willet en Huub Rijnaarts (WUR)

DECEMBER 2021

35

Bronnen Mesman, G.A.M., Meerkerk, M.A., 2009. Evaluatie ontwerprichtlijnen voor distributienetten. KWR, 48 pp. http://api.kwrwater. nl//uploads/2017/10/KWR-09.073-Evaluatie-ontwerpricht­lijnenvoor-distributienetten-vertakte-netten.pdf.

Oude Essink, G.H.P., Pauw, P.S., 2018. Evaluatie en verdiepend onderzoek naar grondwateronttrekkingsregels in de provincie Zeeland, 170 pp. https://publicwiki.deltares.nl/display/ZOETZOUT/Modelstudies (accessed 16.01.2020).

Van Baaren, et al. 2016. Verzoeting en verzilting van het grondwater in de Provincie Zeeland, Regionaal 3D ­model voor zoet-zout grondwater, Deltares rapport 1220185, 86 pp. https://publicwiki.deltares.nl/download/attachments/55640066/1220185-000-BGS-0003-r-Verzoeting%20 en%20verzilting%20freatisch%20grondwater%20in%20de%20 Provincie%20Zeeland-def.pdf?version=1&modificationDate=1490345125944&api=v2 (accessed 27.05.2021).

Willet, J. et al. 2020. Water supply network model for sustainable industrial resource use a case study of Zeeuws-Vlaanderen in the Netherlands. Water Resources and Industry 24, 100131.

Willet, J. et al., 2021. WaterROUTE: a model for cost optimization of industrial water supply networks when using water resources with varying salinity. Water research, 117390.

SAMENVATTING Lokaal beschikbare alternatieve waterbronnen kunnen bijdragen aan een klimaatrobuuste watervoorziening. Hiervoor is omschakeling naar decentrale wateraanvoer noodzakelijk, maar dat hoeft niet duurder uit te pakken. Zowel het ontwerp als de besluitvorming zijn echter complex en het is lastig om verschillende scenario’s goed te evalueren. Met de nieuwe tool WaterROUTE hebben we voor Zeeuws-Vlaanderen de beschikbaarheid van lokaal grondwater, regenwater en afvalwater afgezet tegen het waterverbruik van een grote industriële watervrager. Bij gebruik van meer alternatieve waterbronnen wordt het benodigde pijpleidingnetwerk kleiner bij lagere kosten.

Klimaatrobuuste watervoorziening

36

WATER MATTERS

Foto 1: De Maas bij Eijsden gezien vanaf het meetplatform. De meeste sensoren zijn aan de reling bevestigd en direct in de Maas geplaatst AUTEURS

Arno Hooijboer en Elma Tenner (RIVM)

Joachim Rozemeijer (Deltares)

ACHT NITRAATSENSOREN VERGELEKEN, WAARIN ZITTEN DE VERSCHILLEN? Over de betrouwbaarheid van sensormetingen is maar weinig formatie. In een meetcampagne worden acht verschillende typen nitraatsensoren vergeleken.

In Nederland worden lang niet overal de KRW-normen gehaald in het oppervlaktewater.

Veel van deze overschrijdingen worden veroorzaakt door te hoge concentraties nutriënten in het oppervlaktewater, zoals stikstof en fosfor. De concentratie van nutriënten in het oppervlaktewater heeft een hoge temporele variatie. Afhankelijk van zonlicht, watertemperatuur, neerslag, maar ook landbouwkundig handelen verandert de waterkwaliteit voortdurend.

Maandelijkse conventionele metingen zijn per definitie momentopnames en de grote

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

37

Tabel 1: Deelnemers aan de meetcampagne met nitraatsensoren

dynamiek in de concentraties blijft verborgen. Voor een groot landelijk of regionaal meetnet is dit geen probleem. Door de grote hoeveelheid metingen is ondanks de variaties toch een betrouwbaar landelijk of regionaal gemiddelde te bepalen.

Maar voor een betrouwbaar beeld van de waterkwaliteit op één specifieke locatie, bijvoorbeeld in een boerensloot, zijn maandelijkse momentopnamen onvoldoende. Het gemiddelde wordt betrouwbaarder als er meer metingen worden gedaan. De belofte van het hoogfrequent meten van de waterkwaliteit met sensoren is daarom groot. Met sensoren worden korte-termijnvariaties in waterkwaliteit zichtbaar.

Daarmee zijn zeer nauwkeurige vrachten en gemiddelde concentraties te bepalen. Bovendien geven hoogfrequente metingen veel inzicht in de belangrijkste transportprocessen. Sensormetingen laten zien wanneer de nutriëntenverliezen optreden en dat kan helpen bij het formuleren en evalueren van het beleid.

Niet voor alle nutriënten zijn er sensoren beschikbaar die toe te passen zijn. Fosfaat en ammonium zijn bijvoorbeeld niet eenvoudig te meten met sensoren.

Voor nitraat zijn de mogelijkheden wat ruimer, er zijn op de markt drie typen sensoren beschikbaar en veel leveranciers van sensoren bieden een eigen merk sensor aan.

Het is echter voor de onderzoeker die met sensoren start volstrekt onduidelijk hoe nauwkeurig de sensoren meten en welke sensor voor welke toepassing het meest geschikt is. Er is geen vergelijkend onderzoek beschikbaar en onderzoekers hebben de neiging om alleen successen te rapporteren en mislukkingen niet. Om de vraag te beantwoorden hoe de nitraatsensoren zich qua nauwkeurigheid verhouden tot elkaar en ten opzichte van laboratoriummetingen, is een meetcampagne gehouden.

DECEMBER 2021

Opzet van de meetcampagne Deze meetcampagne is opgezet binnen de WaterSNIP Deelnemersgroep. WaterSNIP is een acroniem voor Water Sensoren Nutriënten Innovatieprogramma en is een innovatieprogramma van het Landelijk Meetnet effecten Mestbeleid (LMM). Door het inzetten van sensortechnologie hoopt het RIVM het LMM efficiënter en toekomstbestendig te maken.

De campagne had plaats tussen begin oktober en begin december 2020 op het meetstation van Rijks­ waterstaat in de Maas bij Eijsden (foto 1). In deze ­periode werd de hoogste nitraatconcentratie verwacht, omdat nitraatuitspoeling plaatsheeft in het najaar.

Aan de meetcampagne deden in totaal 8 leveranciers en ontwikkelaars van sensoren vanuit de WaterSNIP Deelnemersgroep mee. Dat deden ze belangeloos, de gehele campagne is uitgevoerd met zogeheten gesloten beurs (zie tabel 1). De deelnemers zijn ook niet geworven, iedereen gaf zich vrijwillig op na een webinar waarin dit idee geopperd was.

Meettechnieken voor nitraatsensoren Er zijn 3 typen sensoren op de markt waarmee hoogfrequent nitraat gemeten kan worden, de Ion-selectieve electrode (ISE), de UV-methode en de nat-­ chemische methode. De ISE-meting is gebaseerd op een elektrisch potentiaalverschil tussen de ISE en een referentie-electrode. Tussen het te meten water en de ISE zit een membraan dat zorgt voor de specifieke reactie op het te meten ion, in dit geval nitraat.

UV-sensoren werken met een UV-lichtbron en een ontvangende sensor voor UV-licht dat door een watermonster wordt gestuurd. Het aanwezige nitraat in het water adsorbeert een specifiek deel van het UV-licht.

De nitraatconcentratie wordt derhalve bepaald aan

Acht nitraatsensoren vergeleken

36

38

WATER MATTERS

Afbeelding 1 A. Alle nitraatmetingen in de proef. De horizontale lijnen geven het begin aan van de sensormetingen (sensoren zijn niet tegelijkertijd geplaatst). De sensormetingen laten zien dat het patroon van nitraatconcentratie overeenkomt, maar dat de hoogte van de concentratie afwijkt. B. De gecorrigeerde nitraatconcentraties

de hand van de mate van absorptie van een specifiek deel van het UV-golflengtespectrum.

De nat-chemische auto-analysers maken gebruik van reagentia die een kleurreactie teweegbrengen die afhankelijk is van de concentratie van de te meten parameter. De kleurverandering wordt met een spectrophotometrische sensor gemeten.

Aan de meetcampagne deden één ISE, één auto-­ analyser en zes verschillende typen UV-sensoren mee. De metingen met de ISE waren door storingen zodanig afwijkend van de andere metingen dat de deelnemer zich uit de meetcampagne heeft terug­ getrokken.

De waterkwaliteit van de Maas was gedurende de meetperiode relatief stabiel. Om de sensoren ook te testen onder sterk wisselende omstandigheden zijn de sensoren na afloop van het Maasexperiment in een reservoir op het meetstation geplaatst waarin een drietal aanvullende experimenten zijn uitgevoerd: • de nitraatconcentratie in demiwater is stapsgewijs verhoogd van bijna 0 tot 140 mg/l om het meet­ bereik voor nitraat te testen; • de chlorideconcentratie is verhoogd vanuit Maaswater tot licht brakke omstandigheden om de invloed van chloride op de nitraatmetingen te onderzoeken; • het reservoir is gevuld met kraanwater en is er gedurende een dag en een nacht niets gedaan om de meetstabiliteit en de invloed van temperatuur te onderzoeken.

Resultaten van de experimenten Maaswater twee maanden Uit het experiment met de sensoren in de Maas blijkt

dat de variatie in nitraatconcentratie door alle sensoren goed wordt opgepikt. Het patroon van pieken en dalen wordt door de sensoren identiek geregistreerd.

De hoogte van de gemeten nitraatconcentratie van de sensoren wijkt af (zie figuur 1A). Het verschil tussen de hoogste en laagste meting is circa 6 mg/l. Deze afwijking heeft waarschijnlijk te maken met de ijking van de sensoren. De meeste sensoren zijn geijkt op een ijkvloeistof of er is gemeten met fabrieksinstellingen. De samenstelling van het water in de Maas is anders dan de ijkvloeistoffen wat tot afwijkingen kan leiden bij de ijking. Het beste zou zijn om de sensoren te ijken op de werkelijke nitraatconcentratie in de Maas. Dit kan alleen achteraf als de resultaten van enkele laboratoriumanalyses bekend zijn. Gezien de een onzekerheid van laboratoriumanalyses (plus en min ca. 1 mg/l , ofwel ca. 10%) is het raadzaam daar meerdere metingen bij te gebruiken.

In dit experiment hebben we sensoren achteraf gecorrigeerd op de eerste drie labmetingen. Op deze tijdstippen is het gemiddelde verschil tussen de laboratoriummetingen en de sensormetingen berekend. Dit verschil is gebruikt als vaste correctiewaarde voor de hele reeks van twee maanden van het Maaswaterexperiment. Voor de auto-analyser is een extra correctie toegepast, omdat de instellingen begin november aangepast zijn.

Na toepassing van de correctie meten de sensoren zeer synchroon de waterkwaliteit en is ook de gemeten nitraatconcentratie over de hele meetperiode vrijwel hetzelfde (zie figuur 1 B). Na ongeveer een maand meten, vanaf begin november, lijken de sensoren onderling wel wat meer verschil te vertonen. Het toenemend afwijken van sensoren van de ‘werkelijke’

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

39

Afbeelding 2 De metingen tijdens het experiment nitraat, uitgezet tegen de verwachte nitraatconcentratie

concentratie noemen we drift. Dit kan worden veroorzaakt door vervuiling van de sensor. Schoonmaken en/of opnieuw ijken is dan aan te bevelen.

Aanvullende experimenten De experimenten in het reservoir geven ook waardevolle informatie over de werking van de sensoren.

Na het verhogen van de nitraatconcentraties blijken de metingen van de sensoren sterk uiteen te lopen (zie figuur 2). De reden hiervoor is dat de sensoren zijn ingesteld op een bepaalde verwachte concentratie. De sensoren die ingesteld stonden op een lage concentratie hebben een afwijking bij hogere concentraties.

Opvallend in dit experiment is dat ook de laboratoriummetingen ruim lager uitkwamen ten opzichte van de verwachting. Er is geen verklaring gevonden voor deze afwijkende metingen, we vermoeden dat er ergens in het analyseproces fouten zijn gemaakt.

Uit het experiment met sterk verhoogde chlorideconcentraties blijkt dat de UV-sensoren niet gevoelig zijn voor chloride. Chloride verstoort de UV-meting niet.

Wel blijkt de auto-analyser een afwijking te vertonen bij hoge chlorideconcentraties.

In het laatste experiment blijkt een veranderende temperatuur bij sommige sensoren een zeer kleine afwijking in de meting te vertonen. Het is daarom mogelijk dat de toegenomen variatie in figuur 1B een effect is van een veranderende temperatuur. Gedurende de proef is de temperatuur circa 7 graden gedaald.

Het is echter niet mogelijk om vast te stellen welke sensor hierbij afwijkt. Daarvoor zijn de laboratoriummetingen niet nauwkeurig genoeg.

Conclusies Uit de meetcampagne blijkt dat indien een nitraat-

DECEMBER 2021

sensor (UV-methode of auto-analyser) goed geijkt is, de meting nauwkeuriger is dan de laboratoriummeting. Bovendien kan door de continue bepaling de verandering van de nitraatconcentratie (de dynamiek) veel beter bepaald worden. Dit geeft inzicht in de processen die tot nitraatuitspoeling leiden en zo kan een nauwkeuriger gemiddelde bepaald worden van de nitraatconcentratie.

Temperatuur en chloride hebben weinig invloed op de gemeten waarde. De onderlinge verschillen tussen de sensoren worden voornamelijk bepaald door de i­nitiële ijking van de sensoren. Het is daarom onmoge­lijk door aan te geven welke sensor ‘het beste uit de test’ komt, alle geteste sensoren zijn goed bruikbaar om de variaties in nitraatconcentratie te meten.

Arno Hooijboer en Elma Tenner (RIVM) Joachim Rozemeijer (Deltares)

SAMENVATTING Steeds meer waterbeheerders gebruiken sensoren om hoogfrequent de waterkwaliteit te bepalen, maar over de betrouwbaarheid sensormetingen is weinig informatie. In deze meetcampagne zijn acht verschillende typen nitraatsensoren vergeleken op het Rijkswaterstaat-meetponton in de Maas bij Eijsden.

Acht nitraatsensoren vergeleken

40

WATER MATTERS

Monitoringsmodule bij poldergemaal 't Sas in Zierikzee AUTEURS

Martijn Schiphouwer en Sanne Ploegaert (RAVON)

Anne Regtien en John van Boxel (Vislift)

ONDERZOEK NAAR VISMIGRATIE GEAUTOMATISEERD Vissen reizen heel wat af. Daarbij lopen ze vaak vast op gemalen, stuwen en sluizen. Om knelpunten voor vismigratie op te sporen en stapsgewijs aan te pakken, is veel kennis nodig. Vissen bewegen ‘onder de radar’, onderzoek is daarom complex en tijdrovend. Met een monitoringsmodule, geautomatiseerd met de nieuwste technieken, willen Vislift en RAVON onderzoek naar vismigratie in een stroomversnelling brengen. Dit artikel beschrijft de eerste proef met de module, gericht op glasaal.

Vissen gebruiken verschillende leefgebieden, bijvoorbeeld om zich voort te planten of op te groeien. In Nederland liggen op hun zwemroutes ruim 60.000 obstakels, zoals gemalen en stuwen. Er gaat veel aandacht naar het opsporen van knelpunten voor vismigratie om deze stapsgewijs aan te pakken. Vaak wordt dan gekeken naar waar vissen ‘in de ‘file staan’ en hoe makkelijk ze naar binnen kunnen. Maar om knelpunten goed op te lossen is gedetailleerdere kennis nodig. Jonge aal (glasaal) bijvoorbeeld zwemt ’s nachts, daardoor blijven veel van hun bewegingen ongezien. Hoe kunnen we meer te weten komen over natuurlijk

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

41

Afbeelding 1. Registraties van glasaal over 24 uur en per getij

migratiegedrag van vis? En dat met een minimum aan arbeid? Vislift en RAVON combineerden hun ­technische en ecologische kennis, en ontwierpen samen een totaal nieuwe monitoringsmodule, gericht op landinwaartse migratie. Het doel was om glasaal en andere soorten automatisch te detecteren, activiteit en aanbod te bepalen en te begrijpen.

Eerste proef: Zierikzee De eerste toepassing van de monitoringsmodule was gericht op glasaal en vond plaats bij poldergemaal ’t Sas in Zierikzee. Dit gemaal loost zoet tot brak water richting de zoute Oosterschelde. Simpel gezegd is de monitoringsmodule een bak waar vissen in en uit kunnen zwemmen, georiënteerd op een lokstroom (zoet water, vanaf de andere kant van het gemaal aangevoerd via een slang). Glasaal kan langere tijd in de module verblijven omdat deze borstels heeft waartussen ze kunnen rusten. Verder zijn er een vrij verplaatsbare inzwemopening, cameramonitoring, een ‘fish counter’ (telapparaat) en verschillende ­waterkwaliteitssensoren. De data komen online realtime in één portaal samen, waarbij ook automatische beeldherkenning via machine learning plaatsvindt. Op die manier wordt iedere vis die langs de camera de module in of uit zwemt geregistreerd en automatisch op soort gedetermineerd. Om dubbeltellingen te ­corrigeren en inzicht te krijgen in de lokale glasaalpopulatie en de vangstefficiëntie, zijn onderhuidse kleurmerkjes ofwel ‘VIE-tags’ (Visible Implant Elastomer Tag) ingezet. Er zijn 147 gemerkte glasalen buiten de module losgelaten en 60 met een andere kleurcode als controlegroep in de module.

DECEMBER 2021

Drie meetperiodes De eerste periode van 10 dagen na het loslaten (P1) had de ingang een maximale lokstroom van 42 cm/s bij 1,78 m3/min. De gemerkte glasaal in de module werd geteld op dag 3, 6 en 9, en daarna bewaard in een leeftank.

Aan het begin van de tweede periode (P2) werd de controlegroep teruggezet in de module. De overige ­tijdens P1 gevangen exemplaren werden weer losgelaten en na 8 dagen werd opnieuw handmatig geteld om dubbeltellingen te signaleren. Deze tweede periode draaide de pomp op halve kracht, om het effect van een zwakkere lokstroom (21 cm/s bij 0,92 m3/min) te bekijken.

Aangezien de intrek lager bleek dan in P1 is de lokstroom voor P3 weer op 100% gezet, om de resultaten van P1 te verifiëren. Helaas is tijdens P3 gedurende 6 van de 9 dagen de stroomtoevoer onderbroken geweest.

Vanwege de grote intrek en daardoor ophoping van vis in de module, zijn in alle drie de meetperioden alle glasalen herhaaldelijk na telling weer buiten de module losgelaten.

Resultaten De automatische beeldherkenning registreerde in totaal 80.045 vissen die voor de camera langs zwommen: voor het overgrote deel glasaal (73,4%), gevolgd door driedoornige stekelbaars (21,0 %), haring (4,4%), oudere stadia van aal (1,1%) , bot (0,1%) en een ­enkele waarneming van tiendoornige stekelbaars.

Van de glasaalbewegingen werd 78% geregistreerd tussen zonsondergang en zonsopgang (afbeelding

Onderzoek vismigratie geautomatiseerd

40

42

WATER MATTERS

Afbeelding 2. Efficiëntie van de monitoringsmodule gedurende drie periodes. Tijdens P1 is de glasaal van de VIE-tag groepen (n=10) in de module na 3, 6 en 10 dagen geteld (gemiddelde en standaarddeviatie). De trendlijn gebaseerd op P1 leidt tot een populatiemodel waarbij dagelijks 10,3% stopt met de lokale migratie en van de resterende populatie 37,5% de module in trekt

1). Er was een significant effect van getij: laagwater gaf meer registraties dan hoogwater (p<0.001) en dan afgaand tij (p<0.001).

In de eerste meetperiode (P1) bevond binnen 3 dagen na het loslaten 63% van de gemerkte glasalen zich in de module (afbeelding 2). De intrekcurve vlakt vervolgens af tot ruim 76% (112 van de 147 glasalen) na tien dagen. In de tweede periode, met de zwakkere lokstroom, is het intrekrendement aanzienlijk lager: 39% in acht dagen. Na het opnieuw instellen van de pomp op 100% bevindt na negen dagen 65% van de gemerkte glasaal zich in de module (ondanks de elektriciteitsstoring). De afvlakking van de curve in afbeelding 2 betekent dat ieder etmaal 10,3% van de ­glasaalpopulatie de migratie afbreekt, bijvoorbeeld door vertrek of door sterfte. Van het overblijvende aanbod trekt ieder etmaal 37,5% de monitorings­ module in. Van de controlegroep verlaat per etmaal ongeveer 8% de module; de verblijftijd is dus hoog.

Een groot deel keert in de dagen daarna weer terug.

Door de hoge vangefficiëntie en het herhaaldelijk loslaten en weer terugzwemmen wordt een groot deel van de glasaal meermaals waargenomen. Op basis van de uitzet van VIE-tags, vangsten en terugvangsten kunnen relatieve aantallen en een ‘momentaanbod’ worden berekend. Op dag 1 van P1 zijn 147 glasalen met een VIE-tag gemerkt en in het onderzoeksgebied vrijgelaten, op dag 3 werden 779 glasalen uit de module gehaald, waarvan 94 van de losgelaten 147.

Het totale aanbod (gemerkt en niet gemerkt) is dus 779x147:94 = 1.214 glasalen (met een binomiaal 95% betrouwbaarheidsinterval van 1.062-1.351). Dit is uiteraard niet het totale glasaalaanbod dat zich gedurende het gehele seizoen aandient, door influx en uit-

flux is de totale aankomst hoger. Vrijwilligers ­vingen met een kruisnet over het hele intrekseizoen 104 glasalen. Uit het aantal gemerkte glasaaltjes hierbij is af te leiden dat dit circa 2% van het totale aanbod is, wat daarmee berekend kan worden op 4.367 (met een flinke marge: 95% Poisson BI 1.931-8.606).

Vergelijking van de geautomatiseerde en handmatige tellingen van de intrek in de module maakte ­duidelijk dat niet alle kleurcodes even goed detecteerbaar waren. Met blauw licht in plaats van neutraal licht verbeterde dit van 37% naar 68%).

Discussie en conclusie De module sluit goed aan bij het landinwaartse ­migratiegedrag van glasaal (en andere soorten).

Er zwemt immers veel vis, vooral glasaal, de moni­ toringsmodule met polderwater-lokstroom in. Dat kan veel nieuwe kennis opleveren. Voor glasaal geldt dat ruim 76% van de gemerkte exemplaren de module bezoekt in 10 dagen, we beschouwen dit als representatief voor het lokale aanbod. Een optimale lokstroomsnelheid en debiet zijn is nog niet gevonden; daarvoor moeten meer instellingen worden getest. De automatische beeldherkenning maakt het mogelijk de migratie-activiteit inzichtelijk te maken.

Op de onderzoekslocatie vallen de pieken in activiteit gedurende de nachtelijke uren en tijdens laag water, mogelijk getriggerd door zoet lekwater vanuit de polder.

Vissen zwemmen heen en weer zwemmen en worden meermaals gedetecteerd. Er is nog verfijning van de beeldherkenning nodig om het ‘netto’ aantal langszwemmende vissen preciezer (automatisch) te

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

bepalen. Ook de automatische herkenning van VIE-tag kleuren is nog niet sluitend. Toepassing van VIEtags is essentieel om het aanbod te kwantificeren, te ­corrigeren voor dubbeltellingen en populatiemodellen af te leiden.

Verder hoopte zich veel glasaal op in de module door de hoge intrek en hoge verblijftijd. Dat ­maakte ­periodiek handmatig legen noodzakelijk. Om de ­module helemaal autonoom te laten functioneren, moet hiervoor een oplossing gevonden worden, bijvoorbeeld door de vis automatisch ter plaatse of wellicht achter het gemaal los te laten.

Toepasbaarheid en doorontwikkeling In de huidige vorm verbetert de module de mogelijk­ heden van onderzoek naar visaanbod en -activiteit bij potentiële vismigratieknelpunten. Voorafgaand aan aanleg van een vispassage kunnen verschillende ­specificaties worden getest, zoals stroomsnelheid, debiet, locatie en positionering van de lokstroom. Verdere fine-tuning van bruto en netto ­migratiebewegingen maakt het mogelijk om automatisch met absolute aantallen te rekenen. In een vervolgopzet wordt de automatische VIE-tag-herkenning verder ontwikkeld: de input van meer beeldmateriaal verbetert de betrouwbaarheid van de detecties door het lerend vermogen van de algoritmes. Als ophoping kan worden voorkomen, wordt handmatig legen overbodig en kan de module helemaal zelfstandig opereren. Het VIE-taggen van verschillende groepen glasaal of andere soorten, is het enige handwerk dat dan overblijft.

Martijn Schiphouwer (RAVON), Anne Regtien (Vislift), John van Boxel (Vislift), Sanne Ploegaert (RAVON) Dankwoord We danken Waterschap Scheldestromen dat we van alle faciliteiten op gemaal ’t Sas gebruik konden ­maken. Ook danken we de deelnemers aan de Nationale Postcode Loterij voor hun bijdrage aan Red Onze Paling, waardoor het voor RAVON mogelijk was te investeren in dit project. De kennisbasis uit de Samen voor de Aal kruisnetmonitoring danken we aan de vrijwilligers van Team Sas.

DECEMBER 2021

43

Bronnen Kooiman, M. & S.M.A., Ploegaert, 2020. Samen voor de Aal; Kruisnetmonitoring Zeeland 2017-2020. Projectnummer 2020.031. Stichting RAVON, Nijmegen.

Schiphouwer, M.E. & M. Kooiman, 2021. Landinwaartse migratie van aal via de Noord-Hollandse IJsselmeerkust. Onderzoek naar intrek, aanbod en knelpunten. RAVON, Nijmegen. Rapportnummer 2019.053.

SAMENVATTING Continu-monitoring van vis met variabele omstandigheden (zoals lokstroomsnelheid) geeft diepgaander inzicht in migratie- en gedrags­ patronen. Automatische soortherkenning draagt bij aan het efficiënt verzamelen van grote hoeveelheden gedetailleerde data. De ontworpen monitoringsmodule met nieuwe technieken en variabele instellingen, blijkt goed in staat migrerende glasalen en andere soorten te onderzoeken. Bij toepassing in Zierikzee, gericht op intrekkende glasalen, bezoekt in drie dagen 63% van de aanwezige glasaal de module, na 10 dagen loopt dit op tot ruim 76%. De meeste glasaal-activiteit (78%) wordt waargenomen tussen zonsondergang en zonsopgang (78%). Ook waren er significant meer registraties bij laagwater dan bij hoogwater of afgaand tij. VIE-tags zijn noodzakelijk om te kwantificeren, in dit geval is er een aanbod vastgesteld in de orde van 1200 stuks. De automatische VIE-tag herkenning was nog niet sluitend, dit wordt de komende tijd verder ontwikkeld.

Onderzoek vismigratie geautomatiseerd

44

WATER MATTERS

Foto RoyalhaskoningDHV

Centrifugeer-installatie voor slibontwatering op een rioolwaterzuivering

AUTEURS

Parastoo Mirzaee en Eddie Koornneef (Royal HaskoningDHV)

André Visser (Royal HaskoningDHV)

NIEUWE LAB-METHODE OM SLIBONTWATERING OP RWZI’S TE VOORSPELLEN Ontwateren en verwerken van zuiveringsslib is een grote kostenpost voor de waterschappen. Onderzoek om dit te verbeteren is echter lastig doordat de gangbare ontwateringsmethodes in het lab sterk afwijken van de praktijk op rwzi’s. Royal HaskoningDHV ontwikkelde een eenvoudige lab-methode met twee sterke punten: de werking en de resultaten zijn vergelijkbaar met ­ontwateringsinstallaties op rwzi’s, waardoor de methode een voorspellende waarde heeft voor de praktijk.

In Nederland produceren de waterschappen jaarlijks 1,3 miljoen ton ontwaterd zuiveringsslib. Het ontwateren en verbranden van zuiveringsslib is kostbaar en kan wel 20 à 30% van de operationele kosten op jaarbasis beslaan. De transportkosten van ontwaterd slib bedragen 5 tot 10 euro per ton slib en de kosten van eindverwerking / verbranding kunnen oplopen tot 75 à 100 euro per ton slib. Testen met praktijkinstallaties om de slibontwatering te verbeteren is niet eenvoudig, omdat de apparatuur nodig is voor het verwerken van het slib en snel schakelen met instellingen niet mogelijk is. Laboratoriumonderzoek aan ontwate-

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

Afbeelding 1.

Het principe van het scheiden van slib en water. Het afgescheiden water is helder, en het slib ziet er droog uit

ring was echter vaak discutabel vanwege de discrepantie met de praktijk op rwzi’s. Met deze nieuwe methode is laboratorium onderzoek weer mogelijk.

Laboratorium en praktijk Er zijn verschillende methoden om op laborato­ riumschaal de ontwaterbaarheid en het effect van voorbehandeling van slib op de ontwaterbaarheid te evalueren. Voorbeelden zijn de CST-test (‘capillary suction time’) en de SRF-test (‘specific resistance to flitration’); de bindingsenergie-test bepaalt de ­energie die nodig is om het water te verwijderen.

Echter, met deze methoden is het niet mogelijk om het droge stofgehalte (%DS) van de slibkoek van praktijkinstallaties te voorspellen. Al deze tests werken stuk voor stuk totaal anders dan praktijkinstallaties. Zo werken de vaak gebruikte CST- en SRF-tests op basis van respectievelijk zwaartekracht en lichte onderdruk, terwijl in de full-scale installaties een mechanische kracht het water uit de ­slibstructuur verwijdert. Een ander nadeel is dat deze tests de filtreerbaarheid van het slib alleen kunnen rappor­ teren in termen van tijd: hoe hoger de filtratietijd, hoe slechter de ontwaterbaarheid van het slib. Echter: in de praktijk is er geen relatie tussen tijd en drogestofgehalte van de slibkoek.

Discrepanties De resultaten van onderzoeken door v­ erschillende laboratoria zijn vaak niet goed vergelijkbaar. Zo

DECEMBER 2021

45

bepaalden Zhang et al. (2019) de bindingsenergie van slib, ofwel de benodigde energie om water te verwijderen, om het effect van anaerobe vergisting op de ontwaterbaarheid te onderzoeken. De onderzoekers concludeerden dat de ontwaterbaarheid verbeterde door anaerobe gisting, op basis van de gemeten lagere bindingsenergiewaarden. Liu et al. (2021 kwamen op basis van CST-waarden echter tot een tegenoverstelde conclusie: door anaerobe vergisting stegen de CST-waarden van slib van 70 s tot 1400 s, ofwel de ontwaterbaarheid werd slechter. De resultaten van deze onderzoeken zijn duidelijk tegenstrijdig en hebben dan ook geen voorspellende waarde voor de praktijk op rwzi’s.

In het verleden werd het testen van de ontwaterbaarheid in laboratoria vaak gedaan met een minifilterpers, bijvoorbeeld een Mareco-minifilterpers.

De laatste jaren bleek deze methode echter minder betrouwbaar door wijziging in slibsamenstelling als gevolg van bio-P slib en/of het toepassen van thermische drukhydrolyse. Door de fijnere deeltjes van het slib en daarmee de snellere verstopping van het filterdoek voldeed de minifilterpers niet meer. Het resultaat bleef ver achter bij dat wat in de praktijk werd gehaald. Bovendien geldt ook hier het werkingsprincipe (en daarmee de resultaten) van een minifilterpers niet vergelijkbaar zijn met die van full-scale installaties (afscheiden in centrifugaalveld versus doek- en koekfiltratie in filterpers).

Materiaal en methoden In dit onderzoek hebben we een poging gedaan om een ‘reëlere’ ontwateringsmethode voor in het laboratorium te ontwikkelen. Zo’n methode voldoet idealiter aan twee criteria: de werking is vergelijkbaar met de ontwateringsapparatuur op de rwzi’s, en het is mogelijk om het droge stofgehalte (%DS) van de slibkoek te voorspellen.

We ontwikkelden een centrifugeer-ontwateringsmethode op basis van eerdere onderzoeken van Weij (2018) en To et al. (2016). Er zijn twee apparaten nodig: een handbediende filterpers en een centrifuge.

Voorafgaand aan testen met meerdere slibsoorten uit de praktijk hebben we proefgedraaid met verschillende rotatiesnelheden (g-krachten) en verschillende

Nieuwe­ lab-methode slibontwatering

44

46

WATER MATTERS

Beeld RoyalhaskoningDHV

Afbeelding 2. Slibontwatering in het laboratorium: de centrifugeer-ontwateringsmethode in vijf stappen

centrifugatietijden. We gebruikten slib van een typische middelgrote Nederlandse waterzuivering met voorbezinking en een actief slib systeem, waar ook slib van andere rwzi’s wordt vergist (‘rwzi A’). Dit gaf verschillende DS-gehaltes van de slibkoek. De keuze viel op de combinatie van rotatiesnelheid en centrifugatietijd waarbij het DS-gehalte vergelijkbaar was met de praktijkresultaten van rwzi A. Deze instellingen hebben we in het verdere onderzoek gebruikt.

Vervolgens hebben we de methode getest op slib van 3 andere rwzi’s in Nederland: B, C en D. De slibmonsters A en D zijn thermisch voorbehandeld (THP); het slib wordt dan vóór de anaërobe gisting gedurende 30 minuten gekookt bij 145 tot 165°C. Het slibmonster van rwzi B is het normale surplusslib van een ­actief-slibinstallatie. Het slibmonster van rwzi C is een mengsel van secundair en primair slib zonder enige voorbehandeling (70% secundair en 30% primair slib op basis van DS-concentratie).

Afbeelding 2 toont de verschillende fases van de procedure. De eerste stap is het toevoegen van een polymeeroplossing (0,3% actief PE, w/v %) aan een bekerglas met 100 gram slib. Dit mengsel wordt diverse malen voorzichtig overgegoten tussen twee bekerglazen totdat slibvlokken verschijnen en helder water zichtbaar is tussen de vlokken. Het slib bezinkt en wordt vervolgens handmatig zo goed mogelijk van het water gescheiden.

Vervolgens wordt het monster uitgeperst met een bandfilter of een handpers (stap 2). Bij stap 3 wordt

het monster in twee lagen Dispolab filters (glasvezel GF/C) ‘ingepakt’ en in een gazen zakje gestopt. Dat pakket gaat in een centrifugebuis met een houder om het pakket op enige afstand van de bodem van de buis te houden. Dan volgt centrifugeren, in twee stappen: 5 minuten bij 1.040×g, vervolgens na decanteren nog eens 15 minuten bij 1.040×g. Om het droge stofgehalte van de resulterende slibkoek te bepalen wordt het monster in een oven bij 105 °C gedroogd conform de geldende NEN norm.

Resultaten en discussie De resultaten van de lab-ontwatering en de full-scale ontwatering komen goed overeen (zie afbeelding 3).

De maximale afwijking in de resultaten is 3% voor rwzi A. Voor rwzi B was de afwijking 0,4%, voor rwzi C 0,6% en voor rwzi D 1,8%. Wel is het zo de testmonsters steekproeven zijn. De foutbalkjes in de grafiek laten zien dat de variatie tussen de duplo’s bij alle monsters van de verschillende locaties klein was.

Dit geeft aan dat de gehanteerde lab-methode erg betrouwbaar is.

Ook het effect van de THP-voorbehandeling op de ontwaterbaarheid van slib bleek goed aantoonbaar.

De droge stofgehaltes van de slibkoek van rwzi A en C (met THP-voorbehandeling) waren hoger dan voor rwzi B en C, en vergelijkbaar met gegevens van de full-scale installaties. Daarom kan deze methode nuttig zijn om het effect van voorbehandelingen op de ontwaterbaarheid van slib te evalueren en te voor-

KENNISMAGAZINE VOOR WATERPROFESSIONALS

Grafiek RoyalhaskoningDHV

spellen. Dit kan helpen bij het nemen van beslissingen over het opschalen van voorbehandelingen ter verbetering van de ontwaterbaarheid.

Andere voordelen van deze methode zijn de relatieve eenvoud en de hoge betrouwbaarheid, en dat de methode toepasbaar is in de meeste laboratoria in binnen- en buitenland met een grote labcentrifuge.

Conclusie Doel van dit onderzoek was de ontwikkeling van een reproduceerbare ontwateringsmethode voor het laboratorium met voorspellende waarde voor de praktijk.

De resultaten van de lab-methode moesten goed vergelijkbaar zijn met de full-scale ontwateringsresultaten.

De ontwikkelde centrifugeer-ontwateringsmethode gaf een kleine afwijking in droge stofgehalte (DS-concentratie) van de slibkoek te opzichte van ontwatering door praktijkinstallaties, met andere woorden de resultaten waren vergelijkbaar. Bovendien bleek het effect van THP-voorbehandeling op de ontwaterbaarheid van slib aantoonbaar, met ook hier vergelijkbare waarden voor lab-methode en full-scale installaties.

De nieuwe methode is uitgeprobeerd met slibmonsters van verschillende rwzi’s in Nederland. De verschillen tussen lab-resultaten en praktijkresultaten waren zo gering dat de reproduceerbaarheid en daarmee de betrouwbaarheid van de procedure hoog is. De methode is eenvoudig en toepasbaar in de meeste laboratoria, zowel in de industrie als in onderzoeksinstituten.

Parastoo Mirzaee, Eddie Koornneef en André Visser (Royal HaskoningDHV)

DECEMBER 2021

47

Afbeelding 3. Vergelijking van de resultaten van slibontwatering in de praktijk en van de centrifugeer-ontwateringsmethode in het laboratorium. Op de y-as het droge stofgehalte van de slibkoek na ontwatering

Bronnen Liu Q, Li Y, Yang F, Liu X, Wang D, Xu Q, Zhang Y, Yang Q. 2021.

Understanding the mechanism of how anaerobic ­fermentation deteriorates sludge dewaterability. Chemical Engineering Journal. 404:127026.

To VHP, Nguyen TV, Vigneswaran S, Duc Nghiem L, Murthy S, Bustamante H, Higgins M. 2016. Modified centrifugal technique for determining polymer demand and achievable dry solids content in the dewatering of anaerobically digested sludge.

Desalination and Water Treatment. 57(53):25509-25519.

Weij P. 2018. Ontwateren met labcentrifuge, DELFLUENT Ser­ vices B.V. Zhang W, Dong B, Dai X. 2019b. Mechanism analysis to improve sludge dewaterability during anaerobic digestion based on moisture distribution. Chemosphere. 227:247-255

SAMENVATTING Onderzoek aan slibontwatering in het labora­ torium is vaak lastig doordat de gangbare ontwateringsmethodes in het lab sterk afwijken van de manier waarop de installaties op rwzi’s slib ontwateren. Royal HaskoningDHV ontwikkelde een eenvoudige lab-methode die qua werking vergelijkbaar is met ontwateringsinstallaties in de praktijk en voorspellende waarde heeft ontwatering op rwzi’s met en zonder warmtevoorbehandeling.

Nieuwe­ lab-methode slibontwatering

Het kennismagazine Water Matters van H2O is een initiatief van Koninklijk Nederlands Waternetwerk Onafhankelijk kennis(sen)netwerk voor en door Nederlandse water­ professionals.

Water Matters wordt mogelijk gemaakt door ARCADIS Wereldwijd opererende ontwerp- en adviesorganisatie op het gebied van de natuurlijke en gebouwde omgeving die duurzame resultaten levert door de toepassing van ontwerp, advisering, engineering, project- en managementdiensten.

Deltares Onafhankelijk kennisinstituut op het gebied van water, ondergrond en infrastructuur. Wereldwijd wordt gewerkt aan slimme innovaties, oplossingen en toepassingen voor mens, milieu en maatschappij.

KWR Water Research Institute Instituut voor toegepast wetenschappelijk wateronderzoek dat kennis genereert en samenbrengt voor innovaties in en optimaal beheer van de waterketen.

Royal HaskoningDHV Onafhankelijk internationaal advies-, ingenieurs- en projectmanagementbureau, dat samen met klanten en partners een bijdrage levert aan een duurzame samenleving.

Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA) Kenniscentrum van regionale waterbeheerders in N ­ ederland, dat zorgt voor het ontwikkelen, bijeenbrengen, delen en implementeren van kennis die nodig is om de opgaven waar waterbeheerders voor staan, goed uit te voeren.