Beating the Blues: Innovatieve aanpak blauwalgen in de Sloterplas

Transcriptie

1 Beating the Blues: Innovatieve aanpak blauwalgen in de Sloterplas 1 Omschrijving project 1.1 Inleiding De Sloterplas is een potentiële waterparel in Amsterdam Nieuw-West: een recreatieplas van maar liefst 80 hectare groot. Helaas is het met de waterkwaliteit in deze plas slecht gesteld. Er is jaarlijks langdurige blauwalgenoverlast voor zwemmers en recreanten. De plas heeft de slechtste waterkwaliteit in het beheergebied van Amstel Gooi en Vecht (AGV). Wat is het ei van Columbus om de Sloterplas weer een mooie, heldere en ecologisch gezonde plas te maken zonder blauwalgbloeien? Figuur 1; Topografische kaart van stadsdeel Nieuw-West in Amsterdam, met centraal gelegen de Sloterplas. Op het moment van indienen van dit project voor de waterinnovatieprijs is het onderzoeksproject nog in uitvoering wat moet leiden tot een innovatieve en duurzame blauwalgbestrijding. Er is een aantal voorlopige resultaten beschikbaar maar nog geen rapportage van de deelstudies. Eind 2012 wordt het project afgerond. In voorliggend stuk wordt het beoogde maatregelenpakket besproken en toegelicht.

2 1.2 Waarom blauwalgen bloeien in de Sloterplas De plas heeft weinig ondiepe delen en is tot 35 meter diep. Dit heeft als voordeel dat deeltjes, inclusief algen, op den duur naar de bodem zakken. Blauwalgen zijn echter vaak lichter dan water en zullen dus niet snel bezinken. Als de omstandigheden (voldoende voedingsstoffen, licht en hoge watertemperatuur) goed zijn kunnen blauwalgen tot bloei komen. In de Sloterplas zijn de fosfaten het grote probleem wat voedingsstoffen betreft. De belasting door fosfaten is dermate hoog dat blauwalgenbloei jaarlijks terugkeert. Dat wordt vooral veroorzaakt door de ligging van de plas: midden in de stadswijk Nieuw West in Amsterdam. De plas loopt langzaam leeg naar het grondwater (wegzijging), en dat wordt aangevuld met het stadswater waarin veel fosfaat aanwezig is. En in natte periodes vangen de stadsgrachten via de hemelwaterriolen sneller water dan de Sloterplas, waardoor de stadsgrachten extra water met fosfaten richting de plas sturen. Daarnaast is er nog een aantal kleinere bronnen zoals afspoeling vanuit de omringende parken en directe hemelwaterlozingen die de blauwalgen in de zomer van voedsel blijven voorzien. De grote diepte brengt ook met zich mee dat de plas in de zomer gestratificeerd is: er ontstaat er een warme bovenlaag (epilimnion) van ongeveer 10 meter dikte, en de laag eronder tot de bodem (hypolimnion) blijft koud. Door microbiologische en chemische processen wordt de waterbodem zuurstofloos, wat leidt tot veel fosfaatafgifte vanuit de waterbodem naar het water in de zomer en nazomer. Daar hebben de blauwalgen bovenin de waterkolom niet veel aan want de toplaag en de onderlaag wisselen in die periode nauwelijks water incl. de daarin opgeloste voedingsstoffen uit. Maar op het moment dat de plas in de winter weer volledig doormengt zijn de hoge voorjaarsconcentraties aan fosfaten in het water vooral het gevolg van die fosfaatnalevering in de (na)zomer. En die hoge voorjaarsconcentraties zijn weer de ideale uitgangspositie voor (blauw)algbloeien later in de zomer. Deze bloeien zijn vaak toxisch en kunnen accumuleren in stinkende en voor kinderen en dieren zeer gevaarlijke drijflagen. 1.3 Het beoogde maatregelenpakket Er is gekozen voor een innovatief pakket aan maatregelen om de fosfaatbelasting op de plas drastisch te verlagen. De basis bestaat uit het tegengaan van de invloeden van de stadswateren en de waterbodem. De maatregelen: 1. Gedefosfateerd inlaatwater suppleren. Door actief water in te laten wordt de instroom vanuit de stadsgrachten geminimaliseerd. Immers, de plas heeft dan geen watervraag meer. De stromingsrichting van de stadsgrachten wordt omgedraaid: niet naar de plas toe, maar stagnant of de plas uit. Recreatieve en bergende functies worden niet aangetast. Het suppletiewater wordt gedefosfateerd om de belasting door de suppletie laag te houden. Zie item Inlaatwater afkoelen met warmte-koude-opslag (WKO). Hierbij wordt de energie die in het water zit benut voor verwarming van een zwembad en een nieuwbouwwijk, met CO 2 - reductie tot gevolg, én wordt de maatregel 3 mogelijk gemaakt. 3. Het gekoelde inlaatwater suppleren onderin de plas. Dit verhoogt het zuurstofgehalte nabij de waterbodem en vermindert zo het vrijkomen van fosfaat uit de waterbodem. Het gesuppleerde water moet koel zijn omdat het anders direct opstijgt warmer water is lichter dan kouder water - en geen zuurstofverrijkende invloed op de waterbodem kan uitoefenen. Nevenvoordeel van suppleren onderin de plas is dat de fosfaten in het suppletiewater niet in hetzelfde seizoen beschikbaar zijn voor algenbloei maar slechts de voorjaarsconcentraties beïnvloeden. Indien bovenin de plas gesuppleerd wordt kan dat direct door blauwalgen gebruikt worden voor verdere groei.

3 4. Onderzoeken naar wijze van defosfateren suppletiewater. De klassieke ijzerchloride/boerenslootmethode wordt vergeleken met (varianten van) technieken als een defosfaterend langzaam-zandfilter (verrijkt met calcium en ijzer). Ook wordt gekeken naar hergebruik van ijzerzand of waterijzer. Dit zijn beide restproducten van drinkwaterzuiveringen met fosfaatbindende eigenschappen. 5. Onderzoek naar winnen van energie bij het inlaatwerk met een microturbine (0.5-1 kw). Door de inzet van een microturbine wordt elektriciteit opgewekt. 6. Extra fosfaatfixatie op de waterbodem. De waterbodem is op dit moment zo actief in het vrijgeven van fosfaten dat alleen het zuurstofgehalte verhogen niet meteen afdoende zal zijn. Met een chemische complexvorming wordt deze fosfaatbron opgedroogd. Dit betreft geen structurele maar een eenmalige of laagfrequente (orde 1x per 10 jaar) maatregel. 7. Drainagewater van het Sloterpark omleiden. Het afspoelende en gedraineerde parkwater heeft hoge fosfaatconcentraties. Door het parkwater naar de stadsgrachten om te leiden wordt deze belasting buiten de plas gehouden. 8. Maatwerk in het hemelwaterstelsel. De hemelwaterriolering van het rioolstelsel levert soms onverwacht hoge fosfaatconcentraties. Na brononderzoek naar bijvoorbeeld foutaansluitingen kan een afweging van lokale maatregelen gemaakt worden. Hierbij worden ook de mogelijkheden van duurzame zuiveringstechnieken uit item 4 meegenomen. Figuur 2; Schets van de benodigde werken om gedefosfateerd en afgekoeld suppletiewater nabij de plasbodem te kunnen lozen. Bovenin horizontaal een doodlopend stuk boezemwater wat als bron gebruikt wordt. (achtergrond: Google Earth)

4 1.4 Aanpak Het project zit midden in de onderzoeksfase. Bovenstaande maatregelen zijn eenvoudig te beschrijven maar de werkelijkheid is complex. De maatregelen worden in scenario s onderverdeeld en in een business case uitgewerkt en afgewogen. Per maatregel wordt momenteel onderzoek verricht. Hieronder wordt de aanpak/status van een aantal te onderzoeken aspecten verduidelijkt. De plas ligt in een polder midden in een netwerk van stadsgrachten waar van verschillende kanten op geloosd en aan onttrokken wordt. Het watersysteem is met een waterbalans en een hydraulisch Figuur 3; Hydraulisch 1-dimensionale (Sobek)model van de model in kaart gebracht om de uitwisseling Sloterplas en omgeving. van de plas met alle stadsgrachten afzonderlijk te kunnen kwantificeren. Hiermee wordt ook de fosfaatbelasting per scenario berekend. Met driedimensionale (3D) berekeningen wordt de invloed van wind op de uitwisseling met de stadsgrachten onderzocht. De 3Dberekeningen moeten ook duidelijk maken of het koude suppletiewater afdoende invloed op de zuurstofhuishouding bij de waterbodem zal hebben. Wat betreft de afkoeling van het suppletiewater wordt uitgegaan van een WKO met een capaciteit van GJ/jr die 700 ton CO 2 -reductie levert. In deze fase is GJ/jr te leveren aan potentiële afnemers: het Sloterparkbad en een geplande nieuwbouwwijk (Noorderhof Zuid). Om het rendement te verhogen wordt gezocht naar meer afnemers. Als niet voorzien Figuur 4; Detail van het 3-dimensionale (Delft3D) model van wordt in voldoende warmteafname zal een het noordelijke deel van de Sloterplas. deel van het suppletiewater ongekoeld gesuppleerd worden. Om dat te voorkomen wordt onderzocht of de WKO vanaf het eind van de winter geregenereerd kan worden met koud water uit de bodem van de Sloterplas. Er wordt onderzocht welke methode in aanmerking komt voor fosfaatfixatie in de waterbodem. Dosering van poly-aluminiumchloride lijkt als het geschiktste naar voren te komen. Uiteindelijk worden alle overgebleven fosfaatbronnen gekwantificeerd. Met balansen en hydraulische berekeningen worden voor de verschillende scenario s de totale fosfaatvracht op de plas in de verschillende seizoenen bepaald en geïnterpreteerd.

5 2 Motivatie 2.1 Kwaliteit Klantgericht Deze oplossing maakt de Sloterplas schoon, ecologisch gezond en prettig om in en aan te recreëren. Dat is voor gebruikers en bewoners heel belangrijk: de overlast als gevolg van blauwalgen duurt al decennia. Het inlaatwater voor de hele stadspolder wordt gecontroleerd ingelaten onderin de Sloterplas. Omdat het water onderin de Sloterplas zomers kouder is dan het boezemwater, moet het inlaatwater eerst afgekoeld worden om het bij de bodem te houden. De warmte wordt hierbij nuttig gebruikt. De eerste gesprekken met een grote potentiële afnemer van warmte (Sloterparkbad) zijn positief verlopen. Duurzaam Duurzaamheid is een belangrijk aspect maar we realiseren ons dat volledig duurzaam niet haalbaar is en dat het altijd beter kan. Daarom wordt bijvoorbeeld ook de wijze van defosfateren onder de loep genomen om te kijken of dat innovatief en met reststoffen uitvoerbaar is. En er wordt zoveel mogelijk fosfaat buíten de plas vastgelegd zodat het wellicht in de toekomst herwinbaar wordt. Voor de hemelwaterlozingen wordt bij voorkeur naar bronaanpak gekeken, alternatieven zijn het verleggen van een lozingspunt of het toepassen van een zuiveringstechniek. Omdat het ingelaten water van 1.7 meter hoger uit de boezem komt wordt gekeken of inzet van een microturbine zinvol is. Uitvoerbaar en kostenbewust Dit maatregelenpakket wordt momenteel uitgewerkt in een business case en op onder andere effectiviteit, kosten, duurzaamheid en innovativiteit en vergeleken met andere maatregelen zoals een verticale luchtmenger. Het pakket heeft als belangrijk voordeel dat het niet alleen symptoombestrijding is van blauwalgen, maar ook de algehele ecologische waterkwaliteit sterk verbetert. De bloei wordt bij de bron aangepakt. De Sloterplas wordt ook voor Nederlandse begrippen erg zwaar belast door fosfaten. Vooralsnog lijkt het pakket niet alleen innovatief maar ook competitief ten opzichte van alternatieven. Toepasbaar voor anderen Een succesvolle uitvoering van het beoogde maatregelenpakket zal een aantal concrete nieuwe handvatten geven om blauwalgproblematiek in andere (diepe) plassen aan te pakken. Het sec onderin de plas suppleren kan voor minder zwaar belaste en enigszins geïsoleerde plassen zelfs een bijzonder goedkope en eenvoudige maatregel zijn met veel resultaat omdat het inlaatwater ten principale niet direct beschikbaar is voor algenbloei. Zie ook 2.2 Innovatie. 2.2 Innovatie Het uitgangspunt om de plas te isoleren van de belasting door de stadsgrachten door de instroom te minimaliseren of om te draaien is voor zover bekend niet eerder op deze wijze toegepast. Suppleren nabij de waterbodem ten behoeve van verminderen van de fosfaatbelasting in de zomer (suppleren daar waar de blauwalgen er geen gebruik van kunnen maken), en in de winter (fosfaatafgifte sediment verminderen) is niet eerder toegepast. De combinatie met het benutten van de onttrokken warmte-energie maakt het een elegante oplossing die voor zover bekend ook

6 niet gebruikelijk is. Het koelen met een WKO is niet alleen duurzaam, maar ook nodig voor het concept om de fosfaatbelasting te verlagen. Defosfateren met een verrijkt zandfilter wordt op momenteel één locatie (Blaricummermeent) op volle schaal aangelegd, en gebruik van restmaterialen uit de drinkwatersector is nieuw. De wijze waarop het fosfaat in plasbodem gefixeerd wordt betreft een in het buitenland (US, Scandinavië) veel toegepaste techniek maar is in Nederland alleen met een andere opzet (in een kwellend systeem in combinatie met zandafdekking, Bergse Voorplas) toegepast. Al met al zijn veel onderdelen innovatief en wordt kennis vanuit de gehele watercyclus ingezet. 3 Naschrift Aan de uitvoering van dit onderzoeksproject werken onder andere mee: Waternet: Jasper Stroom Liesbeth Hersbach Stefan Mol Mark Nijman Gerard ter Heerdt Gerard Elfrink Sjors Traast Eric Baars Jan-Willem Voort Deltares (3D berekeningen) Rob Uittenboogaard Dick Verploegh Wur, Akwa, NIOO-Knaw (fosfaatfixatie waterbodem) Frank van Oosterhout Lisette de SenerpontDomis Miquel Lürling Nelen & Schuurmans (review) Olivier Hoes Ingezonden door Jasper Stroom op 3/10/2012