DRÆNFILTERTEKNOLOGIER TIL OPTIMERET NÆRINGSSTOFFJERNELSE

Transkript

1 DRÆNFILTERTEKNOLOGIER TIL OPTIMERET NÆRINGSSTOFFJERNELSE Hvad ved vi om konstruerede vådområder? Charlotte Kjærgaard 1, Carl Chr. Hoffmann 2, Bo V. Iversen 1, Goswin Heckrath 1 Aarhus Universitet, Jordbrugsproduktion og Miljø, DJF 1, DMU 2

2 PLANTEKONGRES, 2011 Hvorfor interessere sig for drænfilterteknologier? Grøn vækst - reduktionsmål (9.000) t N/år 210 t P/år Næringsstofudvaskning via dræn Mere end 60% af landbrugsareal drænet Dræntab af næringsstoffer 33% af total P (~ 400 t P/år) 45-60% af total N (~ t N/år) Drænfiltre bryder den direkte transportvej mellem mark og recipienten og opsamler næringsstoffer inden de ender i vandmiljøet

3 Hvor skal drænfiltre implementeres? PLANTEKONGRES, ha 1 ha

4 Erfaringer med simple konstruerede vådområder? Danske erfaringer endnu ingen effektmålinger Svenske erfaringer Høje årlige fjernelsesrater (900) kg N/ha vådområde (32) kg P/ha vådområde MEN reduktionseffektiviteten er lav N-reduktionseffektivitet ~10% P-reduktionseffektivitet ~6% Potentiale for forbedring hvordan optimerer vi reduktionseffektiviteten?

5 Hvad ved vi om konstruerede vådområder? Ved konstruerede vådområder tilstræbes optimering af de processer der også foregår i naturlige vådområder To hovedtyper af konstruerede vådområder: 1. Konstrueret vådområde med åben vandflade (Surface flow constructed wetland) bruges i Sverige, Norge, Finland, New Zealand, USA 2. Konstrueret vådområde med infiltrationsmatrice (Subsurface flow constructed wetland) kendes primært fra spildevandsrensning og der findes pt kun ganske få erfaringer ved diffus drænafstrømning

6 Konstruerede vådområder åbne systemer To vådområde komponenter 1. Sedimentationsbassin - dyb (1 m) Sænker vandhastigheden Øger opholdstiden Sedimentation af partikulært P 2. Vegetationsfilter - lavvandet (0.3 m) Stimulerer biologisk denitrifikation 2NO e H + N 2(g) + 6H 2 O Denitrificerende bakterier Seniorforsker Charlotte Kjærgaard

7 Dansk konstrueret vådområde med overfladisk Konstruerede gennemstrømning vådområder ved Odderbæk med infiltrationsmatrice Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Kontinuer monitering fra maj 2010 retention af N og P i 2010

8 Konstruerede vådområder med infiltrationsmatrice To vådområde komponenter 1. Sedimentationsbassin - dyb (1 m) Sænker vandhastigheden Øger opholdstiden Sedimentation af partikulært P 2. Infiltrationsmatricen Fosforbinding (opløst P) Optimere N-fjernelse ved denitrifikation Høj hydraulisk kapacitet Matrice-systemer kan være mere effektive til reduktion af næringsstoffer men omkostningseffektiviteten kendes pt ikke!!! Seniorforsker Charlotte Kjærgaard

9 Konstrueret vådområde med infiltrationsmatrice Konstruerede (sten-flis) ved vådområder Ondrup Mose med (Orbicon infiltrationsmatrice projekt) Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Kontinuer monitering fra august 2010 retention af N og P i 2010

10 Virkemiddelseffektiviteten er bestemt af såvel systemparametre og lokal specifikke variable Vådområdetype Opholdstid magasinkapacitet i forhold til afstrømningsvolumen Næringsstofbelastning og årstidsvariationer Hydraulisk effektivitet vandets fordeling i vådområdet Temperaturforhold denitrifikation temperaturafhængig Vegetation Placering indenfor oplandet topografi, jordtype og dræning Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Der findes i dag intet grundlag / modeller til at prædiktere virkemiddelseffektiviteten af lokalt tilpassede konstruerede vådområder

11 Opholdstiden vådområde vs. drænopland New Zealandske guidelines kvælstoffjernelsen øges med opholdstiden Afstrømning baseret på overfladeafstrømning Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Konstrueret vådområde (% af drænopland)

12 Variationer i drænafstrømning i Danmark PLANTEKONGRES, DRAINAGE FLOW (mm day -1 ) PRECIPITATION (mm day -1 ) DRAINAGE FLOW (mm day -1 ) PRECIPITATION (mm day -1 ) 90% af NP belastningen ~10% af den hydrauliske belastning 0 Drænafstrømningen er en meget vigtig design faktor - GUDP-projekt Udfordring at håndtere de meget varierende og store afstrømninger

13 Kvælstoffjernelse AARHUS Næringsstofbelastning, hydraulisk belastning og virkemiddelseffekt 20% 30% 50-70% 2-3% Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Kvælstofbelastning Kilde: Fleischer et al.

14 Er vi klar til at kaste os ud i den store implementering af konstruerede vådområder i Danmark???? Forskning og udvikling SUPREME-TECH ( ) Filterteknologier ( GUDP ( ) Værktøj til implementering Orbicon minivådområder (organiske matricer) Vidensopsamling Pilot / demonstrationsprojekter med monitering DFFE midler. Forventet FERV pulje i Seniorforsker Charlotte Kjærgaard

15 Fremtidens innovative løsninger! Drænfilter til filtrering af partikler Seniorforsker Charlotte Kjærgaard Porøs filter til filtrering af opløst stof

16 Er drænfilterteknologier omkostningseffektive løsninger? Nuværende næringsstofudvaskning via dræn Kvælstoftab: t N/år Fosfortab: 400 t P/år Potentiel filter reduktionseffektivitet: 30-80% Potentiel næringsstofreduktion Kvælstofreduktion: t N/år Fosforreduktion: t P/year Drænfilterteknologier er kvantitativt relevante løsninger Estimerede omkostninger og omkostningseffektivitet Antagelse drænopland med belastning på kg/n år Omkostninger på drænfilter: kr Drænfilter reduktionseffektivitet: 30-80% Seniorforsker Omkostningseffektivitet: Charlotte Kjærgaard Kr/kg N Drænfilterteknologier er potentielt omkostningseffektive løsninger

17 Tak for opmærksomheden

18 PLANTEKONGRES, 2011 Implementering af konstruerede vådområder Hydraulisk effektivitet Form (længde:bredde-forhold 3-5:1) Placering af ind- og udløb Hydraulisk belastning vandhastigheden Dybde vs. lavvandede områder Vegetation / vegetationszoner

19 PLANTEKONGRES, 2011 Hvad er idéen med konstruerede vådområder?