Fact sheet diep mengen

curatief –
mengen - verticaal
broninfo
nvt
brongrootte
nvt
werkingsprincipe
Door de blauwalgen diep te mengen vangen cellen onvoldoende
licht om goed te kunnen groeien. Destratificeren is niet afdoende
om bloeien van bijvoorbeeld Microcystis te kunnen tegengaan. Er
moet een verticale neerwaartse stroming op gang gebracht
worden die de stijgsnelheid van de blauwalgen overtreft. De
(drijf)voordelen die blauwalgen hebben vanwege de gasblaasjes
worden hiermee opgeheven. De concurrentiekracht van het
overig fytoplankton neemt toe. Daarnaast wordt de biomassa
over de gehele diepte verdeeld waardoor de concentratie
bovenin de waterkolom afneemt.
systeemeisen

Verticale menging is inzetbaar in diepe plassen. Er is geen
vaste richtlijn vanaf welke diepte het goed zal functioneren
omdat de vorm van de plas en de verhouding tussen diep en
ondiep areaal van belang is. Indien menging te ondiep wordt
toegepast krijgen cellen relatief meer licht dan in een
situatie zonder menging en dat gaat ten koste van de mate
van lichtlimitatie. Door de menging treedt nog wel een
verdunning op van de celconcentratie, die wordt immers
over de gehele diepte verspreid. Menging kan dan nog
steeds blauwalgenpopulaties aan het oppervlak sterk
verminderen, maar het is minder effectief, risicovoller en
kostbaarder dan het dieper mengen waarbij gestuurd wordt
op het verminderen van biomassa op basis van lichtlimitatie.
Zie ook onder risico’s.

Er is (een beperkte hoeveelheid) literatuur, gebaseerd op
modelberekeningen, waar een minimale mengdiepte uit valt
te destilleren. Deze varieert van mengen van epilimniondikte
tot 15 meter [1], [2]1 meer literatuur PM. Er is ook een
modelaanpak, gebaseerd op het concept van een kritische
diepte (30 meter) waarbij vanaf die kritische diepte alle
algen verdwijnen bij voldoende menging. In dat concept zou
het mengen van enkele meters diepte al voldoende zijn om
Microcystis te laten verdwijnen [3]. In een review over het
verkleinen van de mengdiepte in de Nieuwe Meer is
aangegeven dat (blauw)algenbiomassa’s een factor 2-3
zullen toenemen bij het aanpassen van de mengdiepte van
20 naar 15 meter. Risico’s op drijflagen nemen dan ook toe
[4]. In een recente rapportage voor de Nieuwe Meer worden
modelresultaten zo geïnterpreteerd dat de mengdiepte van
20 meter naar 15 meter teruggebracht kan worden zonder
risico’s op blauwalgbloeien, omdat de berekende 20 µg/l
chlorofyl-a acceptabel wordt geacht [5]. Het betreft niet
1
1
Niet publiek beschikbaar, betreft studie in opdracht van Nuon.
Beating the Blues, 22/6/2014
J.M. Stroom (Waternet), W.E.A. Kardinaal (KWR)
[email protected]
gecalibreerde modelresultaten en onderbouwing ontbreekt
wat betreft de toelaatbare chlorofyl-a concentraties. De
praktijk leert dat deze concentraties Microcystis midden op
de plas tot drijflagen kan leiden aan de oevers data meren
en zwemverboden PM.

Er is nauwelijks literatuur voorhanden gebaseerd op
praktijkuitvoeringen waaruit een minimale diepte valt te
destilleren. Van de Bosplas met een mengdiepte van 15
meter is bekend dat de resultaten redelijk zijn, maar niet
goed. De menging is niet optimaal, maar mogelijk is ook de
mengdiepte in de plas niet groot genoeg [6].

Aanbevolen wordt de vuistregel aan te houden dat vanaf 20
meter (maximale) diepte verticale menging een grote kans
van slagen heeft tegen acceptabele kosten.
effectiviteit/werkingsduur
Er is veel ervaring met verticale menging. Blauwalgbloeien en
drijflaagvorming kan effectief worden tegengegaan mits het
tijdig wordt ingezet (normaliter in mei). De werkingsduur wordt
bepaald door de technische werkingsduur. In de Nieuwe Meer
zijn na ongeveer tien jaar zowel de lijnbeluchting als de
compressors vervangen. Inmiddels is meer ervaring met
kosteneffectieve puntbeluchters die naar verwachting langer
meegaan (toegepast in Zegerplas en Vlietland).
uitvoering
De menging wordt gerealiseerd door op grote diepte kleine
belletjes lucht in te brengen. Deze zijn zeer klein om veel water
mee naar boven te kunnen meesleuren, maar niet zo klein dat
ze oplossen in het water. Met het opstijgen van de lucht ontstaat
verticale stroming in het watersysteem (zie illustratie).
Normaliter is een dergelijke installatie de hele zomer in bedrijf.

Er kan op een aantal locaties een puntbeluchting (met
diffusors) geïnstalleerd worden of er kan door middel van
een buizennetwerk een lijnbeluchting aangelegd worden.
Voor deze technieken is veel ervaring en kennis aanwezig
(zie onder verder lezen).

Een op zich conventionele techniek maar pas recentelijk in
Nederland toegepast voor blauwalgbestrijding betreft een
airlift (bellenpomp). Hierbij wordt de perslucht onder in een
buis gepompt, waardoor de opwaartse stroming in de buis
plaats vindt. Een bellenpomp is in 2011 - 2013 gebruikt in
de kleine Ursemmerplas (maximaal 17 meter diep, 0.03 km2
oppervlak) met overwegend positief resultaat (niet
gedocumenteerd). Voor de Nieuwe Meer (1.3 km2) wordt
gerapporteerd dat drie bellenpompen de huidige opstelling
kunnen vervangen [5]. Deze layout wordt echter niet
onderbouwd maar zou 85% minder energiekosten opleveren,
gebaseerd op 110 kW resp. 30 kW aan geïnstalleerd
compressorvermogen2. De layout van de Nieuwe Meer
2
2
Voor beide layouts wordt uitgegaan van een mengdiepte van 15 meter.
Beating the Blues, 22/6/2014
J.M. Stroom (Waternet), W.E.A. Kardinaal (KWR)
[email protected]
genereert 5.3 resp. 4.5 m3/s/kW waterverplaatsing (bij
mengdieptes van 20 en 15 m) [7]. De airlift in de
Ursemmerplas genereert 0.5 m3/s/kW waterverplaatsing
(mengdiepte 13 m) [8]. Eea. bevestigt een beknopte
literatuurstudie waarin het rendement van een bellenpomp
(met een kleinere diameter) op 0.13 – 0.52 m3/s/kW
waterverplaatsing wordt berekend [9].
In deze sheet wordt de airlift als een niet bewezen techniek
beschouwd.
risico’s

Bij installatie in een te ondiepe plas is het werkingsprincipe
lichtlimitatie te beperkt van toepassing. Dan blijft
concentratieverlaging als gevolg van diepe menging over en
dat geeft minder goede resultaten. In het slechtste geval
functioneert de menging juist als een industriële ‘batch
reactor’ waarbij het mengen een optimale toegankelijkheid
van voedingsstoffen verzekert waardoor (blauw)algenbloeien
(m.n. Plankthotrix) kunnen toenemen. Dit is gebeurd in de
zwemplas De Kuil. Daar kan ook het ontwerp van de menger
(windaangedreven) een rol gespeeld hebben [10]. Juist als
er weinig wind is hebben blauwalgen concurentievoordeel en
dan staat een windaangedreven menger stil.

Uitval/storing van het systeem kan binnen enkele weken tot
bloei en drijflagen van blauwalgenmateriaal zorgen [11]. Bij
een installatie in een ondiepe plas waarbij lichtlimitatie
minder of niet aan de orde is zal deze periode naar
verwachting korter zijn.
neveneffecten

Door de complete verticale menging blijft de waterbodem in
de zomer zuurstofrijk.
o
Dit heeft mogelijk verlaging van ijzergebonden
fosfaatnalevering uit de waterbodem tot gevolg. Aan de
andere kant kunnen de hogere zuurstofconcentraties en
hogere temperatuur van het sediment resulteren in
meer afbraak van organisch materiaal en daardoor juist
meer nalevering van fosfaat [12]. Het netto effect is
onduidelijk. Voor de blauwalgenbloei is de
nutriëntenstatus niet van belang meer in een goed
gemengd diep systeem, voor het behalen van de
ecologische (KRW-)doelen wel.
o
De leefomgeving voor bodemvoedsel-etende vis zoals
brasem wordt vergroot, waardoor de biomassa kan
toenemen. Dit kan negatieve effecten hebben op
ondiepe vegetatieontwikkeling en wellicht ook
fosfaatnalevering vanuit de waterbodem al wordt dit
effect vooralsnog als laag ingeschat [13].

In zijn totaliteit zijn de verwachte neveneffecten gering en
netto positief omdat blauwalgen afnemen en helderheid
toeneemt, wat weer gunstig is voor submerse vegetatie
[14].
kosten
3
De kosten bedragen (aanneemsom inc. btw) ongeveer k€ 750
Beating the Blues, 22/6/2014
J.M. Stroom (Waternet), W.E.A. Kardinaal (KWR)
[email protected]
/km2 in het geval van plassen met een maximale diepte van
ongeveer 30 m. De energiekosten (50 kW) bedragen ongeveer
k€ 30 per jaar. Ondiepere en kleinere plassen worden relatief
duurder. Kosten kunnen wellicht beperkt worden door
optimalisatie van het ontwerp en beheer [11], [15].
referentieprojecten

Nieuwe Meer (Amsterdam) [6], [7], [11], [15]–[17]

Vlietland (Voorschoten) [18], [19]

Zegerplas (Alphen a/d Rijn) [18]

Haarlemmermeerse Bosplas (Hoofddorp) [6]

drinkwaterbekkens Petrusplaat, Honderd en Dertig, de
Gijster (de Biesbosch) [20], [21].
verder lezen

Voor algemene info over principes van verticale
luchtmenging zie [6], [17], [18], [22].

Over drijfvermogen en drijflaagvorming van Microcystis, zie
[23].
[1] K. R. O’Brien, G. N. Ivey, D. P. Hamilton, A. M. Waite, and P.
M. Visser, ‘Simple mixing criteria for the growth of
negatively buoyant phytoplankton’, Limnol. Oceanogr., vol.
48, no. 3, pp. 1326–1337, 2003.
[2] J. Huisman and K. Jöhnk, ‘Simulation of the population
development of the toxic cyanobacterium Microcystisin Lake
Nieuwe Meer under proposed heated water inflow scenarios;
Phase 4: Simulations for confined heat input’, Aquatic
Microbiology, IBED, University of Amsterdam (AMB),
Amsterdam, Oct. 2004.
[3] J. Huisman, J. Sharples, J. M. Stroom, P. M. Visser, W. E. A.
Kardinaal, J. M. Verspagen, and B. Sommeijer, ‘Changes in
turbulent mixing shift competition for light between
phytoplankton species’, Ecology, vol. 85, no. 11, pp. 2960–
2970, 2004.
[4] H. Los and R. Uittenbogaard, ‘Expert opinion adaptation
Nieuwe Meer Bubble installation’. WL Delft Hydraulics, 18Jun-2004.
[5] H. van de Weerd, ‘Onderzoek KRW maatregelen Nieuwe
Meer en Amstelveense Poel’, Arcadis Nederland BV,
Apeldoorn, 077566245:0.9, Jan. 2014.
[6] J. M. Stroom and F. van Schaik, ‘Beknopte evaluatie
mengsystemen Bosplas en Nieuwe Meer’,
Hoogheemraadschap van Rijnland, Leiden, Jan. 2007.
[7] E. Jungo, ‘Nieuwe Meer Amsterdam; Limitation of
Microcystis; Adaptation of the existing bubble plume
installation; Feasibility Study’, Jungo Engineering LTD.,
Zürich, V1Ju, 2004.
[8] R. Buiter, ‘Belletjes tegen de blauwalg’, Visionair, no. 29,
Sep. 2013.
[9] R. E. Uittenbogaard, ‘Instelling bellenscherm t.b.v. verzoek
simulaties en bezwaren oppositie vergunning; uitbreiding
energie verbruik per 18 juni 2014 (nav discussie air lifts)’.
Deltares, 18-Jun-2014.
[10]
‘Vervolgstudie bestrijding oscillatoria rubescens en
ceratium hirundinella in de Kuil; eindrapport’, Haskoning /
Hoogheemraadschap van West-Brabant,
7212.D1772.B0/R003/BWI/GKK, Aug. 1996.
[11]
J. Huisman, K. Jöhnk, B. Sommeijer, J. Sharples, P.
Visser, J. M. Stroom, F. de Jongh, O. Ross, M. Moore, L. van
den Hove, and B. Schaub, ‘Intermittent Mixing in Lake
Nieuwe Meer, Field Experiment and Model Simulations
4
Beating the Blues, 22/6/2014
J.M. Stroom (Waternet), W.E.A. Kardinaal (KWR)
[email protected]
2003’, IBED, Universiteit van Amsterdam, Amsterdam, Jun.
2004.
[12]
I. Chorus and J. Bartram, Toxic cyanobacteria in water:
a guide to their public health consequences, monitoring, and
management. London; New York: E & FN Spon, 1999.
[13]
L. Osté, G. Roskam, H. Los, and A. Cinjee, ‘Fosfaatfixatie
in de Sloterplas - Concept 4’, Deltares, Delft, 1208370-000,
versie 2, Feb. 2014.
[14]
N. G. Jaarsma, ‘Onderzoek neveneffecten
luchtmenginstallaties op diepe plassen’, Witteveen + Bos,
Deventer, LEDN176-1, 2011.
[15]
P. M. Visser, B. W. Ibelings, B. van der Veer, J. Koedood,
and L. Mur, ‘Artificial mixing prevents nuisance blooms of
the cyanobacterium Microcystisin Lake Nieuwe Meer, the
Netherlands’, Freshw. Biol., vol. 36, pp. 435–450, 1996.
[16]
E. Jungo, ‘Nieuwe Meer Amsterdam Microcystis Bekaempfung mit Kuenstlicher Zirkulation Machbarkeitsstudie’, Ingenieurbuero Jungo, Zürich, Sep.
1991.
[17]
E. Jungo, P. M. Visser, J. M. Stroom, and L. R. Mur,
‘Artificial mixing to reduce growth of the blue-green alga
Microcystis in Lake Nieuwe Meer, Amsterdam: an evaluation
of 7 years of experience’, Water Sci. Technol., pp. 17–23,
2001.
[18]
R. Uittenbogaard and E. Aparicio Medrano,
‘Hydrodynamic simulations of the reduction of microcystis
blooms by bubble plumes in deep lakes’, Deltares, Delft,
1002213-000-DSC-0003, Nov. 2011.
[19]
E. Aparicio Medrano, R. E. Uittenbogaard, L. M. Dionisio
Pires, B. J. H. van de Wiel, and H. J. H. Clercx, ‘Coupling
hydrodynamics and buoyancy regulation in Microcystis
aeruginosa for its vertical distribution in lakes’, Ecol. Model.,
vol. 248, pp. 41–56, Jan. 2013.
[20]
L. W. C. A. van Breemen and H. A. M. Ketelaars, ‘The
influence of artificial mixing and other factors on algal
biomass in the Biesbosch reservoirs’, Aqua Q. Bull. Int.
Water Supply Assoc., vol. 44, no. suppl. 1, pp. 65–71, 1995.
[21]
P. Visser, H. M. Ketelaarsl, L. C. A. Breemen, and L. Mur,
‘Diurnal buoyancy changes of Microcystis in an artificially
mixed storage reservoir’, Hydrobiologia, vol. 331, no. 1–3,
pp. 131–141, Sep. 1996.
[22]
G. D. Cooke, E. B. Welch, S. Peterson, and S. A. Nichols,
Restoration and Management of Lakes and Reservoirs, Third
Edition, 3rd ed. Boca Raton, FL: Taylor & Francis, 2005.
[23]
E. Aparicio Medrano, ‘Physical aspects explaining
cyanobacteria scum formation in natural systems’,
Eindhoven University of Technology, Eindhoven, 2014.
kennishouders
overheid

Waternet (Jasper Stroom)

HHRS Rijnland (Johan Oosterbaan en Mike Heuzen)
kennisinstituut

Universiteit van Amsterdam (Petra Visser, blauwalgen)

Universiteit van Genéve (Bas Ibelings, blauwalgen)

Deltares (Rob Uittenbogaard, mengen)
overig
5
Beating the Blues, 22/6/2014
J.M. Stroom (Waternet), W.E.A. Kardinaal (KWR)
[email protected]
illustratie
6
Beating the Blues, 22/6/2014
J.M. Stroom (Waternet), W.E.A. Kardinaal (KWR)
[email protected]

Download Report