1.2 Coordonnées des personnes-ressources et des institutions impliquées dans l'évaluation et la documentation de la Technologie

Nom du projet qui a facilité la documentation/ l'évaluation de la Technologie (si pertinent)

OPtimal strategies to retAIN and re-use water and nutrients in small agricultural catchments across different soil-climatic regions in Europe (OPTAIN)

Nom du projet qui a facilité la documentation/ l'évaluation de la Technologie (si pertinent)

Approaches for design and realization of complex effective measures for tile drained agricultural catchments by land consolidations (QK21010341)

Nom du ou des institutions qui ont facilité la documentation/ l'évaluation de la Technologie (si pertinent)

Research Institute for Soil and Water Conservation (VUMOP) - République tchèque

1.3 Conditions relatives à l'utilisation par WOCAT des données documentées

Le compilateur et la(les) personne(s) ressource(s) acceptent les conditions relatives à l'utilisation par WOCAT des données documentées:

Oui

1.4 Déclaration sur la durabilité de la Technologie décrite

Est-ce que la Technologie décrite ici pose problème par rapport à la dégradation des terres, de telle sorte qu'elle ne peut pas être déclarée comme étant une technologie de gestion durable des terres?

Non

Commentaires:

The advantage of the drainage biofilter is that it occupies only a relatively small area and only minimally impedes soil cultivation

1.5 Référence au(x) Questionnaires sur les Approches de GDT (documentées au moyen de WOCAT)

2.1 Courte description de la Technologie

Définition de la Technologie:

Biofilters or “bioreactors” connected to agricultural tile drains are relatively inexpensive and space-saving measures with considerable potential to improve the quality of drainage water.

2.2 Description détaillée de la Technologie

Description:

A biofilter or “bioreactor” is a relatively small installation used to break down pollutants from drainage water. Its basic function is to allow the passage of drainage water, contaminated with nutrients and pesticides, through a container with pollutant-reducing agents. Bioreactors are usually located at the bottom of agricultural drainage structures on the drains or in connection with drainage outlets. Ideally, the biofilter is located on a site that is no longer part of the cultivated land or is under permanent grassland.

In principle, two biofilter solutions are possible. In the case of low and regular drainage flows, the drainage section is directly replaced by a biofilter. With higher flows and in the case of rapid response of the drainage structure to rainfall-runoff episodes, the biofilter is placed parallel to the outlet drain or is located under the drainage outlet (if ambient conditions allow). Such a design includes a distribution structure (preferably located in a drainage manhole) and a drainage pipe to allow safe bypassing of a portion of the elevated drainage outlet, to maintain the residence time of the water in the biofilter and thus its corresponding efficiency.

The biofilter may be designed as closed or open. A closed biofilter is completely buried and normal tillage can take place. An open biofilter lacks the advantage of an undisturbed terrain but has the advantage of benefitting from plants that enhance the purification of drainage water by bacteria living on their roots.

The installation always consists of a bed or container in which the reducing agent is enclosed, ensuring the isolation of the agent from the surrounding soil and water. In the case of a smaller sized closed biofilter, a plastic container can be used, while in the case of a larger or open design, plastic film can be used as a bed. Various materials can be used as biofilter fillings, or substrates, both individually and in combination. In most cases, the reducing agent is carbonaceous, with denitrification mediated by chemo-organotrophic bacteria.

In terms of N-NO3 removal, the most effective are wood chips, which have a high hydraulic conductivity and a C:N ratio of 30:1 to 300:1. In particular, chips from poplar, pine and larch are suitable. For the removal of pesticides or biopharmaceuticals, then biochar (biochar) and lignite are suitable as natural and readily available materials. A combination of materials can also be used. For example, the addition of biochar to the wood chips will increase the efficiency of the bioreactor in degrading pesticides, or the charge can be combined with an inorganic substrate (sand, vermiculite), which is added to prevent undesirable settling, reduce hydraulic conductivity and at the same time mechanically purify the drainage water.

2.3 Photos de la Technologie

2.5 Pays/ région/ lieux où la Technologie a été appliquée et qui sont couverts par cette évaluation

2.6 Date de mise en œuvre de la Technologie

Si l'année précise est inconnue, indiquez la date approximative: :

• il y a moins de 10 ans (récemment)

2.7 Introduction de la Technologie

Spécifiez comment la Technologie a été introduite: :

• au cours d'expérimentations / de recherches
• par le biais de projets/ d'interventions extérieures

Commentaires (type de projet, etc.) :

Several biofilters have already been implemented as part of research projects, and the development of a standardized, efficient and easy-to-implement solution is currently underway.

3.1 Principal(aux) objectif(s) de la Technologie

• protéger un bassin versant/ des zones situées en aval - en combinaison avec d'autres technologies
• conserver/ améliorer la biodiversité

• reduce diffusive agricultural pollution

3.2 Type(s) actuel(s) d'utilisation des terres, là où la Technologie est appliquée

Les divers types d'utilisation des terres au sein du même unité de terrain: :

Non

3.3 Est-ce que l’utilisation des terres a changé en raison de la mise en œuvre de la Technologie ?

Est-ce que l’utilisation des terres a changé en raison de la mise en œuvre de la Technologie ?

• Oui (Veuillez remplir les questions ci-après au regard de l’utilisation des terres avant la mise en œuvre de la Technologie)

3.4 Approvisionnement en eau

Approvisionnement en eau des terres sur lesquelles est appliquée la Technologie:

• pluvial

3.5 Groupe de GDT auquel appartient la Technologie

• gestion des eaux de surface (sources, rivières, lacs, mers)
• gestion des eaux souterraines

3.6 Mesures de GDT constituant la Technologie

3.7 Principaux types de dégradation des terres traités par la Technologie

3.8 Prévention, réduction de la dégradation ou réhabilitation des terres dégradées

Spécifiez l'objectif de la Technologie au regard de la dégradation des terres:

• non applicable

Commentaires:

This measure is primarily aimed at improving water quality.

4.1 Dessin technique de la Technologie

4.2 Informations générales sur le calcul des intrants et des coûts

Spécifiez la manière dont les coûts et les intrants ont été calculés:

• par entité de la Technologie

autre/ monnaie nationale (précisez):

EUR

Indiquez le taux de change des USD en devise locale, le cas échéant (p.ex. 1 USD = 79.9 réal brésilien): 1 USD = :

0,92

4.3 Activités de mise en place/ d'établissement

	Activité	Calendrier des activités (saisonnier)
1.	Selecting proper place for the measure	Before implementation
2.	Obtaining the consent of the owners and users of the affected land	Before implementation
3.	Project documentation	Before implementation
4.	Water management office permisiond and building permission	Before implementation
5.	Excavation works	Drier period, ideally at the end of the growing season
6.	Biofilter construction	Drier period, ideally at the end of the growing season
7.	Filling the biofilter with substrates	Drier period, ideally at the end of the growing season

4.4 Coûts et intrants nécessaires à la mise en place

	Spécifiez les intrants	Unité	Quantité	Coûts par unité	Coût total par intrant	% du coût supporté par les exploitants des terres
Main d'œuvre	Project/design	person-days	5,0	200,0	1000,0	100,0
Main d'œuvre	Engineering	person-days	10,0	200,0	2000,0	100,0
Main d'œuvre	Implementation of the measure	person-days	6,0	150,0	900,0	100,0
Equipements	Tansport of material	machine-days	5,0	150,0	750,0	100,0
Equipements	Excavation works	machine-days	3,0	220,0	660,0	100,0
Matériel végétal	grasss seeding	kg	10,0	8,0	80,0	100,0
Matériaux de construction	Distribution object (manhole)	piece	2,0	2200,0	4400,0	100,0
Matériaux de construction	Container for filling the biofilter	piece	1,0	2400,0	2400,0	100,0
Matériaux de construction	Sorbents (vermukulit, biochar, woodchips)	m3	3,0	440,0	1320,0	100,0
Matériaux de construction	drainage pipes and other material	m	20,0	2,0	40,0	100,0
Coût total de mise en place de la Technologie					13550,0
Coût total de mise en place de la Technologie en dollars américains (USD)					14728,26

Si le coût n'est pas pris en charge à 100% par l'exploitant des terres, indiquez qui a financé le coût restant:

co-financing from public sources

Commentaires:

Under certain conditions, owners and users of land, regardless of their legal form, municipalities and other public entities may apply for a subsidy for the implementation of this measure, which is provided by the Ministry of the Environment of the Czech Republic
The subsidy is up to 100 % of the total eligible expenditure, the minimum eligible direct implementation expenditure per project is set at CZK 250 000 ( 10 000 EUR), excluding VAT.

4.5 Activités d'entretien/ récurrentes

	Activité	Calendrier/ fréquence
1.	Exchange of reducing agent in biofilter	every 5 - 10 years
2.	Cutting the grass aroun the measure	twice a year
3.	Checking and maintenance/repairs	once a year

4.6 Coûts et intrants nécessaires aux activités d'entretien/ récurrentes (par an)

	Spécifiez les intrants	Unité	Quantité	Coûts par unité	Coût total par intrant	% du coût supporté par les exploitants des terres
Main d'œuvre	grass chopper	machine days	1,0	100,0	100,0	100,0
Matériel végétal	grasss seed	kg	10,0	8,0	80,0	100,0
Coût total d'entretien de la Technologie					180,0
Coût total d'entretien de la Technologie en dollars américains (USD)					195,65

Commentaires:

It is necessary to replace the sorbent once every 5 years to once every 10 years. The price of sorbents (vermiculite, biochar, woodchips) EUR 1320 for ca 3 cubic meters needed. The price for transportation and switching of old and new sorbents is ca EUR 300.

4.7 Facteurs les plus importants affectant les coûts

Décrivez les facteurs les plus importants affectant les coûts :

The price of this measure is mostly influenced by its dimensioning for a certain water residence time of the drainage runoff (the above described example is dimensioned for a delay period of about 12 hours at a maximum drainage flow of 0.5 l/s). Another factor is the price of sorbents, where biochar and vermiculite in particular are quite expensive (approximately 250 EUR/m3). Alternatively, woodchips can be used (80 EUR/m3). The price can also be reduced by a simpler construction of the biofilter bed. The minimum price for this measure is estimated at EUR 3 200.

5.1 Climat

5.2 Topographie

Indiquez si la Technologie est spécifiquement appliquée dans des:

• situations convexes

Commentaires et précisions supplémentaires sur la topographie:

The altitude varies between 549.8 and 497 m asl., The substrate is formed by partially
migmatized paragneiss in various degrees of degradation.
Quaternary sediments are represented by slope sands and
loams reaching 1–2 m thickness.

5.3 Sols

Si disponible, joignez une description complète du sol ou précisez les informations disponibles, par ex., type de sol, pH/ acidité du sol, capacité d'échange cationique, azote, salinité, etc.

The representation of soils
(according to the World Reference Base for Soil Resources
2006) is variable, with Gleyed Cambisols, Gleysols, and
sporadically Histosols. In the recharge area, the soil cover is
more homogenous, with prevailing Modal, Ranker and
Arenic Cambisols.

5.4 Disponibilité et qualité de l'eau

La salinité de l'eau est-elle un problème? :

Non

La zone est-elle inondée?

Non

Commentaires et précisions supplémentaires sur la qualité et la quantité d'eau:

Water quality is threatened by non-point source (agricultural) pollution, in particular by increased leaching of nitrate nitrogen and pesticides and their metabolites

5.5 Biodiversité

5.6 Caractéristiques des exploitants des terres appliquant la Technologie

5.7 Superficie moyenne des terres utilisées par les exploitants des terres appliquant la Technologie

5.8 Propriété foncière, droits d’utilisation des terres et de l'eau

Propriété foncière:

• entreprise
• communauté/ village

Droits d’utilisation des terres:

• loué
• individuel

Droits d’utilisation de l’eau:

• accès libre (non organisé)

Est-ce que les droits d'utilisation des terres sont fondés sur un système juridique traditionnel?

Non

5.9 Accès aux services et aux infrastructures

6.1 Impacts sur site que la Technologie a montrés

Impacts écologiques

Cycle de l'eau/ ruissellement

6.2 Impacts hors site que la Technologie a montrés

6.3 Exposition et sensibilité de la Technologie aux changements progressifs et aux évènements extrêmes/catastrophes liés au climat (telles que perçues par les exploitants des terres)

Autres conséquences liées au climat

Autres conséquences liées au climat

	Comment la Technologie fait-elle face à cela?
Irregular rainfall distribution and increasing number of runoff episodes	modérément

Commentaires:

A sudden increase in drainage flow during a rainfall-runoff episode may cause a short-term reduction in the effectiveness of the measures, whereby the residence time of water in the biofilter may be reduced and also a portion of the drainage runoff flows untreated through the bypass

6.4 Analyse coûts-bénéfices

Quels sont les bénéfices comparativement aux coûts de mise en place (du point de vue des exploitants des terres)?

Quels sont les bénéfices comparativement aux coûts d'entretien récurrents (du point de vue des exploitants des terres)?

6.5 Adoption de la Technologie

• cas isolés/ expérimentaux

6.6 Adaptation

La Technologie a-t-elle été récemment modifiée pour s'adapter à l'évolution des conditions?

Oui

autre (précisez):

treating of pesticide pollution

Spécifiez l'adaptation de la Technologie (conception, matériaux/ espèces, etc.):

The use of biochar and other advanced materials as substrates will enable the use of bioreactors to reduce water pollution from pesticides and their metabolites

6.7 Points forts/ avantages/ possibilités de la Technologie

Points forts/ avantages/ possibilités du point de vue de l'exploitant des terres
Relatively small and cheap measure
The measure does not require frequent and costly maintenance

Points forts/ avantages/ possibilités du point de vue du compilateur ou d'une autre personne ressource clé
High efficiency of drainage water treatment measures

6.8 Faiblesses/ inconvénients/ risques de la Technologie et moyens de les surmonter

Faiblesses/ inconvénients/ risques du point de vue de l’exploitant des terres	Comment peuvent-ils être surmontés?
Difficult to obtain subsidies for construction	Change in subsidy polices
Often different owner and user of the land concerned

Faiblesses/ inconvénients/ risques du point de vue du compilateur ou d'une autre personne ressource clé	Comment peuvent-ils être surmontés?
Reduced efficiency during significant rainfall-runoff events	Correct sizing of the measure.

7.1 Méthodes/ sources d'information

7.2 Références des publications disponibles

Titre, auteur, année, ISBN:

ZAJÍČEK, A., SYCHRA, L., VYBÍRAL, T., HEJDUK, T., ČMELÍK, M., FUČÍK, P., KAPLICKÁ, M. 2021: Design of the Revitalization measures on the Main drainage facilities and hydrologically related Detailed drainage facilities (In Czech)

Disponible à partir d'où? Coût?

https://doi.org/10.3390/w15061247

Titre, auteur, année, ISBN:

Kvítek, T.; Zajíček, A.; Dostál, T.; Fučík, P.; Krása, J.; Bauer, M.; Jáchymová, B.; Kulhavý, Z.; Pavel, M. Slowing Down Quick Runoff—A New Approach for the Delineation and Assessment of Critical Points, Contributing Areas, and Proposals of Measures to Reduce Non-Point Water Pollution from Agricultural Land. Water 2023, 15, 1247.

Disponible à partir d'où? Coût?

https://doi.org/10.3390/w15061247

Titre, auteur, année, ISBN:

Vrchovecká, S., Asatiani, N., Antoš, V., Wacławek, S., Hrabák, P. (2023): et al. Study of Adsorption Efficiency of Lignite, Biochar, and Polymeric Nanofibers for Veterinary Drugs in WWTP Effluent Water. Water Air Soil Pollut 234, 268.

Disponible à partir d'où? Coût?

https://doi.org/10.1007/s11270-023-06281-0

Titre, auteur, année, ISBN:

Johnson, G. M.,Christianson, R. D., Cooke, R.A. C., Diaz-Garcia, C., Christianson, L. E. 2022. Denitrifying bioreactor woodchip sourcing guidance based on physical and hydraulic properties. ECOLOGICAL ENGINEERING, 184

Disponible à partir d'où? Coût?

DOI10.1016/j.ecoleng.2022.106791

Titre, auteur, année, ISBN:

Christianson, LE et al., 2021. EFFECTIVENESS OF DENITRIFYING BIOREACTORS ON WATER POLLUTANT REDUCTION FROM AGRICULTURAL AREAS,AGRICULTURAL ENGINEERINGAGRICULTURAL ENGINEERING

Disponible à partir d'où? Coût?

DOI10.13031/trans.14011

7.3 Liens vers les informations pertinentes en ligne

Titre/ description:

Zajíček, A., Hejduk, T., Sychra, L., Vybíral, T., Fučík, P. (2022): How to Select a Location and a Design of Measures on Land Drainage – A Case Study from the Czech Republic. Journal of Ecological Engineering 2022, 23(4), 43–57. ISSN 2299–8993.

URL:

https://doi.org/10.12911/22998993/146270