zuiveringsmoerassen: werking en onderliggende processen

Transcriptie

1 Verbetering van de hygiënische waterkwaliteit in zuiveringsmoerassen: werking en onderliggende processen 14 februari 2012 Bram T.M. Mulling 29 maart 2012

2 houd Wat zijn pathogenen? Zijn er gezondheidsrisico s? Effect van zuiveringsmoeras op de hygiënische waterkwaliteit (case studie) Onderzoeks locatie Verwijdering van pathogenen Wat zijn de onderliggende processen? Samenvatting

3 Wat zijn pathogenen? Pathogenen zijn (micro)-organismen die bij blootstelling ziektes kunnen veroorzaken. Verscheidenheid aan type organismen (virussen, bacteriën, parasieten, schimmels; µm) Grote hoeveelheiden aanwezig in afvalwater Monitoring met indicator-organismen E.coli Enterococci Clostridium Bacteriodes- perfringens fagen Bacterie Fecale contaminatie Facultatief anaeroob µm Bacterie Fecale contaminatie Facultatief anaeroob µm Bacterie Anaerobe µm Virus Fecale contaminatie 0.026µm

4 Zijn er gezondheidsrisico s? ruw afvalwater? Ja, daarom hebben we sanitatie! RWZI-effluent? Ja, maar wel lager: er is geen richtlijn voor hygiënische kwaliteit Richtlijn hebben we voor wel zwemwater (E.Coli en Enterococci, respectivelijk 900 en 330 kve 100mL -1 ) We verkennen of we met een zuiveringsmoeras de zwemwaterrichtlijn kunnen bereiken

5 Zijn er gezondheidsrisico s? ruw afvalwater: Ja RWZI effluent: Ja Reductie benodigd (zwemwater): E.coli 1 log Enterococci 1 log 7.0 dicatie-organismen in RWZI influent en effluent (Grou) 6.0 Log KVE 100mL E. coli Enterococci C. perfringens Bacteroides fagen (PFU) RWZI in RWZI uit Moeras uit zwemwater

6 Effect van zuiveringsmoeras op de hygiënische waterkwaliteit Heeft een zuiveringsmoeras i de capaciteit om de hoeveelheid pathogenen in RWZI effluent te verlagen tot zwemwaterrichtlijn? (Case studie, Aqualân, Grou)

7 Kanaal Grou, Friesland Visvijver RWZI Grou Rietsloten Bezinkingsvijvers m

8 Kanaal Grou, Friesland Visvijver RWZI Grou Rietsloten Bezinkingsvijvers

9 Zuiveringsmoeras maakt zwemwater (gemiddeld) E 100mL Log 10 KV zwemwater 0.0 E. coli Enterococci C. perfringens Bacteroides fagen (PFU) RWZI in RWZI uit / Moeras in Moeras uit

10 Maar niet altijd onder de zwemwaterrichtlijn Voornamelijk: de winter en zomer E.coli Beste hygiënische waterkwaliteit in: Lente en herfst Conform zw wemwaterno orm 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% E.coli Enterococci Winter Lente Zomer Herfst

11 Bijdrage individuele compartimenten Grotere bijdrage rietsloten aan pathogeen verwijdering Wel kleine verschillen tussen de indicator-organismen Desinfectie (Log 10 KVE) E. coli Enterococci C. perfringens Bacteroides fagen (PFU) Bezinkingsvijvers Rietsloten

12 Wat zijn de onderliggende processen? Sedimentatie Sterfte & nagroei Begrazing UV straling Biofilm invanging Externe toevoeging

13 Sedimentatie Sedimentatie van pathogenen Sedimentatie snelheid (KVE cm -2 d -1 ) Sedimentatie e snelheid (mg cm -2 d -1 ) E.coli Zwevende stof Afstand van instroom (m) Sedimentatievallen in het veld Wel sedimentatie van zwevende stof Geen sedimentatie van E.coli Sedimentatie draagt weinig bij aan verwijdering pathogenen (<10µm * ) * Kadlec and Wallace (2009). Treatment wetlands, second edition.

14 Sterfte & nagroei Natuurlijke sterfte en nagroei (KVE ml 1 ) E.coli Lab-experiment bij verschillende temperatuur Nagroei van E.Coli mogelijk * Afhankelijk van temperatuur warme periode hogere afsterving Tijd (uur) 10 C 20 C * Kadlec and Wallace (2009). Treatment wetlands, second edition. Ishii S. & Sadowsky M.J. (2008) Escherichia coli in the environment: Implications for water quality and human health. Microbes and Environments, 23,

15 Begrazing Bacteriovore zoöplankton in Grou individuen per liter Berekende begrazingscapaciteit: deeltjes per liter per uur Potentieel zeer effectief Ciliaten, amoeben en radardiertjes (<30µm) 95-99% van de capaciteit Platwormen Radardiertjes Amoeben Watervlooien Mossel-larven Ringwormen Rondwormen Ciliaten Roeipootkreeftjes Nauplius larven Mosselkreeftjes

16 Begrazing Begrazing van pathogenen door zoöplankton Lab: verwijdering van zoöplankton (>5µm) verlaagt de afsterving van E.coli Veld: belangrijke bacteriovoren positief gecorreleerd aan E.coli verwijdering Aannemelijk: 2/3 E.Coliwordt opgegeten door zoöplankton 400 Amoeben (<30µm) 1 ) E.coli (KVE ml Tijd (uur) Met zooplankton Zonder zooplankton Aanta al Amboeb ben E Coli verwijdering

17 UV straling UV-A+B straling bevordert de afsterving van E.coli 400 Lab-experiment verhogen van UV- A+B E.co oli (KVE ml 1 ) Tijd (uur) UV geeft hoge sterfte in 66 uur Betekenis praktijk onzeker: >99% UV geabsorbeerd in de bovenste laag van de vijvers * Schaduw van riet in rietsloten s nachts geen UV Zonder UV Met UV Effect UV waarschijnlijk beperkt * Morris et al. (1995). "The attentuation of solar UV radiation in lakes and the role of dissolved organic carbon." Limnology and Oceanography 40(8):

18 Biofilm invanging vanging van pathogenen door biofilm Geen lab- of veldonderzoek Biofilm voornamelijk in rietsloten aanwezig Literatuur geeft aan: Biofilm heeft grote capaciteit om veel deeltjes in te vangen van de grote van virussen, bacteriën en protozoa * Mogelijk grote invloed van biofilm op pathogeen verwijdering * Stott & Tanner (2005) fluence of biofilm on removal of surrogate faecal microbes in a constructed wetland and maturation pond. Water Science and Technology, 51, Chabaud et al. (2006) Bacteria removal in septic effluent: fluence of biofilm and protozoa. Water Research, 40,

19 Externe toevoeging vloed van watervogels Algemene bacteriodes-fagen en humaan specifieke bacteriodesfagen geanalyseerd in het veld odes g -fagen PFU L 1 ) Bacterio p (log 10 P Moeras in Algemene Rietsloten in Humaan specifiek Moeras uit Afname van zowel humane als algemene bacteriodes-fagen over het systeem Geen aanwijzing voor toevoeging van pathogenen door vogels Geen data winter maanden Hogere vogel dichtheden

20 Overzicht van onderliggende processen Relative e bijdrage op verw wijdering Zooplankton Zooplankton Biofilm Sterfte Sterfte UVR Sedimentatie Biofilm Sedimentatie UVR Hoeveelheid Pathogenen toevoeging Nagroei toevoeging Nagroei Onderzocht (veld) schatting (experiment) schatting (literatuur)

21 Samenvatting Zuiveringsmoeras verwijdert pathogenen uit RWZI effluent Grou log (E.coli, Enterococci) Verbeteringen hygiënische waterkwaliteit zelfs tot zwemwater kwaliteit Rietsloten belangrijk in pathogeen verwijdering Pathogeen verwijdering voornamelijk door biologische processen Zoöplankton begrazing vanging biofilm Nog te doen: Effect biofilm kwantificeren Nagroei/sterfte beter kwantificeren Effect UV kwantificeren

22 Onderzoeksteam Waternet Yolanda Dullemont Ron van der Oost Joost Kappelhof Universiteit van Amsterdam Bram Mulling Daan Mes Anne de Valençia Harm van der Geest Wim Admiraal STOWA / Witteveen+Bos Rob van den Boomen Het waterlaboratorium Dirk Jan Sohl KWR Paul van der Wielen