Effecten op zwevend stof en nutriënten Rob van den Boomen Ruud Kampf 1
INHOUD 1. wat is zwevend stof (ZS)? 2. verandering van de hoeveelheid ZS in een Waterharmonica: bij normale belasting en bij een slibuitspoeling 3. verandering van de samenstelling van ZS 4. verandering van nutriënten 5. mogelijkheden voor optimalisatie 6. resumerend 2
1. Wat is zwevend stof? alle deeltjes die in water voorkomen, in verschillende grootte, in verschillende vorm en in verschillende samenstelling. Verschillende indelingen voor deeltjes : organisch of anorganisch deel levend of dood afmeting: groot of klein soort: micro-organismen versus bv. virussen wel of geen effect op omgeving: pathogenen wel (bacteriën, virussen, schimmels) herkomst: gevormd in rwzi (actief-slib, gegist slib) of al in influent 3
Zwevend stof is lastig te bepalen Basis analyse => zwevend stof als droge stof (mg/l) Aanvullende info uit bepaling van: organisch/anorganisch E. Coli als maat voor pathogen Chlorophyl-A als maat voor algen Onvrede over bestaande analyses => Stowa project a) analysetechnieken b) analyse Waterharmonica s in Nederland c) praktijkonderzoek met pieken in zwevend stof in Aqualân Grou 4
a) verschillende analysetechnieken ticle size ribution Part dist Che emical part ticle com mposition Biol ogical part ticle com mposition Spa atial particle stru ucture Chemical analyzers Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM-ED) Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) Laser diffraction Laser back scattering Spatial filter velocimetry Acoustic spectrometry Electroresistance counting Flow cytometry Particle video microscopy Manual microscopy Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) Environmental scanning electron microscopy (ESEM) Confocal laser scanning microscopy (CLSM) Indicator species culturing Real time quantitative Polymerase Chain Reaction (QPCR) Multiplex QPCR Denaturing Gel Electrophoresis (DGE) DNA restriction analysis DNA microarrays Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI-TOF MS) Path hogen dete ection 5
b) Onderzochte Waterharmonica s Waterharmonica s Elburg E Everstekoog t k Land van Cuijk Moerasbos Hapert Grou Sint Maartensdijk Klaterwater Ootmarsum. 6
2) Verandering van de hoeveelheid meetgegevens g van 8 Waterharmonica s, meerdere jaren, vaak maandelijkse metingen, meestal normale werking/belasting Elburg (vanaf 1978) en Everstekoog (vanaf 1995): ZS gelijk of nog een toename van zwevend stof in de Waterharmonica andere zes systemen: vergelijkbaar effect lage gehalten (5 a 10 mg/l), helder water Zwevend stof paradox! 7
ndestof media aan (mg/l) Zweve 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 afloop nabezinktank zandfilter vlooienvijver helofyten eindvijver/bos 1) Zwevend stof paradox Land van Cuijk 2005-2006 Land van Cuijk 2007-2008 Land van Cuijk 2009-2010 Hapert Noord Hapert Zuid Sint Maartensdijk 2000-2002 Sint Maartensdijk 2005-2007 effluent Sint Maartensdijk 2008-2010 Kaatsheuvel Grou Ootmarsum 8
onderzoek op Aqualân Grou 9
Verandering van piekwaarden? JA,,goede buffering van (incidentele) extremen uit de nabezinktank 30 Zwev vendestof (mg/l) 20 10 0 Effluent Na daphnia Na helofyten Paaivijver Locatie Zw evend stof range (mg/l) Effluent 0-18,9 Einde vlooienvijvers 0,5-10,0 Einde rietsloten 0,2-12,2 Paaivijver 2,9-54,9 10
Bevestigd in specifiek piekonderzoek! Grou: proef: 230 mg/l opgewekt gedurende 8 uur meer dan 95% wordt gebufferd in eerste vijvers! 250 Zwevend stof concentr ratie (mg/l) 200 150 100 50 0-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 dosering van slib tijd (dagen) aan het effluent Begin bezinkvijvers Eind bezinkvijvers Eind rietsloten 11
3) Verandert de samenstelling? Het water uit de nabezinktank ecologiseert, meer soorten organismen en met name andere soorten actief slib in effluent meer natuurlijk ZS verder: presentatie Bram Pathogenen Foto s Annie Kreike, Waterproef 12
4) Veranderen nutriënten en hoeveel? nutriënten verwijdering het beste in de RWZI zelf maar in de Waterharmonica treedt wel verwijdering op: N tot = 10-25%, P tot = 2-40% N-totaal P-totaal belasting verw ijdering percentage belasting verw ijdering percentage kgn/ha.jaar kgn/ha.jaar % kgp/ha.jaar kgp/ha.jaar % Land van Cuijk 6.400 1.070 17 750 16 2 Everstekoog 5.400 1.375 25 790 59 8 Sint Maartensdijk 4.500 790 17 710-272 -38 Hapert 3700 3.700 415 11 250-21 -8 Ootmarsum 2.300 560 24 649 58 9 Klaterw ater/kaatsheuvel 220 145 66 57 56 99 Zweden: N tot 25-50%, 50% Spanje : N tot 80-90% 13
4) Veranderen nutriënten en hoeveel? verwijdering is afhankelijk van belasting: absolute verwijdering neemt toe, rendement neemt af,! 14
Omzetting van componenten van (N) afbraak ammonium, toename nitraat met name in de zomer zit meeste N in N org misschien wel N-limiterend! N verwijdering met name in rietsloten! Stikstoffracties t eind vlooienvijver ij 4,00 stikstof (mg g/l) 3,00 2,00 1,00 Ntot Nkj (NH4+Norg) Norg NH4 NO2+NO3 000 0,00 1-mrt-07 1-apr-07 1-mei-07 1-jun-07 1-jul-07 1-aug-07 1-sep-07 1-okt-07 datum 15
Mogelijkheden voor optimalisatie compartimenten vlooienvijvers en rietsloten hebben duidelijk eigen en aanvullende rol dus beiden opnemen vlooienvijvers ij zouden meer zoöplankton moeten hebben (betere verwijdering/omzetting ZS en pathogenen). Mesocosm proeven wijzen dit uit. 16
Grou Mesocosms Effluent in 17
Optimalisatie is mogelijk Effluent mesocosm A mesocosm B Effluent mesocosm vlooienvijver rietsloten vlooienvijver rietsloten paaivijver paaivijver 18
Optimalisatie is mogelijk Effluent mesocosm m1 mesocosm m2 mesocosm m3 mesocosm m4 NH4: In: 1,4 mg/l, Uit: 0,2 mg/l Verwijdering:1,2 mg/l (80-90%) 19
Mogelijkheden voor optimalisatie Daartoe predatoren (vis) eruit, planten eruit. laatste compartiment met waterplanten en vis vormt het laatste deel van de mengzone tussen waterketen en watersysteem: het ZS is natuurlijk 20
Resumerend Waterharmonica verwijdert het zwevende stof afkomstig uit de rwzi en zet het om in een meer natuurlijke samenstelling van pathogenen naar algen en watervlooien De Waterharmonica levert: netto niet echt een lager gemiddelde aan ZS wel een buffering van pieken. Dus van belang voor vergunning en voor KRW-waterlichaam! Vlooienvijvers zijn goed voor desinfectie en zwevend stofverwijdering, maar moeten niet te natuurlijk worden ingericht, en er mag geen vis in zitten 21
Resumerend, vervolg Bezinking zorgt voor P verwijdering (ongeveer gelijk in vijvers en rietsloten) Rietsloten halen stikstof weg (nitrificatie, maar vooral denitrificatie) N en P verwijdering: 0-40% P tot en 10-25% N tot Minder effectief bij hogere belasting Hoge rendementen zijn mogelijk bij: Lage invoer gehalten Lage belastingen 22
tel 0570 69 79 11 fax 0570 69 73 44 www.witteveenbos.nl Deventer Almere Amsterdam Breda Den Haag Heerenveen Maastricht Rotterdam België (Antwerpen) Indonesië (Jakarta) Kazachstan (Aktau, Almaty, Atyrau) Letland (Riga) Rusland (St. Petersburg) Vietnam (Ho Chi Minh City) 23