Biologische beschikbaarheid van stikstof en fosfaat in effluent: Kunnen algen nog wel groeien op nagezuiverd effluent van rwzi Leiden Zuid-West? Kees Bruning, Jaap Postma en Richard Jonker 1
Biologische beschikbaarheid
licht alg
Anorganisch N, P Organisch N, P
2
Metingen aan stikstof en fosfaat
fosfaat opgelost organisch Omzetting naar anorganisch
anorganisch ortho-fosfaat
stikstof niet-opgelost Filter
opgelost organisch Omzetting naar anorganisch
Filter niet opgelost
anorganisch nitriet, nitraat, ammonium
3
Invloed van biologische beschikbaarheid Bacteriën en algen nemen stikstof en fosfaat op uit oppervlaktewater Stikstof en fosfaat zijn vaak de limiterende factoren voor algengroei Normen voor N- en P zijn veelal voor totale hoeveelheid N- en P ontwikkeld Afwenteling van N- en P zijn gebaseerd op vrachten totaal-N en totaal-P Nemen algen alle N- en P op? Wat betekent dit voor normstelling? 4
Hoge investeringen in waterzuivering van stikstof en fosfaat Welk effect hebben investeringen op waterkwaliteit? Welk effect hebben nieuwe zuiveringstechnieken op kwaliteit van stikstof en fosfaat in effluent? Welke bijdrage heeft effluent nog aan eutrofiering? Rwzi verwijdert verschillende vormen van stikstof en fosfaat met verschillende efficiënties.
5
Assay voor biologische beschikbaarheid Algen groeien in medium zonder P- en N Toevoegen van effluent Meten van algengroei Met effluent
Referentie 30 µgP/L
effluent 1/3
blanco P
chlorofyl-fluorescentie
chlorofyl-fluorescentie
blanco P
Percentage Biologisch beschikbaar P 0
0
5 dagen
10
5
10
15
15 dagen
6
STOWA-project: methode om biologische beschikbaarheid van stikstof en fosfaat te kwantificeren Methode: in hoeverre zijn algen in staat te groeien op stikstof en fosfaat in effluent? Vergelijken met referentie stikstof en fosfaat Welke fractie is bruikbaar/ opneembaar? Welke fractie is biologisch niet beschikbaar? 15-20 dagen: lange tijd voor beschikbaar maken van N- en P Invriezen en ontdooien, verhitten tot 120oC als extra methode om N- en P beschikbaar te maken 7
totaal opgelost P (TDP) Totaal opgelost
P biobeschikbaar P Biobeschikbaar P Oedenrode 050308
3.80
Dinther 050308
1.60
Leiden afl nbt 050408
0.75
Tilburg 050308
0.51
Biest-Houtakker 151107
0.45
Leiden afl nbt 210108
0.43
Leiden afl nbt 030408
0.27
Land van Cuijk 050308
0.24
Leiden afl nbt 151107
0.16
Leiden na vbf 151107
0.07
biobeschikbaar P als % Biobeschikbaar van TDP
P als percentage van totaal P
92%
3.48 77%
1.23 63%
0.47
86%
0.44
33%
0.15
93%
0.40
41%
0.11
47%
0.11
77%
0.12
3%
0.01
0.01
8
0.1
1 mgP/l
10
0%
100%
Biobeschikbaar biobeschikbaar N als % van TDN
N als percentage van totaal N
totaal opgelost N (TDN) Totaal opgelost
N biobeschikbaar N Biobeschikbaar N Oedenrode 050308
10.8
76%
8.2
Tilburg 050308
6.9
Land van Cuijk 050308
6.7
Biest-Houtakker 151107
5.9
Dinther 050308
4.8
Leiden afl nbt 050408
4.6
Leiden afl nbt 030408
3.4
Leiden afl nbt 151107
3.1
Leiden afl nbt 210108
2.8
Leiden na vbf 151107
1.3
83% 5.7 69%
4.6
87%
5.1
50%
2.4
78%
3.6
53%
1.8
72%
2.2
102%
2.9
33%
0.4
9
0.1
1
10 mgN/l
100
0%
100%
Lineaire relatie tussen organisch Nen P en biobeschikbaarheid 100% % niet-biobeschikbaar P % niet-biobeschikbaar P
% niet-biobeschikbaar % niet-biobeschikbaar N N
100%
75%
50%
25%
0%
75%
50%
25%
0% 0%
25%
50%
75%
organisch N (DON) %%organisch N
100%
0%
25%
50%
75%
100%
organisch P (DOP) % %organisch P
10
100%
100%
75%
75%
als % van TDP % DOP organisch P
als % van TDN % DON organisch N
Relatie totaal N- P en biologische beschikbaarheid
50%
25%
0% 1
10
Totaal stikstof (mg/L) TDN (mgN/l)
100
50%
25%
0% 0.01
0.1
1
10
TDP (mgP/l)(mg/L) Totaal fosfaat
Weinig N en P in effluent, dan hoog aandeel organische fractie 11
Dataset 22 rwzi’s bevestigt dit beeld Organisch fosfaat: 4-63%, gemiddeld 24% Organisch stikstof: 15-90%, gemiddeld 30% Lage concentratie N, P: hoog percentage organisch N, P Begeleidingscommissie STOWA-project: R. van Dalen (Waterschap Veluwe) C.A. Uijterlinde (STOWA) J. de Jonge (Waterschap De Dommel) M. Ouboter (Waternet) G. Eugelink (Waterschap Regge en Dinkel) 12
totaal-N of -P
Welke fractie wordt gezuiverd?
anorganisch N of P
'organisch' N of P
conventionele technieken
nageschakelde technieken
13
Persistente stoffen EDTA Vlamvertragers benzothiazole en N-bevattende pharmaceutica fosfororganische herbiciden insecticiden en fungiciden, brandbeveiligingsmiddelen weekmakers en bestanddelen van lakken en lijm
14
Biologische beschikbaarheid (2)
licht alg
bacterie Anorganisch N, P Organisch N, P
15
Conclusies Biologische beschikbaarheid van N- en P in effluent kan gemeten worden Biologisch niet-beschikbaar N- en P is gecorreleerd met organisch N- en P Bij vergaande zuivering: à à à à à
Lage concentraties totaal N- P Hoge bijdrage organisch N- P in restant Lage bioschikbaarheid N- en P Lage directe ecologische activiteit Win- win situatie
16
Wat betekent dit? Garantie tot de hoek? Wat is het lot van de biologisch niet-beschikbare fractie? Mogelijk verdere afbraak bij lange verblijftijden Onderzoek in oppervlaktewater Brongericht beleid op persistente stoffen Ook in marien onderzoek, Atlantische Oceaan, 7-55% van P niet biologisch beschikbaar Als niet-biologisch beschikbare fractie laag is, heeft verdere zuivering weinig toegevoegde waarde Invloed op normstelling? Verder onderzoek?
17
