Nieuwe DNA-analysemethode helpt biologische fosfaatverwijdering te optimaliseren

Royal HaskoningDHV en KWR hebben binnen het thema Smart Water Systems van TKI Watertechnologie een kwantitatieve DNA-methode (qPCR-methode) ontwikkeld waarmee de identiteit en hoeveelheid kan worden bepaald van bacteriën die in staat zijn om fosfaat uit afvalwater op te nemen. Met deze nieuwe analysemethode is het mogelijk de biologische fosfaatverwijdering uit afvalwater beter te monitoren en verder te optimaliseren, zodat afvalwater met lage hoeveelheden fosfaat kan worden geloosd.

Bij de afvalwaterzuivering is verwijdering van voedingsstoffen zoals fosfaten en nitraten heel belangrijk. Wanneer bij lozing van gezuiverd afvalwater te veel voedingsstoffen in het ecosysteem worden gebracht, kan dat leiden tot een sterke groei van bepaalde soorten, zoals algen, en tot een afname van de biodiversiteit. Afvalwaterzuiveraars willen daarom een vergaande en stabiele nutriëntenverwijdering realiseren. Daarbij is biologische fosfaatverwijdering een belangrijk hulpmiddel: een groep bacteriën in actief slib haalt het fosfaat uit het water en slaat het op, zodat het achterblijft in het slib. Dat zijn de Phosphate Accumulating Organisms (PAO’s). In actief slib zitten echter ook concurrerende bacteriën, die hetzelfde metabolisme hebben, maar geen fosfaat opnemen: de Glycogen Accumulating Organisms (GAO’s). Voor een goede biologische fosfaatverwijdering moeten veel meer PAO’s dan GAO’s aanwezig zijn. Om het proces van biologische fosfaatverwijdering te kunnen monitoren en optimaliseren is dus informatie nodig over de aanwezige PAO’s en GAO’s en hun hoeveelheden. De chemische analyses en slibactiviteitstesten die nu bij de afvalwaterzuivering worden gebruikt, geven daarover te weinig informatie.

Identiteit én hoeveelheid bacteriën

KWR en Royal HaskoningDHV hebben onderzocht of het mogelijk is met kwantitatieve DNA-technieken (qPCR) informatie te krijgen over de aard en hoeveelheden van de aanwezige PAO’s en GAO’s. Daarvoor zijn de meest voorkomende PAO’s en GAO’s met behulp van de literatuur geïdentificeerd en vervolgens specifieke DNA-sequenties geïdentificeerd die mogelijk bruikbaar zijn om deze bacteriën aan te tonen met qPCR-tests. Met deze specifieke primers en probes zijn qPCR-tests ontwikkeld waarmee het DNA van PAO- en GAO-bacteriën specifiek kan worden aangetoond, en ijklijnen gegenereerd waarmee hun hoeveelheiden kunnen worden bepaald. Analyses op praktijkmonsters uit verschillende afvalwaterzuiveringen laten zien dat de ontwikkelde qPCR-tests kunnen worden gebruikt om in korte tijd een beeld te krijgen van de biologische fosfaatverwijdering in zuiveringsprocessen. Met deze informatie kunnen technologen het proces optimaliseren.

Meer informatie

Download het rapport op de website of neem contact op met Robin Kraan (Royal HaskoningDHV) of Leo Heijnen (KWR). Dit project maakt deel uit van het TKI Watertechnologie-cluster Hydrogenomics, waarin in samenhang projecten worden ontwikkeld die gebruik maken van generieke, op DNA en eDNA gebaseerde analysetechnieken en patroonherkenning. Toepassingen zijn gericht op zowel drinkwaterproductie en -distributie, als op de monitoring van de kwaliteit van oppervlaktewater (onder meer in het kader van de EU Zwemwaterrichtlijn, Kaderrichtlijn Water en Natura 2000). Neem voor informatie over dit cluster contact op met Edwin Kardinaal (KWR).