Smitterisici ved håndtering af urin, fæces og spildevand

5. Mikrobiologiske undersøgelser ved genanvendelse af spildevand

5.1. Eksempler på anvendelse af spildevand i Asien
5.2. Eksempler på anvendelse af spildevand i Europa
5.3. Eksempler på anvendelse af spildevand i Skandinavien

Historisk har genanvendelsen af spildevand fortrinsvis været rettet mod udspredning på landbrugsjord med ønsket om at reducere forureningen af akvatiske recipienter (Cooper 1991). Udnyttelse af spildevand til gødnings- og vandingsformål har dog været støt stigende igennem en årrække i Asien, Nordafrika, Syd og Mellemamerika, Australien, Mellemøsten og Kina, hvor tilgængeligheden til rent ferskvand og plantegødning ikke har kunnet følge med befolkningstilvæksten. I disse områder anvendes mange typer spildevand på forskellige afgrødetyper, som det fremgår af tabellen herunder.

Kilde: Strauss, 1991

I Asien er der flere eksempler fra bl.a. Indien, Vietnam og Kina på udnyttelse af spildevand til aquakultur fiskeproduktion. Spildevandet giver basis for algeproduktion, der er foder for dyreplankton og fisk.

Risikoen for smittespredning ved udnyttelse af spildevand afhænger af en række faktorer:

1) patogener skal være til stede i spildevandet
2) koncentrationen af patogenerne skal være tilstrækkelig til at medføre sygdom
3) personers kontakt med patogenerne skal ske på en måde der medfører infektion/sygdom

Artssammensætningen og koncentrationen af de mange forskellige bakterier, parasitter og vira i spildevand afhænger dog af, hvor udbredte de forskellige patogener er i de områder, der leverer spildevandet. Generelt vurderes koncentrationen af patogener i spildevand således at være højest i de egne af verden, hvor den sanitære standard er lav.

I de senere år har der været stigning i antallet af mennesker fra Danmark og andre relativt velstående lande, der bevæger sig til lande i Asien, Afrika, Mellem- og Sydamerika, hvor den sanitære standard er forholdsvis lav og frekvensen af patogener er relativt høj. Det vil medføre, at de rejsende har risiko for at blive smittet med vandbårne sygdomme, som de bringer tilbage til deres hjemland, hvorved koncentrationen af vandbårne patogener i dansk spildevand kan forventes at stige i de kommende år. Den udvikling bør tages i betragtning ved vurdering af smitterisici.

For at mindske risikoen for spredning med sygdomsfremkaldende mikroorganismer ved udnyttelse af spildevand har WHO fastsat retningslinier for anvendelse af spildevand til forskellige formål. Retningslinierne sætter fokus på fækale koliforme bakterier og nematode æg. Flere studier af de mikrobielle forhold i waste stabilization ponds i Peru, Brazilien og Thailand har vist, at inaktiveringen af patogene mikroorganismer og virus korrelerer med inaktivering af fækale koliforme bakterier (ref. i Strauss 1991). Det blev således vist, at reduktion af fækale koliforme bakterier fra 10⁸ til 10³ pr. 100 ml, der kan opnås i løbet af 3-4 uger i waste stabilization ponds, svarer til en totalreduktion af patogene bakterier og virus på 99,5 – 99,99 %.

I verdens største spildevandsbaserede akvakulturanlæg i Calcutta er spildevandets indhold af fækale koliforme bakterier omkring 100 – 1000 pr. 100 ml (Strauss 1991). I et lignende projekt i Peru, hvor der blev produceret fisk og rejer lå spildevandets indhold af fækale koliforme bakterier fra 10² – 10⁴ pr. 100 ml. Ved undersøgelse af fiskenes kød blev der ikke påvist fækale koliforme bakterier (ref. i Strauss 1991).

I Vietnam er udnyttelse af spildevand til fiskeproduktion også udbredt, idet spildevand fra mere end 2 mio. mennesker anvendes i adskillige Nordvietnamesiske provinser. Derudover er der i det sydlige Vietnam placeret omkring 360.000 toiletter direkte over fiskedamme. Toiletterne bruges flittigt, og man regner med at 65 % af befolkningen forretter deres nødtørft direkte i dammene på denne måde. Det er oplagt, at der er hygiejniske problemer ved denne praksis.

I disse områder er udnyttelse af spildevand og næringsstoffer fra fæces og urin dog afgørende for at producere tilstrækkeligt med proteinholdige fødevarer. Lokalbefolkningerne er i forvejen udsat for så mange patogener i deres hverdag, at fiskeproduktion i spildevand ikke forventes at udgøre nogen øget smitterisiko, og de relativt få undersøgelser af sygdomsrisici ved indtagelse af fisk fra spildevandsgødede akvakulturanlæg har ikke påpeget nogen forhøjet risiko (ref. i Dalsgaard 1996). Der er dog ikke foretaget nogen vurdering af sundhedsrisici for de personer, der arbejder i akvakulturanlæggene og har direkte kontakt med spildevandet. Der mangler også dokumentation af sundhedsrisici for dem, der transporterer og sælger fisk fra anlæggene.

I Japan, der er et mere industrialiseret og økonomisk velstående asiatisk land end Vietnam, har spildevand også været anvendt i mange år. Årligt renses omkring 1,1 x 10¹⁰ m³ spildevand, hvoraf 8,5 x 10⁷ m³ genbruges til forskellige formål som opgjort herunder:

Kilde: Maeda et al. 1996.

På trods af den udbredte anvendelse af spildevand har japanerne ikke fastsat nationale standarder på området.

Udnyttelse af spildevand findes også i visse europæiske lande, hvor spildevandsudnyttelse er inddraget i planerne for at skaffe tilstrækkeligt ferskvand til vandingsformål i jordbruget i lande som Portugal, Spanien og Italien.

I Spanien har man i et større turistområde vandet golfbaner med renset spildevand siden 1989. Vandet tilføres golfbanerne ved sprøjtevanding. Derved dannes aerosoler, som kan indeholde patogener, som kan spredes over lange afstande med vinden. For at mindske risikoen for smittespredning vandes der kun om natten, sprøjtevandingen indstilles nogle timer inden golfbanerne åbnes for publikum, og der må ikke sprøjtevandes i kraftig blæst. For yderligere at reducere smitterisikoen desinficeres det rensede spildevand med klor (15-25 mg Cl₂ /l), så indholdet af fækale koliforme bakterier reduceres til under 10 cfu/ 100 ml. Det er blevet påvist, at relativt kortvarige fejl i desinfektionsanlægget har medført relativt langvarige perioder med forhøjede niveauer af fækale indikatororganismer (Mujeriego & Sala 1991).

I Portugal blev der gennemført et projekt, hvor salatplanter (Latuca sativa) blev vandet med konventionelt renset, men ikke desinficeret spildevand ved sprøjtevanding. Undersøgelsen foregik i løbet af to år og dækkede kun bakteriel forurening, da parasitter ikke var endemiske i det område spildevandet stammede fra. I nedenstående tabel vises forureningsniveauet af salatplanter umiddelbart efter vanding med spildevand.

Kilde: Vaz da Costa-Vargas et al. (1991).

Salmonella blev i løbet af 5 dage reduceret til ikke måleligt niveau, hvilket fortrinsvis skyldes det lave udgangsniveau. De øvrige bakterier reduceredes i løbet af 7 dage til et niveau omkring 10⁴, som holdt sig i de 10 dage, der blev foretaget målinger.

I Frankrig er der gennemført et lavteknologisk projekt med infiltration af mekanisk, biologisk og kemisk renset spildevand. Almindeligt renset spildevand opfylder ikke WHO´s grænseværdier, hvis vandet skal kunne bruges uden restriktioner i jordbruget. Infiltration igennem 1,5 – 2 m ikke-vandmættet groft sand af mekanisk-biologisk renset spildevand gav den ønskede smitstofreduktion. Sandet må ikke vandmættes, da spildevandets opholdstid i sandet derved reduceres, og opholdstidens længde er afgørende for smitstofreduktionen (Brissaud et al. 1999).

I Tyskland har man igennem mere end 100 år udnyttet spildevand i akvakulturel fiskeproduktion (Prein 1990). Der produceres op til 500 kg fisk/ha i løbet af 7 måneder ved en daglig spildevandstilførsel svarende til 2000 PE. Hovedparten af anlæggene blev etableret omkring begyndelsen af sidste århundrede.

I 1929 etableredes i München et anlæg på 233 ha. Anlægget er designet til at modtage spildevand fra 500.000 personer med en organisk belastning svarende til 40 t BI₅/dag. Anlægget kunne dog kun klare belastninger på op til 20 t BI₅/dag svarende til en spildevandskoncentration på 10 g BI₅/m²/dag. Trods reduktion af spildevandstilførslen opstod hyppigt iltsvind med tilhørende fiskedød. Derfor blev anlægget ændret fra at være et rensningsanlæg til at være et efterpoleringsanlæg. Den organiske spildevandsbelastning i slutningen af 1950´erne var således 10-12 g BI₅/m²/dag, mens den i 1989 varreduceret til 2-3 g BI₅/m²/dag.

På anlægget i München produceres der årligt 100-150 ton fisk, fortrinsvis karper Cyprinus carpio. Der foretages ingen fodring af fiskene ud over de organismer, der naturligt lever i det næringsrige spildevand. Der sker kun ringe sedimentation i anlægget, og til trods for at anlægget aldrig har været renset, er sedimentets tykkelse kun 20 cm. Det skyldes fortrinsvis at indholdet af suspenderet stof i indløbsvandet holdes lavt.

Spildevandssammensætningen i det rensede spildevand, der bruges til fiskeproduktionen er BI₅: 25-30 mg/l, COD: 50-60 mg/l, Total fosfor: 4-5 mg/l og Total kvælstof: 20-25 mg/l. Inden vandet ledes ind i fiskebassinerne fortyndes spildevandet dog 1:3. Man planlægger dog at mindske fortyndingsgraden i takt med at spildevandsrensningen forbedres. Det noteres (Prein 1990), at reduktionen af bakterier herunder fækale koliforme bakterier i anlægget er >99% i forhold til det rensede spildevand, der ledes ind i anlægget.

Derudover findes ingen dokumentation for smitstofreduktionen i anlægget eller indholdet af patogener i fiskene. De eneste informationer vedr. smitstofreduktion stammer fra statslige kontrolinstanser, der oplyser, at alle undersøgte patogener ligger under de kritiske niveauer, og at der ikke har kunnet påvises humane patogener i kød fra fisk produceret i anlægget.

5.3 Eksempler på anvendelse af spildevand i Skandinavien

Der er ikke mange eksempler på genanvendelse af spildevand i Skandinavien. Inden for de seneste 10-15 år har der dog været gennemført enkelte projekter med dyrkning af planter i spildevand mhp. kombineret rensning og udnyttelse af næringsstoffer. Ved DIFTA (Dansk Institut for Fiskeriteknologi og Akvakultur) har der været nogle undersøgelser i slutningen af 1980´erne, hvor mekanisk-biologisk renset spildevand blev brugt til vanding af bl.a. tomatplanter og elefantgræs (Nørremark 1990). Vurdering af sundhedsrisici og smitstofreduktion er ikke fundet.

I Kolding etableredes i 1993 et såkaldt "bioværk" i tilknytning til en etageboligbyggelse. Spildevand fra boligerne ledes til rensning i et lokalt mekanisk-biologisk rensningsanlæg på 260 PE, hvorfra renset vand ledes til bioværket, der er et pyramideformet væksthus på 21 x 21 m med en højde på 13,7 m. Spildevandet bruges bl.a. til dyrkning planter, fortrinsvis pyntegrønt.

Ved opførelsen stillede myndighederne krav om, at rensningen og planternes næringsstoffjernelse skulle være tilstrækkelig til at spildevandet kan nedsives lokalt, og der ikke optræder uhygiejniske forhold pga. spildevandet for omgivelserne. Desuden måtte der ikke opstå uhygiejniske forhold for personer der arbejder i anlægget. Anlægget blev taget i brug 1994, og siden har den årlige tilledning af spildevand været 11.000 m³.

Der er i perioden 1994-97 produceret ca. 60.000 planter i anlægget (Byfornyelsesselskabet Danmark 1997). Det drejer sig fortrinsvis om efeu, bregner, bambus og sommerblomster til lokalt brug. Næringsstoffjernelsen har i perioden været utilstrækkelig, men der er endnu ikke publiceret resultater over rensningseffektiviteten. Foruden dyrkning af planter har der også været produktion af fisk i bassiner, som tilføres mekanisk-biologisk renset spildevand. I bassinerne findes også algeplankton, som udnytter næringsstofferne i spildevandet og fungerer som fødeorganismer for dyreplankton og fisk. Anlægget er opbygget med to parallelle linier, hvilket skulle gøre det muligt at afprøve forskellige driftsformer i anlægget, men det er endnu ikke sket. Spildevand fra bioværket ledes igennem et rodzoneanlæg, inden det nedsives. Nedsivningsanlægget har fungeret tilfredsstillende.

Arbejdsmiljøet har i følge Byfornyelsesselskabet Danmark været uproblematisk og luftkvalitetsmålinger karakteriserer bioværket som svarende til rene rum. Det skyldes formodentligt, at vandet hygiejniseres med ozon, inden spildevandet ledes ind i de åbne dyrkningsrender i væksthuset. I en periode var ozonanlægget ude af drift, uden at det fik afgørende indflydelse på de hygiejniske forhold. I betragtning af at energiforbruget til dette hygiejniseringsanlæg er ca. 20.000 kWh årligt, har man ønsket at ophøre med at hygiejnisere vandet med ozon.

Stensunds Vattenbruk i Trosa syd for Stockholm har igennem 10 år været demonstrationsanlæg for rensning af spildevand i såkaldte polykulturanlæg, hvor alger, dyreplankton, fisk, krebsdyr og snegle udnytter organisk stof og næringsstoffer i spildevandet til deres vækst, mens spildevandet renses. Smitstofreduktionen var 99 % for følgende patogener: heterotrofe bakterier 20°C, koliforme bakterier 35°C, E. coli 44 ° C og fækale streptokokker (Guterstam 1991).

Vattenbruket er placeret i et lukket væksthus, og som følge af kunstig belysning er temperaturen hele året tilstrækkelig til, at man kan benytte Vattenbruket som opholdsrum for besøgsgrupper og arbejdere på stedet. Oprindeligt var det også meningen, at der skulle være café i Vattenbruket. Selv om der ikke er nogen kraftig spildevandslugt i anlægget, kan der dog være øget sundhedsrisiko ved at etablere café i et overdækket rensningsanlæg, hvor koncentrationen af aerosoler indeholdende patogener skulle være højere end udendørs. Der er ikke fundet dokumentation for tilstedeværelsen af patogener i anlæggets luft.

Risikoen for smitte med vandbårne patogener for personer, der arbejder ved rensningsanlæg, og derfor forventes at blive udsat for forhøjede niveauer af patogener, har været undersøgt i USA og Europa. Det har ikke været muligt at dokumentere forhøjet risiko for spildevandsbårne sygdomme blandt arbejdere på rensningsanlæg i USA og Europa (Cooper 1991).

Igennem de seneste 15 år har der været gennemført en del projekter især i Sverige, men også i Danmark, hvor energiafgrøder som f.eks. pil (Salix spp.) vandes med spildevand (Hasselgren 1998, Hasselgren 1999). Dokumentation af tilstedeværelsen af sygdomsfremkaldende mikroorganismer er endnu ikke offentliggjort, men Anneli Carlander er i gang med et ph.d.-projekt på Smittskyddsinstitutet i Stockholm, som vil belyse de hygiejniske forhold omkring vanding af energipil med spildevand (Carlander, pers. opl.). De praktiske forsøg foregår i Skåne.