Økologisk byfornyelse og spildevandsrensning, 47 – Etablering og drift af anlæg til opsamling, rensning og genanvendelse af gråvand til toiletskyl og maskinvask af tøj - Nordhavnsgården

Etablering og drift af anlæg til opsamling, rensning og genanvendelse af gråvand til toiletskyl og maskinvask af tøj

5 Valg af analyseparametre

Et kendskab til sammensætningen af gråt spildevand er en forudsætning for at kunne vurderer hvilke anvendelsesmuligheder og behandlingsformer der er bedst egnede for en given vandtype. Et sådant kendskab til sammensætningen af gråt spildevand er også et nødvendigt grundlag for en vurdering af effektiviteten af en given behandlingsmetode.

På foranledning af Miljøstyrelsen blev der således udarbejdet forslag til måleprogrammer til en kemisk og mikrobiologisk karakterisering af gråt spildevand. En karakterisering, som skal belyse den tidsmæssige variation i sammensætningen af gråt spildevand på døgn- og årsbasis, variationen mellem forskellige beboelser, og mellem forskellige typer af gråt spildevand (bilag E).

Miljøstyrelsen besluttede at måleprogrammet for gråvandsprojekter skulle gennemføres i to trin:

En generel karakterisering af det grå spildevand ved tilledning til gråvandsanlægget, inden vandet behandles i anlægget. Dette trin inkluderer en række kemiske parametre og mikrobiologiske "standardparametre" (se nedenfor og bilag E).
I trin 2 skal prøveudtagning foretages i såvel indløbet som udløbet fra behandlingsdelen af anlægget. Antallet af måleparametre inkluderet i trin 2 er reduceret i forhold til trin 1. På baggrund af måleprogrammets trin 1, skal de væsentligste parametre identificeres, dvs. de mest følsomme eller mest beskrivende parametre (parametre som indikatorer for problematiske forureningskomponenter), så et mindre omfangsrigt, men mere specifikt måleprogram kan sammensættes i trin 2.

I det efterfølgende beskrives kort relevante måleparametre. Dette efterfølges af en beskrivelse af parametrene som indgik i analyseprogrammernes trin 1 og 2 ved Nordhavnsgården.

5.1 Fysiske parametre

Parameterne suspenderet stof og turbiditet vil være et udtryk for indholdet af partikler i det grå spildevand. Et biofilters kapacitet og muligheder for tilstopning af filtre i anlægget vil eksempelvis være afhængig af mængden af suspenderet stof og vandets turbiditet. Indholdet af suspenderet stof vil varierer meget afhængig af typen af det grå spildevand.

Temperaturen af gråt spildevand vil påvirke overlevelse og vækst af mikroorganismer og dermed effekten af den biologiske rensning, eksempelvis i biotromlefiltre.

5.2 Kemiske forureninger

De kemiske analyseparametre er baseret på traditionelle spildevandsparametre som måling af organiske iltforbrugende forbindelser (BOD og COD), næringsstoffer (N, P og K) samt miljøfremmede stoffer (tungmetaller og organiske forureningskomponenter).

Måling af iltforbrugende organiske forbindelser og næringsstoffer kan hjælpe med at bestemme risikoen for iltfrie forhold og dermed risikoen for f.eks. sulfiddannelse og /eller jernudfældning ved genbrug af vandet til f.eks. toiletskyl eller recirkulering i et vaskeri. Sulfat- og sulfidindholdet måles for at kunne vurdere risikoen for lugtgener.

Næringsstofferne er en vigtig forudsætning for en aktiv biofilm til nedbrydning af organisk materiale. For mange næringsstoffer kan dog give anledning til for mange mikroorganismer. pH er også en vigtig faktor for biofilmens vækst, som trives bedst ved pH på 6-9.

Indholdet af metaller i det grå spildevand vil hovedsageligt stamme fra det tilledte vand fra vandværket. Dog kan der også forekomme metaller fra de anvendte installationer der kan afgive metal eller fra de produkter, som anvendes under badning og vask. Metalindholdet kan være årsag til at det grå spildevand ikke er klart og samtidig kan metallerne udfælde som belægninger i installationerne.

Langt den største del af de miljøfremmede organiske stoffer tilføres det grå spildevand via de hygiejneprodukter(sæbe, shampoo mm.), som anvendes ved badning og håndvask. I disse produkter findes bl.a. en række detergenter samt vaske- og overfladeaktive stoffer, der er fedt og snavsopløsende og som kan være giftige i vandmiljøet. Desuden indeholder produkterne ofte farvestoffer, emulgatorer, konserveringsmidler mm.

5.3 Mikroorganismer

Dette kapitel beskriver kort potentielle og anvendte parametre til vurdering af den mikrobiologiske kvalitet af ubehandlet og behandlet gråt spildevand i analyseprogrammernes trin 1 og 2.

5.3.1 Indikatorbakterier

Tilstedeværelsen af et eller flere smitstoffer har traditionelt været sandsynliggjort ved påvisning af såkaldte indikatororganismer. En indikatororganisme, som oftest er en bakterie, skal opfylde flere krav. Den skal være tilstede når smitstoffet som den skal indikerer er tilstede, og den skal forekomme i samme eller større koncentration end smitstoffet. Indikatorbakterien må ikke være i stand til at formere sig i miljøet i en grad, der overstiger smitstoffets. Den skal være mere resistent overfor desinfektionsmidler og andre påvirkninger fra det omgivende miljø (gråt spildevand) end smitstoffet.

Indikatorbakterien skal vokse hurtigt på relativt simple identifikationsmedier og give karakteristiske og simple reaktioner, så en utvetydig identifikation hurtigt kan finde sted. Væksten på kunstige medier bør så vidt muligt ikke påvirkes af vækst af andre mikroorganismer.

Bakterielle indikatorer er især velegnede til at indikere tilstedeværelsen af sygdomsfremkaldende bakterier fra mave-tarmkanalen, men er generelt dårlige indikatorer for tilstedeværelsen af virus og parasitter.

Der foreligger en begrænset viden om anvendelse af traditionelle indikatorbakterier til bestemmelse af kvaliteten af gråt spildevand, herunder de standardiserede mikrobiologiske metoders egenthed til analyse af gråt spildevand.

5.3.2 Enterokokker (tidligere benævnt fækale streptokokker)

Enterokokker anvendes i flere sammenhænge som indikator på fækal forurening. Enterokokker er Gram-positive, katalase-negative kokker, der optræder parvis eller i korte kæder.

Definitionen af slægten Enteroccocus omfatter arterne: E. avium E. casseliflavus, E. durans, E faecalis, E. faecium, E. gallinarum og E. malodoratus. Enterokokker udgør en del af gruppen af fækale streptokokker som inkluderer S. bovis, S. suis, og S. equinus. Analyse for enterokokker foretrækkes i dag i stedet for analyse for fækale streptokokker. De to betegnelser anvendes ofte synonymt, selvom dette ikke er helt korrekt.

Enterokokker findes i menneskers og dyrs tarmkanal og udviser generelt større resistens overfor udtørring, varme og andre ydre påvirkninger end E. coli, Salmonella og de fleste andre Gram-negative sygdomsfremkaldende bakterier. Ved at anvende enterokokker som indikatorbakterier synes der at være en god sikkerhed for, at henfaldet af disse modsvares af et tilsvarende eller hurtigere henfald af sygdomsfremkaldende Gram-negative bakterier. Der er i projektet undersøgt for enterokokker.

I dag er kravene for drikkevand, at enterokekker ikke må være målelig med den af Miljøstyrelsen angivne metode /6/.

5.3.3 Coliforme bakterier

Gruppen af totale coliforme bakterier er Gram-negative, stavformede, ikke-sporeformende bakterier som er laktose fermenterende ved 35-37°C med produktion af syre og gas. Bakterier der opfylder disse betingelser tilhører familien Enterobacteriaceae, som inkluderer E. coli, samt medlemmer af slægterne Enterobacter, Klebsiella og Citrobacter. Værdien af coliforme bakterier som indikator på fækalforurening er begrænset af at bakterierne kan stamme fra andre miljøer end menneskers og dyrs tarmkanal. De er derfor mindre egnede som indikatorer for en egentlig fækal forurening. Deres tilstedeværelse og antal forventes dog at kunne give relevante oplysninger om den mikrobiologiske kvalitet af gråt spildevand. Der er analyseret for antal total coliforme bakterier i projektet.

I dag er kravene for drikkevand, at coliforme bakterier ikke må være målelig med den af Miljøstyrelsen angivne metode /6/.

5.3.4 Termotolerante coliforme og E. coli

Gruppen af termotolerante coliforme bakterier opfylder alle kriterierne i definitionen af totale coliforme bakterier. De skal endvidere fermentere laktose med produktion af syre og gas ved 44,5°C. Disse udvidede kriterier betyder, at bakterierne næsten udelukkende stammer fra menneskers og dyrs tarmkanal. En undtagelse er dog slægten Klebsiella, der er blevet isoleret fra miljøprøver uden fækal forurening. Termotolerante coliforme er således en bedre og mere specifik indikator for fækal forurening end gruppen af totale coliforme bakterier.

E. coli tilhører gruppen af termotolerante coliforme og findes udelukkende i dyrs og menneskers tarmkanal. Dette gør E. coli til den bedste indikator for fækal forurening i gruppen af coliforme bakterier. E. coli adskilles fra andre termotolerante coliforme ved mangel på urease enzymet og tilstedeværelse af enzymet -glucuronidase. Som indikatorbakterium i gråt spildevand er E. coli således velegnet til indikation på en frisk fækal forurening. Termotolerante coliforme bakterier og E. coli overlever oftest kortere tid end enterokokker i det ydre miljø. Der er analyseret for termotolerante coliforme bakterier og E. coli i projektet.

I dag kravene for drikkevand, at E. coli ikke må være målelig med den af Miljøstyrelsen angivne metode /6/.

5.3.5 Antal udskilte indikatorbakterier fra mennesker

I fækalier findes høje koncentrationer af de nævnte indikatorbakterier. Et raskt menneske udskiller i alt ca. 107-109 indikatorbakterier, herunder enterokokker og E. coli, pr. gram fæces. Ved en fækal forurening af det grå spildevand vil disse bakterier derfor blive tilført spildevandet.

5.3.6 Kimtal ved 37°C og 22°C, samt antal hæmolytiske kim ved 37°C

Kimtal undersøgt ved 37°C og 22°C er standardparametre ved bestemmelse af den mikrobiologiske kvalitet af drikkevand. Ved bestemmelse af de to parametre fås et generelt mål for den mikrobiologiske kvalitet af en vandprøve, herunder indikation på eventuel mikrobiologisk forurening og mikrobiel vækst, sidstnævnte eksempelvis under opbevaring af behandlet gråt spildevand. Når vækstmedierne dyrkes ved forskellige temperaturer sikres der vækst og antalsbestemmelse af forskellige bakterieslægter og arter. Ved bestemmelse af bakteriekim ved 37°C opnås samtidig en bestemmelse af en række bakterier af fækaloprindelse, eksempelvis enterokokker, E. coli og flere andre fækale indikatorbakterier, dog undtaget slægten Clostridium, som ikke vokser ved tilstedeværelsen af ilt. Endelig vil bakterier i gråt spildevand, som ikke kommer fra fækalier, eksempelvis hudbakterier, også påvises ved inkubation ved 37°C. Kimtal ved 37°C anvendes derfor som en generel indikator for tilstedeværelsen af smitstoffer, ligesom de også kan indikerer en eventuel bakteriel vækst.

Ved undersøgelse af kimtal ved 37°C kan der ved dyrkning på blodholdige medier bestemmes det antal bakterier som ødelægger ("hæmolyserer") de røde blodlegemer. Bakteriers evne til at udvise hæmolyse på blodagar benyttes ofte som en indikator på deres potentiale til at forårsage sygdom hos mennesker.

Der i projektet analyseret for kimtal ved 22°C og 37°C, samt antal hæmolytiske kim ved 37°C.

I dag er kravene til drikkevand, at værdien ved indgang til en ejendom maksimalt må være 200 cfu/ml for kimtal ved 22°C og 20 cfu/ml ved kimtal 37°C /6/.

5.3.7 Bevægelige Aeromonas spp. og Pseudomonas aeruginosa

Aeromonas slægten består af en gruppe af kuldetolerante, ikke-bevægelige bakterier og en gruppe af mesofile, bevægelige bakterier, sidstnævnte kan være sygdomsfremkaldende for såvel koldblodige og varmblodige dyr (inklusiv mennesker). Hos immunsvækkede personer kan Aeromonas spp. forårsage infektioner, herunder sårinfektioner og diarré.

Aeromonas spp. kan isoleres i vand, jord og levnedsmidler, herunder kød, fisk og mælk. Gruppen af bevægelige Aeromonas udgør en naturlig del af vandige miljøer. Mennesker kan inficeres ved indtagelse af forurenet drikkevand eller direkte kontakt med vand, eksempelvis ved badning.

Pseudomonas aeruginosa tilhører familien Pseudomonadaceae, der omfatter mange arter som kan forårsage sygdom hos mennesker og dyr. Pseud. aeruginosa har stor betydning i vandhygiejne sammenhæng og forekommer således som en naturlig del af den akvatiske mikroflora.

Pseud. aeruginosa kan give infektioner, især hos svækkede mennesker. Infektioner opstår især, hvor de normale forsvarsmekanismer er nedbrudt, eksempelvis gennem sår- eller slimhindebeskadigelser (øjen- og øregangsinfektioner).

Pseud. aeruginosa kan påvises i fækalier, jord, vand og spildevand, men kan ikke anvendes som en indikator for fækal forurening, da den ikke altid forekommer i fækalier og spildevand. Pseud. aeruginosa kan især isoleres fra vandprøver og kan derigennem overføres til levnedsmidler og drikkevarer. Vandsystemer der er forurenet med Pseud. aeruginosa kan fungere som et bakteriereservoir på hospitaler.

Der i projektet analyseret for bevægelige Aeromonas spp. og Pseudomonas aeruginosa.

5.3.8 Clostridium perfringens

Clostridium perfringens danner sporer, som udviser udtalt resistens overfor miljøpåvirkninger. Cl. perfringens og dens sporer udskilles med menneskers fækalier, men findes også som en del af den normale flora i jord og vand. Grundet sporernes udtalte resistens bruges disse ofte som en indikator på kumulativ forurening og for effektiviteten af forskellige desinfektions- og behandlingsmetoder. Der er i projektet undersøgt for Cl. perfringens og dens sporer i ubehandlet og behandlet, opbevaret gråt spildevand.

5.3.9 Koagulase-positive stafylokokker

Parameteren koagulase-positive stafylokokker er medtaget som en repræsentant for Gram-positive bakterier, idet bakterien er en naturlig del af menneskets hudflora, ligesom den er en vigtig årsag til mavetarm- og andre infektioner. Det kan forventes, at der ved personlig hygiejne, eksempelvis badning, tilføres koagulase-positive stafylokokker til gråt spildevand. Der er i projektet undersøgt for koagulase-positive stafylokokker.

5.4 Sygdomsfremkaldende bakterier

De vigtigste bakterier som forårsager mavetarminfektioner hos mennesker under danske forhold og som kan forventes at findes i fækalt-forurenet gråt spildevand tilhører slægterne Salmonella, Campylobacter, Yersinia samt visse typer af E. coli.

5.4.1 Salmonella og Campylobacter

Salmonella og Campylobacter er de to vigtigste årsager til bakterielt-betinget diarré hos mennesker i Danmark. Begge bakterieslægter overføres typisk via levnedsmidler, herunder vand, fra dyr til mennesker, hvor de forårsager mavetarminfektioner. Salmonella og Campylobacter, især sidstnævnte, kan isoleres fra overfladevand (floder, søer, og havet) som følge af fækalforurening fra vilde dyr, fugle og mennesker. Begge slægter kan overleve, men menes ikke at kunne opformeres, i vandige miljøer ved lav temperatur. Gråt spildevand vil kunne indeholde Salmonella og Campylobacter som følge af fækalforurening fra brusebadning og anden personlig hygiejne. Der er i projektet undersøgt for forekomst af Salmonella og Campylobacter i ubehandlet gråt spildevand (trin 1).

5.4.2 Legionella

Legionella spp. er vigtige årsager til alvorlige lungebetændelser. Slægten findes ofte ass°Cieret med bakterier, protozoer og andre organismer i vandmiljøer, hvorved deres resistens overfor desinfektionsmidler øges. Legionella forekommer i tekniske installationer som f.eks. koldt- og varmtvandsinstallationer, boblebade samt køletårne. Bakterien kan således muligvis være tilstede i gråt spildevand, hvor den eventuelt ville kunne overleve og opformeres i opsamlingsbeholdere, herunder også af behandlet gråt spildevand. Mennesker smittes med Legionella bakterier ved indånding af aerosoler, der indeholder bakterierne.

Da der ved toiletskyl dannes aerosoler vil Legionella i behandlet gråt spildevand til toiletskyl kunne udgøre en egentlig sundhedsrisiko. Der er i projektet lavet en række undersøgelser for forekomst af Legionella i ubehandlet og behandlet, opbevaret gråt spildevand.

5.5 Andre smitstoffer

5.5.1 Virus og parasitter

Der kan forventes at forekomme en række virus og parasitter i opsamlet og eventuelt også behandlet gråt spildevand. Metoder til påvisning af virus og parasitter i miljøprøver er med få undtagelser ikke standardiserede og udføres kun i ringe udstrækning i Danmark. Der er ikke undersøgt for virus og parasitter i dette projekt.