Udvikling af metode til karakterisering af gråt spildevand

Bilag D

Bilag D: Måleprogram for trin 1

Måleprogram for karakterisering af gråt spildevand

Anna Ledin, Eva Eriksson, Ann Marie Eilersen og Mogens Henze
Miljø & Ressourser DTU, Danmarks Tekniske Universitet.

Anders Dalsgaard
Institut for Veterinær Mikrobiologi, Kongelige Veterinære Landbohøjskole.

maj 2001

1. Formål og baggrund

Formål med dette måleprogram er at komme med at forslag til hvordan man kan gennemføre 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.

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

Måleprogrammet vil blive gennemført i to trin: 1) En generel karakterisering af det grå spildevand fra samtlige gråvandsanlæg, inden vandet behandles i de respektive anlæg. Dette trin vil inkludere en række kemiske parametre og mikrobiologiske ”standardparametre” (se nedenfor). I trin 2 skal prøveudtagning ske i såvel indløbet som udløbet fra behandlingsdelen af anlægget. Antallet af måleparametre der vil blive inkluderet i trin 2 vil være reduceret i forhold til trin 1. På baggrund af måleprogrammets trin 1, kan 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. Kun trin 1 er behandlet i detaljer i dette notat.

Resultaterne fra det samlede program til karakterisering (trin 1 + trin 2) vil kunne indgå som en del i en vurdering af  miljø – og sundhedsrisici ved genbrug eller nedsivning af gråt spildevand.

Dette måleprogram er blevet udviklet som et delprojekt inden for projektet ”Undersøgelse af lokal håndtering af gråt spildevand” som blev finansieret af Miljøstyrelsen via ”Aktionsplanen til fremme af økologisk byfornyelse og spildevandsrensning under Tema 4: Håndtering af regnvand og gråt spildevand”. Idéen er at dette måleprogram skal gennemføres ved en koordinering af de kemiske og mikrobiologiske analyser, der vil blive foretaget i Tema 4 projekterne om gråt spildevand. Det er Miljøstyrelsens ønske, at samtlige projekter skal indgå i måleprogrammet, fremfor at der udpeges nogle ”repræsentative” anlæg. En koordinering af projekterne vil sikre, at de mest relevante parametre bliver inkluderet, og at samtlige genererede analyseresultater fra alle projekter bliver håndteret på en sådan måde, at de kan sammenstilles og sammenlignes.

Måleprogrammets Trin 1 blev i maj 2000 godkendt af Miljøstyrelsen og Sundhedsstyrelsen. I august  2000 er måleprogrammets Trin 1 blevet gennemført på  BO-90 anlægget på Nørrebro, København. Der er videre planlagt, som beskrevet i Trin 1, for projektet udført af firmaet TransForm. De andre oprindeligt udvalgte projekter er af forskellige årsager ikke blevet igangsat og der er derfor således ikke udført analyser ved disse projekter.

I forhold til tidligere versioner af måleprogrammet er denne version blevet suppleret med nogle parametre. Desuden er detaljeret information vedrørende specifikke Tema 4 projekter om gråt spildevand og analyseomkostninger fjernet.

2. Valg af analyseparametre

Blandt de udvalgte analyseparametre er inkluderet de traditionelle spildevandsparametre, der måler organiske iltforbrugende forbindelser (BOD og COD) og næringsstoffer (N, P og K), miljøfremmede stoffer (tungmetaller og organiske forureningskomponenter), samt en række mikrobiologiske parametre.

Analyserne foretages i 2 trin. Trin 1’s analysepakke, 1a og 1b (a=kemiske og b=mikrobiologiske parametre), er fælles for alle projekter, mens Trin 2’s analysepakke 2 a og 2b vil blive designet individuelt for hvert anlæg baseret på resultaterne af Trin 1’s måleprogram samt påtænkt behandling af det grå spildevand, samt form for anvendelse.

2.1. Traditionelle spildevandsparametre m.m.

De traditionelle spildevandsparametre, iltforbrugende organiske forbindelser og næringsstoffer, er blevet inkluderet, fordi de giver information om risici for iltsvind og dermed information om risici for f.eks. sulfiddannelse og/eller jernudfældning ved genbrug af vandet til f.eks. toiletskyl eller ved recirkulering i et vaskeri.

Derudover er målinger af sulfat- og sulfidindholdet inkluderet, for at kunne evaluere risici for lugtgener. Kvantificering af indholdet af suspenderet materiale, samt måling af turbiditet er også inkluderet, ligesom måling af pH og temperatur ved prøveudtagning. Disse data vil ligge til grund for vurdering af risici for driftsproblemer i anlægget, herunder af tilstopning af filtre.

For detaljer omkring hvilke stoffer der vil blive inkluderet i Analysepakke, 1a, henvises til Tabel 1.

2.2. Miljøfremmede stoffer

Et litteraturstudium (Eriksson m fl, 2002A) viser, at der udover tungmetaller er ca. 900 forskellige organiske forbindelser eller grupper af forbindelser, der potentielt kan forekomme i det grå spildevand. Disse stoffer indgår i forskellige typer af rengørings-, vaske- og opvaskemidler samt i hygiejneprodukter, der bruges i husholdninger. Det er ikke muligt at måle for alle disse 900 stoffer/stofgrupper, og der er derfor foretaget et udvalg af de mest relevante.

Udvalgskriterierne for dette arbejde har været:

  1. Forbindelser, der indgår på Miljøstyrelsens liste over prioriterede stoffer  (Orientering fra Miljøstyrelsen nr. 1 1998.  Listen over uønskede stoffer).
     
  2. Miljøfarlige organiske forbindelser der er blevet identificeret som prioriterede stoffer i litteraturstudiet (se Eriksson, m fl 2002A).
     
  3. Miljøfarlige stoffer, der kan dannes ved behandling i anlæggene. Disse analyser vil kun indgå i trin 2 af måleprogrammet.

Tabel 1. Analysepakke 1a; kemiske analyse parametre.

Stofgruppe Inkluderede forbindelser Begrundelse nr.
     
PH   Se tekst
Temperatur   Se tekst
Turbiditet   Se tekst
BOD   Se tekst
COD   Se tekst
NVOC   Som supplement til COD
NH4+-N   Se tekst
NO3-N   Se tekst
N-tot   Se tekst
P-tot   Se tekst
Sulfat   Se tekst
Sulfid   Se tekst
Klorid   Se tekst
Suspenderet stof   Se tekst
     
Metaller Cd, Hg, Pb, Ni, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, Al, Co, Mn, Mo, Sb, Sn, V, As, Ba, Fe, 2
     
Klorerede aliphater Diklormethan, 1,1-diklorethan, 1,2-diklorethan, cis/trans-diklorethylen, 1,2-diklorpropan, triklormethan, tetraklormethan, 1,1,1-triklorethan, 1,1,2-triklorethan, triklorethylen, tetraklorethylen, 1
     
Klorerede ether di(2-chlorisopropyl)ether  
     
Phthalater Dimethylphthalat, diethylphthalat, di-n-propylphthalat, di-n-butylphthalat, di-idobutylphthalat, dipentylphthalat, di-(2-ethylhexyl)phthalat, butylbensylphthalat, di-cyclohexylphthalat 1
     
LAS Sum af C10-C14-LAS. 1
     
Anioniske detergenter Sum parameter  
     
Kationiske detergenter Sum parameter 2
     
NPE’er Nonylphenol, mono-, di-, tri-, tetra- og penta-nonylphenoletoxylaterne 1
     
Oktylphenoletoxylater Oktylphenol, mono-, di-, tri-, tetra- og penta-oktylphenoletoxylaterne 1
     
Phenoler Phenol, o-, m- og p- kresol 1
     
Klorphenoler 17 forskellige inklusiv 2,4-diklorphenol, 2,4,5- og 2,4,6-triklorphenol 2
     
AOX Kun trin 2 af måleprogrammet 3
     
Olie/fedt Kun i trin 2 af måleprogrammet  

De miljøfremmede stoffer/stofgrupper, der bør indgå i analyseprogrammets Trin 1, er vist i Tabel 1, ligesom begrundelse er givet for deres medtagelse i måleprogrammet.

2.3.  Mikrobiologiske parametre

Ved udvælgelse af mikrobiologiske parametre er det vurderet, at det især er de mikrobielle populationer af fækal oprindelse som i gråt spildevand eventuelt kan udgøre hygiejniske og sundhedsmæssige risici. Disse mikroorganismer kan bla. tilføres det grå spildevand ved håndvask efter toiletbesøg, afvaskning under badning, afvaskning af babyer og små børn ved bleskift eller ved direkte urinering i badet. Ved en vurdering og udvælgelse af parametrene vil der være et behov for at inddrage analyser af de enkelte organismers overlevelse og eventuelle opformering i rørsystem og opbevaringstanke herunder i biofilm. Sådanne undersøgelser er kun i begrænset omfang medtaget i dette måleprogram, herunder analyser af eventuel mikrobiel opformering i opbevaringstank for behandlet gråt spildevand (trin 2).

Analyser for mikrobiologiske parametre er opdelt i 2 programpakker: A) standardprogrammet (trin 1), der har til hensigt at beskrive gråt spildevand generelt, og B) specialparametre i trin 2, hvor undersøgelserne for disse har til hensigt at evaluere effektiviteten af en given spildevandsbehandling, fx biologisk rensning eller desinfektion. Specialparametre vil også undersøges i særlige situationer, hvor en given bebyggelse rummer særligt følsomme beboere, herunder ældre eller immunsvækkede patienter (eks. HIV-positive og hjertetransplanterede). Forekomst af specialparametre vil også skulle fastlægges i andre tilfælde omfattende bebyggelser eller offentlige bygninger (f. eks. lufthavne) med særlige smittekilder, som f.eks. flygtninge og indvandrere, der ofte rejser til deres hjemland i længere perioder, eller i det hele taget personer, der rejser meget til områder i udlandet med særlige sygdomme (østlande, U-lande).

De mikrobiologiske parametre, der indgår i standardprogrammet, er først og fremmest udvalgt under hensyntagen til traditionelle spildevandsparametre, dvs. total coliforme, E. coli,  Enterokokker samt kimtal v. 37°C. og kimtal 210 C. Endvidere foretages målinger for Salmonella og Campylobacter spp. samt de de vandrelaterede patogener: Pseudomonas aeruginosa og Aeromonas hydrophila.. Med hensyn til protozoer, er der generelt et ringe kendskab til forekomsten af disse hos mennesker og især i miljøprøver i Danmark. Det bør dog nøje overvejes om måling af protozoer skal inkluderes i trin 2, da protozoer forventes at optræde i yderst lave antal.

Det skal fremhæves, at måleprogrammet ikke omfatter vira. En række vandbårne sygdomme, herunder en række maveinfektioner, kan skyldes vira af f.eks. Norwalk typen, der ofte overføres med fækalt forurenet vand. Det er uvist, i hvilket omfang mavetarminfektioner med enterovirus er vandbårne i Danmark. Da der vil forekomme E. coli i gråt spildevand, er det af ringe værdi at undersøges for colifager, selv om de ofte benyttes som indikatorer for virus. Colifager vil således blot afspejle forekomsten af E. coli og vil muligvis endda blive opformeret i forbindelse med håndtering af gråt spildevand. Endvidere eksisterer der ikke egnede standardiserede metoder til undersøgelse for virus i gråt spildevand.

Tabel 2. Analysepakke 1b; mikrobiologiske parametre svarende  til trin 1.

Parameter Målemetode
   
Registrering, fortynding mv. Ifølge gældende standarder
 E. coli ISO/DIS 9308/1 10/100 ml
Enterokokker (fækale streptokokker) ISO/DIS7899-2 (membranfiltrering) 10/100
Kimtal ved 37°C, blodagar, incl. antal hæmolytiske bakterier, men ikke identifikation DS 2217/1 10/100 ml
Kimtal ved 22°C, DS /EN 622/1
Total koliforme bakterier ISO/DIS 9308/1 10/100 ml
   
Salmonella spp. (10 ml) DS 266-1;ret 1
Trin 1
Trin 2-3
Pseudomonas aeruginosa DS 268/1 10/100 ml
Trin 1
Trin 2
Campylobacter (10 ml) NMKL 119/1
Aeromonas hydrophila (10 ml) NMKL 150-2
Koagulase-positive stafylokokker NMKL 66-3
Legionella DS/F 39737, år 2000.

I trin 2 vil der blive analyseret for Clostridium perfringens, som er sporedanner og derfor udviser betydelig større resistens overfor miljøpåvirkninger end de fleste andre mikroorganismer. Sporerne fra C. perfringens vil således kunne bruges som en indikator på kumulativ fækal forurening. C. perfringens vil desuden kunne benyttes som en konservativ indikator for effektiviteten af forskellige desinfektions- og behandlingsmetoder. I denne sammenhæng skal det nævnes, at protozoerne Giardia og især Cryptosporidium udviser stor modstandsdygtighed over for kemiske desinfektioner, herunder f.eks. klorering.

I trin 2 af måleprogrammet kan det som tidligere omtalt yderligere overvejes om specielle parametre skal inkluderes, f.eks. i de tilfælde, hvor der i den undersøgte bebyggelse bør tages særlige hensyn enten pga. svage patienter eller pga. øget risiko for specifikke sygdomme. Særlige programmer kan sammensættes med henblik på at undersøge disse forhold. Det kan således komme på tale at undersøge for parasitter: ormeæg (rundorm, børneorm) eller særlige virus som fx. Hepatitis (leverbetændelse). Legionella er en relevant parameter der generelt bør undersøges for, herunder når gråvandet anvendes på en måde, hvor der kan dannes aerosoler.

I de tilfælde hvor en given behandlingsmetode skal evalueres, kan  bakteriofager eventuelt benyttes som model for vira. Et sådant valg er afhængig af at der foreligger en af Miljøstyrelsen godkendt metode.

Med hensyn til andre tarmbakterier end Salmonella, Campylobacter spp. og E. coli, f. eks. Shigella eller Yersinia forventes det, at disse smitstoffer viser samme overlevelse som de først nævnte parametre. Selv om der i Danmark er påvist 77 tilfælde af tyfus (Salmonella typhi) og 54 tilfælde af paratyfus (Salmonella paratyphi) fra 1995-1998, er kun et fåtal af disse erhvervet i  Danmark, hvilket næppe umiddelbart berettiger til at inkludere disse parametre i et måleprogram. Størstedelen af tilfældene er indvandrere, der har været på besøg i deres hjemlande eller været på turistrejse.

Tabel 3. Forslag til mikrobiologiske parametre i trin 2, der sammen med udvalgte parametre i Tabel 2 kan indgå i analysepakke 2b.

Parameter  
   
Indikatorbakterier Clostridium perfringens
Parasitter Ormeæg (rundorm, børneorm)
Protozoer Giardia og Cryptosporidium
Virus Hepatitis (leverbetændelse)
Enterovirus (Norwalk, Adenovirus)
Særlige bakterier         Udvælges på baggrund af undersøgelserne foretaget i trin 1, og ud fra hvad gråvandet skal bruges til

Det forventes at følgende parametre fra trin 1 (tabel 2) vil indgå som vigtige analyseparametre i trin 2: Legionalla spp., koagulase-positive stafylokokker; enterokokker; og kimtal ved 22°C og 37°C. Disse og eventuel andre parametre (Tabel 2) forventes at skulle analyseres i en række forskellige spildevandstyper i trin 2, herunder prøver af ubehandlet gråtspildevand, behandlet spildevand (eksempelvis efter biologisk filtrering), fra opbevaringstank af behandlet spildevand, samt efter desinfektion (eksempelvis klorinering og UV behandling).

3. Forslag til analyseprogram

For at få  mere viden om den kemiske og mikrobiologiske sammensætning af forskellige typer af gråt spildevand foreslås det, at der foretages en indledende undersøgelser for samtlige parametre i Tabel 1 og 2 (Analysepakke 1a og 1b). Målingerne udføres som analyser af prøver af ubehandlet spildevand udtaget fra indløbet til behandlingsanlægget. Antallet af prøver der skal analyseres i de enkelte projekter vil variere og der bør om muligt udtages blandingsprøver opsamlet over en længere tidsperiode (”flow proportional” prøver). Det skønnes, at der med analyserne af ubehandlede spildevandsprøver i Trin 1 vil opnås en bred viden om de kemiske og mikrobiologiske sammensætninger af forskellige typer af gråt spildevand. Trin 2 af måleprogrammet vil derefter primært skulle fastlægge effektiviteten af behandlingen i de forskellige behandlingsanlæg.

Efter vurdering af resultaterne fra måleprogrammets Trin 1 vil der blive foreslået nye individuelle analysepakker (2a og 2b) baseret på den planlagte spildevandsbehandling, opbevaringsteknologi af behandlet spildevand, samt anvendelse i de forskellige projekter.

4. Prøveudtagning og valg af analysemetode

Prøveudtagning skal ske i flasker der tilvejebringes fra analyselaboratoriet og eventuel konservering skal ske efter deres instruktioner ifølge gældende standarder. Ved prøveudtagningen skal der måles pH, temperatur, ledningsevne, koncentration af ilt og sulfid.

For de fysiske og kemiske analyserne vælges den analysemetode som laboratoriet har akkreditering for.

5. Referenser

Eriksson, E., Auffarth, K. Henze, M. og  Ledin, A. (2002). Characteristics of grey wastewater. Urban Water 4 (1): 85-104.

 



Version 1.0 Juli 2006, © Miljøstyrelsen.