| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Udvikling af metode til karakterisering af gråt spildevand

Bilag E

Bilag E: Måleprogram for trin 2

Forslag til  måleprogram for
karakterisering af gråt spildevand i
relevante Tema 4 projekter.

Gennemførsel af Trin 2 på BO-90

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

Anders Dalsgaard
Institut for Veterinær Mikrobiologi, Kongelige Veterinære Landbohøjskole.

Oktober 2001

1. Formål og baggrund

Det overordnede formål med et specifikt måleprogram for gråt spildevand er at gennemføre en grundig fysisk, kemisk og mikrobiologisk karakterisering. Karakteriseringen skal afdække, hvad gråt spildevand består af, samt 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 solidt 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 udføres i to trin. Første trin er en bred screening af ubehandlet gråt spildevand, mens andet trin udarbejdes specifikt for de respektive typer gråvand og behandlingsanlæg. Trin 1 er beskrevet i ”Måleprogram for karakterisering af gråt spildevand i relevante Tema 4 projekter” udarbejdet af Ledin, Eriksson, Eilersen, Henze og Dalsgaard (2001). Denne første undersøgelse er anvendt til at identificere, hvilke parametre det er relevant at måle for i Trin 2.

I dette notat præsenteres og diskuteres måleresultaterne fra gennemførsel af Trin 1 ved BO-90 projektet. Endvidere præsenteres et forslag til måleprogram for trin 2 ved BO-90. På baggrund af måleprogrammets trin 1, er de væsentligste parametre blevet identificeret, dvs. de mest beskrivende parametre (parametre som indikatorer for problematiske forureningskomponenter), så et mindre omfangsrigt men mere specifikt måleprogram kan gennemføres for at vurdere om anlægget lever op til de krav, som vil blive stillet, for at det rensede vand kan bruges til toiletskylning.

2. Valg af analyseparametre

Analyseparametre til Trin 1 omfatter de traditionelle spildevandsparametre, der måler organiske, iltforbrugende forbindelser (BOD og COD) og næringsstoffer (N, P og K), miljøfremmede stoffer (tungmetaller og organiske forurenings- komponenter), samt mikrobiologiske parametre. Begrundelse for valget af de pågældende parametre fremgår af ”Måleprogram for karakterisering af gråt spildevand i relevante Tema 4 projekter” udarbejdet af Ledin, Eriksson, Eilersen, Henze og Dalsgaard (2001), der findes på Miljøstyrelens hjemmeside. Valget af parametre til Trin 2 er foretaget ud fra de opnåede resultater i Trin 1, samt en vurdering af hvilke parametre der findes bedst egnede som indikatorparametre.

3. Resultat fra Trin 1

3.1. Prøveudtagning og analyser

Prøver til undersøgelse for fysiske og kemiske parametre, inklusiv tungmetaller og miljøfremmede stoffer, blev udtaget af personale fra Miljø & Ressourcer DTU (M&R), dagligt, dvs. fem gange pr. uge i løbet af fem uger i juli/august 2000, i alt 25 prøver. Analyserne for parametrene: suspenderet stof, turbiditet, temperatur, pH, ledningsevne, BOD samt koncentration af ilt og sulfid (tabel 1), blev foretaget enten på lokaliteten eller på prøveindsamlingsdagen i M&R´s laboratorium. Blandingsprøve af gråt spildevand, som blev opsamlet i løbet af en uge, blev sendt til laboratoriet SGAB-Analytica, Sverige, for analyse af metaller og miljøfremmede stoffer, samt enkelte traditionelle spildevandsparametre (kemiske parametre 2 i tabel 1).

Prøver til analyse for mikrobiologiske parametre blev udtaget og analyseret af miljølaboratoriet  ROVESTA Miljø I/S i Næstved. Prøveudtagningen foregik ugentligt i fire uger i august 2000 med i alt fire prøver.

3.2. Traditionelle spildevandsparametre m.m.

Målingerne af de fysiske parametre - temperatur, turbiditet og suspenderet stof - viste, at det grå spildevand fra BO-90 har et indhold af stoffer og parameterværdier, som ligger inden for de intervaller, som typisk er fundet i gråt spildevand fra badeværelser i litteraturen (Tabel 1). Det skal bemærkes, at den maksimale værdi for suspenderet stof (207 mg/l) overstiger de værdier, som tidligere er blevet fundet i litteraturen (Tabel 1).

Tilsvarende er det for de kemiske parametre observeret, at pH, ledningsevne, BOD samt koncentrationerne af total-N ligger inden for de intervaller, som er beskrevet i litteraturen (Tabel 1). Sulfatkoncentrationen ligger lidt højere, end hvad der tidligere er blevet fundet, men den svarer godt til det niveau af sulfat, som findes i vandforsyningsvand i København (Tabel 1). Kilden til sulfat er således ikke aktiviteter på BO-90, men snarere det naturlige indhold af sulfat i vandforsyningsvand. Indholdet af COD er lavere end litteraturværdierne. Det samme gælder for ammonium, nitrat og total-P.

Koncentrationen af ilt er højere end litteraturværdien for gråt spildevand, men lavere end gennemsnitskoncentrationen for ilt i postevand. Dette indikerer, at ilt forbruges i systemet, men ud fra disse data kan det ikke konkluderes, om dette sker i vandforsyningssystemet eller i afløbssystemet. Det skal dog noteres, at sulfid er blevet påvist ved 21 af de totale 25 prøveudtagninger, hvilket indikerer, at ”lokalt” iltsvind forekommer i afløbssystemet (f.eks. i vandlås). Dårlig lugt, der skyldes dannelse af svovlbrinte i anlægget, er også i flere tilfælde blevet noteret i kælderen på BO-90.

Parametrene - BOD og suspenderet stof - blev målt dels på M&R den samme dag, som prøveudtagningen foregik og dels på den samlingsprøve, som blev sendt til SGAB-Analytica. Man kan heraf notere, at såvel middelværdien som minimum- og maksimumsværdierne for BOD er lavere i de målinger, som er blevet foretaget senere til trods for, at prøverne er blevet konserveret på den af laboratoriet foreskrevne måde. Dette indikerer, at det er væsentligt at analysere for BOD inden for et bestemt antal timer for at undgå underestimering af indholdet af BOD. Gennemsnitsmængden af suspenderet stof er omvendt højere i samlingsprøverne end i de individuelle prøver, mens intervallet for de fundne minimums- og maksimumsværdier er mindre, hvilket med stor sandsynlighed indikerer, at variationen i koncentrationen af suspenderet stof som funktion af tiden ikke bliver illustreret, når man laver samlingsprøver. Dette vil også være tilfældet for alle de andre analyseparametre og er noget, som man bliver nødt til at tage højde for, når man designer Trin 2 i måleprogrammet (se nedenfor).

Koncentrationen af grundstofferne; Na, K, Ca, Mg, Ba, Sr, Al, Fe, Si er enten inden for det interval, som er blevet præsenteret i litteraturen (Ba, Al, Fe; Tabel 1), eller kan sidestilles med den naturlige baggrundskoncentration, som man finder i postevand i København (Ca, Mg, Sr, Si). En undtagelse fra dette er Na og K, hvor de målte koncentrationer er højere end de koncentrationer, der er observeret i postevand, hvilket indikerer at Na og K tilføres gennem husholdningskemikalier og brug af vandet.

3.3. Miljøfremmede stoffer

Litteraturstudiet, der er blevet  gennemført inden for Tema 4 projektet: ”Undersøgelse af lokal håndtering af gråt spildevand”, viste, at der udover tungmetaller kan forekomme ca. 900 forskellige organiske forbindelser eller grupper af forbindelser i det grå spildevand. Disse stoffer indgår i forskellige typer af rengørings-, vaske- og opvaskemidler, samt i hygiejneprodukter, der alle bruges i husholdninger. Da det ikke er muligt at måle for alle disse 900 stoffer/stofgrupper, er der i Trin 1, foruden analyser for 13 tungmetaller, foretaget analyser for 62 af de mest relevante organiske stoffer eller stofgrupper.

De målte koncentrationer af tungmetaller ligger generelt på det samme niveau eller lavere end de data, der er fundet i litteraturen (Tabel 1). Nogle af tungmetallerne forekommer dog i koncentrationer over niveauet i postevand, f. eks. Ni (ca. 5 gange forhøjet koncentration); Cd, Cr; Zn (ca. 10); Pb (ca. 20); Cu (ca. 50). Disse tungmetaller må således være blevet tilført i ledningsnettet (vandforsyningen), via andre VVS installationer, eller de er blevet tilført via forskellige produkter under brug af vandet i badeværelserne.

Ud af de 62 forskellige organiske stoffer eller stofgrupper udvalgt for analyse blev 11 stoffer fundet og kvantificeret (Tabel 1). Blandt de fundne stoffer er organiske opløsningsmidler (trichlor- og tetrachlormethan), konserveringsmidler (2,4+2,5-dichlorphenol og 2,4,6-trichlorphenol), blødgørere (fire phthalater) og detergenter (LAS og sumparameteren kationiske detergenter). Der er ikke tidligere blevet målt for disse typer af organiske miljøfremmede stoffer i gråt spildevand hvorfor det ikke er muligt at foretage sammenligninger med andre karakteristik- studier af gråt spildevand.

3.4.  Mikrobiologiske parametre

Resultaterne af de mikrobiologiske undersøgelser af ubehandlet gråt spildevand er vist i tabel 1. I alt blev 4 enkeltprøver, udtaget i august måned, analyseret. Der blev fundet store variationer i de foretagne analyser for de enkelte parametre, der fremgår af tabel 1. Antallet af indikatorbakterien E. coli varierede fra 200-2.800 per 100 ml, mens antallet af enterokokker varierede fra 100-7.000 per 100 ml. Kimtalsbestemmelser mellem 100.000-1.000.000 per 100 ml blev påvist med et noget lavere antal kim efter inkubation ved 37°C. Aeromonas og Pseudomonas aeruginosa blev begge påvist i varierende antal mellem 10-9.000 per 100 ml.

Litteraturen vedrørende den mikrobiologiske sammensætning, herunder forekomst af smitstoffer, er yderst sparsom. De fundne resultater af kimtalsbestemmelserne og fækale indikatorbakterier viste, at begge disse bakteriegrupper kan forventes at forekomme i foreskellige typer af gråt spildevand. Salmonella og Campylobacter spp. blev ikke påvist, hvilket kan skyldes at ingen af BO-90’s beboere eller deres besøgende udskilte disse smitstoffer i undersøgelsesperioden eller at eventuelle smitstoffer i spildevandet er døde grundet deres ringe overlevelsesevne ekstra-intestinalt. Dog må det forventes at man med yderligere analyser i enkelte prøver fra BO-90 eller andre gråvandsprojekter, kan påvise egentlige bakterielle smitstoffer, eg. Salmonella, Campylobacter og parasitære smitstoffer.

Tabel 1 Måleresultater fra trin 1

i.d ikke identificeret

/1/ Eriksson et al., 2002.
/2/ Københavns Vand, 2000

4. Forslag til analyseprogram for Trin 2 på BO-90

4.1 Fysiske og kemiske parameterkrav

Myndighedernes krav vedrørende vandkvaliteten for det vand som anvendes i husholdningen er, at det skal være af drikkevandskvalitet. Dette betyder for de mikrobiologiske parametre at der må maksimalt være 200 kim/ml dyrket ved 22°C og 20 kim/ml efter dyrkning ved 37°C, hvorimod der ikke må kunne påvises coliforme bakterier.

Miljøstyrelsen har dog indikeret, at disse krav vil blive taget op til overvejelse for anvendelse af gråt spildevand til toiletskyl under forudsætning af, at anvendelsen af gråt spildevand til toiletskyl ikke udgør nogen sundhedsmæssige risici. Der er i nedenstående forslag til måleprogram også lagt vægt på andre kriterier der ligger til grund for valget af parametre for  karakterisering af vandkvaliteten. Disse kriterier er den  påtænkte anvendelse samt parameter der beskriver effektiviteten af resningen.

En generel karakterisering med følgende parametre - suspenderet stof, turbiditet, temperatur, pH, ledningsevne, BOD, COD samt koncentration af ilt og sulfid, bør indgå som basisparametre i måleprogrammet. Disse standardmålinger giver vigtig information om kvaliteten af det grå spildevand, herunder iltforbrug og sulfiddannelse, samt forhold der har betydning for forekomst og overlevelse af mikroorganismer i biofiltrene.

Det foreslås videre, at NVOC inkluderes som et alternativ til COD, for at give information om hvorvidt målingerne af COD på længere sigt kan udskiftes med de mindre miljøbelastende NVOC målinger. Sidstnævnte er et specifikt ønske fra Miljøstyrelsen.

Det bedømmes, at et eventuelt indhold af tungmetaller og organiske miljøfremmede stoffer i det grå spildevand, der genbruges på BO-90 kun vil udgøre ubetydelige sundhedsrisici, når vandet bruges til toiletskyl. Argumentet for dette er, at koncentrationerne af tungmetallerne er under kravværdierne for drikkevand, og at de fundne organiske miljøfremmede stoffer findes i  husholdningskemikalier, der er tilladt til udvortes brug som bestanddele af produkter til personlig hygiejne.

Problemer kan dog opstå, hvis organiske miljøfremmede stoffer tilledes i en koncentration eller kombination, der er så toksisk, at den biologiske aktivitet i biofiltrene ødelægges, hvorved der ikke sker nogen behandling/rensning af det grå spildevand. For at undersøge om dette kan være tilfældet, foreslås det, at to metoder til at måle biologisk aktivitet i sådanne biofiltre inkluderes i måleprogrammet; inhiberingstest for nitrifikation og OUR respirationstest.

Tabel 2a giver en oversigt over samtlige parametre, der foreslås at indgå som fysisk-kemiske parametre i måleprogrammet.

Tabel 2a. Analysepakke 2a; fysiske og kemiske analyseparametre.

4.2 Mikrobiologiske parametre

Eventuelle sundhedsrisici for brugere af toiletter som anvender gråt spildevand til toiletskyl er primært associeret med luftbårne (aerosolbårne) smitstoffer, som kan medføre luftvejssygdomme, hvis de inhaleres. Det er usikkert om sundhedsrisici ved andre former for kontakt, herunder hudkontakt og oral indtagelse i forhold til børn, øges ved anvendelse af gråt spildevand til toiletskyl. Blandt disse er Legionella bakterier især relevante p.g.a. et ofte alvorligt sygdomsforløb. Det er uvist om Legionella kan opformeres i beholdere til opsamling og lagring af såvel ubehandlet som behandlet gråt spildevand. Analyser for Legionella indgik ikke i måleprogrammets trin 1, men foreslås som parameter i måleprogrammets trin 2.

Der findes i litteraturen yderst få eksempler på luftbåren smitte med smitstoffer af fækal oprindelse, eg. bakterier og parasitter. Luftbåren smitte med mavetarmsmitstoffer, eksempelvis Campylobacter, vurderes således at udgøre en yderst ringe risiko ved anvendelse af gråt spildevand til toiletskyl. Sundhedsrisici for brugere og eventuel risiko for forurening med fækale smitstoffer ved anvendelse af toiletter, som skylles med gråt spildevand, vurderes ikke større end ved "normalsituationen" hvor der skylles med drikkevand.

Mikrobiologiske analyser for eksempelvis fækale indikatororganismer og kimtal ved 22 og 37°C  vil primært skulle udføres til vurdering af behandlingseffekten, f.eks. biologisk filtrering, og eventuelle opformeringer i opbevaringsbeholdere før og efter behandling (herunder også desinfektion). Det foreslås endvidere, at der analyseres for Clostridium perfringens, herunder  sporer, idet Cl. perfringens er sporedanner og derfor kan overleve længere end de fleste andre mikroorganismer. Sporerne fra C. perfringens vil således kunne bruges som en indikator på kumulativ forurening. Bestemmelse af antal Cl. perfringens sporer vil desuden kunne benyttes som en indikator for effektiviteten af forskellige desinfektions- og behandlingsmetoder grundet sporernes relative høje grad af resistens.

Parameteren Staphylococcus aureus 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. Aeromonas hydrophila og Psedumonas aeruginosa er medtaget i forslaget til mikrobiologiske parametre. A. hydrophila forekommer normalt i miljøet, herunder i vand, hvor indtagelse af forurenet drikkevand eller direkte kontakt med vand, f.eks. badning, kan give infektioner hos mennesker. P. aeruginosa er udbredt i omgivelserne, ofte i jord og vand. P. aeruginosa kan give anledninger til infektioner såsom sår og øreinfektioner, dog særligt hos svækkede personer.

Tabel 2b. Forslag til mikrobiologiske parametre i trin 2.

* Prøveudtagningssted

1. Indløbet til opsamlingstanken (direkte fra faldstammen)
2. Udløbet fra filter nr.
3. Udløbet fra buffertanken (direkte fra buffertanken)

Der foreslås ikke generelt analyseret for parasitære smitstoffer til vurdering af behandling af gråt spildevand, da der kun syntes at være begrænset laboratoriekapacitet til at udfører sådanne analyser. Dog vil det kunne være relevant at lave forskellige screeningsanalyser for parasitære smitstoffer, herunder protozoer, i såvel  ubehandlede som  behandlede spildevandsprøver til fastlæggelse af effekt af forskellige spildevandsbehandlingsmetoder. Der syntes i øjeblikket ikke at være kapacitet ved danske laboratorier til at udføre analyser for virus, hvorfor sådanne undersøgelser ikke kan gennemføres.

Tabel 2b giver en oversigt over samtlige mikrobiologiske parametre, som foreslås at indgå i måleprogrammet.

4.3 Forslag til prøveudtagningsprogram

Analysepakke 2a (tabel 2a); målinger vil blive foretaget på prøver, der udtages ved indløbet til opsamlingsbeholderen (prøveudtagningssted 1; Figur 1) og i udløbet fra bio/sandfiltrene (prøveudtagningssted 2), med det formål at dokumentere filtrenes rensegrad samt den biologiske aktivitet i filtrene.

Analysepakke 2b (tabel 2b); målinger vil blive foretaget på prøver, udtaget de samme steder som for analysepakke 2a, med det formål at dokumentere filtrenes rensegrad. Men med et reduceret måleprogram, dvs. der bliver kun undersøgt for Enterokokker og Kimtal ved 37°C (Tabel 2b) i prøver fra udtagningssted 2.

For at kunne vurdere de sundhedsmæssige risici og for at dokumentere eventuel opformering af mikroorganismer ved lagring af det rensede gråvand, vil der også blive foretaget analyser på prøver, der udtages ved udløbet fra buffertanken (lagertank) der er placeret efter bio/sandfiltrene (prøveudtagningssted 3).

Prøverne vil blive udtaget med følgende frekvens:

1. Døgnprøver, prøvetagningsfrekvens en gang per døgn i 2 uger, totalt 14 prøver.
2. Ugeprøver, prøvetagningsfrekvens en gang per uge i 2 måneder, totalt 10 prøver.
3. Intens prøveudtagning når en forandring i aktiviteten i biofiltrene kan observeres.

Klik her for at se Figur 1.

5. Prøveudtagning og analyser

Prøveudtagningen og udførelse af de kemiske og mikrobiologiske analyser skal udføres af et akkrediteret miljølaboratorium, der kan accepteres af Miljøstyrelsen.

Prøveudtagningen og udførelse af analyser til vurdering af den biologiske aktivitet i biofiltrene udføres af M&R/DTU. Udtagningen af prøver fra prøveudtagningssted 2 og udførelse af analyser, som har til formål at evaluere renseeffektiviteten i filtrene, foreretages af IVM/KVL. Anledningen er, at prøvetagningsfrekvensen da kan intensiveres, hvis der observeres en forandring i den biologiske aktivitet i biofiltrene.

6. Afrapportering og vurdering af resultater fra analysepakke 2a og 2b

M&R/DTU opsamler analysedata, og M&R/DTU  samt IVM/KVL vurderer resultaterne og afrapporterer disse til Miljøstyrelsen og projektlederen for BO-90-projektet.

7. Referencer

Ledin, A., Eriksson, E. and Henze, H. (2001). Aspects of groundwater recharge using grey wastewater. In P. Lens and G. Lettinga; Decentralised Sanitation and Reuse: Concepts, Systems and Implementation, IWA Publishing.

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

Københavns Vand, 2000. Personlig kontakt med Maj-Britt Bøgeløv Poulsen Data fra løbende kontrol af en taphane på ledningsnettet det forsyner BO-90.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Juli 2006, © Miljøstyrelsen.