Att använda mikrobiologiska riskverktyg i planeringen

Transkript

1 Att använda mikrobiologiska riskverktyg i planeringen Exempel: ODP vid Gäddviks vattenverk, Luleå kommun Helena Almqvist

2 Vad är ODP? Fallbeskrivning Luleå kommun 2

3 Optimal desinfektionspraxis - ODP Metod för att analysera om man har tillräckliga mikrobiologiska barriärer i vattenverket Norsk Vann Rapport 169 (2009) Optimal desinfektionspraksis fase 2 Syftet med vägledningen: hjälpmedel ta fram ett bra beslutsunderlag för val av vattenbehandlingssteg - speciellt vad gäller slutdesinfektion Rapporten är ett resultat av ett samarbete mellan branschorganisationerna Norsk Vann och Svenskt Vatten 3

4 Optimal desinfektionspraxis Nödvändig barriärhöjd Inaktiveringsgrad som slutdesinfektionen måste uppnå Log-kredit olika åtgärder som resulterar i log-reduktion Nödvändig barriärhöjd = Den logreduktion som måste uppnås i vattenverket Inaktiveringsgrad = återstående barriärverkan som måste uppnås med slutdesinfektion Log-kredit = åtgärder från källa till process och övervakning som resulterar i log-reduktion. 4

5 ODP baseras på 1. Vattenverkets storlek (påverkar konsekvensen av en förorening) 2. Situationen i råvattenkällan och dess tillrinningsområde (vattenkvalitet, sårbarhet etc.) 3. Övervakningsåtgärder i/vid råvattenkällan och dess tillrinningsområde för snabba och adekvata reaktioner på oväntade händelser som kan påverka vattenkvaliteten negativt 4. Vattenbehandlingssteg i vattenverket som ska säkerställa att driften sker optimalt, och som ska säkra snabba och adekvata reaktioner på oväntade händelser som kan påverka vattenkvaliteten negativt 5. Kunskap om olika desinfektionsmetoders effektivitet att inaktivera patogena mikroorganismer och korrekt användning (dimensionering och drift) av dessa. 5

6 Gäddviks vattenverk Luleå kommun Vattentäkt sedan 1906 Grundvatten konstgjord infiltration Dagens vattenverk byggt 1954 behov att förnyas ( p) Till och från förhöjda halter turbiditet (utgående vatten) Behov att utöka produktionskapaciteten ( p) Planering för och projektering av nytt vattenverk inom vattentäktsområdet Gäddvik

7 Dricksvattenprocess idag Råvatten = Lule älv Snabbfiltrering - sandfilter Konstgjord infiltration Grundvattenbrunnar Kalk & kolsyra Natriumhypoklorit Dricksvatten 8

8 Dricksvattenprocess 2012 Råvatten = Lule älv Snabbfiltrering tvåmediafilter Filtralite Konstgjord infiltration Grundvattenbrunnar Alternativ UF Direktfällning - tvåmediafilter Filtralite Kalk, lut & kolsyra Slutdesinfektion behov? Dricksvatten 9

9 Dricksvattenprocess 2012 Råvatten = Lule älv Reservvatten - ytvattenverk Snabbfiltrering tvåmediafilter Filtralite Konstgjord infiltration Grundvattenbrunnar Direktfällning - tvåmediafilter Filtralite Kalk, lut & kolsyra Slutdesinfektion behov? Dricksvatten 10

10 Klassning av råvattnets kvalitet Fall A - grundvatten Brunnar Högsta reg. År Indikator Antal prover Antal positiva % positiva Medelvärde antal/100 ml värdet antal/100 ml 2004 E. coli % 0 0 Antal m.o. 22 C, 3 d % 2 2 Antal koliforma bakt 35 C % E. coli 8 0 0% 0 0 Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C 8 0 0% E. coli % E. coli % 0 0 Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % E. coli % 0,1 1 Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % E. coli 8 0 0% 0 0 Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C 8 0 0% 0 0 0<EC<3 11

11 Sidan 25 figur 3.1 Historisk registrering av E. coli (EC) og Clostridium perfringens (CP) i råvann i siste 3 år 0 EC 1 og 0 CP 1 og/eller = 0 P 1 > 0 EC 1 eller > 0 CP 1 og/eller 0 P 1 < 3 EC 1 og < 1 CP 1 eller 0 P 1 3< EC 1 <10 eller 1< CP 1 < 3 eller 0< P 1 < 0,01 >10 EC 1 eller > 3 CP 1 eller > 0,01 P 1 Kartlegging med risikobasert prøveprogram mhp EC og CP Kartlegging med risikobasert prøveprogram mhp EC og P < 10 EC 2 < 0,01 P 2 > 10 EC 2 < 0,01 P 2 > 0,01 P 2 A B < 3 EC EC EC EC 2 > 10 EC 3 og og og og eller 0,01 0,1 >0,1<0, 3 > 0,3 < 3 CP 2 < 3 CP 2 < 3 CP 2 < 3 CP 2 > 3 CP 3 P 2 P 2 P 2 B Ca Cb Cc Da Da Db Dc 1 Funn av angitt indikator over angitt verdi (antall/100 ml) én eller flere ganger i løpet av de siste 3 år 2 Middelkonsentrasjon (antall/100 ml) av angitt indikator over prøveperioden eller registrering av angitt nivå i mer enn 1/6 av prøvene (16,7 %) over perioden. For parasitter gjelder summen av antallet Giardia- og Cryptosporidium/l 3 Eller > 20 E Coli eller > 6 CP i enkeltprøver 12

12 Klassning av råvattnets kvalitet Fall B ytvatten Lule älv Älv Högsta reg. År Indikator Antal prover Antal positiva % positiva Medelvärde antal/100 ml värdet antal/100 ml 2000 E. coli 1 0 0% <1 <1 Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % E. coli % Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % E. coli 1 0 0% <1 <1 Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % E. coli % 6 6 Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % E. coli % E. coli % Antal m.o. 22 C, 3 d % >500 >500 Antal koliforma bakt 35 C % E. coli % Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % E. coli % Antal m.o. 22 C, 3 d % Antal koliforma bakt 35 C % Clostridium perfringens % 4,5 5 Giardia 2 0 0% 0 0 Cryptosporidium 2 0 0% 0 0 EC>10 utökat provtagningsprogram! P<0,01 13

13 Utvidgat provtagningsprogram 24 prover under 1 år E.coli Clostridium perfringens Giardia och Cryptosporidium Bakteriofager (önskvärt men frivilligt ) Genom provtagning vid rätt tillfälle fånga upp tillfällen när riskerna för påverkan är som störst: Vårcirkulation ( 1/6 av det totala antalet prover) Höstcirkulation ( 1/6 av det totala antalet prover) Normaldygn ( 1/6 av det totala antalet prover) Dygn med stora nederbördsmängder, snösmältning etc. ( 3/6 av det totala antalet prover) 14

14 Sidan 25 figur 3.1 Historisk registrering av E. coli (EC) og Clostridium perfringens (CP) i råvann i siste 3 år 0 EC 1 og 0 CP 1 og/eller = 0 P 1 > 0 EC 1 eller > 0 CP 1 og/eller 0 P 1 < 3 EC 1 og < 1 CP 1 eller 0 P 1 3< EC 1 <10 eller 1< CP 1 < 3 eller 0< P 1 < 0,01 >10 EC 1 eller > 3 CP 1 eller > 0,01 P 1 Kartlegging med risikobasert prøveprogram mhp EC og CP Kartlegging med risikobasert prøveprogram mhp EC og P < 10 EC 2 < 0,01 P 2 > 10 EC 2 < 0,01 P 2 > 0,01 P 2 A B < 3 EC EC EC EC 2 > 10 EC 3 og og og og eller 0,01 0,1 >0,1<0, 3 > 0,3 < 3 CP 2 < 3 CP 2 < 3 CP 2 < 3 CP 2 > 3 CP 3 P 2 P 2 P 2 B Ca Cb Cc Da Da Db Dc 1 Funn av angitt indikator over angitt verdi (antall/100 ml) én eller flere ganger i løpet av de siste 3 år 2 Middelkonsentrasjon (antall/100 ml) av angitt indikator over prøveperioden eller registrering av angitt nivå i mer enn 1/6 av prøvene (16,7 %) over perioden. For parasitter gjelder summen av antallet Giardia- og Cryptosporidium/l 3 Eller > 20 E Coli eller > 6 CP i enkeltprøver 15

15 Nödvändig barriärhöjd i vattenverket Barrierehøyde (nødvendig logreduksjon i vannverket totalt) Vannverkstørrelse Vannkvalitetsnivå i kilde A B C D < ,0b + 3,0v + 1,0p 4,0b + 4,0v + 1,5p a. 4,5b + 4,5v + 1,5p b. 4,5b + 4,5v + 2,0p c. 4,5b + 4,5v + 2,5p a. 5,0b + 5,0v + 2,0p b. 5,0b + 5,0v + 2,5p c. 5,0b + 5,0v + 3,0p ,5b + 3,5v + 1,5p 4,5b + 4,5v + 2,0p a. 5,0b + 5,0v + 2,0p b. 5,0b + 5,0v + 2,5p c. 5,0b + 5,0v + 3,0p a. 5,5b + 5,5v + 3,0p b. 5,5b + 5,5v + 3,5p c. 5,5b + 5,5v + 4,0p > ,0b + 4,0v + 2,0p 5,0b + 5,0v + 2,5p a. 5,5b + 5,5v + 3,0p b. 5,5b + 5,5v + 3,5p c. 5,5b + 5,5v + 4,0p Fall A Grundvatten a. 6,0b + 6,0v + 4,0p b. 6,0b + 6,0v + 4,5p c. 6,0b + 6,0v + 5,0p Fall B Ytvatten Lule älv Sidan 26 tabell

16 Nödvändig barriärhöjd Bestämning av log-kredit s Nödvändig log-avskiljning genom slutdesinfektion 17

17 Desinfektion genom avskiljning Partikelavskiljningsmetod Bakterier Virus Parasiter Sandfiltrering Dålig Mkt dålig Ganska dålig Fällning/sandfiltrering Mkt god God Mkt god Membranfiltrering 1 RO och NF UF MF UF/MF m/fälln. Mkt god God Ganska god Mkt god Mkt god Ganska god Mindre god Mkt god Mkt god Mkt god Mkt god Mkt god 1 RO-omvänd osmos, NF-nanofiltrering, UF-ultrafiltrering, MF-mikrofiltrering 18

18 Log-avskiljning olika behandlingsmetoder Vannbehandlingsmetode Hurtigsandfiltrering uten koagulering (filterhastighet < 7,5 m/h) 1 Membran (MF) filtrering 2 Membran (UF) filtrering 3 Membran (NF) filtrering 4 Langsomsandfiltrering (filterhastighet < 0,5 m/h) Koagulering/direktefiltrering (mediafilter) 5 Koagulering/direktefiltrering (mediafilter) 6 Koagulering + sedimentering (evt. flotasjon) + filtrering 5 Koagulering + sedimentering (evt. flotasjon) + filtrering 6 Koagulering/membran (UF/MF) filtrering 6 Log-kreditt 0,5b +0,25v +0,5p 2,0b + 1,0v + 2,0p 3,0b + 2,0v + 3,0p 3,0b + 3,0v + 3,0p 2,0b + 2,0v + 2,0p 3,0b + 2,0v + 2,0p 3,0b + 3,0v + 2,0p 3,0b + 2,0v + 2,5p 3,0b + 3,0v + 2,5p 3,0b + 3,0v + 3,0p 1 Gjelder også biofiltre, ionebytterfiltre og marmorfiltre 2 Forutsatt nominell poreåpning på membran < 1000 nm 3 Forutsatt nominell poreåpning på membran < 100 nm 4 Forutsatt nominell poreåpning på membran < 10 nm 5Forutsatt midlere turbiditet i produsert vann < 0,2 NTU 6 Forutsatt at tilstrekkelig koagulantdosering og god overvåkning slik at turbiditet i produsert vann < 0,1 NTU i minst 90 % av tiden. Dersom anlegget er bygget for humusfjerning forutsettes fargefjerningen > 70 % i minst 90 % av tiden. 19

19 ODP Gäddvik idag Ytvatten med konstgjord infiltration Log-kredit Åtgärder vid källan vattenskydd, zon 2 - inte älv 0,5 b 0,5 v 0,25 p Konstgj infiltration dygn 2,0 b 1,0 v 1,0 p Övervakning råvattenkvalitet ingen (on-line) 0,0 b 0,0 v 0,0 p Vattenbehandling snabbfiltrering u fällning 0,5 b 0,25 v 0,5 p Systematisk driftövervakning turb mätn + reservkraft ** 1,0 b 1,0 v 0,75 p Summa log-kredit: 4,0 b 2,75 v 2,5 p Nödvändig barriärhöjd: 6,0 b 6,0 v 4,0 p Inaktivering gm slutdesinfektion 2,0 b 3,25 v 1,5 p Uppnådd effekt NaOCl: 4-6 B + 1-1,5 V + 0 P 20

20 ODP Gäddvik 2012 alternativ UF NYA GÄDDVIK 2012 flockning + UF Log-kredit Åtgärder vid källan vattenskydd, zon 2 - inte älv 0,5 b 0,5 v 0,25 p Konstgj infiltration dygn 2,0 b 1,0 v 1,0 p Övervakning råvattenkvalitet turbmätning on-line 0,75 b 0,75 v 0,5 p Vattenbehandling snabbfiltrering u fällning 0,5 b 0,25 v 0,5 p UF m fällning 3,0 b 3,0 v 3,0 p Systematisk driftövervakning turb mätn + reservkraft ** 1,0 b 1,0 v 0,75 p Summa log-kredit: S:a fällning m UF 7,8 b 6,5 v 6,0 p Summa log-kredit: begränsad av max log-k redit ** 6,3 b 5,3 v 4,8 p Nödvändig barriärhöjd: 6,0 b 6,0 v 4,0 p Inaktivering gm slutdesinfektion ** -0,3 b 0,8 v -0,8 p 21

21 Logreduktion vid Gäddviks vattenverk enligt ODP-analys Bakterier Virus Parasiter ,5 2, ,5 4, ,5 Nödvändig barriärhöjd Innan ombyggnad utan klorering Innan ombyggnad med klorering Kontaktfiltrering UF med förfällning Som reservvatten = ytvattenverk 23

22 Olika desinfektionsmetoders effektivitet Desinfektionsmetod Bakterier Virus Parasiter Klorering Mkt god Ganska god Dålig Ozonering Mkt god Mkt god Delvis god 1 UV-bestrålning Mkt god God 2 Mkt god 1 God för Giardia, mindre god för Cryptosporidium 2 Bättre för vissa virus än andra Principbeslut minst en avdödande desinfektionsprocess? 24

23 ODP teknikval Gäddvik 2012 Enligt ODP planerade åtgärder d.v.s. tillägg av fällning/snabbfiltrering eller fällning/uf - i processlayouten för Gäddvik 2012 medför kraftfulla förbättringar av den mikrobiologiska barriärverkan Erhålla en tillräcklig barriärverkan behov att installera inaktiverande slutdesinfektionssteg. Enligt ODP-analysen är behovet tydligast för desinfektion av virus. Om barriär sätts ur funktion tydligt behov av slutdesinfektion För att uppfylla SLV:s rekommendation/krav på avskiljande och inaktiverande metoder behov av inaktiverande steg Ct nödvändig för klorering är 175 för parasiter ej effektivt talar för UV som inaktiverande metod 25

24 Hur funkade ODP som verktyg i planeringen? I fallet Gäddvik 2012 analysera olika scenarier inför projektering av ny anläggning Analysera tillräckligheten hos barriärerna i befintliga anläggningar identifiera eventuella svagheter underlag för t.ex. åtgärdsplan, politisk förankring, taxeändringar etc. En ODP-analys ger ett användbart underlag som beskriver barriärverkan i olika alternativ VA-huvudmän (uppfyller SLVFS?) Beställare/konsulter Kommunicera med beslutsfattare 26

25 Hur göra ODP-analys? ODP-rapporten bra, tydlig, hyfsat lätt att tillämpa (lite krångligt med Norska ibland ) Tar tid Man måste känna sin anläggning Alldeles för tunt dataunderlag avseende mikrobiologisk status i råvattnet Svaren blir övergripande Resultat: Förståelsen om anläggningen ökar förbättrar möjligheten att kommunicera om anläggningens status åtgärdsplanering 27