Optimal desinfeksjonspraksis fase II rapport og veileder

Transkript

1 VA-Dagane på Vestlandet, Voss, september 2009 Optimal desinfeksjonspraksis fase II rapport og veileder Stein W. Østerhus 1) og Hallvard Ødegaard 2) 1) SINTEF Vann og miljø 2) NTNU 1

2 Innhold Generell beskrivelse av Optimal desinfeksjonspraksis Beskrivelse av prosedyre Kort om desinfeksjon Beskrivelse av verktøykasse 2

3 Hva mener vi med god desinfeksjonspraksis? Etablering av korrekte og tilstrekkelige barrieretiltak mot mikrobiell forurensning i et vannverk på grunnlag av: Vannverkets størrelse (som påvirker hvilken konsekvens en forurensning av vannkilde og nedslagsfelt kan få) Situasjonen i vannkilden og dens nedslagsfelt (vannkvalitet, hvor utsatt og sårbar vannkilden er overfor forurensning, hvilken risikosituasjon man står overfor etc) Overvåkningstiltak i vannkilde og nedslagsfelt som vannverket har etablert for å sikre rask og adekvat reaksjon på uventede hendelser som kan påvirke vannkvaliteten negativt Vannbehandlingstiltak i vannverket utover sluttdesinfeksjon (som også kan innebære en hygienisk barriereeffekt) Overvåkningstiltak i vannbehandlingsanlegget som skal sikre at dette drives optimalt til enhver tid og som skal sikre rask og adekvat reaksjon på uventede hendelser i driften av anlegget Kunnskap om ulike desinfeksjonsmetoders effektivitet mht inaktivering av patogene mikroorganismer og korrekt bruk (dimensjonering og drift) av aktuell desinfeksjonsmetode basert på dette 3

4 Begrepet: Hygieniske barrierer Drikkevannsforskiftens 3 gir følgende omtale av begrepet hygienisk barriere: Begrepet hygienisk barriere betegner en hindring overfor mikroorganismer, samt kjemiske og fysiske stoffer, som kan ha negativ innvirkning på helsen. En slik hindring kan være naturlig (for eksempel godt råvann med få forurensningskilder, dypt inntak), eller tillaget (for eksempel vannbehandling, restriksjoner i tilsigsområdet). Formålet med en hygienisk barriere er å hindre at slike organismer/stoffer finnes i drikkevannet i mengder som kan innebære en uakseptabel helsemessig risiko. Denne formuleringen kvantifiserer ikke hva en hygienisk barriere er, noe som vanskeliggjør operasjonalisering av begrepet. Som en kommentar til 14 sier veilederen imidlertid: Den enkelte vannbehandlingsmetode bør inaktivere bakterier og virus med minimum 99.9 % (3-log) og eventuelle parasitter med 99 % (2-log), for å bli betraktet som en hygienisk barriere. Dette er en kvantifisering som vi gjør bruk av i GDP-Veilederen 4

5 Norsk Vann/Svenskt Vatten prosjektet: Optimal desinfeksjonspraksis I og II Mål ODP I: 1. Gi en grundig innføring i metoder for desinfeksjon av drikkevann 2. Presentere et forslag til dimensjoneringsverdier for kjemiske desinfeksjonsmetoder 3. Gi en oversikt over desinfeksjonspraksis i andre land sammenlignet med den i Norge 4. Fremme et forslag til en prosedyre og beregningsmetoder for bestemmelse av optimal desinfeksjonspraksis Mål ODP II: 1. Raffinere og etterprøve den prosedyre som ble foreslått i ODP I 2. Fremskaffe nødvendig datagrunnlag for beregnings- og testmetodene 3. Utprøve prosedyren og vurdere barriereeffekten på noen norske og svenske vannverk 4. Utarbeide en Veiledning for god desinfeksjonspraksis 5

6 Formålet med en veiledning i bestemmelse av god desinfeksjonspraksis (GDP-veiledningen) å hjelpe saksbehandlere i forvaltningen (Mattilsynet) til å bestemme om foreslåtte eller planlagte desinfeksjonstiltak er tilstrekkelige i forhold til kravene i Drikkevannsforskriften i dialog med vannverkseier og deres rådgivere å hjelpe vannverkseiere og planleggere til å finne fram til hvilke desinfeksjonstiltak som bør settes inn i et planlagt eller eksisterende vannverk for å sikre et forsvarlig barrierenivå dvs å konkretisere hva myndighetene mener med kravet til minst to hygieniske barrierer i Drikkevannsforskriften å hjelpe planleggere og rådgivere med metoder som kan brukes for å analysere og dimensjonere desinfeksjonstiltak slik at de gir den inaktiveringsgrad som god desinfeksjonspraksis tilsier - i et gitt tilfelle å hjelpe driftsansvarlige av desinfeksjonsanlegg til å drive sine desinfeksjonstiltak slik at de gir den inaktiveringsgrad som god desinfeksjonspraksis tilsier - i et gitt tilfelle 6

7 Rapporter fra prosjektet 1. Rapport Norsk Vann 147/ ODP I 2. Rapport Norsk Vann 169/ ODP II 3. Veiledning Norsk Vann rapport 170/2009 (under trykking) GDP-veiledningen bygger på to fundament: 1. En prosedyre til bestemmelse av nødvendig inaktiveringsgrad a. I vannverket totalt b. I sluttdesinfeksjonen 2. Et sett av beregningsmetoder (en verktøykasse ) for bestemmelse av Ct-verdi og dermed inaktiveringsgrad 7

8 Prosedyre 8

9 Prosedyre til bestemmelse av nødvendig inaktiveringsgrad Definisjoner: b = bakterier v = virus p = parasitter (giardia, cryptosporidium) Log inaktivering Eksempel: 3.0b + 3.0v + 2.0p 3log inaktivering av bakterier = 99.9% inaktivering av bakterier 3log inaktivering av virus = 99.9% inaktivering av virus 2log inaktivering av parasitter = 99% inaktivering av parasitter 9

10 Prosedyren i GDP-Veiledningen 1. Man tar utgangspunkt i risiko- og sårbarhetssituasjonen gitt ved: Råvannets hygieniske kvalitet som leder til et gitt kvalitetsnivå Vannverkets størrelse 2. Typen av vannkilde (får betydning for log-kreditt) 3. Pkt 1 bestemmer den barrierehøyde som må overkommes for å sikre en tilstrekkelig hygienisk barrierevirkning i hele vannverket. Barrierehøyde defineres som den reduksjon (angitt som nødvendig logreduksjon) av de enkelte patogengrupper (bakterier, virus og parasitter) som totalt sett må oppnås i vannverket 4. Så gis det log-kreditt (fradrag) for: Barrieretiltak som settes inn i nedslagsfelt og vannkilde Vannbehandlingstiltak utover sluttdesinfeksjonen Overvåknings- og kontrolltiltak for vannkilde og vannbehandlingsanlegg 5. Ved subtraksjon bestemmes så den inaktiveringsgrad (angitt som log reduksjon) som sluttdesinfeksjonen må sørge for 10

11 Barrierehøyde 11

12 Bestemmelse av råvannskvalitet Prosedyren forutsetter kvalitetsbestemmelse i to nivåer: Basert på en kartlegging av vannverkets pålagte rutineanalyser over de siste 3 år Basert på en utvidet kartlegging gjennom et risikobasert prøveprogram over 1 år Risikobasert prøveprogram: Vårsirkulasjonen (< 1/6 av totalt antall prøver) Høstsirkulasjonen (< 1/6 av totalt antall prøver) Normalnedbørdøgn i sommer- og/eller vinterhalvåret (< 1/6 av totalt antall prøver) Døgn med kraftig nedbør sommer- og/eller vinterhalvåret (> 3/6 av totalt antall prøver) 12

13 Utvidet kartlegging av råvannskvalitet Som kriterium for hygienisk vannkvalitet i vannkilden benyttes i den Veiledningen E. Coli (kartleggingsnivå 1 og 2) Clostridium perfringens (kartleggingsnivå 1 og 2) Giardia og Cryptosporidium (kartleggingsnivå 2) Prøveomfang risikobasert kartlegging Vannverksstørrelse Prøveomfang < 1000 pe > 6 ( > 12 anbefales) pe > 12 ( > 24 anbefales) < pe > 24 ( > 48 anbefales) 13

14 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/100 ml 3 Eller > 20 E Coli eller > 6 CP i enkeltprøver 14

15 Bestemmelse av barrierehøyde Vannverk- Vannkvalitetsnivå i kilde størrelse A B C D Barrierehøyde (nødvendig log- reduksjon i vannverket totalt) < ,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 3,5b + 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 > ,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 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 a. 6,0b + 6,0v + 4,0p b. 6,0b + 6,0v + 4,5p c. 6,0b + 6,0v + 5,0p For eksempel innebærer 6,0b + 6,0v + 4,0p at man i vannverket totalt sett må ha tiltak som innebærer en inaktivering på 6 log mht bakterier og virus og 4 log mht parasitter 15

16 Log kreditt 16

17 Log-kreditt Log-kreditt kan gis for følgende barrieretiltak: Tiltak knyttet til vannkilden og dens nedslagsfelt Fysiske barrieretiltak Restriksjoner/båndlegging på aktivitet i kilde og nedslagsfelt Overvåkningstiltak knyttet til råvannskvalitet Tiltak knyttet til vannbehandlingen Rensetiltak utover sluttdesinfeksjonen Overvåkningstiltak knyttet til drift av vannbehandling og sluttdesinfeksjon 17

18 Barrieretiltak Tabell 3.3 Maksimal log-kreditt for ulike tiltak i nye 1 anlegg Tiltak knyttet til vannkilde og nedslagsfelt - Innsjøer Maksimal log-kreditt, hvorav o Maksimal log-kreditt for fysiske og restriktive tiltak o Maksimal log-kreditt for overvåkningstiltak på råvann Tiltak knyttet til vannkilde og nedslagsfelt Grunnvann Maksimal log-kreditt for tiltak knyttet til løsmassebrønner, hvorav o Maksimal log-kreditt for overvåkningstiltak av råvannet Maksimal log-kreditt for tiltak knyttet til fjellbrønner, hvorav o Maksimal log-kreditt for overvåkningstiltak av råvannet Tiltak knyttet til vannkilde og nedslagsfelt - Elver og bekker Maksimal log-kreditt knyttet til overvåkning av råvannskvalitet forutsetter automatisk avstengning av råvannstilførsel fra aktuell kilde ved overskridelse av grenseverdi Vannbehandlingstiltak utover sluttdesinfeksjon Maksimal log-kreditt for vannbehandling utover sluttdesinfeksjon, hvorav Maksimal log-kreditt for driftsovervåkning av vannbehandlingsanlegget Absolutt maksimalt oppnåelige log-kreditt gjennom tiltak både i vannkilde/nedslagsfelt og vannbehandling utover sluttdesinfeksjonen Med innsjøer som kilde Maximum log-kreditt for ulike tiltak Med grunnvann som kilde o Løsmassebrønner o Fjellbrønner Maksimal log-kreditt 3,0b + 3,0v + 2,0 p 3,0b + 3,0v + 2,0p 1,0b + 1,0v + 0,75p 3,0b + 3,0v + 2,0p 1,0b + 1,0v + 0,75p 2,0b + 2,0v + 1,5p 1,0b + 1.0v + 0,75p 1,0b + 1.0v + 0,75p 3,0b + 3,0v + 3,0p 6,0b + 6,0v + 4,0p 6,0b + 6,0v + 4,0p Med elver og bekker som kilde 4,5b + 4,5v + 3,0p 1 For eksisterende anlegg skal summen av angitt log-kreditt for eksisterende og nye tiltak (inkludert overvåkningstiltak) ikke settes høyere enn angitt maksimalverdi 1,0b + 1.0v + 0,75p 6,0b + 6,0v + 4,0p 5,0b + 5,0v + 3,5p 18

19 Tabell 3.4 Log-kreditt for fysiske og restriktive tiltak i vannkilde og nedslagsfelt Innsjøer 1 Kategori av Barriere tiltak Reduksjon av forurensnings tilførsel til kilden Restriksjoner på aktivitet i vannkilde og nedslagsfelt Log-kreditt for tiltak i vannkilde - Innsjøer Detaljering av tiltak Sanering av alle avløpsutslipp direkte til kilden og til bekker og elver som leder direkte til kilden Innføring av lukkede avløpssystemer (lukket tank) for alle utslipp i nedslagsfeltet eller bortledning av avløpsvann fra nedslagsfeltet Oppsetting av stengsel for å hindre at beitedyr og hunder kommer i direkte kontakt med kilden samt oppsetting av avfallskontainere (inkludert kontainere for hundeavføring) i nedslagsfeltet Log-kreditt 1,5b + 1,5v + 1,0p 1,5b + 1,5v + 1,0p 0,75b + 0,75v +0,5p Innføre forbud (evt. restriksjoner) mot beitedyr i nedslagsfeltet 1,0b + 1,0v + 0,75p Innføre forbud mot nybygg og andre potensielt forurensende aktiviteter i nedslagsfeltet 0,75b + 0,75v + 0,5p Innføre forbud mot motorferdsel i nedslagsfeltet 0,5b + 0,5v + 0,25p Innføre forbud (evt. restriksjoner) mot bruk av vannkilden til båtsport, bading og annen rekreasjon 0,75b + 0,75v + 0,5p Innføre forbud (evt. restriksjoner) mot ferdsel på vannkilden 0,5b + 0,5v + 0,25p Tiltak knyttet til inntak Senking av råvannsinntak til et dyp som sikrer at sprangsjiktet ikke når ned til inntaket bortsett fra i sirkulasjonsperiodene Flytting av råvannsinntak slik at det kan dokumenteres gjennom hydrauliske studier at tilførsler av avløpsvann og avføring fra beitedyr via elver og bekker påvirker inntaket i ubetydelig grad 1,0b + 1,0v + 0,75p 0,75b+ 0,75v + 0,5p Innføre forbud (evt. restriksjoner) på ferdsel i nærheten av inntak 0,25b + 0,25v + 0,25p 1 Innen hver hovedkategori av tiltak kan man maksimalt gi den log-kreditt som det mest omfattende tiltak gir. 19

20 For andre typer kilder For andre typer kilder er det egne tilsvarende log-kreditt tabell for: Grunnvann i løsmasser Grunnvann i fjell Kunstig infiltrasjon 20

21 Tabell 3.8 Log-kreditt for overvåkning av råvannskvalitet Kategori av tiltak Barrieretiltak Log-kreditt Øket prøvetakings frekvens On-line måling av vannkvalitet Log-kreditt for overvåking av råvannskvalitet Innføring av utvidet mikrobiell analyse i råvann minst som angitt for risikobasert prøveprogram minst som angitt for nettkontroll On-line måling av turbiditet (evt. andre parametre som er egnet til å overvåke partikkelinnholdet i råvannet), og/eller E.coli som grunnlag for å sette inn andre barrieretiltak enn avstenging av råvannstilførsel med automatisk avstengning av råvannstilførsel fra aktuell kilde ved overskridelse av grenseverdi med alarm og manuell avstengning av råvannstilførsel fra aktuell kilde ved overskridelse av grenseverdi On-line måling av fargetall (evt. andre parametre som er egnet til å overvåke innholdet av organisk stoff i råvannet) - gjelder spesielt anlegg med UV-desinfeksjon med automatisk avstengning av råvannstilførsel fra aktuell kilde ved overskridelse av grenseverdi med alarm og manuell avstengning av råvannstilførsel fra aktuell kilde ved overskridelse av grenseverdi 0,5b + 0,5v + 0,5p 0,25b + 0,25v + 0,25 p 0.25b + 0,25v + 0,25p 1,0b + 1,0v + 0,75p 0,75b + 0,75v + 0,5p 1,0b + 1,0v + 0,75p 0,75b + 0,75v + 0,5p 1 Innen hver hovedkategori av tiltak kan man maksimalt gi den log-kreditt som det mest omfattende tiltak gir. 21

22 Tabell 3.9 Bestemmelse av log-kreditt i vannbehandlingsanlegg med god partikkelseparasjon Vannbehandlingsmetode Hurtigsandfiltrering uten koagulering (filterhastighet < 7,5 m/h) 1 Membran (MF) filtrering 2 Membran (UF) filtrering 3 Membran (NF) filtrering 4 Log-kreditt for vannbehandlingsprosesser Langsomsandfiltrering (filterhastighet < 0,5 m/h) Koagulering/direktefiltrering (mediafilter) 5 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 Koagulering/direktefiltrering (mediafilter) 6 3,0b + 3,0v + 2,0p Koagulering + sedimentering (evt. flotasjon) + filtrering 5 3,0b + 2,0v + 2,5p Koagulering + sedimentering (evt. flotasjon) + filtrering 6 3,0b + 3,0v + 2,5p Koagulering/membran (UF/MF) filtrering 6 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 5 Forutsatt 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. 22

23 med evt. reaksjonstiltak ved overskridelse av grenseverdi Log-kreditt for overvåking av drift av vannbehandlingsanlegget Tabell 3.10 Log-kreditt for overvåkning av driften av vannbehandlingsanlegget Kategori av tiltak Overvåkings- og reaksjonstiltak Log-kreditt On-line måling av turbiditet, farge eller annen parameter som er On-line egnet til å overvåke om det aktuelle tiltaket fungerer etter hensikten overvåkning av av råvannskvalitet - for optimal prosess-styring av 0,5b + 0,5v + 0,5p vannkvalitet vannbehandlingsanlegget av rentvannskvalitet - med automatisk avstengning av råvannstilførsel av rentvannskvalitet - med alarm og manuell korrigering av driftssituasjonen slik at normale forhold gjenopprettes ved overskridelse av grenseverdi 1,0b + 1,0v + 0,75p 0,5b + 0,5v + 0,5p Kontinuerlig overvåkning av strømforsyning med reaksjonstiltak ved bortfall av strømtilførsel Kontinuerlig måling og overføring til kontrollsentral av data vedrørende strømtilførsel til vitale deler av vannbehandlingsanlegget med automatisk igangsetting av nødstrømsaggregat ved bortfall av strømtilførsel med automatisk avstengning av råvannstilførsel ved bortfall av strømtilførsel 0,75b + 0,75v + 0,75p 0,5b + 0,5v + 0,5p 1 Innen hver hovedkategori av tiltak kan man maksimalt gi den log-kreditt som det mest omfattende tiltak gir. 23

24 Prosedyre - oppsummering Bestemmelse av nødvendig barrierehøyde Log-kreditt for barrieretiltak i kilde Log-kreditt for overvåking av råvannskvalitet Log-kreditt for vannbehandling Log-kreditt for overvåking av vannbehandling = Nødvendig log-reduksjon i sluttdesinfeksjonen 24

25 Kort om desinfeksjon 25

26 Desinfeksjonsmetoder Primær desinfeksjon: Dosering av klor Dosering av klordioksid Dosering av ozon UV lys Sekundær desinfeksjon: Dosering av kloramin 26

27 Kort om desinfeksjoneffekt Faktorer som generelt innvirker på desinfeksjonseffektiviteten: Kontakttid mellom desinfeksjonsmiddel og organisme Konsentrasjon og type av desinfeksjonsmiddel Antall og typer av organismer Strømningsbildet i desinfeksjonsreaktoren Vannets temperatur Vannets fysisk/kjemiske sammensetning 27

28 Ct-begrepet 1. Det er en direkte sammenheng mellom den inaktiveringsgrad som kan oppnås og produktet av den konsentrasjon av desinfeksjonsmiddel mikroorganismen opplever og den tid den opplever denne konsentrasjonen log 10 N t /N 0 = - k C n. t (Chick/Watsons lov) (n~1) 2. Ct-begrepet blir derfor sentralt ved beregning av inaktiveringsgrad noe vi gjør bruk av i GDPveiledningen 28

29 Utfordringer Hvilken C skal vi bruke? Dosen En beregnet C som funksjon av reaksjonskinetikk og strømningsbilde og vannets sammensetning En målt utløps C Hvilken t skal vi bruke Midlere t (V/Q) En fordeling av t bestemt ved tracerstudier En representativ t (for eksempel T 10 bestemt ved tracerstudier eller anslått Verktøykassa gir anvisninger for dette 29

30 Verktøykasse 30

31 Beregnings- og testmetoder (verktøykasse) Til bruk i : Dimensjoneringssituasjonen Oppnå en Ct-verdi som er tilstrekkelig for å klare den inaktiveringsgraden som prosedyren tilsier ved å: Bestemme nødvendig dose Bestemme nødvendig størrelse og utforming av kontakttank Driftssituasjon Kontrollere at dosen er tilstrekkelig til å oppnå den Ct-verdi som kreves for å klare den inaktiveringsgraden som prosedyren tilsier Behov som må dekkes: Fastlegge dimensjoneringsgrunnlag Bestemme nødvendig dose i forhold til vannets sammensetning Bestemme Ct-verdi til bruk ved både dimensjonering og drift 31

32 Grunnlag for dimensjonering og drift Dimensjonerende vannmengde Q makstime eller timevannføring ved maks pumpepådrag Dimensjonerende vannkvalitet og temperatur Farge eller TOC og turbiditet: dårligste kvalitet man kan forvente inn på desinfeksjonssteget (for eksempel i løpet av siste 3 år) Dimensjonerende fargetall skal ikke være lavere enn 10 mg Pt/L dersom man har anlegg for fargetall reduksjon ph ved desinfeksjonen Temperatur: 0.5 ºC for elver og bekker, og 4 ºC for innsjøer og grunnvann Benytter 90 percentilen Dimensjonerende Ct-verdi Produktet av konsentrasjonen av desinfeksjonsmiddel, C, og tiden det virker, t, som er nødvendig for å oppnå ønsket grad av inaktivering av aktuelle organismer Se egen tabell 32

33 Dimensjonerende Ct-verdi Bakterier (3 log) Virus (3 log) Parasitter av gruppen Giardia (2 log) Parasitter av gruppen Cryptosporidium (2 log) 4 o C 0,5 o C 4 o C 0,5 o C 4 o C 0,5 o C 4 o C 0,5 o C Klor ph < 7 ph 7 8 ph > ,5 2,0 1,5 2,0 3,0 4,0 6,0 8,0 6,0 8,0 12, i.a. i.a. i.a. i.a. i.a. i.a. Kloramin i.a. i.a. Klordioksid 1,0 1, Ozon 0,5 0,75 1,0 1,5 1,5 2, Log inaktivering: log IA = n Ct beregnet /Ct nødvendig Nødvendig Ct for en annen log inaktivering: Ct log n = Ct log n-1 (n/n-1) = Ct log n+1 (n/n+1) 33

34 Bestemmelse av t Grad av stempelstrøm t 10 /T Beskrivelse Faktor 2 kammer i serie 1 Faktor 3 kammer i serie 1 Ingen (ideell blanding) 0,1 Ingen skjermer, full omblanding, høy inn- og utløpshastighet, lavt lengde/bredde forhold 2,0 3,0 Dårlig 0,3 Ingen skjermer, single eller multiple innløp og utløp 1,8 2,5 Middels 0,5 Skjermet innløp eller utløp, noe skjerming i selve bassenget 1,5 1,8 Ganske bra 0,7 Skjermet innløp og utløp, ledevegger i bassenget. Høyt lengde/bredde forhold 1,3 1,4 Svært bra 0,9 Skjermet innløp og utløp, ledevegger i bassenget. Svært høyt lengde/bredde forhold 1,1 1,1 Perfekt (stempelstrøm) 1,0 Rørstrømning 1,0 1,0 1) Faktor som som t 10 /T multipliseres med når man har hhv. 2 og 3 kammer i serie i kontaktbassenget. Rør betraktes som perfekt stempelstrøm med en t 10 / T = 1.0 For ozon kolonner: Kontaktssystem t 10 /T t eff = (V/Q) (t 10 /T) Åpne kollonner Med bobler Uten bobler 0,5 0,7 Pakkede kollonner Med bobler Uten bobler 0,85 0,95 34

35 Klor 35

36 Dosering av klor C dose C initiell C ut Klor C initiell C ut Tid (t) Klorkonsentrasjon (mg/l) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 C dose C i IF C ut = C i e -kt Kontakttid (min) C i = C dose IF C ut = C i e - k t IF og k bestemmes ut fra dette forløpet Ct er arealet under kurven 36

37 Modeller for bestemmelse av IF og k IF klor = 0.06 * TOC * Dose * (Dose/TOC) IF ozon = 0.14 * TOC * Dose * (Dose/TOC) * ph k klor = 0,013 * TOC 0,040 * Ci 0,010* C i /TOC + 0,022 k ozon = 0,050 * TOC - 0,032 * Ci 0,017 * C i /TOC + 0,084 * ph 0,48 De empiriske modellene er bestemt på grunnlag av laboratorieforsøk med ulike norske vanntyper 37

38 Bestemmelse av IF og k for klor 1. Bestemmelse av IF og k ved måling: Bestem/mål C dose, C ut og C inn (der C inn = C i ) Beregn k: k = - [ln(c ut / C inn )] / t Beregn IF: IF = C dose - C i = C dose - [C ut / e -kt ] 3. Bestemmelse av IF og k ved beregning: IF = 0.06 * TOC * C dose * (C dose / TOC) k = * TOC * C i 0.010* C i / TOC Bestemme IF og k ved en kombinasjon av måling/beregning: Bestem/mål C dose, C ut Beregn IF: IF = 0.06 * TOC * C dose * (C dose / TOC) Beregn C i : C i = C dose - IF Beregn k: k = - [ln(c ut / C i )] / t 38

39 Beregning av Ct-verdi Dersom man benytter initialkonsentrasjonen (C i ) som beregningsgrunnlag, blir uttrykket for Ct: C t = (C i / k) (1 - e -k t ) Dersom man i stedet benytter utløpskonsentrasjonen (C ut ) som beregningsgrunnlag, blir uttrykket for Ct: C t = (C u / k) (e k t -1) 39

40 Dokumentere Ct-verdi i en driftssituasjon (klor) 1. Måle utløpskonsentrasjonen, C ut 2. Bestemme t ved hjelp av tracer og beregning av t 10, eller ved bruk av hydraulisk faktor 3. Registrere anvendt dose, C dose 4. Måle innløpskonsentrasjonen, C inn = C i Ønskelig men ikke nødvendig for dokumentasjonen 5. Bestemme IF og k 6. Hvis man har måleverdi for C inn Beregn k: k = - [ln(c ut / C inn )] / t Beregn IF: IF = C dose - C i = C dose - [C ut / e -kt ] Gå til punkt 8 7. Hvis man mangler måleverdi for C inn Beregn IF fra beregningsmodell Beregn C i : C i = C dose - IF Beregn k: k = - [ln(c ut / C i )] / t 8. Beregn Ct-verdi: C t = (C ut / k)(e k t 1) 9. Sammenlign beregnet og dimensjonerende Ct, og beregn log IA 40

41 Andre tilsvarende beregningsprosedyrer Beregne effekt av andre klordoser Dimensjonere kloranlegget basert på Ct-verdi og valgt utløpskonsentrasjon Dimensjonere kloranlegget basert på Ct-verdi og valgt dose Dimensjonere kapasitet på klordoseringsutstyr (for evt endring i råvannskvaliteten) 41

42 Eksempel: klor Temp = 4 ºC; ph = 8; TOC = 3 mg/l To kammer basseng med teoretisk oppholdstid på 30 min C ut = 0,05 mg Cl 2 /l ; C dose = 0,6 mg Cl 2 /l Beregning: t eff = 0,5 * 1,5 * 30 min = 22.5 min IF = 0,06 TOC + 0,36 C Dose + 0,08 C Dose /TOC 0,12 = 0,29 Cl 2 /l Ci = 0,6 0,29 = 0,31 mg Cl 2 /l k = 0,013 TOC - 0,040 Ci 0,010 Ci/TOC + 0,029 = 0,054 k = - 1/t eff ln (C ut /C i ) = - 1/22,5 ln (0,05/0,31) = - 1/22,5 (-) 1,82 = 0,081 Ct = (Ci/k) (1 e -kt ) = (0,31/0,081)(1 e -0,081*22,5 ) = 3,2 mg.l/min log IA = n Ct beregnet /Ct nødvendig log IA bakt = 3 * 3,2/2 = 4,8 ; log IA virus = 3 * 3,2/8 = 1,2 ; log IA parasitt ~ 0 4,0b + 1,2v + 0p Fratrekk for manglende sikkerhetstiltak 42

43 Ozon 43

44 Dosering av ozon C dose C dose C initiell C initiell C uk = C ir C uk = C ir C ut C ur C initiell C uk = C ir C ur Tid (t) C initiell C uk = C ir C ur Tid (t) Ozon Ozon Kontakttank Reaksjonstank Innblanding: C i = (C dose * k overf ) IF Kontakttank: C ut-k = C i e Reaksjonstank: -k tk C ut-r = C inn-r e - k tr 44

45 k overf og C eff-k (ozon) Tabell 4.4 Veiledende verdier for ozonoverføringsgraden til vann, k overf. Innblanding/reaktor system Diffusor/injektor innblanding, pakket bobletank Diffusor/injektor innblanding, bobletank uten pakking Injektor innblanding etterfulgt av lukket rør k overf C eff-k = f (C ut-k ) Tabell 4.5 Bestemmelse av C eff-k i kontakttanksegment avhengig av reaktorutforming Totalt omrørt reaktor C ut-k Medstrømsreaktor C ut-k eller ½ (C inn-k + C ut-k ) 1 Motstrømsreaktor C ut-k /2 1 Hvis C inn-k skal inngå i beregningen av C eff-k, må det benyttes målt/analysert C inn-k og ikke beregnet C inn-k. 45

46 Bestemmelse av IF og k for ozon 1. Bestemmelse av IF og k ved måling: Bestem/mål C dose, C ut-r og C inn-r (der C inn-r = C ut-k ) Beregn k: k = - [ln(c ut-r / C inn-r )] / tr Beregn IF: IF = (C dose k overf ) - C i = (C dose k overf ) - [C ut-k / e -k tk ] 3. Bestemmelse av IF og k ved beregning: IF = 0.14 * TOC * C dose * (C dose / TOC) * ph k = * TOC * C i * C i / TOC * ph Bestemme IF og k ved en kombinasjon av måling/beregning: Bestem/mål C dose, C ut-r og C inn-r (der C inn-r = C ut-k ) Beregn IF og k som i punkt 3 over Beregn C i : C i = (C dose k overf ) - IF og C i = C ut-k / e-k tk Sammenlign og kontroller C i bestemt på de to måtene over 46

47 Ct-verdi for kontakttank: C tk = C eff-k tk Beregning av Ct-verdi (ozon) Ct-verdi for reaksjonstanken, basert på innløpskonsentrasjonen: C tr = (C inn-r / k) (1 - e -k tr ) Eller Ct-verdi for reaksjonstanken, basert på utløpskonsentrasjonen: C tr = (C ut-r / k) (e k tr -1) Total Ct-verdi: C t = (C tk) + (C tr) For eksempel C t = [C eff-k tk] + [(C ut-r / k) (e k tr -1)] Eller C t = [C eff-k tk] + [(C ut-k / k) (1 - e -k tr )] 47

48 Dokumentere Ct-verdi i en driftssituasjon (ozon) 1. Måle utløpskonsentrasjonen fra reaksjonstanken, C ut-r 2. Bestemme t vha tracer og t 10, eller ved bruk av hydraulisk faktor 3. Registrere anvendt dose, C dose 4. Bestem koverf og IF fra tabell og modell Ikke nødvendig for å dokumentere Ct-verdi, men nyttig for kontrollberegning 5. Måle utløpskonsentrasjonen til kontakttanken, C ut-k = C inn-r Ønskelig men ikke nødvendig for dokumentasjonen 6. Hvis man mangler måleverdi for C ut-k = C inn-r, gå til punkt 7. Har man derimot måleverdi: Beregn k: k = - [ln(c ut-r / C inn-r )] / tr Gå til punkt 8 7. Hvis man mangler måleverdi for C ut-k = C inn-r Beregn k fra beregningsmodell Beregn C i : Cut-k = Cinn-r = Cut-r / e-k tr 8. Bestem C eff-k basert på C ut-k og tabell 9. Beregn Ct-verdi for kontakttanken: C tk = C eff-k tk 10. Beregn Ct-verdi for reaksjonstanken: C tr = (C ut-r / k)(e k tr 1) 11. Beregn total Ct-verdi: C t = [C eff-k tk] + [(C ut-r / k)(e k tr - 1)] 12. Sammenlign beregnet og dimensjonerende Ct, og beregn log IA 48

49 Andre tilsvarende beregningsprosedyrer Beregne effekt av andre ozondoser Dimensjonere ozonanlegget basert på Ct-verdi og valgt utløpskonsentrasjon Dimensjonere ozonanlegget basert på Ct-verdi og valgt dose Dimensjonere kapasitet på ozoneringsutstyr (for evt endring i råvannskvaliteten) 49

50 Fratrekk pga manglende sikkerhet ved kjemisk desinfeksjon 50

51 Fratrekk på grunn av manglende sikkerhetstiltak Maksimal inaktiveringsgrad ved kjemiske desinfeksjonsmetoder = 4 b + 4 v + 3 p Tiltak A) Tiltak ved kortvarig doseringsbortfall av kjemisk desinfeksjonsmiddel: Manglende tiltak gir maksimalt fratrekk på 1. Automatisk stengning av all vannproduksjon. (Krever at det er tilstrekkelig med utjevnings volum i systemet) 2. Alarm og automatisk start av reserve doseringsutstyr B) Tiltak for å redusere risikoen for doseringsbortfall av kjemisk desinfeksjonsmiddel: Manglende tiltak gir maksimalt fratrekk på 1. Nødstrømsaggregat installert 2. Reserve doseringsutstyr for desinfeksjon installert 3. Utjevningsvolum som kan tilfredsstille vannbehovet ved produksjonsstans (Volum for minst 12 timers forsyning) C) Andre tiltak: Manglende tiltak gir maksimalt fratrekk på 1. Tilfredsstillende måleutstyr installert (Restklor/restozon) 2. Lager med kritisk reserveutstyr (klordoseringspumper, ozonelektroder, sirkulasjonspumpe, måleelektroder etc.) 3. Tifredsstillende rutiner for rengjøring, kontroll og kalibrering av sensorer (min. månedlig kontroll/kalibrering) % av Ctberegnet 1) 10 % 10 % 5 % 15 % 10 % 5 % 10 % 10 % 5 % 5 % 5 % 1 Summen av inaktiveringskreditt innen hver hovedkategori kan ikke overstige maksimalt fratrekk pga manglende tiltak innen hovedkategorien. 51

52 Oppsummering: klor og ozon 1) Nødvendig log inaktivering i sluttdesinfeksjonen (bestemt i prosedyren) 2) Beregne Ct-verdi for klor eller ozon 3) Kontroller at inaktiveringsgraden framkommet fra beregnet Ct-verdi og tabell for dimensjonerende Ct-verdi ikke overskrider maksimal inaktiveringsgrad 4) Fratrekk pga manglende sikkerhetstiltak trekkes fra beregnet Ct-verdi 5) Log inaktivering beregnes fra beregnet Ct-verdi (etter fratrekk i pkt 4) og tabell for dimensjonerende Ct-verdi 6) Beregnet log inaktivering (pkt 5) skal være større eller lik nødvendig log inaktivering (pkt 1) 52