Hygieniske barrierer i vannrenseprosesser

Hygieniske barrierer i vannrenseprosesser Aquateam - Norsk vannteknologisk senter A/S Rapport nr: 03-019 Prosjekt nr: O-00040 Prosjektleder:Dr.ing. Lars Hem Medarbeidere:Siv.ing. Ragnar Storhaug Ing. Arne Lundar Dato: 07.04.03 Side 1 : 45 Rapport nr:03-019 Versjon: 1

RAPPORT Postboks 6875 Rodeløkka Rapportnummer: 03-019 0504 Oslo Tilgjengelighet: Åpen Telefon: 22 35 81 00 Telefaks: 22 35 81 10 aquateam Rapportens tittel Hygieniske barrierer i vannrenseprosesser Forfatter(e) sign. Dato 07.04.03 Antall sider og bilag 45 Ansv. sign. Ragnar Storhaug Lars Hem Prosjektnummer O-00040 Oppdragsgiver Norges forskningsråd Oppdr.givers ref. Asle Aasen Hovedmålet med prosjektet Hygieniske barrierer i vannbehandlingen er å klarlegge i hvilken grad ulike fysisk/kjemiske renseprosesser utgjør en hygienisk barriere, og hvilke krav som må stilles til driften av renseprosessene. Prosjektet er gjennomført i lab. og pilotskala og har omfattet direktefiltrering, membranfiltrering og desinfeksjon med bruk av klor og kloramin. Forsøkene viser at ved stabil drift med turbiditet < 0,1 FTU og fargetall < 5 mg Pt/l fungerte pilotfilteret ved direktefiltrering som en hygienisk barriere for koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens. Modningstiden etter tilbakespyling av filteret er en kritisk fase mht. barrierevirkning. Resultatene fra forsøkene viste at barrieren for Clostridium perfringens ble raskere reetablert etter tilbakespyling enn barrieren for E. coli og koliforme bakterier Forsøkene med membranfiltrering er gjennomført som batch-forsøk med 4 ulike membraner med nominell diameter 25, 14, 6, og 5 nm. Resultatene fra forsøkene viser at membranene med 25 nm nominell poreåpning ikke fungerte som hygienisk barriere for noen av testparameterne. Membranen med nominell poreåpning 14 nm fungerte som en hygienisk barriere for Clostridium perfringens. Membranene med nominell poreåpning 6 nm fungerte som hygienisk barriere for samtlige testparametere koliforme bakterier, E. coli, Clostridium perfringens og bakteriofager (som surrogat for virus) Forsøkene med klor viser at det ved alvorlig svikt i foranliggende barrierer kan risikere at desinfeksjonstrinnet ikke vil kunne kompensere for dette ved restklorkonsentrasjoner som er det dobbelte av grenseverdien for restklor etter 30 min (0,05 mgcl 2 ) som er angitt i veileder til Drikkevannsforskriften. Verken klor eller kloramin vil redusere Clostridium perfringens tilstrekkelig til at det vil kunne karakteriseres som en hygienisk barriere. Stikkord - norsk Hygieniske barrierer Direktefiltrering Membranfiltrering Kloramin Clostridium perfringens Stikkord - engelsk Hygienic barrier Direct-filtration Membrane filtration Chloramine Clostridium perfringens Dato: 07.04.03 Side 2 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Innhold aquateam Sammendrag og konklusjoner...4 1. Bakgrunn...7 1.1. Krav til mikrobiologisk kvalitet på drikkevann...7 1.2. Hygieniske barrierer...8 1.3. Hygieniske barrierer I vannbehandlingen...9 2. Ramme for prosjektet...12 2.1. Hovedmål for prosjektet...12 2.2. Gjennomføring...12 3. Analyseparametere...13 4. Råvann til bruk i forsøkene...14 4.1. Råvannskilde...14 4.2. Råvannskilde for forsøk med direktefiltrering...14 5. Koagulering og direktefiltrering...16 5.1. Generelt...16 5.2. Pilotanlegg...16 5.3. Forsøksopplegg...18 5.4. Resultater fra forsøk med kjemisk felling...19 6. Membranfiltrering...24 6.1. Generelt...24 6.2. Bakgrunn...24 6.3. Beskrivelse membrancelle...25 6.4. Membrantyper...26 6.5. Forsøksoppsett...26 6.6. Resultater...27 7. Desinfeksjon ved bruk av natriumhypokloritt og kloramin...30 7.1. Generelt...30 7.2. Bakgrunn...30 7.3. Forsøksoppsett...30 7.4. Resultater...32 8. Forslag til videre arbeid...38 9. Referanser...39 Vedlegg 1. Rådata...42 Dato: 07.04.03 Side 3 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Sammendrag og konklusjoner aquateam Det er et hovedprinsipp i norsk drikkevannsforsyning at det skal etableres to hygieniske barrierer i vannforsyningssystemet. Den ene barrieren skal foreta en desinfeksjon eller annen behandling som fjerner uskadeliggjør eller dreper smittestoffene. I henhold til Drikkevannsforskriften skal fastsettelsen av de hygieniske barrierene være basert på helhetstenkning, dvs. at beskyttelsen av både vannkilde, tilsigsområde, samt vannbehandling og distribusjonsnett må inngå i vurderingen av den hygieniske barrierevirkningen i et vannforsyningssystem. Minst en barriere skal ligge i vannbehandlingsanlegget. Ofte er ikke kilden tilstrekkelig beskyttet mot mikrobiologisk kontaminering, slik at det må bygges inn to uavhengige hygieniske barrierer i vannbehandlingsanlegget. Hygieniske barrierer er et begrep som må defineres nærmere. Hva/hvilke mikroorganismer eller kjemiske forbindelser skal det være en barriere mot, og hvilke krav skal stilles til virkningsgraden av de ulike barrierene? For de ulike vannbehandlingsmetodene som benyttes er det rapportert ulik effektivitet mht. reduksjon av bakteriologiske parametere. Dette viser at den hygieniske barrierevirkningen er avhengig av de lokale forholdene (vannkvalitet og driftsforhold). Hovedmålet med prosjektet Hygieniske barrierer i vannbehandlingen er å klarlegge i hvilken grad ulike fysisk/kjemiske renseprosesser utgjør en hygienisk barriere, og hvilke krav som må stilles til driften av renseprosessene. Hygienisk barriere betyr i denne sammenheng, barriere mot mikrobiologisk forurensning med utgangspunkt i kravene i Drikkevannsforskriften. Følgende metoder har inngått i prosjektet: Direktefiltrering i pilotskala med aluminiumssulfat som koagulant Direktefiltrering i pilotskala med jernklorid som koagulant Membranfiltrering. Det er gjennomført forsøk i lab-skala med filtrering gjennom membraner med nominell porestørrelse 25, 14, 6 og 5 nm Desinfeksjon med natriumhypokloritt (NaOCl). Det er gjennomført dose-respons tester i lab-skala Desinfeksjon med kloramin, basert på natriumhypokloritt og ammoniumsulfat i labskala. Som råvann for samtlige forsøk er det benyttet vann fra Maridalsvannet for å simulere bakteriologisk forurensning av råvannet ble det tilsatt ubehandlet avløpsvann. Kjemisk felling Forsøkene viser at ved stabil drift med turbiditet < 0,1 FTU og fargetall < 5 mg Pt/l fungerte pilotfilteret som en hygienisk barriere for koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens. I modningstiden etter tilbakespyling av filteret ble det registrert både koliforme bakterier og E. coli ved turbiditet i rentvannet lik 0,14 FTU, men det ble ikke registret Clostridium perfingens. Forsøkene viste at det tok lengre tid å reetablere den hygieniske barrieren for koliforme bakterier og E. coli enn for Clostridium perfringens. Modningsperioden er en kritisk periode mht. hygienisk barrierevirkning og det bør være en driftsmessig målsetting så raskt som mulig å oppnå turbiditet i rentvannet lavere eller lik 0,1 FTU og med fargetall lik 5 mg Pt/l. Det er imidlertid vanskelig å fastsette en enhetlig lengde på modningstiden. En eventuell avkorting av modningsperioden (vann føres ut på nettet før de Dato: 07.04.03 Side 4 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

gitte kvalitetskravene er nådd (for eksempel for å hindre at produsert vann går til spille) bør ikke nødvendigvis representere noe problem med tanke på forhøyet farge eller turbiditet i rentvannet hvis det aktuelle filter er ett av flere paralleller. Med tanke på opprettholdelse av den hygieniske barrieren i behandlingstrinnet må en slik avkorting av modningstiden ikke forekomme. Membranfiltrering Forsøkene med membranfiltrering ble gjennomført med en membrancelle av typen OSMOTICS SEPA ST. Cellen fungerer som en batchfiltreringsenhet, dvs. et avgrenset volum vann passerer membranen i hver filtreringssyklus. Det tas ikke ut noen konsentratstrøm, dette innebærer at beleggdannelsen på membranoverflaten vil øke i løpet av filtreringssyklusen. Det ble testet 4 membraner med ulik porestørrelse (beregnet fra MWCO). Materiale MVCO oppgitt fra produsent Beregnet porestørrelse (nm) Polyethersulphone 1.000.000 25 Polyethersulphone 200-250.000 14 Polysulphone 25.000 6 Cellulose Acetate 20.000 5 Membranene med poreåpning hhv. 25 og 14 nm hadde mindre enn 3 Log reduksjon av bakteriofager, koliforme bakterier og E. coli. Disse membranene fungerer derfor ikke som en hygienisk barriere for disse parameterne. Membranen med 14 nm poreåpning fjernet imidlertid Clostridium perfringens fullstendig, og denne vil kunne fungere som en hygienisk barriere mot parasitter. Membranen med 6 nm poreåpning hadde mer enn 3 Log fjerning for alle parametere, denne vil derfor fungere som en hygienisk barriere med ugangspunkt i kravene til mikrobiologisk kvalitet på vannet som er formulert i Drikkevannsforskriften. Det understrekes at membranens langtidseffekt ikke er testet i og med at hovedhensikten med forsøkene har vært å undersøke sammenhengen mellom porestørrelse og reduksjon av de vanligste parametrene for bakteriologisk kvalitet på drikkevannet. Klor og kloramin I forsøksomgangene med bruk av klor og kloramin ble det lagt vekt på å undersøke flg. forhold: Hvilken reduksjon av koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens kan forventes i tilfelle svikt i den første barrieren Vil bruk av kloramin være fordelaktig i forhold til bruk av klor? I forsøkene med bruk av klor var utgangskonsentrasjonen i råvannet for hhv. koliforme bakterier og E. coli 4,8 10 4 og 2,7 10 3. Etter 30 minutter kontakttid ble det for den laveste klordosen (0,72 mgcl 2 /l) oppnådd ca. 2,2 til 2,4 log reduksjon for koliforme bakterier og E. coli. Fritt restklor etter 30 minutter varierte i området 90 97µgCl 2 /l. Ved de to høyeste klordoseringene ble det oppnådd fra 3,1 til 4,2 log reduksjon av koliforme bakterier og fra 3,1 til 3,7 log reduksjon av E. coli. Fritt restklor etter 30 minutter varierte da mellom 137 og 163 µgcl 2 /l. Ingen av klordosene hadde merkbar virkning på reduksjonen av Clostridium perfringens og dette er som forventet. Resultatene viser at ved alvorlig svikt i foranliggende barrierer samtidig som det opptrer en akutt forurensningssituasjon ville desinfeksjonstrinnet i dette tilfellet ikke fungert som en hygienisk barriere mhp. E. coli med en restklorkonsentrasjon som er det dobbelte av den laveste restklorkonsentrasjonen som er angitt i veileder til Drikkevannsforskriften. Når man Dato: 07.04.03 Side 5 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

skal velge hvilken restklorkonsentrasjon som skal være en driftsmessig målsetting må dette skje på grunnlag av en risikovurdering mht. muligheten for forurensning av råvannet. Resultatene av forsøkene indikerer at bruk av kloramin vil gi en noe større reduksjon av Clostridium perfringens enn bare ved bruk av klor, under forutsetning av at det opptrer like lange oppholdstider, temperatur etc. Forskjellen mellom behandlingsalternativene med hhv. klor og kloramin er liten og verken klor eller kloramin vil fungere som en hygienisk barriere i forhold til Clostridium perfringens. Svikt i foranliggende barrierer vil derfor kunne medføre at Clostridium perfingens blir ført fram til abonnenten. Ved gjennomføring av prosjektet har følgende personer/institusjoner/firma bidratt med viktige og nødvendige råd og tjenester, samt utlån av utstyr: Øyvin Østensvik og personalet på laboratoriet på Norges veterinærhøgskole, som har utført alle analyser av Clostridium prerfingens Mette Myrmel på Norges veterinærhøgskole, som har utført alle bestemmelser av bakteriofager Magnar Ottøy ved Høgskolen i Telemark, for utlån av membrancelle Profinor a/s for å ha skaffet membraner fra Osmonics Dato: 07.04.03 Side 6 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

1. Bakgrunn 1.1. Krav til mikrobiologisk kvalitet på drikkevann EU vedtok høsten 1998 et revidert drikkevannsdirektiv (EU, 1998) som er styrende for medlemslandene i EU og EØS-landene. Direktivet setter fokus på forholdet mellom vannkvalitet og helserisiko. Det er generell enighet i medlemslandene om at kontroll med vannets mikrobiologiske kvalitet er en primær målsetting for helsebeskyttelse. Tabell A i direktivet inneholder to mikrobiologiske parametere, hvorav en er ny. Drikkevannet skal i følge denne tabellen ikke inneholde Escherichia coli (E. coli) og Enterococci i 100 ml prøve. Det er ikke anledning til avvik fra tabell A. Tabell C har 18 indikatorparametere, hvorav 2 er nye. En ny mikrobiologisk parameter er testing for Clostridium perfringens i vann som kommer fra, eller er påvirket av overflatevann. Tabell C omfatter også testing for koliforme bakterier. For begge parametrene er den veiledende verdien 0/100 ml. I tillegg har EU satt opp krav til at totalt antall bakterier (kimtall) ved 22 C ikke skal ha unormal forandring (tabell C). Det vil si at variasjoner kan tillates hvis det har en normal forklaring. Krav på at vannet også skal være fritt for parasitter og virus som kan være en potensiell fare for menneskelig helse, kommer fram i direktivets generelle bestemmelser gitt i artikkel 4. Kravene i EUs drikkevannsdirektiv er implementert i Forskrift om vannforsyning og drikkevann (Drikkevannsforskriften) som ble fastsatt av Sosial- og helsedepartementet 4.desember 2001. Kravene til mikrobiologisk kvalitet på drikkevann levert til abonnent eller forbruker er formulert i tabell 2.1 i Drikkevannsforskriften, disse er vist i tabell 1.1 Tabell 1.1 Mikrobiologiske kvalitetskrav for vann levert til abonnent eller forbruker (Drikkevannsforskriften) Nr. Parameter Enhet 5 Clostridium perfringens (inkl. sporer) Grenseverdi Tiltakstype Antall/100 ml 0 C 6 E.coli Antall/100 ml 0 A 7 Intestinale enterokokker Antall/100 ml 0 A 8 Kimtall 22 C Antall/ml - C 9 Koliforme bakterier Antall/100 ml 0 B Merknader Dersom verdien overskrides, må vannverket undersøke vannforsyningen for å forsikre seg om at det ikke er noen potensiell helserisiko forbundet med tilstedeværelse av patogene mikroorganismer, for eksempel Cryptosporidium eller Norwalk-lignende virus. Ved verdier over 100 må årsaken undersøkes. Den nye Drikkevannsforskriften inneholder flere navngitte mikrobiologiske parametere enn sin forgjenger fra 1995 (Forskrift om vannforsyning og drikkevann m.m., Sosial og helsedepartementet, 1995). Innføring og testing for enkelte nye arter innebærer at det må etableres nye analysemetoder. Når det gjelder Clostridium perfringens i drikkevann finnes det for eksempel pr. dags dato ingen allmenngodkjent standardisert metode. ISO arbeider med et metodeutkast, ISO 6461-2, men dette arbeidet er ikke sluttført pr i dag (Østensvik, 2003). Dato: 07.04.03 Side 7 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Sammenhengen mellom vannbehandling og fjerning av desinfeksjonsresistente mikroorganismer slik som Clostridium perfringens og parasitter, er av spesiell interesse. I 1999 gjennomførte Aquateam et prosjekt mhp. forekomst av Clostridium perfringens i vannsprøver ved 19 vannverk, og lave verdier av Clostridium perfringens ble påvist i både råvann og rentvann fra flere vannverk (Charnock, 1999). Forskning ved Veterinærinstituttet viste at av 139 råvannsprøver var 14 % positive for Cryptosporidium og 10 % for Giardia. Drikkevannsforskriften slår fast at om C. perfringens påvises i drikkevann, skal kilden undersøkes for å være sikker på at den ikke volder en fare for helse pga tilstedeværelse av patogene mikroorganismer, for eksempel Cryptosporidium. Dette er fordi C. perfringens også kan brukes som indikator for fjerning av Cryptosporidium. Forskning har også vist at C. perfringens er beste surrogat for testing for virus så vel som parasitter i drikkevann (Payment and Franco, 1993). Hvorvidt vannet inneholder skadelige mikroorganismer bestemmes ved å analysere vannet for ulike indikatororganismer. Hvilke indikatororganismer som benyttes varierer noe mellom ulike land, men Escherichia coli (E. coli), evt. termotolerante koliforme bakterier (TKB), er blant de viktigste indikatororganismene. 1.2. Hygieniske barrierer Det er et hovedprinsipp i norsk drikkevannsforsyning at det skal etableres to hygieniske barrierer i vannforsyningssystemet. Den ene barrieren skal foreta en desinfeksjon eller annen behandling som fjerner, uskadeliggjør eller dreper smittestoffene. I henhold til drikkevannsforskriften skal fastsettelsen av de hygieniske barrierene være basert på helhetstenkning, dvs. at beskyttelsen av både vannkilde, tilsigsområde, samt vannbehandling og distribusjonsnett må inngå i vurderingen av den hygieniske barrierevirkningen i et vannforsyningssystem. Uavhengighet mellom de to hygieniske barrierene er et hovedkrav. Dette innebærer at svikt i den ene barrieren ikke skal medføre nedsatt effekt av den andre barrieren. I norsk drikkevannsforsyning er det et viktig prinsipp at drikkevannsforsyningen skal hvis mulig, baseres på kilder som har god kvalitet og som har god beskyttelse mot ytre påvirkning. Ved å innføre beskyttelsestiltak i tilknytning til tilsigsområde eller vannkilde kan man oppnå en like god eller bedre sikkerhet, enn om man må baseres seg på at fjerning av sykdomsfremkallende organismer og skadelige kjemiske stoffer skal foregå i vannbehandlingen. Denne typen naturlige hygieniske barrierer forutsetter at det skal være minst mulig tilførsel av forurensning, eventuelle forurensninger skal holdes tilbake eller brytes ned. For å oppnå dette må tilsigsområdet holdes mest mulig fritt for etablering av virksomheter eller aktiviteter som medfører, eller kan medføre, tilførsel av uønskede komponenter til vannforsyningssystemet. Ved å innføre forbud mot potensielle forurensende aktiviteter vil det kunne oppnås en barriere mot uønskede fysiske og kjemiske stoffer i tilsigsområdet til vannkilden. Ved tilstrekkelig store vannkilder vil nedbrytningsprosesser og fortynning kunne representere en barriere mot fysiske og kjemiske komponenter i selve vannkilden. I tilfeller der vannforsyningen er basert på overflatevann, kan nedbørfelt og vannkilde til sammen ikke utgjøre mer enn én hygienisk barriere over for mikroorganismer. (Veileder til drikkevannsforskriften) Dette har sammenheng med at ikke alle kilder for mikrobiologisk forurensning kan reguleres bort. Denne typen forurensning kan være forårsaket av ville dyr/fugler. I tillegg kommer allmenn ferdsel i utmark som også representerer et forurensningspotensial som er vanskelig å regulere bort. Det må derfor i hvert enkelt tilfelle vurderes hvordan den hygieniske barrierevirkningen kan ivaretas for systemet tilsigsområde kilde. Dato: 07.04.03 Side 8 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Hvis det ikke er mulig å etablere en tilfredsstillende hygienisk barrierevirkning i tilsigsområde - kilde, må det etableres en vannbehandling som omfatter minimum to hygieniske barrierer. I utgangspunktet er det gitt at den ene hygieniske barrieren skal bestå av desinfeksjon eller en prosess som har tilsvarende virkning. Som barriere mot mikrobiologisk forurensning etableres vanligvis et prosesstrinn for fjerning av partikler (kjemisk felling og filtrering, membranfiltrering). De hygieniske barrierene skal være tilpasset den aktuelle forurensningsfaren. Dette innebærer at vannbehandlingsprosessen også kan inkludere prosesser som reduserer/fjerner fysiske og kjemiske forurensningskomponenter som passerer de etablerte barrierene som fjerner partikler. Et eksempel på denne typen prosesser er aktivkarbonfilter. 1.3. Hygieniske barrierer I vannbehandlingen Den norske drikkevannsforskriften krever at når overflatevann benyttes som råvann, skal det være to uavhengige barrierer mot mikrobiologisk kontaminering. Den ene av disse barrierene kan ligge i vannkilden, ved at det er en klausulering i nedslagsfeltet, eller et inntaksdyp i store innsjøer, som hindrer kontaminering. Minst en barriere skal ligge i vannbehandlingsanlegget. Ofte er ikke kilden tilstrekkelig beskyttet mot mikrobiologisk kontaminering, slik at det må bygges inn to uavhengige hygieniske barrierer i vannbehandlingsanlegget. Hygieniske barrierer er et begrep som må defineres nærmere. Hva/hvilke mikroorganismer eller kjemiske forbindelser skal det være en barriere mot, og hvilke krav skal stilles til virkningsgraden av de ulike barrierene? Hvilke krav som skal stilles til overvåkningen av at de ulike barrierene fungerer tilfredsstillende, er også et vesentlig moment. I USA har det vært flere epidemier knyttet til drikkevannet uten at måling av turbiditeten, eller andre parametere, på rentvannet tilsa at noe var unormalt. Årsaken var at ett av flere filtre i et koagulerings- og separasjonstrinn ikke fungerte tilfredsstillende, og at turbiditeten ikke ble målt på hver linje (Stenstrøm, 1996). Når det skal stilles krav til hygieniske barrierer, er det flere forhold som må avklares og/eller defineres: Hvilke mikroorganismer skal det være barrierer mot? Vil en barriere mot f.eks. Cryptosporidium være forskjellig fra en barriere mot E. coli Hvilke renseprosesser er relevante, og hvilke krav må stilles til driften av disse prosessene? Et eksempel på at driften må tilpasses målsetningen om at renseprosessen skal være en hygienisk barriere, er hvorvidt et direktefiltreringsanlegg kan tilbakespyles med råvann, eller om spylevannet må være rentvann for å unngå kontaminering Hvordan kan ulike renseprosesser koordineres slik at de to hygieniske barrierene totalt gir en sikkerhet mot mikrobiologisk kontaminering? Cryptosporidium er igjen et godt eksempel, siden denne er klorresistent, men kan fjernes ved effektiv partikkelseparasjon. Det har tidligere vært gjennomført NORVAR-prosjekter (Storhaug, 1996) som har søkt å klarlegge om ulike filtreringsprosesser vil utgjøre en hygienisk barriere. Hurtigsandfiltre vil ikke utgjøre noen hygienisk barriere, mens resultater av litteratursøk tilsier at både direktefiltrering og membranfiltrering kan utgjøre en slik barriere. Resultater fra måling av C. perfringens i norske vannverk indikerer at kun direktefiltrering og muligens membranfiltrering vil være en hygienisk barriere mot denne indikatororganismen (Charnock, 1999). For direktefiltrering må det stilles krav til driftsforholdene, og både modningstid, type spylevann, fellings-ph og kjemikaliedosering er momenter som må vektlegges. For membranfiltrering er det stilt spørsmål ved om mikroorganismer kan vokse gjennom membranen. Klorering og UV er ansett som tilfredsstillende desinfeksjon i Norge, men det er da kun tatt utgangspunkt i E. coli/termotolerante koliforme bakterier som indikatororganismer. Dato: 07.04.03 Side 9 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Kort oppsummert er begrepet hygieniske barrierer i vannbehandling ikke tilfredsstillende definert mhp. hvilke mikroorganismer barrierene skal stoppe, eller hvilken virkningsgrad som skal stilles til barrierene. Hvilke krav som skal stilles til driften av ulike renseprosesser for at de skal utgjøre en hygienisk barriere avhenger bl.a. av kravene til mikroorganismer og virkningsgrad. I litteraturen er det rapportert om en lang rekke undersøkelser vedrørende barrierevirkningen ved ulike vannbehandlingsmetoder. I tabell 1.2 er det gitt en del eksempler på oppnådd inaktivering av ulike mikroorganismer Tabell 1.2 Rapportert fjerning av en del bakteriologiske parametere ved bruk av ulike behandlingsmetoder(pilot- eller fullskala anlegg. (log-reduksjon) Virus Bakterier Protozoer Metode Klor Bakteriofager Enterovirus, Poliovirus Kimtall E. coli, TKB fekale koliforme Fekale strepto kokker 6 17 1 11 3 21 Clostridium perfingens, sulfittredus erende klostridier 1,4 12 0 12 Tot. koliforme Giardia Cryptosporidium Kloramin UV 2-6,5 16 Koagulering og 7 0,01-3 3 0,1-0,6 separasjon 0,5-4 14 1 Omvendt osmose/ nanofiltrering Ultrafiltrering Mikrofiltrering 0,3-0,9 2 0,4 4 0,2-3 13 0,8-1,7 20 0,04-2 3 1-3,6 5 >2 6 0,7-0,9 7 0,7-3 13 0,3-1,5 14 1,5-3,3 15 1,4-2,3 2 3,1 4 0,7-3,6 5 0,7-1,7 7 2-2,6 20 1-2,8 5 5 0,9-3,5 0,5-0,9 7 0,01-2 3 1,1- >2 10 0,2- >3 13 >3 15 4- >4,5 19 3-4,8 23 3-4,6 24 >6 9 >6 9 1,5->6 9 7 8 >5,4 23 0,8 3 0,2-1,2 9 0,7-2,3 23 0,05-3,3 24 1) Filtrering, sedimentering + filtrering eller flotasjon + filtrering. 2) Kiuru (1988). 3) Randon (1997). 4) Gimbel and Clasen (1997). 5) Wilhelmsen-Zwaagstra (1997). 6) Hem et al. (1996). 7) Nozaic (1997). 8) Jacangelo et al. (1991). 9) Jacangelo et al. (1995). 10) Logsdon et al. (1985). 11) Fujioka and Shizumura (1985). 12) Veneczel et al. (1997). >6 9 >6 9 0,03-2 3 >4,4 17 3-5,3 19 0,1-3 22 >5 24 >5 24 13) Al-Ani et al. (1986). 14) EPA (1984). 15) Hendricks (1988). 16) Lund (1986). 17) Lund (1985). 30 min kontakttid 18) Hall and Pressdee (1993). 19) LeChevallier et al. (1991). 20) Denny and Pitchers (1994). 21) Allen and Geldreich (1978). 30 min kontakttid, 0,03 mg Cl 2 /l i fri restklor. 22) Krivobok et al. (1986). 23) Kruithof et al. (1997). 24) Adham et al. (1997). Effektiviteten av de ulike behandlingsmetodene er i tabell 1.2 angitt ved Log-reduksjon. Innenfor vannrenseteknikken er det mest vanlig å angi oppnådd reduksjon i % av utgangsverdien i ubehandlet vann. Sammenhengen mellom oppnådd reduksjon angitt i % og som Log-reduksjon er som følger. Dato: 07.04.03 Side 10 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

log-reduksjon %-reduksjon 1 90 2 99 3 99,9 4 99,99 5 99,999 Tabell 1.2 viser at for de fleste parametere varierer rapporterte verdier for oppnådd reduksjon innenfor forholdsvis vide grenser. De lokale forholdene (for eksempel forsøksbetingelser, vannkvalitet etc.) vil derfor ha stor innvirkning på resultatene som oppnås. For fullskala behandlingsanlegg betyr dette at overvåkning og styring av prosessen i den daglige driften vil avgjøre om behandlingstrinnet vil fungere som en hygienisk barriere. Dato: 07.04.03 Side 11 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

2. Ramme for prosjektet 2.1. Hovedmål for prosjektet Hovedmålet med prosjektet er å klarlegge i hvilken grad ulike fysisk/kjemiske renseprosesser utgjør en hygienisk barriere, og hvilke krav som må stilles til driften av renseprosessene. Hygienisk barriere betyr i denne sammenheng, barriere mot mikrobiologisk forurensning med utgangspunkt i kravene i Drikkevannsforskriften. Egenskapene de ulike prosessene har til å fungere som en hygienisk barriere bygger ofte på optimale prosessforhold. Ved normal drift av de ulike behandlingsprosessene opptrer både uforutsette og planlagte faser der driftsforholdene avviker fra det optimale. Ved vurdering av hygienisk barrierevirkning legges det til grunn at kravene til mikrobiologisk vannkvalitet i Drikkevannsforskriften og i EU s drikkevannsdirektiv skal oppfylles til enhver tid. 2.2. Gjennomføring Det er vanskelig å gjennomføre denne typen undersøkelser på fullskala vannbehandlingsaniegg fordi det da er umulig å tilsette mikroorganismer til råvannet for å registrere reduksjonen i behandlingsprosessen. Prosjektet er derfor gjennomført i form av undersøkelser i lab- og pilotskala der fjerningen av ulike indikatororganismer er registrert. Følgende prosesser inngår i forsøkene: Direktefiltrering med aluminiumssulfat som koagulant ved ph 6,1. Forsøk gjennomført i pilotskala der fjerning av E. coli, koliforme bakterier og Clostridium perfringens er undersøkt Direktefiltrering med jernklorid som koagulant ved ph 4, Forsøk gjennomført i pilotskala der reduksjonen av E. coli, koliforme bakterier og Clostridium perfringens er undersøkt Membranfiltrering. Det er gjennomført forsøk i labskala med filtrering gjennom membraner med ulik porestørrelse der reduksjonen av E. coli, koliforme bakterier, Clostridium perfringens og bakteriofager (som surrogat for Enterovirus) er undersøkt. Desinfeksjon med natriumhypokloritt (NaOCl) Det er gjennomført dose-respons tester i lab-skala, med analyse av rentvannet samt reanalyse etter 7 døgns lagring. Reduksjon av E. coli, koliforme bakterier, Clostridium perfringens er undersøkt Desinfeksjon med kloramindosering, basert på natriumhypokloritt og ammoniumklorid. Det er gjennomført dose-respons forsøk, i lab-skala med analyse av rentvannet samt reanalyse etter hhv. 12 timer og 7 døgns lagring. Reduksjonen av E. coli, koliforme bakterier, Clostridium perfringens er undersøkt Delvis som følge av at vannmengdene som ble benyttet til forsøkene er svært små, ble Clostridium perfringens benyttet som surrogatparameter for Giardia og Cryptosporidium. I tillegg ville håndtering av disse mikroorganismene satt krav til laboratoriefasilitetene som det ikke var mulig å tilfredsstille. Biodosimeter til bruk i tester med UV (i samsvar med nytt regelverk) var ikke tilgjengelig for prosjektet. Forsøkene med direktefiltrering ble derfor gitt høyere prioritet. Dato: 07.04.03 Side 12 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

3. Analyseparametere aquateam I løpet av prosjektet er det benyttet ulike laboratorier og analysemetoder for de ulike bakteriologiske parametrene. Tabell 3.1 viser en oversikt over analysemetoder og laboratorier for de aktuelle bakteriologiske parametrene. Tabell 3.1 Oversikt over analyseparametere Forsøksperiode Parameter Metode Laboratorium Undersøkelse av råvann (fortynningsforsøk) Direktefiltrering med Jernklorid Direktefiltrering med Aluminiumsulfat Membranfiltrering E. coli NS 4792 Sulfittreduserende klostridier ISO 6461-2 E. coli NS 4792 Koliforme bakterier NS 4792m Clostridium perfringens mcp-agar 1) E. coli Intern Koliforme bakterier Clostridium perfringens Intern mcp-agar E. coli Intern Koliforme bakterier Clostridium perfringens Bakteriofager (2MS2) Intern mcp-agar ISO 10705-1. Water quality - Detection and enumeration of bacteriophages. Part 1: Enumeration of F- specific RNA bacteriophages E. coli NS 4792 Desinfeksjon ned Natriumhypokloritt og Kloramin Koliforme bakterier Clostridium perfringens NS 4792m mcp-agar 1) 1) Parallellbestemmelse med TSC-agar i hht. (ISO/WD 6461-2) AnalyCen AnalyCen Norges veterinærhøgskole Aquateam Norges veterinærhøgskole Norges veterinærhøgskole Norges veterinærhøgskole Norges veterinærhøgskole Alle forsøksperioder ble koordinert med analysekapasiteten på laboratoriene slik at analyse av prøvene kunne starte samme dag som forsøket ble gjennomført. Dato: 07.04.03 Side 13 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

4. Råvann til bruk i forsøkene 4.1. Råvannskilde Som råvann for samtlige forsøk er det benyttet vann fra Maridalsvannet. For lab.forsøkene ble vannet tatt ut på Oset vannbehandlingsanlegg samme morgen, evt. dagen før forsøkene ble gjennomført. Råvannet ble tatt ut i prøvetakingskranen for råvann (dvs. ubehandlet vann fra Maridalsvannet) på Oset. For å simulere bakteriologisk forurensning av råvannet ble det tilsatt ubehandlet avløpsvann fra Bekkelaget avløpsrenseanlegg (BRA). Alternativet til å benytte avløpsvann var å benytte renkulturer av de ulike bakteriene, men dette ville imidlertid medføre en del hygieniske sikkerhetsforanstaltninger som vanskelig kunne la seg gjennomføre. Bakteriofagene ble imidlertid tilsatt som renkulturer. 4.2. Råvannskilde for forsøk med direktefiltrering Forsøkene med koagulering og direktefiltrering i pilotskala hadde et mye høyere vannforbruk enn forsøkene med hhv. membranfiltrering og klorbaserte metoder. Det ble derfor gjennomført et separat forsøk for å kartlegge om det i disse forsøkene kunne benyttes avklorert kranvann som råvannskilde for pilotanlegget. I forsøket ble hhv. kranvann, avklorert kranvann (kranvann tilsatt Na 2 S 2 O 3, Na-thiosulfat), råvann fra Maridalsvannet og destillert vann tilsatt ubehandlet avløpsvann fra BRA i fortynningene 1: 1000 og 1:200. I forsøkene ble det benyttet autoklaverte flasker (120 C i 15 minutter) etter fortynningen ble flaskene oppbevart ved romtemperatur i 24 timer. Prøvene ble deretter analysert på E. coli og Sulfittsreduserende klostridier. Avløpsvannet som ble benyttet i forsøkene hadde følgende sammensetning. E. coli : 4.000.000 /100 ml Sulfittreduserende klostridier : 21.000 /100ml Figur 4.1 og 4.2 viser resultatene fra forsøkene. Rådata fra forsøkene er vist i vedlegg I, tabell I.1. 20000 E. coli ( Antall/100 ml) 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 Maks Min Middel 4000 2000 0 Kranvann Kranvann Kranvann Kranvann Råvann Råvann Dest. vann Dest. vann m. thiosulf m. thiosulf Oset Oset 1:1000 1:200 1:1000 1:200 1:1000 1:200 1:1000 1:200 Figur 4.1 Konsentrasjonen av E. coli i alternative råvannstyper for forsøkene med direktefiltrering. Teoretisk beregnede konsentrasjoner var 4.000 pr. 100 ml ved fortynning 1:1000 og 20.000 pr. 100 ml ved fortynning 1:200 Dato: 07.04.03 Side 14 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

700 Sulf. red. clostr ( Antall/100 ml) 600 500 400 300 200 Maks Min Middel 100 0 Kranvann Kranvann Kranvann Kranvann Råvann Råvann Dest. vann Dest. vann m. thiosulf m. thiosulf Oset Oset 1:1000 1:200 1:1000 1:200 1:1000 1:200 1:1000 1:200 Figur 4.2 Konsentrasjonen av Sulfittreduserende klostridier i alternative råvannstyper for forsøkene med direktefiltrering. Teoretisk beregnede konsentrasjoner var 21 pr. 100 ml ved fortynning 1:1000 og 105 pr. 100 ml ved fortynning 1:200 For E. coli er det en betydelig forskjell mellom fortynningene som er gjort med bare kranvann og fortynningene som er gjort med hhv. avklorert kranvann og råvann fra Maridalsvannet. Konsentrasjonen av E. coli i begge fortynninger med bare kranvann er bare ca. 30 % av tilsvarende for hhv. avklorert kranvann og råvann fra Maridalsvannet. For sulfittreduserende klostridier er det mindre forskjell mellom de ulike råvannstypene, dette er naturlig i og med at disse er lite påvirkelig av klor. Ut fra resultatene i dette forsøket ble det konkludert med at avklorert kranvann kunne benyttes som råvannskilde i forsøkene med koagulering og direktefiltrering. Dato: 07.04.03 Side 15 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

5. Koagulering og direktefiltrering 5.1. Generelt I forsøksomgangene med koagulering og direktefiltrering ble det lagt vekt på å undersøke to forhold: Den hygieniske barrierevirkningen ved normale driftsforhold midt i en filtersyklus (mellom to tilbakespylinger) Den hygieniske barrierevirkningen i modningstiden (umiddelbart etter tilbakespyling) Forsøkene ble gjennomført i pilotskala i Aquateams laboratorium 5.2. Pilotanlegg Forsøkene med koagulering og direktefiltrering ble gjennomført i et pilotanlegg som ble bygget opp i Aquateams laboratorium i Oslo. Flytskjema for pilotanlegget er vist på figur 5.1 Prøvepkt. inn Nettvann fra Oslo Na-thiosulf. Avl.vann Fell. kjem. Til avløp Turbidimeter Prøvepkt. ut Tilbakespyling, nettvann fra Oslo Til avløp Til avløp Figur 5.1 Flytskjema for pilotanlegg benyttet i forsøk med koagulering og direktefiltrering Nettvann (kranvann) fra Oslo ble ført inn i en utjevningstank på ca. 200 l med overløp, fra utjevningstanken ble det pumpet en konstant vannmengde via et rotameter og en reguleringsventil og fram til et 3 l begerglass der det ble tilsatt Na-thiosulfat ved hjelp av en peristaltisk pumpe. Fra begerglass 1 ble vannet ført videre til begerglass 2 der det ble tilsatt fortynnet avløpsvann. I begerglass 3 ble det tilsatt hovedkoagulant. Alle begerglass var utstyrt med hurtigomrørere. Filterkolonnen var utformet i glass og filterbunnen besto av én filterdyse. På utløpet fra filteret var det montert et turbidigmeter av type Series Turblight. Alle prøver ble tatt ut mellom begerglass 2 og 3, dvs etter innblanding av hhv. Na-thiosulfat og avløpsvann. Det ble gjort forsøk med partikkeltelling med en Malvern Mastersizer. Partikkeltellingen ble gjennomført ved at delprøver ble tatt ut, disse ble filtrert gjennom et membranfilter (0,45 µm). Avsatt materiale på filteret ble så resuspendert ved hjelp av ultralyd. Denne teknikken ga imidlertid ikke reproduserbare resultater og den ble derfor ikke benyttet i forsøkene. Dato: 07.04.03 Side 16 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Figur 5.2 Opplegg for innblanding av kjemikalier Spesifikasjoner for pilotanlegg Begerglass (1,2 og 3) 3,0 l Filterkolonne (glass) Indre diameter Areal Høyde 94 mm 0,00694 m 2 2,5 m Filteroppbygning Sand (1,2 2,0 mm) Sand (0,4 0,6 mm) Antrasitt (0,6 1,6 mm) Total filtersengdybde 0,11 m 0,29 m 0,40 m 0,80 m Figur 5.3 Filterkolonne og doseringsopplegg Dato: 07.04.03 Side 17 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

5.3. Forsøksopplegg Før hver forsøksomgang ble det ført en klorløsning gjennom anlegget, deretter ble anlegget startet opp med den ønskede dosering av hhv. Na thiosulfat, avløpsvann og hovedkoagulant. Ved tilbakespyling av filteret ble det benyttet nettvann fra Oslo. Tilbakespylingshastigheten var 51 m/time. Hastigheten ved tilbakespylingen ble innstilt slik at det var full fluidisering av filtersengen i spyleperioden. I og med at det ble benyttet nettvann til tilbakespylingen ble det forutsatt at det ikke ble tilført E. coli eller koliforme bakterier. Clostridium perfringens kan bli tilført med spylevannet, dette er lite sannsynlig og ble derfor ikke kontrollert. I tilbakespylingsperioden ble doseringen av Na-thiosulfat og avløpsvann slått av. Når råvannstilførselen igjen ble slått på etter tilbakespylingen, ble doseringen av Na-thioslulfat og avløpsvann slått på samtidig. Den bakteriologiske forurensningen var dermed til stede i råvannet i hele modningsperioden. Tabell 5.1 viser en oversikt over forsøksomgangene. Tabell 5.1 Oversikt over gjennomførte forsøksomganger med kjemisk felling Forsøksomgang Nr. Hovedkoagulant Type Dosering (mg Me/l) Koagulerings ph - Midlere filtreringshastighet (m/time) Temperatur ( C) Merknad 1 FeCl 3 4,0 4,0 6,8 10,8 Jevn belastning 2 FeCl 3 4,0 4,1 6,8 10,5 3 Al 2 (SO 4 ) 3 2,2 6,1 7,2 11,1 I forsøksomgangene ble det lagt vekt på å undersøke to forhold: Jevn belastning Avbrutt av tilbakespyling Jevn belastning Avbrutt av tilbakespyling Den hygieniske barrierevirkningen ved normale driftsforhold midt i en filtersyklus (mellom to tilbakespylinger) Den hygieniske barrierevirkningen i modningstiden (umiddelbart etter tilbakespyling). Koagulantdose og koagulerings-ph var den samme i modningsperioden som ved normal drift Tabell 5.2 viser en sammenstilling av kvaliteten på råvannet som ble benyttet i de ulike forsøksomgangene. Tabell 5.2 Sammensetningen av råvannet som ble benyttet i forsøkene med kjemisk felling Forsøksomgang Nr. Fargetall (mgpt/l) Turbiditet (FTU) TOC (mgc/l) 1 29 1,00 3,8 2 32 0,61 3,8 3 26 0,60 3,9 Koliforme bakterier ( Ant./100ml) 1000 (800 1200) 480 (250 600) 420 (360 480) E. coli (Ant./100 ml) 320 (290 340) 120 (60 210) 250 (240 260) Clostridium perfingens (Ant./100ml) 31 5 (3 7) 31 (27-34) I utgangspunktet ble det lagt vekt på å oppnå stabil kvalitet på råvannet, spesielt mht. de bakteriologiske parametrene. I og med at det ble benyttet avløpsvann fra Bekkelaget renseanlegg, var man avhengig av stabile tilrenningsforhold. Forsøksomgang 1 og 2 ble gjennomført med få dagers mellomrom og det ble forutsatt at avløpsvannet hadde en Dato: 07.04.03 Side 18 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

tilnærmet lik sammensetning. Det viste seg imidlertid at avløpsvannet i forsøksomgang 2 var betydelig tynnere enn i forsøksomgang 1. Dette gjelder spesielt innholdet av Clostridium perfringens, noe som medførte at innholdet av Clostridium perfringens i råvannet i forsøksomgang 2 ble lavere en ønskelig. Dette er vanskelig å avdekke før analyseresultatene foreligger etter 24 timer. Innholdet av Clostridium perfringens i råvannet var imidlertid i samme størrelsesorden som man kan forvente å finne i råvann på norske vannverk. 5.4. Resultater fra forsøk med kjemisk felling Etter oppstart av pilotanlegget ble det foretatt tilbakespyling og anlegget ble kjørt med konstant filtreringshastighet på 6,8 m/time. Etter at turbiditeten i rentvannet hadde stabilisert seg på ca. 0,1 FTU ble det tatt prøver av koliforme bakterier, E. coli, og Clostridium perfringens. Figur 5.4 og 5.5 viser sammenhengen mellom turbiditet og de aktuelle parametere for forsøksomgang 1. Antall bakterier (/100 ml) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Koliforme bakterier ut E-coli ut Turbiditet 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 Turbiditet (FTU) 0 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Minutter Figur 5.4 Turbiditet, kolliforme bakterier og E. coli fra forsøksomgang 1, FeCl 3 10 2,50 9 2,25 Clostridium perfringens (/100 ml) 8 7 6 5 4 3 2 Clostridium perfringens ut Turbiditet 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 Turbiditet (FTU) 1 0,25 0 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Minutter Figur 5.5 Turbiditet og Clostridium perfringens fra forsøksomgang 1, FeCl 3 For koliforme bakterier ble det registrert én prøve med 1 pr. 100ml i rentvannet. Utgangskonsentrasjonen i råvannet var da 1200 pr. 100 ml. For E. coli viste også én av rentevannsprøvene 1/100 ml med en konsentrasjon i råvannet på 290/100 ml. Det ble ikke Dato: 07.04.03 Side 19 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

registrert Clostridium perfringens i rentvannet for noen av prøvene. Konsentrasjonen av Clostridium perfringens i råvannet var 31/100 ml. Dette viser at filtreringstrinnet fungerte som en hygienisk barriere i perioden da prøvene ble tatt under tilnærmet optimale driftsforhold. 20 +44 min 2,50 18 16 Tilbakespyling 2,25 2,00 Antall bakterier (/100 ml) 14 12 10 8 6 4 Koliforme bakt ut E.coli ut Turbiditet +20 min +27 min 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 Turbiditet (FTU) 2 +90 min 0,25 0 0,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 Minutter Figur 5.6 Turbiditet, kolliforme bakterier og E. coli, fra forsøksomgang 2, FeCl 3 10 2,50 Clostridium perfringens (Antall /100 ml) 9 8 7 6 5 4 3 2 Clostridium Perfringens inn Clostridium Perfringens ut Turbiditet Tilbakespyling 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 Turbiditet (FTU) 1 0,25 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 Minutter Figur 5.7 Turbiditet og Clostridium perfringens fra forsøksomgang 2, FeCl 3 I forsøksomgang 2 ble det tatt ut prøver før tilbakespyling, i løpet av modningstiden og etter at turbiditeten igjen var nede på et nivå lavere enn 0,1 FLU. I løpet av forsøksomgangen ble det lagt vekt på å oppnå så jevn dosering av avløpsvann som mulig, middelverdien for koliforme bakterier i råvannet i løpet av forsøksperioden var 480 pr. 100 ml. Prøvene på råvannet varierte imidlertid mellom 250 og 600 pr. 100 ml. I modningstiden var konsentrasjonen av koliforme bakterier i rentvannet hhv. 6, 10 og 20 pr. 100 ml etter hhv. 20, 27 og 44 minutter etter at spylingen ble avsluttet. Turbiditeten på rentvannet ved de samme tidspunktene var 1,85 FTU, 0,47 FTU, 0,18 FTU. 90 minutter etter at tilbakespylingen var Dato: 07.04.03 Side 20 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1 0,00

avsluttet var turbiditeten 0,16 FTU og det ble ikke registrert verken koliforme bakterier eller E. coli i rentvannet. For Clostridium perfringens var konsentrasjonen i råvannet i hele perioden svært lav (3-7 pr 100 ml). Det ble ikke påvist Clostridium perfringens i råvannet verken i modningsperioden eller i prøven som ble tatt 90 minutter etter at spylingen ble avsluttet. Innholdet av Clostridium perfringens i spylevannet fra tilbakespylingen av filteret var 15 pr 100 ml. Figur 5.8 og 5.9 viser turbiditet, kolliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens for forsøksomgang 3. 10 2,50 9 2,25 8 2,00 Antall bakterier (/100 ml) 7 6 5 4 3 Koliforme bakterier ut E-coli ut Turbiditet 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 Turbiditet (FTU) 2 0,50 1 0,25 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 Figur 5.8 Turbiditet, koliforme bakterier og E. coli fra forsøksomgang 3, Al 2 (SO 4 ) 3 I forsøksomgang 3 ble filteret kjørt med stabilt lav turbiditet i området 0,09 0,13 FTU. Filteret ble deretter tilbakespylt 20 minutter og startet opp på nytt. Før under og etter modningsperioden ble det tatt ut prøver. 25 minutter etter anlegget var startet opp etter tilbakespyling var turbiditeten i rentvannet 0,18 FTU og det ble påvist både koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens. Etter 35 minutter var turbiditeten 0,14 FTU, det ble påvist både koliforme bakterier og E. coli i rentvannet, men ikke Clostridium perfringens. Etter 85 minutter var turbiditeten 0,10 FTU ble det ikke påvist E. coli og Clostridium perfringens, men det ble påvist koliforme bakterier. Innholdet av Clostridium perfringens i spylevannet fra tilbakespylingen av filteret var 36 /100ml, dvs. på samme nivå som i råvannet. 0,00 Dato: 07.04.03 Side 21 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Clostridium perfringens (Antall /100 ml) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 Turbiditet (FTU) 0 0,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 Minutter Figur 5.9 Turbiditet og Clostridium perfringens fra forsøksomgang 3, Al 2 (SO 4 ) 3 Alle hendelser som medfører at partikler trenger gjennom eller frigjøres fra filtersengen representerer et brudd i den hygieniske barrieren. Norske direktefiltreringsanlegg er primært bygget for fjerning av naturlig organisk materiale (NOM). Optimal drift mhp. fargefjerning innebærer også effektiv fjerning av partikler. Alle forstyrrelser i koagulerings- og filtreringsprosessen som kan medføre redusert fjerning av farge vil også kunne medføre svikt i den hygieniske barrierevirkningen. Eksempel på forstyrrelser som vil kunne medføre brudd i den hygieniske barrieren er : Endring av filtreringshastighet i løpet av en filtersyklus Filter gjennombrudd Ikke optimal dosering av hovedkoagulant og evt. hjelpekoagulant For kort modningstid etter tilbakespyling Disse hendelsene vil kunne medføre at partikkelantallet i behandlet vann vil øke, dette gir seg uttrykk ved at turbiditeten i rentvannet vil øke. Direkte partikkeltelling i rentvannet har større følsomhet enn turbiditet og unormale driftsforhold vil kunne registreres på et tidligere tidspunkt. I de gjennomførte forsøkene med kjemisk felling er den hygieniske barrierevirkningen i tilknytning til modningsperioden etter tilbakespyling studert spesielt. I modningsperioden er rentvannskvaliteten forringet på grunn av rester av spylevann i filteret og ufullstendig koagulert råvann. Dette er av spesiell interesse i og med at tilbakespyling er en kontrollert hendelse og lengden på modningstiden vil være avgjørende for om den hygieniske barrieren reetableres før filteret igjen settes i drift Tidligere gjennomførte pilotforsøk (Logsdon et al, 1981) har blant annet vist at et betydelig større antall Giardia oocyster passerer filteret i modningsperioden i forhold til ved stabil drift. I Canada og USA er det gjort sammenlignende pilotstudier av fjerningen av Giardia og Cryptosporidium (Huck, et al, 2002) ved ulike faser av driften. Denne studien konkluderer med at ikke optimal koaguleringsprosess (feil dosering av koagulant) medfører sterkt redusert fjerning av Giardia og Cryptosporidium. Effektene av hhv endringer i filtreringshastighet og av modningstiden var mindre enn forventet. I forsøkene som herved rapporteres har det ikke vært mulig å benytte direkte påvisning av Cryptosporidium og Giardia i og med at behandlet vannmengde har vært forholdsvis liten. I forsøkene med kjemisk felling har derfor Clostridium perfringens fungert som Dato: 07.04.03 Side 22 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

surrogatparameter for vannbårne parasitter og virus (Payment og Franco, 1993, Venczel et. al, 1997), i tillegg som indikator på historisk fekal forurensning. Effekten på innholdet av Giardia i filtratet ved gjennombrudd i filteret ved koagulering og direktefiltrering, og ved koagulering, sedimentering og filtrering, ble studert av Logsdon et al. (1981) og Logsdon et al. (1985). Med turbiditetsøkninger fra 0,1-0,4 FTU til 0,3-1,2 FTU ble innholdet av Giardia tidoblet. Logsdon (1997) anbefaler at turbiditeten bør være under 0,1 FTU, og at turbiditet over 0,2 FTU bør betraktes som indikasjon på gjennombrudd. Ved stabil drift (turbiditet < 0,1FTU, fargetall < 5mg Pt/l) ble det i forsøkene ikke registrert Clostridium perfringens i rentvannet. Dette innebærer at reduksjonen av Clostridium perfingens har vært høyere enn 99 % (2 log). I hht veiledningen til drikkevannsforskriften, bør vannbehandlingsmetoden inaktivere eventuelle parasitter med 99 % for å bli betraktet som en hygienisk barriere. I løpet av modningsperioden er det påvist Clostridium perfringens 25 minutter etter tilbakespylingen er avsluttet., koliforme bakterier ble imidlertid påvist i rentvannet i 85 minutter etter at tilbakespylingen ble avsluttet. Dette indikerer at det tar lengre tid før den hygieniske barrieren blir reetablert for bakterier. I dette forsøket har det foregått en kontinuerlig forurensning av råvannet i og med at doseringen av fortynnet avløpsvann pågikk i hele driftsperioden, og ikke bare i en kortvarig tilsetning. En minimum lengde på modningsperioden kan vanskelig tallfestes. Med tanke på fjerning av farge vil modningstiden vare i 10 60 minutter, avhengig av anvendt spylevannstype, utforming av spylevannssystem etc. og av koagulantdoseringen i modningsperioden). Danny and Pitchers (1994) påviste forhøyete konsentrasjoner av termotolerante koliforme bakterier i modningsperioden, dvs. 15-30 min etter tilbakespyling av filtrene, sammenlignet med konsentrasjonene etter modningsperioden var avsluttet. Ved avsluttet modningsperiode bør turbiditet og farge være lavere enn hhv. 0,1 FTU og 5 mg Pt/l. Det bør være en driftsmessig målsetting på et behandlingsanlegg så raskt som mulig å oppnå de nevnte verdiene for turbiditet og farge i rentvannet etter tilbakespyling. Resultatene av de gjennomførte forsøkene viser at perioden før filteret igjen settes i drift bør forlenges utover tidspunktet da de nevnte verdiene er oppnådd. En eventuell avkorting av modningsperioden (vann føres ut på nettet før de gitte kvalitetskravene er nådd, for eksempel for å hindre at produsert vann går til spille) bør ikke nødvendigvis representere noe problem med tanke på forhøyet farge eller turbiditet i rentvannet hvis det aktuelle filter er ett av flere paralleller, men med tanke på opprettholdelse av den hygieniske barrieren i behandlingstrinnet må dette ikke forekomme. Dette vil representere en kortslutning av barrieren i behandlingstrinnet og vil kunne medføre at f.eks. desinfeksjonsresistente parasitter kan bli ført ut på forsyningsnettet. Resultatene av forsøkene viser at både koliforme bakterier og E. coli vil kunne opptre i rentvannet ved turbiditetsverdier ned mot 0,1 FTU. Bruk av partikkeltelling vil derfor representere en sikrere overvåkning av den hygieniske barrierevirkningen. Dato: 07.04.03 Side 23 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

6. Membranfiltrering 6.1. Generelt I forsøksomgangene med membranfiltrering ble det lagt vekt på å undersøke flg. forhold: Den hygieniske barrierevirkningen ved bruk av membraner med ulik nominell poreåpning Forsøkene ble gjennomført i lab. skala i Aquateams laboratorium 6.2. Bakgrunn I Norge er membranfiltrering innen kommunal vannforsyning, primært benyttet for fjerning av naturlig organisk materiale (NOM). På denne typen behandlingsanlegg varierer porestørrelsen i membranen i området 1,5 5 nm (1 20kD) (Ødegaard,2003). Membranen vil da både fjerne farge og fungere som en hygienisk barriere. For å bli betraktet som en hygienisk barriere bør i hht veileder for Drikkevannsforskrifte (SHO,2003), behandlingssprosessen inaktivere bakterier og virus med minimum 99,9 % tilsvarende (3- log). For å fungere som en hygienisk barriere mot parasitter bør behandlingsprosessen fjerne 99 % (2-log) Tabell C i veileder til Drikkevannsforskriften (SHO,2003) angir indikatorparametere for hygieniske barrierer i vannbehandlingsanlegg. For vannbehandlingsanlegg med membranfiltrering er den hygieniske barrierevirkningen definert ut fra nominell poreåpning. Under forutsetning av god tverrstrøm over membranen er kriteriene gitt som vist i tabell 6.1 Tabell 6.1 Indikatorparametere for hygieniske barrierer i et membranfiltreringsanlegg (Veileder til Drikkevannsforskriften) Parameter Benevning Verdi Merknad Nominell poreåpning nm 1) 10 100 Tverrstrøm % gjenvinning <20 Kontroll av membraner 1) 1nm = 0,001 µm 2) Dalton angir atommasse, 1 kd tilsvarer 1000 D Hygienisk barriere for bakterier parasitter, bakteriesporer og virus. Fjerner mange forskjellige kjemiske stoffer. Tilsvarer en molvekt cut-off på 100 kilo Dalton Hygienisk barriere ovenfor større mikroorganismer som bakterier, bakteriesporer og parasitter 1000 Hygienisk barriere ovenfor parasitter Rentvann ut i % av ubehandlet vann i inn i én membran. Total gjenvinning kan økes ved resirkulering over samme membran eller ved seriekobling av flere membraner Rask økning i partikkelinnhold (evt. turbiditet) eller farge/toc på et trykkrør indikerer feil på dette røret (feil i membraner eller pakninger). Telling av partikler i størrelsesorden 2-400µm eller turbiditet kan benyttes som kontinuerlig overvåkningsindikator Som det framgår av tabellen vil ulik porestørre gi ulik hygienisk barrierevirkning. Innen membranteknologien angis i hovedsak porestørrelsen som molvekt cut-off (MWCO). Ulike metoder for bestemmelse av en membrans MWCO benyttes. Hovedprinsippet går ut på å filtrere en løsning med kjent molvektsfordeling gjennom membranen og så bestemme molekylvektsfordelingen i permeatet etter at løsningen har passert membranen. MWCO blir angitt ved molekylvektverdien der retensjonsfaktoren (R) er 0,9. Dato: 07.04.03 Side 24 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Retensjonen R = (1 C p /C k ) C p = konsentrasjon i permeat C k = konsentrasjon i løsning De fysiske forholdene (temperatur, trykk, ionestyrke etc.) vil påvirke den MWCO som bestemmes. I en membran er det dermed ikke en enhetlig definert porestørrelse, men porestørrelsen vil kunne beskrives ved en fordeling, for eksempel normalfordeling. Porestørrelsen som produsenten oppgir er ofte 90-percentilen i denne foredlingen. Ut fra fritt tilgjengelig materiale hos ulike membranleverandører er det vanskelig å finne opplysninger om porestørrelsesfordelingen. Porene i membranen har heller ikke en regelmessig sirkulær form, men vil kunne ha en svært uregelmessig utforming. I de gjennomførte forsøkene med membraner fra to ulike produsenter, er det ikke foretatt noen videre undersøkelser av produsentens opplysninger om porestørrelse. Produsenten har oppgitt MWCO for membranene denne er så omregnet til nm. 6.3. Beskrivelse membrancelle Forsøkene med membranfiltrering ble gjennomført med en membrancelle av typen OSMOTICS SEPA ST. Cellen fungerer som en batchfiltreringsenhet, dvs. et avgrenset volum vann passerer membranen i hver filtreringssyklus. Det tas ikke ut noen konsentratstrøm, dette innebærer at beleggdannelsen på membranoverflaten vil øke i løpet av filtreringssyklusen. Figur 6.1 viser skjematisk hvordan membrancellen var bygget opp. Figur 6.1 Skjematisk framstilling av membrancelle OSMOTICS SEPA S I hver filtreringssyklus ble det behandlet 300 ml råvann. Membrancellen er sylindrisk og har et aktivt membranareal på 16,9 cm 2. For å få nødvendig driftstrykk (6-8 bar) ble det benyttet nitrogengass på flaske. Membrancellen gjør det ikke mulig å studere effekten av beleggdannelse over tid, men den primære hensikten med forsøkene var å undersøke fjerningen av gitte indikatorparametere i forhold til porestørrelsen/mwco i membranen. Dato: 07.04.03 Side 25 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

6.4. Membrantyper Ved valg av membrantyper som skulle inngå i forsøkene ble det lagt vekt på å dekke et område fra ca. 10 nm og opp til ca. 25 nm. Med utgangspunkt i membranene som var tilgjengelige var det ikke mulig å finne en membran med poreåpning 10 nm, man valgte derfor å benytte to membraner på hhv. 5 og 6 nm Tabell 4 viser en oversikt over membrantypene som har inngått i forsøkene. Tabell 6.1 Oversikt over membraner Forsøksomgang Fabrikat Type Materiale MVCO oppgitt fra produsent Beregnet porestørrelse (nm) 1 KOCH MFK-601 Polyethersulphone 1.000.000 25 2 Membrane MFK-618 Polyethersulphone 200-250.000 14 3 systems MPS-U20P Polysulphone 25.000 6 4 Osmonics Sepa CF CA UF CQ Cellulose Acetate 20.000 5 Samtlige membraner ble levert i form av ark i A4-størrelse der sirkulære membraner ble klippet ut slik at de passet til membrancellen. 6.5. Forsøksoppsett Råvann fra Oset vannbehandlingsanlegg ble tilsatt avløpsvann fra Bekkelaget avløpsrenseanlegg og bakteriofager. Råvannet fra Oset hadde følgende sammensetning i denne perioden. Tabell 6.2 Råvann fra Oset benyttet i forsøkene med membranfiltrering Parameter Fargetall Turbiditet Konduktivitet Totalt organisk karbon 20 mg Pt/l 0,6 FTU 2,7 ms/m 3,7 mg C/l Som surrogat for virus ble det benyttet en bakteriofag av type MS2. Middeldiameter på bakteriofagen er oppgitt til 26,8 28,8 nm (268Å 288Å) (www.mmtsb.scripps.edu/viper). Bakteriofagen ble dyrket på Norges veterinærhøgskole og levert i en stamløsning med gitt konsentrasjon (ca. 10 12 PFU (plaque forming units) pr. ml). Størrelsen på aktuelle virus varierer, eksempelvis har gruppen Enterovirus størrelse i området 20 30 nm, Norwalklignende virus 26 32 nm og gruppen Rotavirus 70-80 nm (WHO Environmental health information) Etter tilsetning av avløpsvann og bakteriofager hadde råvannet følgende sammensetning i de ulike forsøksomgangene. Dato: 07.04.03 Side 26 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Tabell 6.3 Bakteriologisk sammensetning av råvannet som ble benyttet i forsøksomgang 1 4 Bakteriofager (PFU/ml) Koliforme bakterier (Ant. /100 ml) E. coli ( Ant./100ml) 1 13 10 3 16 10 3 6.300 41 Forsøksomgang nr. Clostridium perfingens (Ant. /100 ml) 2 22 10 5 15 10 3 3.500 90 3 11 10 5 11 10 3 1.500 25 4 12 10 5 1) 1) 1) 1) I forsøksomgangen ble det bare benyttet bakteriofager Ved gjennomføring av forsøkene var det et hovedpoeng å opprettholde sterile betingelser. Foran hver forsøksomgang ble derfor membrancellen autoklavert (120 C i 15 minutter). Ved analyse av bakteriofager er det behov for et prøvevolum på ca. 5 ml, mens det for analyse av de øvrige bakteriologiske parametrene er behov for et prøvevolum på ca. 250 ml. I hver forsøksomgang ble det først kjørt gjennom 15 ml permeat, deretter ble det tatt ut en prøve på 5 ml for analyse av bakteriofager. Det øvrige permeatvolumet ble benyttet for analyse av de andre bakteriologiske parametrene. For hver membrantype ble det gjennomført 3 parallelle forsøkskjøringer. For serie 1.2 og 2.1 oppsto problemer med membranen og disse forsøkskjøringene ga ikke representative resultater. 6.6. Resultater Figur 6.2 viser prosentvis fjerning av bakteriofagen MS2. Reduksjon av bakteriofager (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Serie1 Serie2 Serie3 10 0 25nm 14 nm 6 nm 5 nm MFK-601 MFK-618 MPS-U20P Sepa CF CA UF CQ Membrantype Figur 6.2 Reduksjon av bakteriofager For membranen med 25nm porestørrelse var det svært variable resultater, fra 46 til 91,5 % reduksjon (0,27 1,07 log fjerning), membranen med poreåpning 14 nm viste mer stabile resultater og det ble oppnådd 88 96 % reduksjon (0,91 1,38 log fjerning). Ingen av disse kan anses som en hygienisk barriere mot for eksempel enterovirus eller Norwalk-lignende virus. De to øvrige membranene skiller seg lite fra hverandre i beregnet porestørrelse. Usikkerheten som opptrer ved omregning fra MWCO til porestørrelse, gjør at det er tilfeldig hvilken av disse som har den minste nominelle porestørrelsen. I tillegg vil membranene ha ulike egenskaper som vil påvirke separasjonen. For membranen med beregnet porestørrelse Dato: 07.04.03 Side 27 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

6 nm oppnås tilnærmet 100 % reduksjon av bakteriofager (> 6 log fjerning). Den vil derfor fungere som en hygienisk barriere. For membranen med beregnet porestørrelse på 5 nm oppnås fra 99,7 til 99,9 % fjerning av bakteriofager (2,5 3,1 log fjerning). Denne membranen er ligger i grenseområdet for det som etter Drikkevannsforskriften karakteriseres som en hygienisk barriere. Figur 6.3 og 6.4 viser reduksjonen av hhv koliforme bakterier og E-coli. 100 Reduksjon av koliforme bakterier (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Serie1 Serie2 Serie3 25nm 14 nm 6 nm MFK-601 MFK-618 MPS-U20P Membrantype Figur 6.3 Reduksjon av koliforme bakterier 100 90 Reduksjon av E.Coli (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Serie1 Serie2 Serie3 25nm 14 nm 6 nm Figur 6.4 Fjerning av E. coli MFK-601 MFK-618 MPS-U20P Membrantype Dato: 07.04.03 Side 28 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Membranen med 25 nm poreåpning oppnådde 85 88 % reduksjon (0,83 0,81 log fjerning) av koliforme bakterier og ca. 90 % reduksjon av (1 log fjerning) av E. coli. Membranen med 14 nm poreåpning oppnådde 99,3 99,7 % reduksjon (2,1 2,5 log fjerning) og av koliforme bakterier og 99,82 99,97 % reduksjon av E. coli (2,76 3,55 log fjerning). For membranen med 6 nm poreåpning var samtlige analyser av både koliforme bakterier og E. coli < 1pr. 100 ml. Membranen med 25 nm poreåpning vil ikke fungere som en hygienisk barriere hvis innholdet av koliforme bakterier eller E. coli benyttes som vurderingsparameter. Membranen med 14 nm vil ligge i et grenseland mht. hygienisk barrierevirkning, mens membranen med 6 nm poreåpning helt klart vil fungere som en hygienisk barriere. 100 Reduksjon av Clostridium perfringens (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Serie1 Serie2 Serie3 25nm 14 nm 6 nm MFK-601 MFK-618 MPS-U20P Membrantype Figur 6.5 Fjerning av Clostridium perfringens Membranen med 25 nm poreåpning oppnådde 95 % reduksjon (1,95 log) fjerning av Clostridium perfringens mens det for membranene med hhv. 14nm og 6 nm ikke ble registrert Clostridium perfringens i permeatet. I hht. Veilederen til Drikkevannsforskriften vil derfor de to sistnevnte kunne karakteriseres som en hygienisk barriere.. I litteraturen varierer opplysningene om virkningen av membranen som hygienisk barriere. Det er rapportert at ultrafiltrering (5-10 nm) er nødvendig for å tilbakeholde virus (Randon, 1997). Jacangelo et al. (1995) detekterte ingen cyster av Cryptosporidium eller Giardia etter ultrafiltrering. Krivobok et al. (1986) viste at ulike membraner med poreåpning 0,2-0,55 µm ga svært ulik tilbakeholdelse av E. coli, noe som forklares med varierende grad av homogenitet av membranen. Jacangelo et al. (1995) viste at når MW-cut-off ble redusert fra 500 kd til 100 kd, økte fjerningen av bakteriofagen MS2 fra 1,5 log til >6 log. Noen membraner har porer som overlapper så vidt mye at bakteriene slipper i gjennom. Hagen (1997) målte total tilbakeholdelse av Giardis, Cryptosporidium og totale koliforme bakterier i ultrafiltrering. Lainé (1997) angir at ultrafiltrering tilbakeholder alle mikroorganismer, inkludert virus. Resultatene fra denne undersøkelsen viser at membranene med poreåpning 5-6 nm fungerte som en hygienisk barriere for parametrene som det ble testet for. I løpet av forsøkene ble det ikke testet membraner med poreåpning 10 nm, det er derfor ikke mulig å gjøre en eksakt vurdering av kravet til poreåpning som er formulert i forskriften. Ved å benytte membraner med poreåpning 6 nm ligger det inne en sikkerhetsfaktor som bl.a. tar hensyn til usikkerheten mht. porestørrelsesfordelingen, andre spesifikke egenskaper ved membranen, råvannskvalitet etc. Dato: 07.04.03 Side 29 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

7. Desinfeksjon ved bruk av natriumhypokloritt og kloramin 7.1. Generelt I forsøksomgangene med bruk av klor og kloramin ble det lagt vekt på å undersøke flg. forhold: Hvilken reduksjon av koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens kan forventes i tilfelle svikt i den første barrieren Vil bruk av kloramin være fordelaktig i forhold til bruk av klor? Forsøkene ble gjennomført i lab. skala i Aquateams laboratorium 7.2. Bakgrunn Veileder til Drikkevannsforskriften angir at restklorkonsentrasjonen etter minimum 30 minutter kontakttid skal være større enn 0,05 mg Cl 2 /l på vannbehandlingsanlegg med bruk av klor som desinfeksjonsmiddel. Desinfeksjonstrinnet vil da fungere som en hygienisk barriere mot bakterier og virus. Ved fullstendig bortfall eller sterkt redusert virkning av første barriere skal klordosen økes slik at restklorkonsentrasjonen økes til 0,5 mg Cl 2 /l etter minimum 30 minutter kontakttid (Veileder til Drikkevannsforskriften). På fullskala vannverk kan det være vanskelig til enhver tid å ha kontroll med restklorkonsentrasjonen etter 30 minutter kontakttid. Varierende produsert vannmengde og ukjente strømningsforhold er hovedårsaken til dette. Det er avgjørende for barrierevirkningen i desinfeksjonstrinnet at disse forholdene er under kontroll. I forsøkene som er gjennomført i dette prosjektet er det derfor tatt utgangspunkt i at det er en alvorlig svikt i foranliggende barrierer og at det benyttes restklorkonsentrasjoner i samme størrelsesorden som er vanlig på norske vannbehandlingsanlegg. Som desinfeksjonsmidler er det benyttet klor (natriumhypokloritt, NaOCl) og kloramin. Kloramin benyttes på et fåtall norske vannverk. Kloramin dannes ved en reaksjon mellom hypokloritt og ammoniakk, Avhengig av ph og molforholdet mellom klor/ammoniakk, vil man få dannet monokloramin, dikloramin eller trikloramin. Ved et molforhold mindre eller lik 1 og ved ph høyere enn ph=6, vil man primært få dannet monokloramin. Monokloramin: NH 3 + HOCl NH 2 Cl + H 2 O Dikloramin: NH 2 Cl + HOCl NHCl 2 + H 2 O Trikloramin: NHCl 2 + HOCL NCl 3 + H 2 O Kloramin i er betydelig mindre effektivt enn klor for inaktivering av for eksempel E. coli., det kan derfor ikke benyttes som et primært desinfeksjonsmiddel. Kloramin er mer stabilt enn klor og den inaktiverende virkningen opprettholdes derfor over et lengre tidsrom. På norske vannverk der man benytter kloramin tilsettes ammoniakk (NH 3 ) i uløpet fra klorkontaktbassenget for å opprettholde en viss desinfeksjonseffektivitet i tilfeller der man har lange overføringsledninger. 7.3. Forsøksoppsett Forsøkene med bruk av natriumhypokloritt og kloramin ble gjennomført ved at råvann fra Oset vannbehandlingsanlegg ble tilsatt bakteriologisk forurensning i form av avløpsvann fra Bekkelaget renseanlegg. Tabell 7.1 viser sammensetningen av råvannet som ble benyttet ved forsøkene. Dato: 07.04.03 Side 30 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Tabell 7.1 Sammensetningen av råvannet som ble benyttet i forsøkene med natriumhypokloritt og kloramin etter at det var kontaminert med avløpsvann Parameter Benevning Verdi Fargetall mg Pt/l 20 TOC mgc/l 3,7 Turbiditet FTU 0,6 Konduktivitet ms/m 2,7 Koliforme bakterier Antall/100 ml 4.8 10 4 E. coli Antall/100 ml 2,7 10 3 Clostridium perfringens Antall/100 ml 52 Det ble benyttet NaOCl handelsvare som ble styrkebestemt ved titrering med Na-thiosulfat, natriumhypokloritten hadde en styrke på 15,2 %. For å utvikle kloramin ble det tilsatt ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ) slik at molforholdet Cl 2 /NH 4 var i området 0,3-0,4. Alle analyser av restklor ble utført ved bruk av Dr. Lange (Instrument LASA 50) Cuvette Test LCK 310/343. Følgende forsøksserier ble gjennomført. Natriumhypokloritt 1. Tilsetning av 3 ulike klordoser til 3 forsøksparalleller. Etter 30 minutter kontakttid ble totalt restklor og fritt restklor analysert. Det ble deretter tilsatt Na-thioulfat (Na 2 S 2 O 3 ) for å fjerne alt restklor. Det ble tatt ut prøver for bakteriologisk analyse 2. Tilsetning av 3 ulike klordoser til 3 forsøksparalleller. Etter 30 minutter kontakttid ble totalt restklor og fritt restklor analysert. Prøvene ble deretter satt til lagring, uten tilgang på lys ved 11,1 ºC i 7 dager. Det ble deretter tilsatt Nathioulfat (Na 2 S 2 O 3 ) for å fjerne evt. restklor. Det ble deretter tatt ut prøver for bakteriologisk analyse Kloramin 1. Tilsetning av 3 ulike klordoser til 3 forsøksparalleller. Etter 30 minutter kontakttid ble totalt restklor og fritt restklor analysert. Det ble deretter tilsatt Na-thiosulfat (Na 2 S 2 O 3 ) for å fjerne alt restklor. Det ble tatt ut prøver for bakteriologisk analyse 2. Tilsetning av 3 ulike klordoser til 3 forsøksparalleller. Etter 30 minutter kontakttid ble totalt restklor og fritt restklor analysert. Det ble deretter tilsatt Ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ) for å få dannet kloramin. Prøvene ble deretter satt til lagring uten tilgang på lys ved 11,1 ºC. 3. Etter 10 timer ble det tatt ut prøver for bakteriologisk analyse 4. Etter 7 dager ble det tatt ut prøver for bakteriologisk analyse Dato: 07.04.03 Side 31 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Ved valg av klordosering forsøkte man å velge doseringer som vil gi fritt restklor etter 30 minutter lik 50 µg Cl 2 /l og høyere. Ut fra en forstudie ble derfor følgende klordoseringer valgt: Dose 1: 1,5 mg Cl 2 /l Dose 2: 1,2 mg Cl 2 /l Dose 3: 0,7 mg Cl 2 /l 7.4. Resultater Desinfeksjonseffektiviteten beskrives med modellen Log- (N/N 0 ) = - k C t (Chick s-lov). N: Antall mikroorganismer ved tidspunkt t N 0 : Antall mikroorganismer ved tidspunkt 0 C: Konsentrasjonen av desinfeksjonsmiddel som virker i tiden t t: Kontakttid (effektiv tid som desinfeksjonsmiddelet virker) k: inaktiveringskonstant Konsentrasjonen av desinfeksjonsmidlet vil avta med tiden. Dette er et resultat av i hovedsak oksidasjon av det organiske stoffet som foreligger i vannet. For å beregne konsentrasjonen som virker i tiden t benyttes formelen C = (C 0 C t ) 0,5 (EPA, 1991) C 0 = konsentrasjonen av restklor ved tiden 0 C t = Konsentrasjonen av restklor ved tiden t Tiden t er effektiv oppholdstid. På fullskala vannbehandlingsanlegg er denne avhengig av strømningsforholdene i klorkontaktbassenget. Ideelt sett skal strømningen gjennom bassenget være stempelstrømning. Dette oppnås normalt ved å dele opp bassenget i flere seksjoner eller ved å sette ned ledevegger. På mange vannverk er det ikke gjennomført spesielle tiltak for å bedre strømningsforholdene, disse vil fungere som ulike grader av totalomblandingsreaktor. Dette er uheldig i og med at det åpner for kortslutningsstrømmer slik at patogene mikroorganismer kan føres direkte til utløpet. For å klarlegge strømningsforholdene kan det gjennomføres sporstoffundersøkelser, dette er imidlertid et svært omfattende arbeide. I praksis er det utviklet korreksjonsfaktorer avhengig av utformingen av bassenget, som benyttes når C t-verdien skal beregnes. Forsøkene som er gjennomført i dette prosjektet er batch-forsøk og alle mikroorganismer har samme kontakttid, og effektiv oppholdstid er lik total oppholdstid. Dose 1 3 skulle etter forstudien ha gitt fritt restklorkonsentrasjoner i området fra 50 µg og oppover. Det viste seg imidlertid at den laveste restklorkonsentrasjonen lå høyere enn dette. Figur 7.1 viser restklorkonsentrasjonen etter 30 minutter for Dose 1, 2 og 3. Dato: 07.04.03 Side 32 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

0,40 0,35 Totalt klor Fritt klor Restklor etter 30 minutter (mg Cl 2 /l) 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 Klordosering (mg Cl 2 /l) Figur 7.1 Restklor etter 30 minutter som funksjon av klordosering I figur 7.2 er Ct beregnet for koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens for bruk av natriumhypokloritt. 4,50 4,00 3,50 Koliforme bakterier E. coli Clostridium perfringens 3,00 log reduksjon 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Ct (mg/l min) Figur 7.2 Beregnet Ct for koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens ved bruk av Nahypokloritt Ved Ct lik 8 oppnås mindre enn 2,4 log reduksjon både for koliforme bakterier og E. coli. Utgangskonsentrasjonen i råvannet for hhv. koliforme bakterier og E. coli var 4,8 10 4 og 2,7 10 3. Etter 30 minutter kontakttid ble det for den laveste klordosen (0,72 mgcl 2 /l) oppnådd ca. 2,2 til 2,4 log reduksjon for koliforme bakterier og E. coli. Fritt restklor etter 30 minutter varierte i området 90 97µgCl 2 /l. Ved de to høyeste klordoseringene ble det oppnådd fra 3,1 Dato: 07.04.03 Side 33 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

til 4,2 log reduksjon av koliforme bakterier og fra 3,1 til 3,7 log reduksjon av E. coli. Fritt restklor etter 30 minutter varierte da mellom 137 og 163 µgcl 2 /l. Ingen av klordosene hadde merkbar virkning på reduksjonen av Clostridium perfringens og dette var som forventet. Resultatene viser at ved alvorlig svikt i foranliggende barrierer samtidig som det opptrer en akutt forurensningssituasjon, vil desinfeksjonstrinnet i dette tilfellet ikke fungere som hygienisk barriere med en restklorkonsentrasjon som er det dobbelte av den laveste restklorkonsentrasjonen som er angitt i veileder til Drikkevannsforskriften. Når man skal velge hvilken restklorkonsentrasjon som skal være en driftsmessig målsetting, må dette skje på grunnlag av en risikovurdering mht. muligheten for forurensning av råvannet. Resultatene viser dermed at ved svikt i foranliggende barrierer er det nødvendig å øke klordoseringen for å oppnå min. 3 log reduksjon av de vanlige indikatorbakteriene koliforme bakterier og E. coli. Fritt restklor etter 30 minutter ved laveste dosering, ligger i et område som er vanlig på mange vannverk (ofte ligger man enda lavere ned mot grenseverdien på 50 µgcl 2 /l). Dette innebærer at det er forholdsvis små sikkerhetsmarginer ved akutte forurensningstilfeller og svikt i foranliggende barrierer. For å undersøke mulighetene for reaktivering etter en kontakttid på 30 minutter ble 3 forsøksparalleller tilsatt Na-thiosulfat og satt til lagring ved konstant temperatur i 7 dager. 3 paralleller ble satt til lagring direkte uten tilsetning av Na-thosulfat, dvs. at virkningen av klor fikk gikk ut over 30 minutter. 3 paralleller fikk tilsatt 0,6 mg (NH 4 ) 2 SO 4, slik at det ble dannet kloramin. Prøvene der det var dannet kloramin ble satt til lagring ved konstant temperatur i 7 dager. I tillegg ble en 0- prøve (ingen behandling) også satt til lagring for å kontrollere effekten av selve lagringen. Råvannet som ble benyttet til forsøkene er vist i tabell 7.1, Tabell 7.2 viser resultatene fra forsøkene Tabell 7.2 Innholdet av Koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens etter 30 minutter kontakttid, og ved hhv. 10 timer og 7 dager avhengig av behandling. 30 minutter Behandling 10 timer 7 dager Klor- Dose (mgcl 2 / l) Kolif. bakt. (/100ml) E. coli (/100ml) Clostr. Perfr. (/100ml) Nathio sulfat NH 4 - sulfat Koli. bakt. (/100ml) E. coli (/100ml) Clostr. Perfr. (/100ml) Koli. bakt. (/100ml) E. coli (/100ml) Clostr. Perfr. (/100ml) 0 3870 914 27 0,72 187 15 49 X - - - <1 <1 8 1,21 3 <1 53 X - - - <1 <1 5 1,51 37 6 41 X - - - <1 <1 2 0,72 - - - - - - <1 <1 2 1,21 - - - - - - <1 <1 2 1,51 - - - - - - <1 <1 5 Dato: 07.04.03 Side 34 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Tabell 7.2 (forts.) Innholdet av koliforme bakterier, E. coli og Clostridium perfringens etter 30 minutter kontakttid, og ved hhv. 10 timer og 7 dager avhengig av behandling 30 minutter Behandling 10 timer 7 dager Klor- Dose (mgcl 2 / l) Kolif. bakt. (/100ml) E. coli (/100ml) Clostr. perfr. (/100ml) Nathio sulfat NH 4 - sulfat Koli. bakt. (/100ml) E. coli (/100ml) Clostr. Perfr. (/100ml) Koli. bakt. (/100ml) E. coli (/100ml) Clostr. perfr. (/100ml) 0 3870 914 27 0,72 205 17 42 X - - - - - - 1,21 41 7 44 X - - - - - - 1,51 9 2 36 X - - - - - - 0,72 - - - X <1 <1 28 <1 <1 5 1,21 - - - X <1 <1 16 <1 <1 0 1,51 - - - X 2 <1 19 <1 <1 0 For prøvene som ble tilsatt 3 ulike doser med Na-hypokloritt ble det ikke registrert noen form for reaktivering etter 7 dagers lagring verken i prøven der klorreaksjonen ble stanset etter 30 min. med Na-thiosulfat, eller i prøven som ble satt direkte til lagring. 0-prøven som ble satt til lagring uten noen form for behandling, viser at det opptrer en betydelig reduksjon i antall pga. lagring. Sammenlignet med råvannet ble det oppnådd hhv. 1,1 log-reduksjon av koliforme bakterier, 0,5 log-reduksjon av E. coli og 0,3 log-reduksjon av Clostridium perfringens. Reduksjonen av koliforme bakterier og E. coli som opptrer i perioden fra 30 minutter og fram til 7 dager er mest sannsynlig forårsaket både av en lagringseffekt og som følge av påvirkning av klor. For Clostridium perfringens ble det oppnådd tilnærmet 0 reduksjon etter 30 minutter. For å beregne log-reduksjonen for Clostridium perfringens etter 7 dager er først den totale reduksjonen i perioden fra 30 minutter og fram til 7 dager beregnet, deretter er det gjort et fratrekk for det som kan tilskrives en lagringseffekt beregnet for 0-prøven. Tabell 7.3 viser beregnet reduksjonen av Clostridium perfringens etter 30 minutter, 10 timer og 7 dager. Dato: 07.04.03 Side 35 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Tabell 7.3 log- reduksjon av Clostridium perfringens 30 minutter Behandling 10 timer 7 dager 7 dager (korrigert for lagring) Klor- Dose (mgcl 2 / l) Clostr. perfr. (log-red.) Na-thio sulfat NH 4 - sulfat Clostr. perfr. (log-red.) Clostr. perfr. (log-red.) Clostr. perfr. (log-red.) 0-0,3-0,72 0,03 X - 0,8 0,5 1,21 0 X - 1,0 0,7 1,51 0,10 X - 1,3 1,0 0,72 - - 1,4 1,1 1,21 - - 1,4 1,1 1,51 - - 0,9 0,6 0,72 X 0,2 0,9 0,6 1,21 X 0,4 1,6 1,3 1,51 X 0,2 1,6 1,3 1,60 log-reduksjon etter 7 døgn Clostridium perfringens 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,72 mgcl2/l 1,21 mgcl2/l 1,51 mg Cl2/l 0,00 Tilsatt Na-thiosulfat etter 1 30 minutter Ikke tilsatt Na-thiosulfat ettertilsatt NH 4 -sulfat etter 30 minutter 30 minutter for å få Behandlingsalternativ dannet kloramin Figur 7.3 log-reduksjon av Clostridium perfringens avhengig av behandlingsalternativ (korrigert for lagringseffekt) For behandlingsalternativet der klorreaksjonen ble stanset etter 30 min. med Na-thiosulfat ble det oppnådd 1log-reduksjon for den høyeste klordoseringen (1,51 mg Cl 2 /l). For behandlingsalternativet der klorreaksjonen ikke ble stanset ble det oppnådd 1,1 log- Dato: 07.04.03 Side 36 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

reduksjon for de to laveste doseringene, mens det for den høyeste klordoseringen ble oppnådd en betydelig lavere reduksjon. Dette er vanskelig å forklare og er sannsynligvis knyttet til forsøksbetingelsene (tilfeldige feil). Behandlingsalternativet med kloramin oppnådde 1,3 og 1,4 log-reduksjon for de to høyeste klordosene. Resultatene av forsøkene indikerer at bruk av kloramin vil gi en noe større reduksjon av Clostridium perfringens enn bare ved bruk av klor, under forutsetning av at det opptrer like lange oppholdstider, temperatur etc. Forskjellen mellom behandlingsalternativene med hhv. klor og kloramin er liten og verken klor eller kloramin vil fungere som en hygienisk barriere i forhold til Clostridium perfringens. Svikt i foranliggende barrierer vil derfor kunne medføre at Clostridium perfingens blir ført fram til abonnenten. Dato: 07.04.03 Side 37 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

8. Forslag til videre arbeid aquateam For å avgjøre om det skal etablere to hygieniske barrierer i vannbehandlingsanlegget, må det gjennomføres risikovurderinger og andre vurderinger med utgangspunkt i de lokale forhold og tolkninger av eksisterende regelverk. Denne problemstillingen ligger utenfor dette prosjektet og også utenfor det som det herved foreslås å arbeide videre med. Det bør imidlertid være et hovedprinsipp at forurensninger skal avskjæres og fjernes der de oppstår uansett om de hygieniske barrierene ligger i tilsigsområde/kilde eller i vannbehandlingsanlegget. I tilfeller der det er besluttet at vannbehandlingen skal inkludere to hygieniske barrierer betyr ikke dette at all risiko i forbindelse med overføring av sykdomsfremkallende organismer til abonnentene dermed opphører. De fysiske barrierene i vannbehandlingsanlegget vil bidra til å redusere risikoen. Forutsetningen for dette er at disse hygieniske barrierene fungerer optimalt. Dette prosjektet er gjennomført i pilot og laboratorieskala fordi man har ønsket å ha mest mulig kontrollerbare forhold, og fordi det er vanskelig å gjennomføre denne typen forsøk på anlegg som også skal produsere et hygienisk og helsemessig forsvarlig drikkevann til abonnentene. Det er imidlertid behov for å få bedre forståelse av hvordan barrierefunksjonen fungerer på fullskala anlegg. Av sentrale spørsmål som bør undersøkes er bl.a. Hvordan kontrolleres den hygieniske barrierevirkningen på fullskala anlegg? Hvor ofte opptrer forstyrrelser som kan redusere eller kortslutte den hygieniske barrieren? Hvilke faktorer/forstyrrelser er det som hyppigst medfører at den hygieniske barrieren ikke fungerer som forutsatt? Hvilke driftsmessige mottiltak kan settes i verk for å reetablere den hygieniske barrierevirkningen? For å kunne gi svar på disse spørsmålene må det gjøres undersøkelser på eksisterende vannbehandlingsanlegg, der det foreligger god dokumentasjon både mht. vannkvalitet og anleggets drift. Det er spesielt viktig å inkludere både behandlingsprosessene som til vanlig benyttes på norske vannbehandlingsanlegg og prosesser som med stor sannsynlighet vil bli tatt i bruk. Dato: 07.04.03 Side 38 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

9. Referanser Adam, S. S., Trussel, R. R., Gagliardo, P. F. and Olivieri, A. W. (1997): Membranes; a barrier to micro-organisms. Proceedings, IWSA world congress. Al-Ani, M. Y., Hendricks, D. W., Logsdon, G. S. and Hibler, C. P. (1986): Removing Giardia cysts from low turbidity waters by rapid filtration. J. AWWA, 78:5:66-74. Allen, M. J. and Geldreich, E. E. jr. (1978): Evaluating the microbial quality of potable waters. In: Evaluation of microbiology strandards for drinking water. EPA-570/9-78-00C:3. Battigelli, D. A., Sobsey, M. D. and Lobe, D. C. (1993): The inactivation of hepatite A virus and other model viruses by UV radiation. Wat. Sci. & Tech., 27:3/4:339-342. Charnock, C. (1999): Undersøkelse av Clostridium perfingens i drikkevann i Norge. VANN 3/99. Denny, S., Whitmore, T. and Jago, P. (1991): Efficiency of UV radiation as a water disinfectant. Report no. FR 0209, Foundation for water research, GB. Denny, S. and Pitchers, R. A. (1994): Microbiological efficiency of water treatment. Report no. FR 0464, Foundation for water research, GB. EPA (1984): Drinking water microbiology. EPA 507 0/9-84-006. EPA (2001): National Primary Drinking Water Regulation: Long Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule, US Environmental Protection Agency, proposed draft. Fujioka, R. S. and Shizumura, L. K. (1985): Clostridium perfingens, a reliable indicator of stream water quality. J. Wat. Pollut. Control Fed., 57:986-992. Gimbel, R. and Clasen, J. (1997): Removal of micro-organisms by clarification and filtration prosesses national report Germany. Proceedings, IWSA world congress. Groocock, N. H. (1984): Disinfection of drinking water by ultraviolet light. J. of Inst. Wat., Eng. & Sci, 38:2:163-172. Hagen, K. (1997): Uses of membranes for drinking water treatment. Proceedings, IWSA world congress. Hall, T and Pressdee, J. (1993): Removal of Cryptosporidium during water treatment progress report. Report no. FR 0358, Foundation for Water Research, GB. Hem, L. J., Weideborg, M., Hval, S., Vik, E. A., Samdal, J. E. og Stene-Johansen, S. (1996): Oset vannrenseanlegg, idékonkurranse om utvidelse; drift og resultater av forsøksanleggene ved Oset vannrenseanlegg 1994/95. OVA/NIVA/Aquateam-rapport. Hendricks, D. W. (1988): Filtration of Giardia cysts and other particles under treatment plant conditions. AWWARF research report. Water quality analysis. USA. Huck, P.M., Coffey, B.M., Emelko, M.B, Maurizio, D.D., Slawson, R.M., Anderson, W.B., Oever, J., Douglas, I.P., O Melia, C.R. (2002): Effects of filter operation on Crytosporidium removal. J. AWWA, 94:6 :97-111 Jacangelo, J. G., Olivieri, V. P. and Kawata, K. (1987):Mechanism of inactivation of microorganisms by combined chlorine final report. AWWARF, USA. Jacangelo, J. G., Laine, J.-M., Carns, K. E., Cummings, E. W. and Mallevialle, J. (1991): Low pressure membrane filtration for removing Giardia and microbial indicators. J. AWWA, 83:97-106. Jacangelo, J. G., Adham, S. S. and Laine, J.-M. (1995): Mechanism of Cryptosporidium, Giardia and MS2 virus removal by MF and UF. J. AWWA, 87:38-49. Karanis, P., Maier, W. A., Seitz, H. M. and Schoenen, D. (1992): UV sensitivity of protozoan parasites. Aqua, 41:2:95-100. Dato: 07.04.03 Side 39 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Kiuru, H. (1988): High-grade wastewater treatment through flotation and filtration. Doctorial thesis at the Helsinki University of Technology, Laboratory of Sanitary and Environmental Engineering, Report 1. Kiuru, H. (1997): Removal of micro-organisms by clarification and filtration prosesses spesial contribution. Proceedings, IWSA world congres Krivobok, S. M., Volgin, V. D., Sinyak, Y. E., Kanarskii, A. V. and Smirnov, D. V. (1986): Disinfecting water by means of microfiltration membranes. Soviet Journal of Water Chemistry and Technology, 8:4:112-115. Kriuthof, J. C., Hiemstra, P., Kamp, P. C., van der Hoek, J. P., Taylor, J. S. and Schippers, J. C. (1997): Integrated multiobjective membrane systems for control over microbials and DBPprecursors in surface water treatment. Proceedings, IWSA world congress. Lainé, J.-M. (1997).Membrane technology and its application to drinking water production. Proceedings, IWSA world congress. LeChevallier, M. W., Norton, W. D., Lee, R. G. and Rose, J. B. (1991): Giardia and Cryptosporidium in water supplies. AWWARF, USA. Logsdon, G. S., Symons, J. M., Hoye, R. L. jr. and Arozerena, M. M. (1981): Alternative filtration methods for removal of Giardia cyst models. J. AWWA, 73:2:111-118. Logsdon, G. S., Thurman, V. C., Frindt, E. S. and Stoecker, J. G. (1985): Evaluating sedimentation and various filter media for removal of Giardia cysts. J. AWWA, 77:2:61-66. Logsdon, G. S. (1997): Removal of micro-organisms by clarification and filtration prosesses national report USA. Proceedings, IWSA world congress. Lund, V. (1985): Overlevelse av Campylobacter, Yersinia og E. coli i vann, delrapport 1; Yersinia enterocolitica og E. coli i klorholdig vann. Rapport 14/85 fra NTNFs utvalg for drikkevannsforskning. Lund, V. (1986): Overlevelse av Campylobacter, Yersinia og E. coli i vann, delrapport 2; effekt av UV-desinfeksjon på Campylobacter, Yersinia og E. coli. Rapport 20/86 fra NTNFs utvalg for drikkevannsforskning. Lund, V. (1995): Er dagens desinfeksjonspraksis i stand til å beskytte oss mot uønskede vannbårne organismer? Foredrag ved NORVARs fagmøte, Sandvika, 10.mai. Meulemans, C. C. E. (1987): The basic pronciples of UV-disinfection of water. Ozone: Sci & Eng., 9:4:229-314. Myhrstad, J. A. og Johansen, E. S. (1977): En vurdering av UV-strålers innvirkning på mikroorganismer/virus og forhold som kan begrense bruken av UV-stråler til desinfeksjon av vann. Rapport fra Statens Institutt for Folkehelse, 8. des. Nozaic, D. J. (1997): Removal of micro-organisms by clarification and filtration prosesses national report South Africa. Proceedings, IWSA world congress. Payment, P. and Franco, E. (1993): Clostridium perfringens and somatic coliphages as indicators of the efficiency of drinking water treatment for viruses and protozoan cysts. Appl. Environ.Microbiol., 59 (8) : 2418-2424. Potapchenko, N. K. and Savluk, O. S. (1991): Use of ultraviolet radiation in the practice of disinfection of water. Soviet Journal of Water Chemistry and Technology, 13:12:78-93. Randon, G. (1997): Removal of micro-organisms by clarification and filtration prosesses national report France. Proceedings, IWSA world congress. Ribas, F. and Etxebarria, J.-A. (1997): Removal of micro-organisms by clarification and filtration prosesses national report Spain. Proceedings, IWSA world congress. Rice, E. W. and Hoff, J. C. (1981): Inactivation of Giardia lamblia cysts by ultraviolet irradiation. Appl. and Env. Microbiol., 42:3:546-547. Sosial og helsedepartementet (SHD) (1995): Forskrift om vannforsyning og drikkevann m.m. Dato: 07.04.03 Side 40 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Stenstrøm, T. A. (1996): Utbrottet i Milwaukee. VAV-nytt 3/96 Storhaug, R. (1996): Filter som hygienisk barriere. NORVAR-rapport 67/96. Tobin, R. S., Smith, D. K., Horton, A. and Armstrong, V. C. (1983): Methods for testing the efficiacy of ultraviolet light disinfection devices for drinking water. J. AWWA, 75:9:481-484. Veneczel, L. V., Arrowood, M., Hurd, M. and Sobsey, IVI. D. (1997): Inactivation of Cryptosporidium parvum oocysts and Clostridium perfingens spores by a mixed oxidant disinfectant and by free chlorine. Appl. Environ. Microbiol., 63:1598-1601. Weideborg, M. (1997): Vurdering av betydningen av dose, bestrålningsintensitet og eksponeringstid for desinfeksjonseffektiviteten av UV-anlegg. Aquateam-rapport 96-033. Willemsen-Zwaagstra (1997): Removal of micro-organisms by clarification and filtration prosesses national report The Netherlands. Proceedings, IWSA world congress. Ødegaard, H. (2002) Research and development of membrane filtration technology in Norway. Proceedings at Japan/Norway Workshop, NTNU, 30 sept 2002 Østensvik, Ø (2003) Personlig meddelelse Dato: 07.04.03 Side 41 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Vedlegg 1. Rådata aquateam Tabell I.1 Resultater fra forsøk med ulike råvannstyper tilsatt avløpsvann Tabell I.2 Resultater fra forsøk med kjemisk felling Tabell I.3 Resultater fra forsøk med membranfiltrering Dato: 07.04.03 Side 42 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Dato: 07.04.03 Side 43 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Tabell I.2 Resultater fra forsøk med kjemisk felling Forsøksomgang Prøve nr. E. coli (Antall/100ml) Koliforme bakterier (Antall/100ml) aquateam Clostridium perfringens (Antall/100 ml) Råvann Rentvann Råvann Rentvann Råvann Rentvann 1 1 290 1 800 0 31 0 2 340 0 1200 1 31 0 1 100 0 250 0 7 0 2 120 0 480 0 7 0 3 7 0 2 4 210 1 490 6 7 0 5 110 0 530 10 3 0 6 100 0 520 20 7 0 7 60 0 600 0 6 0 1 0 0 2 0 3 0 3 256 1 360 1 32 0 4 1 0 0 5 236 0 480 1 34 0 6 240 2 416 9 2 7 10 35 8 6 12 1 3 9 2 9 10 3 1 1 11 1 3 12 0 4 0 13 1 1 14 0 1 0 15 1 2 16 256 0 420 2 27 0 17 0 1 Dato: 07.04.03 Side 44 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1

Dato: 07.04.03 Side 45 : 45 Rapport nr: 03-019 Versjon: 1