juan m. lópez-pila regine szewzyk · pdf fileviren im trinkwasser, ein problem? juan...
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Comparison of Outbreaks and Outbreak-related Illnesses FromGroundwater and Surface Water for the Period 1971-1996 /1/2/
(Entnommen aus dem Federal Register, 65, 91, 2000)
Water source Total
outbreaks\1\Cases of illnesses
Outbreaks in CWSs
Outbreaks in NCWSs
Total CWS\4\ Total NCWS\4\
Ground 371 (58%)
90,815 (16%) 113 258 43,908 112,940
Surface 216 (33%)
469,721\2\(82%) 142 43 10,760 2,848
Other 56 (9%)
10,625 (2%) 29 19
All Systems\3\.
643 (100%)
571,161 (100%) 284 320 54,668 115,788
\1\ Modified from Craun and Calderon, 1994, plus 1995-1996 data. \2\ Includes 403,000 cases of illness from a single outbreak in Milwaukee, Wisconsin, 1993. \3\ Includes outbreaks in CWSs + NCWSs + Private wells. \4\ Safe Drinking Water Information System, 1998. CWS: community water system NCWS: Non-community water system
Sind in fäkalbelastetenOberflächengewässern Viren vorhanden?
Sind E.coli und intestinale Enterokokkengute Indikatoren für Viren in Gewässern undin aufbereiteten Wässern?
Sind Viren eine Gefahr für denKonsumenten von Trinkwasser?
Ist die Bestimmung von Krankheitserregernim Trinkwasser ein geeignetes Mittel derQualitätskontrolle und der Vorsorge?
Fragen
Durchdringen einzelne Viren dieBarrieren der
Trinkwasseraufbereitung undgelangen bis zum Verbraucher?
10 10 10 10 10 10 10 10- -3 1 0 1 3 5 7 9
100
80
60
40
20
0
mittlere Do sisS . typhi ( KB E)Rotavi ren (vira le Einheit en )Gar dia la mblia (Zys ten)
Anza
hl d
er in
fizie
rten
Per
sone
n (%
)
Dosis-Wirkungs-BeziehungKonzentration Krankheitserreger
zu Anzahl Infizierter
Anteile der Rohwässer im Trinkwasser
21,9 %
4,8 %
73,3 %
Uferfiltrat Oberflächenwasser Grund- und Quellwasser
103 - 104
pfu/ml
1 cm/h
Culture suspension of Coliphage 138 and 241
samples of surface water
samples of effluent
samples from 10 cmdepth
Surface: ca. 40 m2
Surface water body: ca 40 m3 Pore velocity: 180 - 720 cm/d
ADurchbruch von E.coli undBakteriophagen aus einem
Sandfiltrationsbecken
Slow sand filtration pond - 19.11.03 (60 cm/d)
0,1
1
10
100
1000
0 24 48 72 96 120 144 168
Colip
hage
s (p
fu) a
nd
E. c
oli (
mpn
l) / 1
00 m
l
f+ phage 138 - filtrate
Coliphage 241 - filtrate
E.coli - filtrate
detection limit
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
0 24 48 72 96 120 144 168
Sampling time [h]
Cum
ulat
ive
brae
kthr
ough
(%)
of c
olip
hage
s an
d E.
col
iColiphage 138
Coliphage 241
E. coli
BKumulativer Durchbruch von
E.coli und Bakteriophagen auseinem Sandfiltrationsbecken
•Filter path required for reducing the phage concentration by
one log
Column Marienfelde 100 cm/d (initially)
Column Marienfelde 100 cm/d (later)
Enclosure500 cm/d
Infiltration Pond 500 cm/d
Phage 138 16 135 16 Two to three logs in 100 cm
Phage 241 (first month)
25 350 20
Phage 241 after 10 months
25 350 (but earlier drop of performance!)
•
Filtration path required for reducing four logs assuming the worst-case scenario (one log in 350 cm):
14 meters (But attention to filtration
rate and filter material!!)
Effect of steady state (FU-Column, coliphage 241)
Wannsee - Column (30 cm/d)
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864 912 960 1008
1056
Sampling [h]
Col
ipha
ge 2
41 [p
fu/m
l]
input
4 cm
12 cm
25 cm
50 cm
80 cm
90 cm
100 cm
detectionlimit
Reduction of test organisms by flocking filtration
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
Influent plantMarienfelde
Effluent plantMarienfelde
Influent PEA Tegel Eff luent PEA Tegel
mpn
or p
fu /
100
ml
E. coli Intestinal enterococci Coliphages
microorganisms by flocking andrapid sand filtration at two plants
GKW NordkanalEinordnung der Membranverfahren
Nano-filtration
Umkehr-Osmose
Sand-filtration
11
1010
100100
Dru
ckdi
ffere
nzD
ruck
diffe
renz
in [
bar]
in [
bar]
Viren BakterienSalzlösungen
0,10,1
PartikelgrößePartikelgröße in [µm] in [µm]0,10,1 1,01,0 10,010,00,010,010,0010,0010,00010,0001 100100
Ultrafiltration
Mikrofiltration
37. Essener Tagung 2004
• § 5 Mikrobiologische Anforderungen (Auszug)• (4) Soweit der Unternehmer und der sonstige Inhaber einer
Wasserversorgungs- oder Wassergewinnungsanlage oderein von ihnen Beauftragter hinsichtlich mikrobiellerBelastungen des Rohwassers Tatsachen feststellen, diezum Auftreten einer übertragbaren Krankheit führen können,oder annehmen, dass solche Tatsachen vorliegen, musseine Aufbereitung, erforderlichenfalls unter Einschluss einerDesinfektion, nach den allgemein anerkannten Regeln derTechnik erfolgen. In Leitungsnetzen oder Teilen davon, indenen die Anforderungen nach Absatz 1 oder 2 nur durchDesinfektion eingehalten werden können, müssen derUnternehmer und der sonstige Inhaber einerWasserversorgungsanlage eine hinreichendeDesinfektionskapazität durch freies Chlor oder Chlordioxidvorhalten.
ADurchbruch von E.coli undBakteriophagen aus einem
Sandfiltrationsbecken
Slow sand filtration pond - 19.11.03 (60 cm/d)
0,1
1
10
100
1000
0 24 48 72 96 120 144 168
Colip
hage
s (p
fu) a
nd
E. c
oli (
mpn
l) / 1
00 m
l
f+ phage 138 - filtrate
Coliphage 241 - filtrate
E.coli - filtrate
detection limit
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
0 24 48 72 96 120 144 168
Sampling time [h]
Cum
ulat
ive
brae
kthr
ough
(%)
of c
olip
hage
s an
d E.
col
iColiphage 138
Coliphage 241
E. coli
BKumulativer Durchbruch von
E.coli und Bakteriophagen auseinem Sandfiltrationsbecken
Prozentuale Elimination von Indikatororganismenin einem Fließgewässer im Oktober (kühl aber
sonnig)
0,01
0,10
1,00
10,00
100,00
1000,00
0 5 10 15 20 25 30
Versuchzeitraum in Tagen
Elim
inat
ion
in %
CP Ec IE
• The Surface Water Treatment Rule• (SWTR)
• “The Surface Water Treatment Rule, promulgated inJune 29, 1989 (54FR 27486)(40 CFR Part 141,Subpart H)(US EPA 1989b), covers all systems thatuse surface water or ground water under the directinfluence of surface water. It is intended to protectagainst exposure to Giardia lamblia, viruses, andLegionella, as well as many other pathogens.”
• (Federal Register)• “The rule requires all such systems to reduce the
level of Giardia by 99.9% (3-log reduction) andviruses by 99.99% (4-log reduction). Under this rule,all surface water systems must disinfect.” (FederalRegister)
Schlussfolgerungen• Grundwasser (auch als angereichertes Grundwasser),
sofern es bestimmte Voraussetzungen erfüllt(Mindestaufenthalt, keine direkte Verunreinigung aus derOberfläche), ist frei von humanpathogenen Viren.
• Damit die Anforderungen der Trinkwasserverordnungerfüllt werden, müssen Aufbereitungsverfahren, beidenen Oberflächenwasser als Rohwasser verwendetwird, bestimmte, verifizierbare Eliminationsleistungenvon Viren erreichen. Auf eine Desinfektion kann beidiesen Anlagen nicht verzichtet werden.