Avskiljning av fager och patogena virus från avloppsvatten i en fullskalig membranbioreaktor. Konsekvenser för återförande till dricksvattenändamål. I Old Fords recirkulationsverk, London, har omfattande analyser av indikatorbakterier, fager och virus utförts mellan och efter de olika reningsstegen under ett bruksår. Verket avslutas med membranfilter, GAC-kolonner och klorering. Fager som virusindikatorer diskuteras.
Av: Jörgen Hanaeus
För att förstå hur patogena mikroorganismer separeras i ett verk avsett för snar användning av behandlat avloppsvatten genomfördes fullskaleförsök i Old Ford-verket i London. Försöken pågick ett år för att säsongsaspekter skulle kunna visas. Indikatorbakterier, fager och virus detekterades mellan reningsstegen och i utgående vatten.
Verket bestod av mekaniskt steg, aktivslamsteg, membranfiltertank, GAC-kolonner, samt klorering. Avskiljningen av termotoleranta colibakterier och intestinala streptokocker uppgick till ca 7 tiopotenser och gav <1 CFU/100 ml. Tre slags fager avskiljdes med omkring 4 tiopotenser och virusavskiljningen var av samma storleksordning. Virusresultaten hade större spridning än fagresultaten vilket antydde att fager inte är helt pålitliga indikatorer för virus.
Artikeln
Old Ford-verket, som konstruerades i samband med OS i London 2012 med syfte att spara dricksvatten (ca 600 m3/d) i området, bestod av mekanisk rening med sedimentering och silning (1 mm) följd av biologiskt steg; anoxisk + aerob bassäng med slamåterföring. Därefter en membrantank med ultrafilter (nominell diameter 0,04 µm), GAC-kolonner med en halvtimmes uppehållstid samt klorering med 0,3-1,5 mg Cl/l.
Det behandlade vattnet levererades i ett separat ledningssystem (3,65 km) och användes till parkbevattning och spolning av besökstoaletter i området mm. Målet att spara 40 % av dricksvattnet nåddes med råge, 58 %.
Material och metod
Mätningarna i verket pågick från mars 2014 till och med februari 2015 för att få årstidsinformation.
Många patogener valdes ut för analys: Termotoleranta coli, intestinala enterokocker, somatiska colifager, F-specifika RNA-fager(F-RNA) och fager som infekterar Bacteroides fragilis-stammen, GB124. Vidare följande virus ur hälsosynpunkt: Norovirus G1 och G2, Adenovirus, och Hepatit A-virus. Virus mättes i fyra punkter, övriga i nio punkter. proverna landade kylda och mörkt förvarade på lab inom 4 h.
Analysmetoderna presenteras i artikeln. Extraktion för DNA och RNA utfördes, liksom qPCR-scheman i realtid.
Resultat
För bakterieindikatorerna blev medelvärdena efter MBR <1 CFU/100 ml och fram dit reducerades termotoleranta coli med 7 tiopotenser och intestinala streptokocker med 6 tiopotenser.
Av de tre fagerna visade de somatiska colifagerna de högsta värdena genom verket med så högt startvärde som 2,5*108 PFU/100 ml. Reduktionen var dock god och efter MBR hade 5,6 tiopotenser av medelvärdesantalet avskiljts. GB 124 och F-RNA-fagerna reducerades med 4,0 och 3,9 tiopotenser respektive. De somatiska colifagerna var den enda grupp som återfanns efter MBR, övriga <1 PFU/100ml. Halterna av fager varierade inte påtagligt vinter/sommar.
De somatiska colifagerna är en morfologiskt heterogen grupp och efter MBR detekterades enbart fager ur familjen Microviridae som möjligen kan ha passande egenskaper för MBR-passage.
Av virusen visade adenovirusen de högsta koncentrationerna med 1,2*108 genkopior/l i obehandlat avloppsvatten. Norovirusen G1 och G2 hade startnivåerna 6,2*105 genkopior/l.
Efter MBR noterades reduktion med 4,4 tiopotenser för adenovirus och 2,3 tiopotenser för norovirusen. I enstaka prov detekterades båda dessa virustyper efter klorering och då kan märkas att adenovirus återfanns i juli och norovirus i februari.
Virushalterna fluktuerade i allmänhet mer än fag-halterna, men reduktionerna var i samma storleksordning för virus och fager. Dock ska noteras att virusanalyserna inte skiljer mellan levande (viable) och icke-levande viruspartiklar. Den samlade bedömningen ur hälsosynpunkt var att virusreduktionen var stabil.
Beträffande relationen fager-virus, vilken är intressant ur indikatorsynpunkt, fanns övergripande signifikant korrelation mellan alla tre fag-grupperna och både adenovirus och norovirusen G1 och G2. Mer i detalj fanns dock inte korrelationen mellan fager och norovirusen under vintern; inte heller mellan fager och adenovirus under sommarmånaderna.
MBR-reaktorn fungerade mycket väl avseende organiskt material med BOD in/ut: 210/<1,9 mg/l, COD in/ut: 699/16 mg/l och SS: 512/3,0 mg/l (medelvärden).
Slutsatser
Studien ger inte stöd åt användande av fager som pålitlig virusindikator.
Fortsatt utveckling kan medföra att kloreringen kan slopas; givetvis beroende på den fortsatta användningen av vattnet.
Studien ger intressant information om reningsstegens hantering av patogena mikroorganismer och gör gott för den processtekniska allmänbildningen.
Källa: Purnell, S.a), Ebdon, J.a) , Buck, A. a), Tupper, M.b) & Taylor, H.a) (2016): “Removal of phages and viral pathogens in a full-scale MBR: implications for wastewater reuse and potable water”. Water Research, 100, pp 20-27.
Författarna:
a) Environmental and Public Health Research Group, Aquatic Research Centre, School of Environment and Technology, University of Brighton, Cockcroft Building, Lewes Road, Brighton BN2 4GJ, United Kingdom.
b) Thames Water Utilities Limited, Clearwater Court, Vastern Road, Reading, Berkshire RG1 8DB, United Kingdom
Korrespondens: s.e.purnell@brighton.ac.uk
