Distributie Gertjan Medema hoogleraar Water & gezondheid
Delft University of Technology
Challenge the future
Microbiologische veiligheid Ken je wingebied
Ken je grondstof
Richt/beheers je zuivering
Bescherm de distributie
Veilig drinkwater 2
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
3
Veilige distributie zonder chloor Distributie zonder chloor: big deal? • In Nederland wordt geen desinfectiemiddel aan drinkwater toegevoegd om tot aan de kraan een restdesinfectie in drinkwater te realiseren • Kraanwater is drinkwater!
• Bijna hele rest van de wereld: chloor “meegeven” af pompstation als: • Extra barriere als ziekteverwekkers distributienet binnendringen
• Reduceren van nagroei • Maatregel tegen terrorisme 4
Veilige distributie zonder chloor Distributie zonder chloor: big deal?
• Can I trust this water?
• Can I trust this water?
5
Rol voor chloor/chloordioxide/chlooramine? • Bescherming tegen besmetting
• Kiwa/UKWIR-studie -
Bescherming tegen besmetting is beperkt Bescherming moet komen van integriteit en hygiene Desinfectie maakt detectie besmetting moeilijker E.coli eerder gedood dan virussen en protozoa
6
Veilige distributie zonder chloor Distributie zonder chloor: big deal? • Na Legionella outbreak in Bovenkarspel discussie over desinfectie tijdens distributie • VS: ziekenhuizen voorzien met drinkwater met monochlooramine geven minder Legionella gevallen dan met chloor. • Idee: in NL geen veilige situatie voor Legionella, omdat we geen monochlooramine aan drinkwater toevoegen. 7
E. coli in drinkwater (MICRORISK)
Country
France Netherlands Germany Total
Samples with positive E. coli detection Number (total number) % Finished water Distribution system 369 (54,560) 0.7% 17 (39,545) 0.04% 1 (20,737) 0.005%
903 (144,138) 0.6% 99 (107,593) 0.09% 15 (12,530) 0.1%
387 (114,842) 0,34%
1,017 (264,261) 0,38%
+HOCl -HOCl
8
Analyse waarde van chloor tegen besmetting (Smeets et al 2009) • Extra barriere na zuivering - Desinfectie in net niet goed beheerst en bewaakt - Ook de eerste gebruiker moet beschermd zijn - Waarde zeer beperkt: beter voldoende zuiveren • Extra barriere als integriteit en hygiene falen - Geen residu overal in net - Weinig effectief door chloorverbruik en hydraulica besmetting - Bescherming in deeltjes/sediment/biofilm - Sommige pathogenen weinig gevoelig voor chloor cs (Cryptosporidium) - Maskeren verlies integriteit doordat E. coli zeer gevoelig is - Waarde beperkt: beter beheersen en bewaken integriteit en hygiene
9
Analyse waarde van chloor tegen besmetting (Smeets et al 2009) • Bescherming tegen outbreaks - Veel meer outbreaks gerapporteerd in landen met chloordesinfectie - Vaak door besmetting net - Waarde zeer beperkt: beter beheersen en bewaken integriteit en hygiene -
Minder normoverschrijdingen Geen doel op zich, gaat om bescherming gebruikers UK vs NL: ongeveer gelijk D vs NL: ongeveer gelijk F vs NL: veel vaker (0.6% vs 0.1%) Waarde zeer beperkt: maskeert mogelijk verlies integriteit of hygiene
10
Analyse waarde van chloor tegen besmetting
• -
Bescherming bij werkzaamheden Net open en drukloos: besmettingsrisico Risico reduceren door drukloze deel te chloren voor ingebruikname Waarde aanwezig: let op maskeren, snelle methoden gewenst
- Bescherming in geval van besmetting - Te laat - Waarde zeer beperkt
11
Analyse waarde van chloor tegen besmetting
Desinfecteren net nadat verontreiniging is opgetreden - Actie vooral spuien om net te reinigen - Desinfectie helpt om micro-organismen die in net achterblijven af te doden en levert daarmee extra bescherming gebruikers - Deeltjes/sediment/biofilm blijven veilige haven voor micro-organismen - Bemoeilijkt onderzoek effectiviteit maatregelen -Waarde aanwezig: extra bescherming gebruikers, extra maatregel om waterkwaliteit in net weer aan eisen te laten voldoen, snelle methoden gewenst
12
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
13
Besmetting in de pers
Kosten van corrigerende maatregelen 14
Leidsche Rijn, Utrecht
Hydron 15
Lessen • Klachtenmelding is meest gevoelige kwaliteitsmonitor • Ongeluk zit in klein hoekje: cascade • Risicobeleving bepaalt succes waterprojecten
16
Hemiksem en Schelle december 2010
17
Veilige distributie zonder chloor Besmetting van drinkwater tijdens distributie • Dus wel: verontreiniging/besmetting van drinkwater in het distributienet van buitenaf met ziekteverwekkers uit faeces van mans en dier. • Maar niet (nu): nagroei van micro-organismen (w.o. Legionella) en biofilmvorming tijdens distributie.
18
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
19
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de gevolgen? • Nederland
• 1981 Scheepvaartkwartier, Rotterdam Kruisverbinding bij afvalwaterlozing marineschip. 609 mensen ziek (darminfecties) • 2000 Leidsche Rijn, Utrecht Kruisverbinding huishoudwaternet Ca. 200 mensen ziek (darminfecties)
20
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de gevolgen? • Verenigde Staten, 1970 - 2002
21
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de gevolgen? • EU, 1990 – 2004
• 86 outbreaks, van 55 voldoende gegevens • Bij die 55: 7,7 miljoen mensen betrokken, 341 ziekenhuisopnamen, 1 dode • 19 via distributienet
22
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
23
Besmetting van drinkwater tijdens distrubutie
24
Veilige distributie zonder chloor Wat zijn de oorzaken? • EU, 1990 – 2004
• 86 outbreaks, van 55 voldoende gegevens • Bij die 55: 7,7 miljoen mensen betrokken, 341 ziekenhuis-opnamen, 1 dode • 19 via distributienet Overig Reservoir
Aanleg/reparatie Schoonmaken
Terugstroom Leidingbreuk Lage druk
Kruisverbinding 25
Incidenten in 40% van Nederland 1995 – 2000 (geregistreerd!) Verontreinigingen
?
Totaal
Fecaal
Niet-fecaal
Productiebedrijven
4
7
2
13
Distributiesystemen
5
4
5
14
Totaal
9
11
7
27
16x falen van infrastructuur (59%) 23x Alle breuken, tijdens 11 in werkzaamheden 1 terugstroming, 1 werk 48pompputten reservoirs (29%) (15%) (11%) grondwaterproductiebedrijven! 26 Piek in juli en augustus Stortbuien!
Veilige distributie Incidenten • • • • • •
1994 – 2003 Nederland 7 waterbedrijven 50 incidenten (vaker vinden van E. coli) 5/jaar 185000 mensen krijgen besmet water
27
Veilige distributie Incidenten: hoe lang duren ze?
28
Veilige distributie Incidenten: hoe besmet is het water?
29
Incidents: what is the health risk? (van Lieverloo et al., 2007) • Of incidents we know: • Duration
(reasonably well, mostly not from start)
• Severity ([E. coli])
(reasonably well, mostly not from start)
• Severity ([pathogen])
(assumption based on ratio to E. coli)
• # affected consumers
(estimate)
• In general we know: • Volume of (cold) tap water that is consumed • Dose-effect relations pathogens
• Calculate probability of infection
30
Pathogen to E. coli ratios (van Lieverloo et al., 2007)
31
Translation to health risk (van Lieverloo et al., 2007)
32
Epidemiological studies
• UK: risk of GI illness is higher in case of pressure loss of tap water supply (Odds Ratio 12.5 (95% CI 3.5 – 45) (Hunter et al, 2005) • Norway distribution health epi study
(Nygard et al, 2007)
• Consumers in area affected by repair had higher probability of intestinal illness (OR 1.6 - 2.0) • Estimated # of GI cases 33000 on a population of 4.5 million • If Norway = EU: 3.7 million GI cases due to mains repairs
33
The connected manholes
Sewer manhole
Drinking water manhole
Oslo, Norway (photo: Jan Vreeburg, KWR)
34
50 d
10
5d
10
12 hr
10
Empirical CDF
0
-1
-2
F(x)
Probability
Transiente negatieve druk: Continue drukmeting
1.2 hr 10
-3
7 min
-4
10
Burg. Fennemaplein De Ruyterstraat NH Hotel sterflat Friedhoffplein
-5
10
0
0.5
1
1.5
2 x
2.5
3
3.5
4
Pressure (bar) 35
Drukmeting: wel lage druk events, geen negatieve druk events
4
druk (bar)
4
druk (bar)
3
3 2 NH Hotel De Ruyterstraat Burg. Fennemaplein
1
2
0 00:00
1
0
06:00
12:00
18:00 00:00 06:00 tijd (26 - 27 aug 2008) NH Hotel
12:00
18:00
00:00
De Ruyterstraat Burg. Fennemaplein 08:50
08:55
09:00 09:05 tijd (26 aug 2008)
09:10
36
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
37
Er is toch een meetprogramma voor E. coli E. coli • E. coli = Escherichia coli = bacterie die algemeen in hoog aantal in de darm van warmbloedige dieren voorkomt (en dus de faeces) • Eenvoudig te kweken • Indicator voor fecale verontreiniging • Geen ziekteverwekker, maar commensaal (paar subtypen wel ziekteverwekkend (zoals O157)) • Fecale verontreiniging: mogelijk ziekteverwekkers aanwezig, dus mogelijk gezondheidsrisico 38
Er is toch een meetprogramma voor E. coli Bacterien van de coligroep • (Hele) oude methode om E. coli te detecteren • Detecteert E. coli en reeks andere Enterobacteriaceae = bacteriën die algemeen in hoog aantal in de darm van warmbloedige dieren voorkomt (en dus de faeces), maar ook in rottende planten, sediment, papierafvalwater e.d. kunnen groeien • Kan een fecale verontreiniging zijn, maar kan ook groei in filters of andere watermilieus: dus misschien een gezondheidsrisico, maar misschien ook niet • Achterhaald 39
E. coli meetprogramma Wat weten we? • • • • •
2001-2003 Nederland 9 waterbedrijven Ca 120 pompstations ca 11 miljoen consumenten
Rein Reservoir Net
Aantal monsters
% met E. coli
35000
0,04
1500
0,35
100000
0,10 40
Detectiekans fecale verontreiniging in voorzieningsgebied PB Wierden
De Eese 40 Doorlevering Albergen
PS Wierden
toren Almelo LR Bornsestraat
Doorlevering Borne vanaf 2003
41
Monsterpunten Almelo en omgeving
42
12 verontreinigingen gesimuleerd • Productiebedrijf, transportleiding en laagreservoir
• 9 distributieleidingen • Blokverontreiniging 16 uur, 1 liter rioolwater per uur
• 1 liter rioolwater = 1.108 KVD/liter E. coli
43
Verontreiniging productiebedrijf effecten in PB en reservoirs
Concentratie E. coli (KVD/l)
1000 Productiebedrijf Laag reservoir Hoog reservoir Detectiegrens
100
10
1
0,1
0,01 0
7
14
Dagen na begin verontreiniging
21 44
Verontreiniging productiebedrijf effecten in distributieleidingen
Concentratie E. coli (KVD/l)
1000 T00008ZG B000057B T00008G9 T00007RS Detectiegrens
100
10
1
0,1
0,01 0
7
14
Dagen na begin verontreiniging
21 45
Er is toch een meetprogramma E. coli? • Pakkans verontreiniging gering: • in net <5% • pompstation, transportleiding, reservoirs >50%
• Meetprogramma is altijd te laat (>1 dag) • De klant merkt het meestal eerder!
46
Vaker meten: grotere detectiekans? (%) probability Detection (%) per besmetting detectiekans
44 monsters over 24 h in het leidingnet (incl. PS en reservoirs)
100 80 60 40 20 0
4/jaar 4
6/jaar 6
12/jaar 12 mpC-mediaan
26/jaar 26
Annual samples at each sampling site
52/jaar 52 47
Sensoren zouden veel hogere detectiekans geven
(%) Detection probability (%) som besmettingen detectiekans
continue sensoren in leidingnet
100 80 60 mpA mpB mpD mMOSA NSGA-II
40 20 0
5
15
25
35
aantal sensoren in netwerk
45
Number of sensors 48
Sensoring system: welcome innovation • -
Rapid E. coli detection systems NASBA (Heijnen et al), RT-PCR (Wubbels et al) 3 - 4 hr, 1/100 mL, viability Increase robustness
- Rapid on-site E. coli detection systems - Fluorogenic substrate technique - FISH
49
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
50
Hygiene tijdens werkzaamheden • Hygienecode Opslag, Transport en Distributie
- Eerste editie 2001 - Opgesteld met waterbedrijven/labs - Gebruikt door VROM voor audit - Opgenomen in nieuwe Waterleidingbesluit - Nu herzien
51
Veilige distributie zonder chloor Preventie van besmetting • Bewaking • Meetprogramma E. coli (snelle bevestiging!) • Elk signaal serieus nemen! • Optimaliseren detectiekans meetprogramma • Goedkeuring bij aanleg • Goedkeuring bij reparatie (snelle test?)
• Meting druk • Visuele inspectie • Klachten
52
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
53
Risicobeheersmaatregelen • Inspectierichtlijn Melding normoverschrijdingen • E. coli in reguliere meetprogramma
• Snelle methode voor bevestiging • Als E. coli: direct melden, direct herhalen, direct maatregelen
• E. coli na reparaties/ingrepen
• Snelle methode voor bevestiging/snelle test • Ook enterococcen
• Herhalen:
• voordat corrigerende maatregelen worden genomen, maar die nooit laten wachten! • Ook stroomop- en afwaarts • Ook op enterococcen
• Maatregelen
• Spuien • Eventueel kookadvies (in overleg met VROM-Inspectie)
54
Risicobeheersmaatregelen Effectiviteit maatregelen • Bronopsporing
• Doel: stoppen verontreiniging, voorkomen herhaling • Analyse herkomst water bij verontreinigde locatie • Nagaan uitgevoerde werkzaamheden, lage druk of andere “(ver)storingen” • Optische inspectie • Meetprogramma E. coli • Meestal bemoeilijkt door beheersmaatregelen die tegelijker- tijd genomen moeten worden
• Spuien, spuien, spuien!
• Verontreiniging moet er uit • Spuiplanner: schoonwaterfront • Monitoren met E. coli of de verontreiniging weg is (check reservoirs!) 55
Risicobeheersmaatregelen Effectiviteit maatregelen • Bij persistente verontreiniging • • • •
Bron niet weggenomen? Met spuien niet alle delen bereikt? Reservoirs!! Biofilm? Spuien, chloring
• Bij fecale verontreiniging altijd kookadvies • • • • •
Is goede barrière in theorie, minder in praktijk Niet iedereen bereikt Niet al het kraanwater dat klant binnenkrijgt Langere tijd: verslapt Verbranding 56
Veilige distributie zonder chloor Inhoud • • • • • • •
Distributie zonder chloor: big deal? Besmetting van drinkwater tijdens distributie Wat zijn de gevolgen? Waar gaat het mis? Er is toch een meetprogramma voor E. coli? Preventie van besmetting En als het toch gebeurt?
57
Noblesse oblige! 58
