| dc.description.abstract | Innvendige rørinstallasjoner transporterer drikkevannet fra det kommunale distribusjonsnettet og frem til tappepunktet. Slike rørsystemer opplever jevnlig kortere eller lengre perioder med stillestående vann, ofte akkompagnert av økt vekst av bakterier og i noen tilfeller Legionella og andre opportunistiske patogener. Dette reduserer vannkvaliteten ved tappepunktet betydelig. For å fjerne stagnert vann kan spyling av rørsystemene gjennomføres, noe som også senker kaldtvannstemperaturen og øker varmtvannstemperaturen i systemet. Videre kan også andre effekter observeres, som for eksempel fjerning av biofilm fra rørveggene. Dessverre er effekten av spyling dårlig dokumentert, særlig for uklorerte vannsystemer.
Denne masteroppgaven evaluerer hvilken effekt spyling har på viable og dyrkbare bakterier ved å gjennomføre kontrollerte spylinger i pilot-skala med uklorert vann. Spyling med full effekt (høyhastighetsspyling) i 5 minutter sammenlignes med en simulert dusj-event der lave vannhastigheter blir brukt til å bytte ut stagnert vann med friskt vann. Pilotsystemet består av to ulike rørmaterialer; kobber og kryssbundet polyetylen (PEX), og muliggjør testing av hvordan bakteriell vekst påvirkes av stoffer som siver ut fra rørmaterialene. Konsentrasjonen av membran-intakte celler i vannet bestemmes ved flow cytometry (FCM) i kombinasjon med merking av viable celler, mens dyrkbare celler bestemmes ved kimtall prøver (HPC).
Spylingen som ble gjennomført etter en stagnasjonsperiode reduserte konsentrasjonen av membran-intakte celler med 0.78 log10 og 1.62 log10 for henholdsvis kaldtvann- og varmtvannsrør. Dette viser at forskjellen i mikrobiell vannkvalitet kan være stor mellom stagnert vann og friskt vann. Høyhastighetsspyling gav 0.22 log10 lavere konsentrasjoner av intakte celler sammenlignet med den simulerte dusj-eventen, men forskjellen minket med tiden og forsvant innen tre dager med stagnasjon. Sannsynligvis fjernet høyhastighetsspyling løse lag av biofilm, noe som resulterte i redusert løsrivning av bakterier fra biofilmen under påfølgende stagnasjonsperioder. HPC viste ingen forskjell mellom høyhastighetsspyling og den simulerte dusj-eventen og fremhever den lave sensitivitet til denne metoden sammenlignet med FCM. Nye perioder med stagnasjon etter spyletestene resulterte i oppblomstring av bakterier, med den største veksten i løpet av de første 1-3 dagene med stagnasjon. Lange perioder med stagnasjon (mer enn 10 dager for FCM og mer enn 3 dager for HPC) økte imidlertid ikke bakteriekonsentrasjonene ytterligere, og tyder på næringsmangel i vannet.
Det ble ikke funnet signifikante forskjeller i bakterielle konsentrasjoner for kobberrør og PEX-rør. Konsentrasjonen av totalt kobber i pilotsystemet var 0.1-0.46 mg/L, men dette forhindret ikke bakterievekst under stagnasjonsperioder, muligens fordi en høy pH reduserte andelen aggressive kobber(II)ioner i vannet. Konsentrasjonen av totalt organisk karbon (TOC) i vannet var ikke høyere i PEX-rør enn i kobberrør, noe som tyder på at utsivingen av organisk karbon var liten. Det mistenkes også at uorganiske næringsstoffer var begrensende faktor for bakteriell vekst, og dermed gav ikke utsiving av organisk karbon fra rørene noen økt bakterievekst.
Alt i alt viser dette studiet at spyling av rørsystemer i bygninger kan gi en tidsbegrenset forbedring av bakteriell vannkvalitet. Veiledninger for spyling av rørsystemer bør fremheve at effekten av spyling øker dersom høye vannhastigheter brukes. Videre forskning er nødvendig for å bestemme effekten av spyling på viktige opportunistiske patogener under ulike forhold, som for eksempel bruk av restkonsentrasjon av desinfeksjonsmiddel og ulike varmtvannstemperaturer. | |
| dc.description.abstract | Premise plumbing systems transport drinking water from the municipal distribution system and to the consumers tap. These systems regularly experience short or extended periods of stagnation, often accompanied by growth of bacteria and in some cases Legionella or other opportunistic plumbing pathogens, causing serious deterioration of water quality at the consumers tap. Flushing of plumbing systems is performed with the goal of removing stagnant water with high bacterial concentrations and decrease or increase the temperatures in cold and hot water lines, respectively. Other effects could also be observed, such as removal of biofilms from pipe walls. Unfortunately, the effect of flushing is not well documented, especially for non-chlorinated water systems.
This Master's thesis evaluates the effect of flushing for reducing viable and culturable bacterial levels in premise plumbing systems by performing pilot-scale flushing trials with non-chlorinated water. Flushing with maximum flow for 5 minutes (high-velocity flushing) is compared with a simulated shower event where low flow rates are used to replace stagnant water with fresh water. The pilot plumbing system consist of two different pipe materials, copper and crossed-linked polyethylene (PEX), allowing assessment of bacterial growth influenced by substances leached from common plumbing materials. Flow cytometry (FCM) with viability staining is used to determine the concentration of membrane-intact cells in the water, while heterotrophic plate counts (HPC) target the culturable cells in the water.
Flushing after a stagnant period reduced the concentration of membrane-intact cells by 0.78 and 1.62 log10-units for cold and hot water supply lines, respectively, demonstrating large difference in microbial water quality between stagnant water and fresh water. High-velocity flushing resulted in 0.22 log10-units lower intact cell concentrations compared to the simulated shower event, but the effect was time-limited and no longer visible after three days of stagnation. It is suggested that high-velocity flushing removed loose biofilm layers, and thus decreasing the release of bacteria from biofilm during stagnant periods. HPC did not indicate a difference between high-velocity flushing and the simulated shower, demonstrating the lower sensitivity of this method compared to FCM. Stagnant periods after flushing trials caused regrowth in the pilot system, with the largest increase seen during the first 1-3 days of stagnation. Long stagnation times (i.e. more than 10 days for FCM and more than 3 days for HPC) did not increase bacterial concentrations further, indicating nutrient depletion in the water.
No difference in bacterial growth was observed between copper pipes and PEX pipes. Copper concentrations were 0.1-0.46 mg/L in the pilot system, but did not prevent growth during stagnant periods, possibly because a high pH was reducing the fraction of antimicrobial cupric ions in the water. PEX pipes were not found to cause increase in total organic carbon (TOC) levels, suggesting the migration of organic carbon was low. Moreover, it is suspected that microbial growth was limited by inorganic nutrients during stagnant periods, explaining why leach of organic carbon from PEX did not increase growth further.
Overall, this study demonstrates that flushing of plumbing systems can provide a time-limited improvement of bacterial water quality. Flushing guidelines should highlight that the efficiency of flushing is greater when high water velocities are used. Further research is necessary to determine the effect of flushing on important plumbing pathogens under various conditions, such as use of residual disinfectants and different hot water temperatures. | |