Inaktivering av virus ved pasteurisering av svartvann fra Røde Kors' feltsykehus

Abstract

Etter store katastrofer følger det ofte en akutt mangel på rent drikkevann og gode sanitære forhold, som fører til spredning av overførbare sykdommer. I denne oppgaven ble en prototype av et hygieniseringsanlegg som pasteuriserer svartvann (toalettavløp) fra Røde Kors’ feltsykehus testet. I forsøkene ble Salmonella typhimurium fag 28b (S.t.28b) og φX174 brukt som modellvirus for patogene enteriske virus.

Hygieniseringsanlegget ble testet tre ganger med tilsetting av S.t.28b og to ganger med φX174. Svartvann ble hentet fra et kildeseparerende avløpssystem på NMBU. Hygieniseringsanlegget brukte 95 – 130 minutter på å varme opp 100 liter svartvann til 73 °C. S.t.28b ble ikke inaktivert i disse forsøkene. φX174 ble inaktivert med minst 6 log10. Resultatene viser at partikler i svartvannet påvirker inaktiveringsprosessen negativt.

Basert på utførte forsøk og publiserte data for varmetoleransen til ulike enteriske virus, anbefales det at hygieniseringsanlegget varmer opp svartvannet til 70 °C og holder denne temperaturen i 30 minutter, for å oppnå god hygienisering av svartvannet. Det ble avdekket flere områder hvor hygieniseringsanlegget har forbedringspotensiale. Foreslåtte forbedringer er blant annet å implementere omrøring eller en sirkulasjonspumpe for å unngå sedimentering av partikler i tanken og å rette opp feil i temperaturmålingen.

Varmetoleransen til S.t.28b og φX174 ble testet i labskala hygieniseringsforsøk under konstant temperatur (60, 70 og 80 °C). S.t.28b inaktiveres sakte i svartvann, selv ved 80 °C. S.t.28b anbefales derfor ikke som modellvirus for virus som lar seg inaktivere av temperaturer under 80 °C i pasteurisering av svartvann. φX174 ble inaktivert med 4 log10 i svartvann og 2 log10 i springvann etter 90 minutter ved 60 °C. Ved 70 og 80 °C ble φX174 inaktivert til under deteksjonsgrensen under oppvarmingen (minst 6 log10 reduksjon). Tidligere studier har vist at φX174 er mer varmetolerant enn mange humane enteriske virus. Resultatene i denne oppgaven bekrefter φX174s posisjon som et varmetolerant virus, og φX174 foreslås som modellvirus i pasteuriseringsforsøk.

Hygieniseringsanlegget oppfyller Røde Kors’ behov for hygienisering av svartvannet fra feltsykehus. Dette anlegget er et viktig bidrag i jobben mot spredning av avløpsrelaterte, overførbare sykdommer i etterkant av en katastrofesituasjon. Anlegget kan også benyttes av andre organisasjoner som ønsker å hygienisere toalettavløp lokalt.

---ENGLISH---

In emergencies, there is often an acute shortage of safe drinking water and proper sanitation, leading to the spread of communicable diseases. A prototype of a hygienisation unit, which is planned to pasteurise blackwater from Red Cross’ field hospitals, was tested. Salmonella typhimurium phage 28b (S.t.28b) and φX174 was used as model viruses for pathogen enteric viruses.

The hygienisation unit was tested three times with S.t.28b and twice with φX174. Blackwater was taken from a source separating sewage system at NMBU. The hygienisation unit used 95 – 135 minutes to heat 100 litres of blackwater to 73 °C. However, S.t.28b was not inactivated in these experiments. φX174 was inactivated by at least 6 log10. Results show that particles in the blackwater affect the inactivation process negatively.

Based on the experiments conducted and published data for the heat tolerance of different enteric viruses, it is recommended that the hygienisation unit heat the blackwater to 70 °C. This temperature should be kept for 30 minutes to achieve good sanitation of the blackwater. Several areas where the hygienisation unit has potential for improvements were revealed. Suggested improvements include implementing stirring or a circulating pump to prevent sedimentation of particles in the tank, and to correct errors in temperature measurement.

Heat tolerance for S.t.28b and φX174 was tested in laboratory scale hygienisation experiments under constant temperature (60, 70 and 80 ° C). S.t.28b was inactivated slowly in blackwater, even at 80 ° C. S.t.28b is therefore not recommended as model virus for viruses that are inactivated in blackwater by temperatures below 80 °C. φX174 was inactivated by 4 log10 in blackwater and 2 log10 in tapped water after 90 minutes at 60 °C. At 70 and 80 °C, φX174 was inactivated below detection limit during heating phase (at least 6 log10 reduction). φX174 has been reported as more heat tolerant than human enteric viruses, and the experiments conducted confirms that φX174 is a heat tolerant virus. φX174 is suggested as a suitable model virus in further pasteurisation experiments.

The hygienisation unit meets Red Cross’ need for sanitation of blackwater from their field hospitals. This unit is an important contribution to the work against the spread of sewage-related, communicable diseases in the aftermath of a disaster situation. The unit may also be used by other organisations that wish to sanitize blackwater locally.