Utvikling og produksjon av ledningsgrøftmodell for undervisning og forskning på transport av mikroorganismer

Abstract

Det norske ledningsnettet har høyere lekkasjeprosent enn det nasjonale målet, noe som kan gi en stor risiko for krysskontaminering. Lekkasjer på både drikkevanns- og avløpsledninger utgjør en fare for innsug av avløpsvann inn til drikkevannsnettet. Det er behov for mer forskning på risikoen for forurensning av mikroorganismer i grøftesystemer. Mangel på kunnskap om overlevelsesevnen og transportevnen til mikroorganismer kan gi store helsemessige konsekvenser.

I håp om videre forskning på hvordan et felles grøftesystem fungerer, og hvilke konsekvenser lekkasjer i et slikt system kan gi, vil denne oppgaven beskrive utviklingen og produksjon av et simulert grøftesystem. Det simulerte grøftesystemet skal kunne simulere vertikal transport, uten horisontal grunnvannsstrømning, av mikroorganismer i de forskjellige sonene i en representativ norsk grøft ved ulik grunnvannsstand og nedbørintensitet.

Grøftesystemet har et areal på 0,45 m2 og en høyde på 1 m. Det er påført ett lekkasjehull på både drikkevannsledningen og avløpsledningen med diameter på 0,7 mm og 0,5 mm. En pumpe tilfører vann til drikkevannsledningen og ga en vannføring på 1 ml/s ut av lekkasjehullet ved en hastighet på 5 RPM på pumpa uten grøftemasser tilført systemet. Avløpsledningen får tilførsel gjennom en transparent slange der en kan holde oversikt over volum tilført grøftesystemet. Resultatene fra tester viser en vannføring på omtrent 0,4 ml/s ut av lekkasjehullet uten grøftemasser tilført, og en vannføring på omtrent 0,15 ml/s med grøftemasser, ved en trykkhøyde på 1 m. Selve grøftekassa er plassert under en nedbør- avløpssimulator som kan justere grunnvannstand og nedbørhendelser.

Utformingen av systemet gir mulighet til visualisering av et representativt grøftetverrsnitt for et praktisk alternativ til undervisning. Grøftesystemet er brukervennlig og med muligheter for enkle justeringer for trykk på ledningsnett, grunnvannsstand, nedbør, og utskiftninger av grøftemasser, ledningstyper og lekkasjestørrelser for videre forskning på mikroorganismers transport- og overlevelsesevne.

Resultatene gir grunnlag for, og viser til muligheter for videre forskning, og videre datagrunnlag for risikoanalyser, for innsug av mikroorganismer i drikkevannsnettet ved lekkasjer på avløpsnettet.

The Norwegian pipeline network has a higher leakage percentage than the national goal, which can pose a significant risk of cross-contamination. Leaks in both drinking water and wastewater pipelines present a danger of sewage ingress into the drinking water system. There is a need for further research on the risk of microbial contamination in pipe trench systems. Lack of knowledge about the survival and transport capabilities of microorganisms can have significant health consequences.

In hope of advancing research on how a common pipe trench system functions and the implications of leaks in such a system, this study will describe the development and production of a simulated pipe trench system. The simulated trench system aims to simulate vertical transport, without horizontal groundwater flow, of microorganisms in the different zones of a representative Norwegian trench at varying groundwater levels and rainfall intensities.

The pipe trench system has an area of 0,45 m2 and a height of 1 m. Leakage holes with diameters of 0,7 mm and 0,5 mm have been applied to both the drinking water and wastewater pipelines, respectively. A pump supplies water to the drinking water pipeline, resulting in a flow rate of 1 ml/s out of the leakage hole at a pump speed of 5 RPM without trench materials added to the system. The wastewater pipeline receives supply through a transparent hose that allows monitoring of the volume supplied to the trench system. Test results indicate a flow rate of approximately 0,4 ml/s out of the leakage hole without trench materials added and a flow rate of approximately 0,15 ml/s with trench materials, at a pressure head of 1 m. The trench box itself is positioned beneath a rainfall-drainage simulator that can adjust groundwater levels and precipitation events.

The design of the system allows for visualization of a representative pipe trench cross-section as a practical teaching alternative. The pipe trench system is user-friendly and offers opportunities for simple adjustments to pressure on the pipeline network, groundwater levels, precipitation, and replacements of trench materials, pipe types, and leakage sizes for further research on microbial transport and survival capabilities.

The results provide a basis for and highlight opportunities for further research and additional data for risk assessments regarding the ingress of microorganisms into the drinking water system through leaks in the wastewater network.