Risikostyring i vandforsyningen

Transkript

1 Risikostyring i vandforsyningen Corfitzen C B*, Arnbjerg-Nielsen K*, Andersen H S**, Jørgensen C**, Jacobsen P***, Mollerup F****, Lind S*****, Heidemann G ******, Jensen R*******, Albrechtsen H-J* *DTU Miljø, Danmarks Tekniske Universitet, Miljøvej, bygning 113, DK-2800 Kgs. Lyngby, cbco@env.dtu.dk; karn@env.dtu.dk; hana@env.dtu.dk **DHI, Agern Allé 5, DK-2970 Hørsholm, hsa@dhigroup.com; clj@dhigroup.com ***Århus Vand A/S, Bautavej 1, DK-8210 Århus V, pja@aarhusvand.dk ****VandCenter Syd A/S, Vandværksvej 7, DK-5000 Odense C, fm@vandcenter.dk *****Københavns Energi A/S, Ørestads Boulevard 35, DK-2300 København S, soli@ke.dk ******Naturstyrelsen, Haraldsgade 53, DK-2100 København Ø, guhei@nst.dk *******Odense Kommune, Flakhaven 2, DK-5000 Odense C, rij@odense.dk Abstract. Drinking water in Denmark is distributed with only few or no hygienic barriers between catchment and consumer, and it is therefore essential to monitor the drinking water quality. Traditionally, drinking water monitoring has been performed as a control of the delivered water quality rather than as a risk management, allowing to react timely on quality changes to prevent distribution of a deteriorated water quality. From risk monitoring to risk management risk assessment in water supply is a 3-year ( ) innovation project under the strategic partnership Water in Urban Areas ( carried out by the knowledge institutions DTU Environment, DHI, the water utilities Copenhagen Energy, Aarhus Water, VCS Denmark and the public authorities Odense municipality and the Danish Nature Agency. The purpose of the project is to develop and implement risk management as a part of the climate adaptation measures in the water supply. The risk management will be based on the development of a new and improved monitoring strategy from catchment to consumer - taking into consideration the possibilities and limitations of analytical methods and sensors - and the development and implementation of advanced quantitative risk analysis and management systems. The project work includes: a) Identification of focus areas based on experiences gathered from contamination cases in the involved water supplies; b) Identification of additional demand for management systems for monitoring based on experiences from the processes of implementing Water Safety Plans; c) Development of a new monitoring strategy; d) Development of quantitative risk assessment in water supply; e) Development of strategies for implementing extra hygienic barriers e.g. UV; f) Development of new software to cover identified demands for monitoring and management; g) Implementing and evaluating developed tools in demonstration projects, hereby ensuring further dissemination. The first part of the project has been a knowledge gathering based on the water utilities experiences from implementation of Water Safety Plans and from contamination cases. The knowledge gathering will be used to define monitoring strategies for the three scenarios a) the normal situation; b) a contamination situation; c) source tracking situation. Baggrund Vandforsyningen i Danmark er stærkt decentraliseret med over 2500 vandforsyninger og en årlig drikkevandsproduktion i størrelsesordenen 400 mio m 3 baseret udelukkende på grundvand. Efter en simpel behandling, der oftest kun består af iltning og sandfiltrering, distribueres drikkevandet uden desinfektionsresidual, og der er derfor ingen eller få hygiejniske barrierer mellem boring og forbruger. Monitering af drikkevandskvalitet bliver således essentiel. Historisk set bygger kvalitetssikring af vandforsyningsprocesser i langt højere grad på kontrol - det vil sige en måling af, om det leverede vand var i orden - end på styring, hvor der kan ageres ved ændring af vandkvaliteten så rettidigt, at distribution af forringet vandkvalitet hindres. Især på det mikrobiologiske område, hvor en vandanalyse kan tage 1-3 døgn, er der behov for at kunne være mere på forkant. I forbindelse med de seneste års kraftige nedbørshændelser opstod der mikrobiologiske forureninger med efterfølgende kogeanbefaling i fx byerne Køge, Århus og København. Der er et udtalt behov for en forbedret overvågning af vandkvalitet i højdebeholdere og forsyningsnet, så risici ved øget nedbørsintensitet og efterfølgende oversvømmelse som konsekvens af klimaændring kan håndteres.

2 Projektets formål Fra kontrol til styring Risikovurdering i vandforsyningen er et tre-årigt ( ) innovationsprojekt under det strategiske partnerskab Vand i Byer ( Projektgruppen består af vidensinstitutionerne DTU Miljø og DHI, vandforsyningerne Københavns Energi A/S, Århus Vand A/S og VandCenter Syd A/S samt de offentlige myndigheder Odense kommune og Naturstyrelsen. Projektet har til formål at udvikle og implementere risikostyring i vandforsyningen omfatter hele vandforsyningskæden fra kilde, over vandbehandling, opbevaring og distribution til forbrugeren. Projektet vil således tage et skridt fra bagudrettet kontrol mod pro-aktiv styring af risici i forbindelse med levering af rent drikkevand. Risikostyring vil blive baseret på udvikling af nye og forbedrede moniteringsstrategier for vandforsyninger, på den nyeste teknologi (fx sensorer) og på udvikling og implementering af mere avancerede kvantitative risikoanalyser og kvalitetssikrings- og ledelsessystemer til sikring af vandets kvalitet, når det leveres til forbrugeren. Projektets aktiviteter inkluderer således: Identifikation af indsatsområder med hensyn til monitering baseret på erfaringsindsamling fra forureningssager hos de involverede vandforsyninger Identifikation af behov for styring baseret på moniteringen samt erfaringsopsamling fra implementeringen af kvalitetssikrings-/ledelsessystemer hos de i projektet involverede vandforsyninger Etablering af nye moniteringsstrategier hvor skal der måles? for hvad? med hvilke metoder/sensorer? hvor ofte? for at opnå en strategisk optimal styring af risici fra kilde til forbruger Udvikling af kvantitativ risikovurdering i vandforsyningen Udvikling af strategier for placering af ekstra hygiejniske barrierer som fx UV-behandling i distributionssystemet baseret på fx ledningsnet modellering, risici og sårbare forbrugere Udvikling af værktøjer (software) der i videst muligt omfang dækker de identificerede behov for monitering og risikostyring, så de udviklede strategier kan gøres tilgængelige for andre vandforsyninger på en operationel måde Implementering og evaluering af de udviklede værktøjer i demonstrationsprojekter. Herved sikres, at de udviklede værktøjer testet i praksis, hvilket kan bidrage til efterfølgende udbredelse af de udviklede teknologier Erfaringsopsamlingen er gennemført i projektets første år, og denne danner grundlag for etableringen af moniteringsstrategier, der færdiggøres over sommeren Erfaringsopsamling Den danske miljøstyrelse gennemførte i 2004 et pilotprojekt, der skulle vurdere, om principperne fra ledelsessystemet Hazard analysis and critical control points (HACCP) på dansk Risikofaktor analyse og kritiske styringspunkter til fødevaresikkerhed var anvendelig i dansk vandforsyning: HACCP et værktøj til risikostyring i vandforsyningen (DANVA vejledning nr. 72) og DANVA nedsatte i 2004 et udvalg under Vandforsyningskomiteen til udarbejdelse af en vejledning for danske vandforsyninger om implementering af risikostyring efter HACCP principper støttet af Miljøstyrelsen: Vejledning i sikring af drikkevandskvalitet (Dokumenteret DrikkevandsSikkerhed - DDS) (Miljøprojekt 989, 2005). Disse to projekter anvendes som udgangspunkt ved indførelse af DDS i danske vandforsyninger. HACCP/DDS bygger på en gennemgang af processer og anlæg, risikovurdering og tiltag til forbedringer, hvor risikoen vurderes uacceptabel, hvorved styring af risici således er en af hjørnestenene. Det er i Danmark ikke et lovmæssigt krav, at en vandforsyning skal indføre DDS, og det estimeres, at kun omkring 10 vandforsyninger har færdigimplementeret DDS, mens endnu vandforsyninger estimeres at være i processen med at implementerer DDS. De tre vandforsyninger, der indgår i projektgruppen repræsenterer de største vandforsyninger i Danmark og udgør tilsammen ca. en femtedel af den samlede drikkevandsproduktion i Danmark. De har alle implementeret DDS (påbegyndt henholdsvis 2005, 2007 og 2008) og deltager regelmæssigt i forsknings- og udviklingsprojekter, hvorved de kan betragtes som first-movers indenfor branchen. På trods af implementering af DDS har vandforsyningerne oplevet forureningssager - inkluderende kogeanbefaling - indenfor de seneste år. Vandforsyningernes erfaringer fra implementering af DDS og

3 oplevede forureningssager, vil således belyse områder, hvor DDS som værktøj kan forbedres, videreudvikles og tilpasses samt identificere risici og behov for yderligere monitering for at kunne styre disse risici. Erfaringsindsamlingen omfattede Indhentning og analyse af vandforsyningernes DDS dokumenter Interviews i vandforsyningerne om processen omkring implementering af DDS Interviews i vandforsyningerne om forureningssager Indsamling og analyse af data til udredning af udvalgte forureningssager Faglige diskussioner i projektgruppen ved projektmøder Hovedpointer fra erfaringsopsamlingen Erfaringsopsamlingen resulterede i en række elementer, der fødes ind i etablering af moniteringsstrategi. Af hovedpointer kan nævnes: Processen ved oprettelsen af de initiale DDS-dokumenter, og hvorledes de er implementeret i organisationerne varier hos de tre vandforsyninger, men hos alle tre er DDS forankret ved at blive en integreret del af ledelsessystemerne. Hos Københavns Energi A/S, der er den største af de tre vandforsyninger, har man desuden ansat en DDS koordinator, til at sikre den kontinuerlige forankring. Et essentielt element for en succesfuld implementering og forankringsproces er at motivere medarbejdere på alle niveauer i organisationen, og fastholde denne motivation ved at skabe en fælles ansvarsfølelse omkring DDS. Det er således vigtigt, at ledelsen melder ud, at DDS er en prioritering, og får tydeliggjort formålet og fornuften med de givne procedurer samt de resulterende konsekvenser/risici ved ikke at følge disse. Styring af risici afhænger i høj grad af, at der hos den enkelte medarbejder opnås forståelse for, at drikkevand er en fødevare, der kræver et højt hygiejneniveau. Det er lige væsentligt, at dette sker på ledelses/planlægningsniveau, som hos manden i marken, der rent faktisk arbejder med de åbne vandbaner. Udnævnelse af DDS-ambassadører på de forskellige niveauer i organisationen kan være et værktøj til dette. Forankringens succes vil dog forsat afhænge af, at DDS og hygiejne bliver en naturlig del af hverdagen, der kontinuert holdes opmærksomhed på fx ved at involvere medarbejdere i årlige introduktions- og genopfriskningskurser i DDS og hygiejne, gennemgang af specifikke cases, sidemandsoplæring, løbende interne og eksterne audits, og løbende opdatering af DDS dokumenter. Det er dog samtidig vigtigt, at der skabes åbenhed om indberetning af mangler og menneskelige fejl, der introducerer risici. Disse skal trygt kunne indberettes i en ikke-dømmende atmosfære uden konsekvenser for den enkelte medarbejder, så korrigerende aktioner kan foretages hurtigst mulig. Netop processen med specifikt at gennemgå egen vandforsyning og identificere risici og muligheder for styring gør DDS-dokumentationen unik for hver enkelt vandforsyning. Således er definitionen af sandsynlighed og konsekvens og den resulterende risiko (kategorisering som lav, mellem, alvorlig) individuel for de tre enkelte vandforsyninger, på trods af, at alle tre vandforsyninger har haft den samme konsulent tilknyttet arbejdet med at udarbejde de initiale DDS-dokumenter. Helt generelt for alle tre vandforsyninger vurderes relativt få identificerede risici som alvorlige under områderne Indvinding og Produktion, dels på grund af at vandforsyningerne har relativt gode muligheder for styring i disse forsyningstrin, og mange konsekvenser vurderes lave på grund af stor fortynding. Det største antal identificerede risici vurderes alvorlige i området Distribution, hvor antallet af risici for forurening er størst. End del risici vurderes som alvorlige under området Forbruger, men dette er det forsyningstrin, hvor vandforsyningerne har mindst mulighed for styring, og oplysning af forbrugerne får stor betydning. Forskel på systemerne i de tre vandforsyningerne, variation i vurdering og de enkelte vandforsyningers mulighed for styring medfører, at en risiko identificeret i mere end én vandforsyning ikke nødvendigvis vurderes til samme kategori i alle tre vandforsyninger (eksempler i Tabel 1). Forældede anlæg og beholdere med dårligt design udpeges af vandforsyningerne som en særlig risiko, hvor, beholdere ofte er delvist bygget ind i terræn og har dårlig tilgængelighed, hvilket vanskeliggør tilstandsvurderinger. Utilstrækkeligt renoveringsbudget kan gøre det svært at eliminere risici forbundet med disse anlæg og beholdere, hvilket gør overvågning af risici meget vigtig. Er et anlæg eller beholder først kommet på renoveringslisten, er det nemt at glemme og overse de fortsat eksisterende risici indtil renoveringsprocessen reelt går i gang, og tiltag for at hindre dette bør tages.

4 Tabel 1 Eksempler på vurdering af risici hos de tre vandforsyninger Århus Vand A/S (AAV), VandCenter Syd A/S (VCS) og Københavns Energi A/S (KE). Formulering af en given risiko i tabellen er ikke nødvendigvis ordret den samme i de forskellige vandforsyninger. Er en given vandforsyning ikke angivet ud for risiko, er risikoen ikke er specifikt identificeret i den enkelte vandforsyning. Risiko Alvorlig Mellem Lav Indvinding Indtrængen af kloakvand ved brud, infiltrering, utætheder Indtrængen af overfladevand ved tilbagesug, brud, utætheder, oversvømmelser AAV, KE, VCS Produktion Dårligt vedligehold, dårligt/gammelt design Manglende forståelse for processer og hygiejne (personale, håndværkere mf) Trafik af personale, besøgende, håndværkere mm KE, VCS AAV (Forkerte) metoder til rengøring Distribution Ikke muligt at stoppe vandet = spredning af forureningen Tilslutning af slamsuger til aftapningshane/brandhane Forurening af ledningsnettet (fx overfladevand ved KE, VCS AAV utætheder, brud, reparationer) Krydskontaminering med kloakvand Overlevelse af patogener i ledningsnet (vanskelighed ved rengøring af nettet efter forurening) Adgang for fremmedlegemer og dyr ved uafproppede KE VCS nye ledninger Manglende forståelse for hygiejne og drikkevandssikkerhed Manglende og sen tilbagemelding af fejl og afvigelser AAV VCS Forbruger Vækst af Legionella (og øvrige bakterier) i varmtvandssystemer Fejlagtig installationer/krydskontaminering med gråt spildevand/regnvand Tilslutning til højere anlægstryk end hvad kontraventil er KE, VCS beregnet til (udpumpning af forurening fra forbruger) Afgivelse af metaller fra installationer KE VCS AAV Det nuværende antal af sensorer i dansk vandforsyning er relativt begrænset. En opgørelse fra 2009 (Corfitzen & Albrechtsen, 2011) af online-sensorparken i fem af Danmarks største vandforsyninger dækkende en fjerdedel af den samlede produktion (inklusiv projektgruppens tre vandforsyninger) viste, at når der anvendes online-sensorer på distributionsnettet er dette stort set udelukkende til måling af tryk, flow og temperatur i brønde. På vandværker var online-sensorer til turbiditet mest udbredt (15 værker), mens ilt blev målt online på 4 værker og ph samt ledningsevne på 2 værker. Disse sensorer var i de fleste tilfælde placeret ved afgang vandværk. I den mellemliggende periode er antallet af sensorer øget fordelt på flere vandværker, men der er forsat et relativt lille antal sensorer i dansk vandforsyning, og de er på vandværkerne oftest placeret på afgangen fra vandværket. En ting er at have sensorer installeret, en anden ting er bruge resultaterne. Både erfaringsopsamlingen i dette projekt og erfaringer fra Corfitzen & Albrechtsen (2011) viser et stort behov for værktøjer til at behandle og tolke de meget store datamængder fra online-sensorer og koble proxyparametre til kvalitetsparametre. Før vandforsyningerne har mulighed for aktivt at forstå og relatere informationen fra online sensorer til deres processer og distribution, vindes der ikke meget ved blot at foreslå flere sensorer opsat.

5 En udfordring i dansk vandforsyning er desuden at identificere, hvilke parametre og sensorer, der kan bruges til overvågning af hvilke processer. Ved brug af fx overfladevand til drikkevandsproduktion vil proceskontrol kunne udføres ved overvågning af følgeparametre som fx farvetal, mikroalger, partikeltal, ph efter kemikaliedosering og desinfektionsresidual. Da der i Danmark anvendes grundvand og ikke desinficeres, er antallet af følgeparametre til proceskontrol stærkt begrænset. Alle tre vandforsyninger i projektgruppen tager i dag et langt større antal stikprøver end de lovpligtigt forskrevet. I denne sammenhæng skal prisen for et større antal prøver vægtes imod hvor meget ekstra information og sikkerhed, der opnås. Kriterierne for at fastlægge frekvens, antal og fordeling af stikprøver over distributionen for at opnå størst mulige forbrugersikkerhed og mulighed for styring udgør kerneelement i en moniteringsstrategi. I denne sammenhæng må også kriterier for det optimale prøvested fastlægges, fx at det skal være tilgængeligt på alle tider og ikke må kunne forurenes af en eventuel forbruger. Corfitzen et al. (2009) viste på baggrund af litteraturværdier for patogener i forureningskilder, at en coliform/100 ml kan repræsentere en sygdomsrisiko. Samtidig har Vang et al. (2011) vist, at indikatororganismerne kan overleve længe i drikkevandssystemer (uger), langt længere end patogener. Sammenfald imellem detektionsgrænse og grænseværdi for E. coli og coliforme stiller derfor vandforsyningerne i et dilemma om, hvordan der skal ageres på en periodisk opdukken af enkelte coliforme - repræsenterer de enkelte punktforureninger eller en lav kontinuert forurening. Efter en forureningssag er det ligeledes svært at skelne imellem en gammel forurening, der ikke er skyllet ud, og en vedvarende kontinuert forurening. Københavns Energi A/S har haft gode erfaringer med at bruge en døgnprøvetager, der kontinuert opsamler en delstrøm over et døgn til et filter, hvorved der over et døgn opnås en prøvestørrelse på fx 100 L, hvilket er en 1000 gange forøgelse af coliform / E. coli detektionsgrænsen. Derved opnås et mere nuanceret billede af fx et coliform-niveau. Brug af døgnprøvetager er ligeledes relevant i forbindelse med kildesporing, og var et væsentligt bidrag til daglig vurdering af, hvor kritisk situationen var under forureningssagen i Århus. Både til at forstå et vandforsyningssystem i normalsituationen, til at udarbejde et udbredelseskort ved forureninger og til at identificere omlægnings- og udskylningsmuligheder i forbindelse med forureningssager er der behov for ledningsnetmodeller, der kan belyse vandalder, flowretning, opblanding og tryk. Optimalt bør data fra online-sensorer kunne indgå som input til ledningsnetmodellerne. Funktionelle ledningsnetmodeller er yderst vigtigt værktøj i risikostyring, hvor det er afgørende, at modellerne er kalibrerede og afspejler den reelle virkelighed, fx at ventiler rent faktisk står, som de er indført i modellen. Næste skridt Erfaringsopsamlingen har gjort det klart, at risikostyring ikke opnås ved at fastlægge en universel moniteringsstrategi, men at man må arbejde med moniteringsstrategier for tre scenarier: Normalsituationen Forureningssituationen Kildesporing Disse scenarier har individuel fokus, som monitering og styringsværktøjer må tilrettelægges efter. Referencer Miljøprojekt 989 (2005) HACCP et værktøj til risikostyring i vandforsyningen. Miljøstyrelsen DANVA vejledning nr. 72. Vejledning i sikring af drikkevandskvalitet (Dokumenteret DrikkevandsSikkerhed - DDS). DANVA Corfitzen, C.B.; Albrechtsen, H.-J. (2011) On-line kontinuert måling af drikkevandskvalietet. Naturstyrelsen (www,nst.dk), ISBN nr Vang, Ó.K.; Corfitzen, C.B.; Albrechtsen, H.-J.; Lindhardt, B. (2011) Overlevelse af indikatorbakterier og pathogener i ledningsnet. Naturstyrelsen ( ISBN nr Corfitzen, C.B.; Vang, Ó. V.; Albrechtsen, H.-J. (2009) Risikovurdering og risikoprofil af forekomst af bakterier i drikkevand. Naturstyrelsen ( ISBN nr