Microbiological Health Risk Assessment of Water Conservation Strategies: A Case Study in Amsterdam

Abstract

The aim of this study was to assess the health risks that may arise from the implementation of greywater reuse and rainwater harvesting for household use, especially for toilet flushing. In addition, the risk of cross connections between these systems and the drinking water system was considered. Quantitative microbial risk assessment (QMRA) is a method that uses mathematical modelling to estimate the risk of infection when exposure to pathogens happens and was used in this study to assess the health risks. The results showed that using rainwater without prior treatment for toilet flushing poses an annual infection risk from L. pneumophila at 0.64 per-person-per-year (pppy) which exceeds the Dutch standard of 10−4 pppy. The use of untreated greywater showed a risk that is below the standard. However, treatment is recommended due to the ability of P. aeruginosa to grow in the reuse system. Moreover, showering and drinking with cross-connected water has a high annual infection risk that exceeds the standard due to contact with Staphylococcus aureus and E. coli O157:H7. Several measures can be implemented to mitigate the risks such as treating the greywater and rainwater with a minimum of 5-log removal, closing the toilet lid while flushing, good design of greywater and rainwater collection systems, and rigorous plumbing installation procedures.

Greywater reuse as a key enabler for improving urban wastewater management

“…Concerning microbial contamination, pathogen levels in greywater are generally reported to be considerably lower than in combined municipal wastewater and are typically similar to those present in secondary treated municipal wastewater (see Table 3 ) [ 40 , 41 ]. However, even this level of microbial contamination still entails significant public health risks while reusing untreated greywater [ 42 ]. Even after treatment, pathogens might pose a significant health risk during reuse practices, such as food-crop irrigation [ 43 ].…”

Health risks from non-potable use of recycled water in buildings. Part 2 - Greywater

“…Studie z Nizozemí spočítala, že již jednodenní expozice, kdy by došlo k vniknutí šedé nebo srážkové vody do vody pitné a jejímu použití k pití nebo na sprchování, by znamenala překročení přijatelného rizika nákazy. Dosažení přijatelné míry rizika 1 by si vyžadovalo tak robustní technologii čištění, která by byla schopna snížit obsah E. coli, stafylokoků a pseudomonád o 7 logaritmických řádů, což je míra účinnosti pro jednotlivé domácnosti v podstatě nesplnitelná (30,31). I když by se mohlo zdát, že se jedná pouze o hypotetické riziko, jehož pravděpodobnost je minimální, v literatuře existuje mnoho popsaných případů cross-connection (30,32,33) a epidemie tímto způsobené byly hlášeny i z České republiky.…”

“…Dosažení přijatelné míry rizika 1 by si vyžadovalo tak robustní technologii čištění, která by byla schopna snížit obsah E. coli, stafylokoků a pseudomonád o 7 logaritmických řádů, což je míra účinnosti pro jednotlivé domácnosti v podstatě nesplnitelná (30,31). I když by se mohlo zdát, že se jedná pouze o hypotetické riziko, jehož pravděpodobnost je minimální, v literatuře existuje mnoho popsaných případů cross-connection (30,32,33) a epidemie tímto způsobené byly hlášeny i z České republiky. Proto je nejdůležitějším technickým opatřením prevence tohoto propojení.…”

“…Systém norem pak může být dále doplněn o doporučení uživatelům, jak se oni sami mohou při použití užitkové vody chovat, aby své zdraví maximálně chránili: jednoduchým opatřením ke snížení rizika nákazy při splachování WC je např. sklopení záchodového prkénka při a po splachování, čímž se omezí šíření aerosolu do prostoru toalety/koupelny; také některé moderní šetřící systémy splachování dokáží produkovat výrazně méně aerosolu (30).…”