• No results found

Tools for Improved Water Quality Monitoring, Sanitation and Safe Use

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Tools for Improved Water Quality Monitoring, Sanitation and Safe Use"

Copied!
80
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

MASTER’S THESIS

MASTER OF SCIENCE PROGRAMME Sanitary Engineering

Luleå University of Technology

Department of Civil and Environmental Engineering Division of Sanitary Engineering

Tools for Improved Water Quality Monitoring, Sanitation and Safe Use

of Human Excreta in Agriculture

Cochabamba, Bolivia

PETRA VIKLUND

STINA WELANDER

(2)

Field Study performed in Cochabamba, Bolivia, during October to December  2006. It was carried out in cooperation with the company Agua Tuya and  their clients in the village of Challacaba. 

 

First of all we would like to thank Gustavo Heredia, manager at Agua Tuya  for a lot of help and his never ending enthusiasm for new projects, and  Lourdes Valenzuela, project co‐ordinator at Agua Tuya, for great help with  valuable contacts and for the power of convincing her parents of letting us  stay with them. The possibility to stay with the Valenzuela family meant a lot  to us – thank you Elisabeth and Ricardo! All the staff at Agua Tuya/Plastiforte  for assisting with big as well as small things should also be acknowledged. 

 

We are very grateful to Elisabeth Kvarnström for establishing the contact with  Agua Tuya. She also became a valuable co‐supervisor with lots of interesting  ideas and encouraging e‐mails. We also thank professor Jörgen Hanæus at  Luleå University of Technology for good supervision when we needed it and 

“free hands” when we were doing allright without him…  

 

Last but not least a big, big thank you to all the people in Challacaba and  especially the people in the water community board, for trusting us and  enthusiastically committing to the project. 

 

Luleå, March 2007 

Petra & Stina

(3)

Sammanfattning

Idag  saknar  1  miljard  av  världens  befolkning  säkert  dricksvatten  och  2,6  miljarder är utan godtagbar sanitetslösning (WSP

1

, 2006). Detta orsakar stora  hälso‐ och föroreningsproblem, speciellt i urbana områden. Enligt FN Habitat  (2003) kommer jordens urbana befolkning att öka från 3 till 5 miljarder inom  de  närmaste  20  åren.  I  många  utvecklingsländer  är  den  kommunala  dricksvattenförsörjningen eftersatt och det är vanligt att sammanslutningar av  hushåll,  s.k.  vattenföreningar,  står  för  dricksvattenförsörjningen.  Arbetet  bedrivs  ofta  av  lekmän  och  kontroll  av  dricksvattenkvalitén  är  ovanligt.  För  att  förenkla  arbetet  med  dricksvattenkvalitet  har  WHO  utarbetat  en  arbetsgång  för  vattenkontrollprogram  riktat  till  små  vattenföreningar.  På  avloppssidan har bland andra svenska SIDA sedan tidigt 1990‐tal arbetat med  forskningskonceptet ekologisk sanitet (eco‐san) för att påskynda utvecklingen  av säkra, robusta och ekonomiska sanitetslösningar. Utmaningen är att skapa  system med låg vattenförbrukning, minimerad föroreningsrisk och återföring  av näringsämnen till jordbruk. 

 

I  Bolivia,  Sydamerikas  näst  fattigaste  land,  är  sjukdomsfall  till  följd  av  bristande vatten och sanitet vanligt. Hälsoläget har dock förbättrats de senaste  30  åren  i  takt  med  att  fler  fått  tillgång  till  förbättrat  dricksvatten  (85  %)  och  sanitet  (46  %).  Det  bolivianska  företaget  Agua  Tuya  har  i  15  år  arbetat  med  utbyggnaden  av  dricksvattennät  i  ytterstadsområden  i  Cochabamba.  På  senare tid har efterfrågan på avloppssystem ökat och därför har ett samarbete  med  EcoSanRes  (SIDA)  inletts.  I  ett  pilotprojekt  byggs  20  urinseparerande  torrtoaletter  i  Challacaba,  Cochabamba.    Man  planerar  även  att  öppna  ett  resurscentrum, som bland annat kommer att erbjuda ett kontrollprogram för  dricksvattenkvalitet riktad mot småskalig vattendistribution. 

 

Detta examensarbete vid Luleå tekniska universitet ska bidra med verktyg för  en förbättrad kontroll av dricksvattenkvalitet och sanitet i ytterstadsområden. 

Det  innefattar  en  två  månader  lång  fältstudie  i  Cochabamba  under  hösten 

2006  samt  litteraturstudier  i  Luleå.  Examensarbetet  resulterade  i  ett 

kontrollprogram för vattenkvalitet anpassat för små vattenföreningar baserat 

på  områdesundersökning  och  förebyggande  åtgärder.  Analyser  och 

vattenprover  är  underordnat  dessa  instrument  där  parametrar  som  bevakar 

förändringar  i  vattenkompositionen  såsom  pH,  lukt  och  smak  prioriteras.  I 

byn  Challacaba  uppfördes  19  urinseparerande  toaletter.  Instruktioner  och 

rekommendationer  för  användning,  rengöring  och  tömning  av  toaletterna, 

lagringstider  och  efterbehandling  för  fekalier,  samt  spridning  av  urin  och 

fekalier  upprättades  med  stöd  av  WHO:s  rekommendationer.  Den 

bolivianska  lagstiftningen  visar  inga  tydliga  hinder  för  användning  av  urin 

(4)

Abstract

Today  1  billion  people  in  the  world  lack  safe  drinking  water  and  2.6  billion  people do not have access to basic sanitation (WSP

1

, 2006). This causes large  health‐  and  contamination  problems,  especially  in  urban  areas.  Due  to  UN  Habitat (2003) the world’s urban population will increase from 3 to 5 billions  within  20  years.  Many  developing  countries  do  not  have  an  adequate  municipal drinking‐water service and it is common that the water is provided  by  small  water  communities.  The  work  is  often  carried  out  by  non‐

professionals  and  control  of  the  drinking‐water  quality  is  uncommon.  To  simplify  the  work  with  drinking  water  control  WHO  has  developed  guidelines  for  water  monitoring  adapted  to  small  water  communities.  Since  the  early  1990’s  the  Swedish  International  Development  Agency  (SIDA)  has  been working with the concept of ecological sanitation (eco‐san) to advance in  the  development  of  safe,  robust  and  economical  sanitary  solutions.  The  challenge  is  to  create  systems  that  consume  little  or  no  water,  minimize  the  contamination risk and allows recycling of nutrients to agriculture. 

 

In  Bolivia,  South  America’s  second  poorest  country,  diseases  caused  by  lack  of  safe  drinking  water  and  proper  sanitation  are  common.  The  health  situation has improved the last 30 years as more people have gained access to  improved drinking water (85%) and sanitation (46%). The Bolivian company  Agua  Tuya  has  been  working  with  drinking  water  systems  in  peri‐urban  areas of Cochabamba, Bolivia, for 15 years. During the last years the demand  for  sanitation  has  increased  and  to  meet  that  demand  cooperation  with  the  research  organization  EcoSanRes  has  been  established.  In  a  pilot  project  20  urine‐diverting  toilets  will  be  built  in  Challacaba,  Cochabamba.  Agua  Tuya  also  plans  to  open  a  Resource  Center  that  among  other  things  will  offer  a  monitoring program for small‐scale water distribution. 

 

This  Master’s  thesis  at  Luleå  University  of  Technology  will  contribute  with 

tools  to  improved  drinking  water  monitoring  and  sanitation  in  peri‐urban 

areas.  It  includes  a  two  months  field  study  in  Cochabamba  during  autumn 

2006  as  well  as  a  literature  study  performed  in  Luleå.  The  Master’s  thesis 

resulted  in  a  monitoring  program  for  water  quality,  adapted  to  small  water 

communities  based  on  sanitary  surveys  and  preventing  acts.  Analyses  of 

water  samples  are  subordinated  as  parameters  measuring  changes  in  the 

water  quality  such  as  pH,  smell  and  taste  are  prioritized.  In  Challacaba  19 

urine‐diverting  toilets  were  built.  Recommendations  for  use,  cleaning  and 

emptying  of  the  toilets,  storage  times  and  treatment  for  faeces  as  well  as 

spreading  of  excreta  were  established  in  line  with  WHO’s  guidelines.  The 

Bolivian law does not show any obvious obstacles against the use of human 

excreta in agriculture as long as the recommendations are followed. 

(5)

Index

1 Background...1 

1.1 Water – a valuable resource...1 

1.2 Water related diseases...2 

1.3 Bolivia and its health situation...3 

1.4 The project...6 

2 Goal and objectives ...8 

3 Scope ...8 

4 Method...8 

5 Water quality monitoring for small water communities ...9 

5.1 Multi‐barriers for safe drinking water ...9 

5.1.1 Legislation and policy frameworks ...10 

5.1.2 Guidelines, standards and objectives...10 

5.1.3 Water quality monitoring and management of water supplies ...12 

5.1.4 Public involvement and awareness...13 

5.2 Water and contamination sources ...13 

5.2.1 Water sources...13 

5.2.2 Contamination sources ...15 

5.3 Establishing a monitoring program ...16 

5.3.1 The Audit approach ...17 

5.3.2 The Direct Assessment approach...17 

5.3.3. Monitoring microbiological parameters ...18 

5.3.4 Monitoring chemical parameters...19 

5.3.5 Monitoring physical and aesthetical parameters...19 

5.3.6 Sanitary survey...20 

5.3.7 Support for small water communities ...21 

6 Result  and discussion ...22 

6.1 Initial phase...22 

6.1.1 New wells...22 

6.1.2 Old well...23 

6.1.3 Tanks and tanker trucks ...25 

6.2 Follow‐up ...25 

6.3 Action phase ...26 

6.3.1 Prioritization and investigation ...26 

6.3.2 Information ...27 

6.3.3 Acting ...27 

7 Ecological Sanitation in peri‐urban areas ...28 

7.1 Basic criteria ...28 

7.2 Adapting to local conditions ...29 

7.2.1 Climatic differences...29 

(6)

7.3 Design ...30 

7.3.1 Examples of eco‐san ...30 

7.4 Pathogen destruction...32 

7.4.1 Urine ...32 

7.4.2 Primary treatment of faeces ...32 

7.4.3 Secondary treatment of faeces...33 

7.5 Agriculture...35 

7.5.1 Application of urine ...35 

7.5.2 Application of faeces ...37 

7.6 Legislation and common practice...38 

7.6.1 WHO Guidelines ...38 

7.6.2 Bolivian guidelines...38 

7.7 Education and public participation...39 

7.7.1 Cleaning and maintenance ...39 

8. Result and discussion ...41 

8.1 The building process ...41 

8.1.1 Comments ...41 

8.2 Soil samples ...42 

8.2.1 Comments ...43 

8.3 Recommendations for use of the eco‐san toilets in Cochabamba...43 

8.3.1 Preparations...43 

8.3.2 Cleaning and maintenance ...43 

8.3.3 Storage and application ...44 

8.3.4 Comments ...45 

8.4 Legislation and policy ...45 

8.5 Overall comments ...46 

9 Conclusions...47 

10 Future work ...48 

11 References ...49 

Appendix

A – Some waterborne diseases

B  – 

Waterborne pathogens and their health significance

  C  – 

WHO guidelines on chemical hazards in drinking water 

D  – 

WHO guidelines for radiation levels in drinking water 

E  – 

Comparison Bolivian guidelines values – WHO guideline values 

F  –

 Example Sanitary survey 

G  – 

Cost for analyses of drinking water 

H  – 

Design Eco‐san toilet in Challacaba 

I  – 

GPS‐coordinates for soil sampling in Challacaba 

J  – 

Time‐plan for Eco‐san project in Challacaba

 

K  – 

Instructiones para usar la orina como abóno

(7)

1 Background

1.1 Water – a valuable resource

As  urbanisation,  industrialization  and  populations  increase  in  many  developing countries the water resources become more and more valuable. It  is  not  only  needed  for  domestic  use  for  an  increasing  population  but  also  needed  to  cover  the  increasing  demand  of  food  and  energy  production. 

Urbanization  sets  demands  on  the  water  as  inefficient  use  and  widespread  contamination  decreases  the  amount  of  available  clean  water.  Clean  water  together with proper sanitation is crucial to avoid transmission of waterborne  diseases. Since November 2002 water is also a human right, stated by the UN  commission  Convention  for  Economic,  Social  and  Cultural  Rights  (CESCR). 

The General Comment states that: ʺthe human right to water entitles everyone  to  sufficient;  affordable;  physically  accessible;  safe  and  acceptable  water  for  personal  and  domestic  usesʺ.  This  means  that  the  145  countries  which  have  ratified  the  International  CESCR  now  will  be  compelled  to  progressively  ensure that everyone has access to safe and secure drinking water (UNESCO,  2003). 

 

All around the world there are more than 1 billion people who lack access to  safe  water  supply

1

  and  over  2.6  billion  people  who  live  without  basic  sanitation

2

  (WSP

1

,  2006).  Most  of  these  people  live  in  developing  countries  and  the  lack  of  water  is  strictly  bound  to  poverty,  lack  of  hygiene  and  malnutrition.  To  focus  attention  and  mobilize  action  on  key  issues  for  development  the  UN  General  Assembly  Millennium  Meeting  in  September  2000 established eight Millennium Development Goals (MDGs) to be reached  by 2015, from a baseline of 1990. Detailed implementation plans are crucial to  meet the global targets as they can only be met via local actions supported by  necessary financial resources (UNESCO, 2006). Millennium Task Forces have  been established to identify what needs to be done to meet the MDGs and the  UN Millennium Task Force 7 on Water and Sanitation has indicated that the  targets  on  drinking  water  and  sanitation  will  not  be  reached  at  the  present  rate  of  advancement  (UNESCO,  2006).  The  progress  within  the  drinking  water field is evident but the work with sanitation is not keeping up the pace,  especially  not  concerning  the  development  of  solutions  for  urban  and  peri‐

urban  areas.  UN‐Habitat  (2003)  estimates  that  urban  populations  will  grow  from 3 billion today to 5 billion in about 20 years, and that 40% will be living  in slums. 

1 Improved drinking water is piped water into dwelling, plot or yard, public tap/standpipe, 

(8)

 

The  two  most  wide‐spread  sanitation  technologies  today  have  obvious  drawbacks concerning water quantity used and contamination spreading. The  flush‐and‐discharge  system  requires  large  amounts  of  water  and  often  unaffordable  investments  in  pipes  and  if  the  waste  water  treatment  is  not  adequate it only moves contamination further downstream. Another common  solution is the drop‐and‐store system which is simple and relatively cheap but  requires space to dig new pits every few years and is therefore not suitable in  crowded areas. It can also easily contaminate the ground‐water, especially if  the  ground  water  table  is  high  (Winblad,  et  al  2004).  Both  of  these  systems  efficiently discharge nutrients instead of returning them to agriculture. In the  case  of  flush‐and‐discharge  the  nutrients  often  become  an  environmental  problem of eutrophication in rivers and lakes. To meet some of the demands  for  a  sustainable  society  the  Swedish  International  Development  Agency  (SIDA) has been working with the concept of ecological sanitation since early  1990’s. The challenge is to create systems that will save water, prevent water  pollution and recycle nutrients to a low cost without jeopardising the health  situation (Winblad et al, 2004). 

 

As the CESCR stated in November 2002 it is a human right to have access to  safe  and  acceptable  drinking  water.  The  quality  of  the  water  is  rarely  controlled especially when dealing with private and community based water  sources.  In  order  to  increase  drinking  water  quality  and  decrease  water  related  diseases  the  World  Health  Organisation  (WHO)  works  actively  with  water  control  and  has  provided  guidelines  concerning  the  establishment  of  monitoring programmes.  

1.2 Water related diseases

The  World  Health  Organisation  (WHO

1

,  2006)  has  compiled  a  list  of  water  and  sanitation  related  diseases  causing  deaths;  see  excerpt  from  the  list  in  table 1.1. Some are treatable illnesses but the list also contains drowning, lead  poisoning  and  malnutrition  which  are  related  with  water  but  not  transmittable.  Among  the  illnesses  caused  by  pathogens  diarrhoea  is  by  far  the most common. Each year 4 billion cases of diarrhoea occur worldwide and  1.8  million  of  these  have  a  deadly  outcome  (WHO

1

,  2004).  Most  affected  are  children under the age of 5.  

 

(9)

Table 1.1. Excerpt from a list of the global burden of disease for the year 2002 (WHO, 2004).

Cause Total number of deaths (thousands)

Diarrhoeal diseases 1 789

Malaria 1 272

Schistosomiasis 15 Dengue 19

Japanese encephalitis 14

Intestinal nematode infections 12 Protein-energy malnutrition 260

Drowning 382

 

Several  other  diseases  are  transmitted  by  pathogens  through  contaminated  water and although they normally are not deadly they have a severe impact  on  peoples’  lives.  Healthy  people  better  absorb  nutrients  than  people  suffering from diseases, particularly helminth infections, and adults who are  ill or must care for ill children are less productive (UNESCO, 2006). There are  several  routes  for  pathogens  to  reach  a  host  and  the  figure  1.1  shows  transmission routes from faeces to face. Description of some important water  related diseases can be found in Appendix A. 

Figure 1.1. Transmission routes from faeces to face (Winblad et al, 2004).

1.3 Bolivia and its health situation

Bolivia is the second poorest country in South America. This is not due to the 

lack  of  natural  resources  but  a  consequence  of  the  extremely  unequal 

distribution  of  both  land  and  power.  The  country’s  very  unstable  political 

history with more than 189 coup d’états, more than any other country in the 

world,  is  both  the  result  and  the  cause  of  this  inequality.  Since  1982  the 

military  has  been  outside  the  political  arena  but  despite  that,  few  of  the 

numerous  politicians  in  charge  have  been  successful  for  more  than  a  few 

months. More than half of the Bolivian population is of indigenous origin and 

2005  the  first  indigenous  president,  Evo  Morales,  was  elected.  During  his 

presidency Bolivia has established a national development plan including the 

(10)

recently graduated from university. This implies that environmental work on  national  level  is  new  and  extremely  challenging  and  because  of  many  other  problems  such  as  poverty,  malnutrition,  unemployment,  lack  of  social  insurance  system  etc.  it  is  not  the  country’s  first  priority.  As  can  be  seen  in  table  1.2  the  total  coverage  of  improved  drinking  water  is  fairly  high  in  Bolivia  especially  concerning  the  urban  areas  where  coverage  is  as  high  as  95%.  This  does  not  ensure  that  the  quality  of  the  distributed  water  is  adequate,  due  to  insufficient  network  standards,  or  that  water  is  a  24‐hour  service.  Compared  to  the  drinking  water  coverage  the  total  coverage  of  improved sanitation is fairly low; only 46% (UNICEF, 2006). 

Table 1.2. The coverage of safe drinking water and improved sanitation respectively (UNICEF, 2006).

Average Urban Rural

Improved drinking water 85% 95% 68%

Improved sanitation 46% 60% 22%

 

Like  in  many  other  developing  countries  the  major  sources  of  disease  and  death  in  Bolivia,  especially  among  the  young  population,  are  infections  caused by poor access to safe drinking water and sanitation (Cortes, 2006), but  the situation has improved the last 30‐35 years. The infant mortality rate has  decreased with almost 2/3 between 1970 and 2004 when only 54 deaths/1000  live  births  was  reported.  Also  the  under‐five  mortality  rate  has  decreased  with  70%  during  the  same  period  and  the  life  expectancy  at  birth  has  increased  from  46.7  to  63.9  years.  Comparing  to  Sweden,  Bolivia  still  has  a  long way to go: within the same time the infant mortality rate in Sweden has  decreased from 11 to 3 per 1000 life births, see table 1.3 (UNDP, 2006). 

Table 1.3. Comparison of health figures between Bolivia and Sweden from the years 1970 and 2004 (UNDP, 2006)

Bolivia Sweden

Year 1970 2004 1970 2004

Infant mortality rate (per 1 000 live births) 147 54 11 3 Under-five mortality rate (per 1 000 live births) 243 69 15 4 Life expectancy at birth (years) 46.7 63.9 74.7 80.1

 

According  to  OPS/OMS  (2004)  22%  of  all  Bolivian  children  under  the  age  of 

five had periods of diarrhoea in 2003. Between the years of 2001 to 2003 the 

number  of  cases  of  severe  diarrhoea  increased  with  over  150  000  despite  an 

increased access of both improved drinking water and sanitation facilities in 

Bolivia, see table 1.4. Of these cases 80% were recovered in children under the 

age  of  5.  Due  to  a  low  frequency  of  medical  attendance  the  reported  cases 

might give an underestimated picture of how many cases that truly appears 

in the country. Figures from WHO

2

 (2006) show that Bolivia in 2001 only had 

1.22 physicians per 1000 inhabitants. 

(11)

 

Table 1.4. Reported cases of diarrhoea in Bolivia (OPS/OMS, 2004).

Year 2001 2002 2003

Cases of diarrhoea 541 697 611 982 701 182

 

During  the  early  1990’s  a  major  outbreak  of  cholera  took  place  in  the  Americas with nearly 400 000 cases resulting in 4 000 deaths (UNESCO, 2006). 

Bolivia was also effected by this outbreak and during the period of 1991‐1995,  814  of  the  reported  cholera  cases  had  a  deadly  outcome,  see  table  1.5  (OPS/OMS,  2004).  Fortunately  since  1999  no  new  outbreaks  have  been  reported. 

Table 1.5. Outbreaks and deaths caused by cholera from 1991 to 1993 (OPS/OMS, 2004).

Year 1991-1995 1999-2003

Outbreaks of cholera 40 212 0

Deaths caused by cholera 814 0

 

 

According to WHO up to 10% of all people living in developing countries are  infected  with  helminths.  A  study  performed  in  El  Salvador  (Corrales  et  al,  2006) examining the impact of dry‐toilets on the prevalence of helminths and  protozoa  showed  that  about  half  of  the  study  subjects  were  infected  with  at  least  one  type  of  intestinal  parasites.  Bolivia  is  no  exception  concerning  the  spreading  of  intestinal  parasites  although  no  exact  figures  are  known. 

According  to  Cortes  (2006)  Pinworm,  Roundworm,  Dwarf  tapeworm,  Threadworm,  Beef  tapeworm,  Pork  tapeworm  and  Whipworm  are  all  common  to  very  common.  Malaria  is  transmitted  throughout  75%  of  the  country’s  area  where  half  of  the  population  is  situated.  In  the  year  of  2000  34 000 malaria cases were reported, this is a marked decrease since 1998 when  85 000  cases  were  reported  (PAHO,  2007).  Malaria  is  transmitted  by  mosquitoes that need water to develop. At levels above 2500 m and in large  cities there is no risk for transmission of malaria 

(CDC, 2005). Also dengue fever is transmitted by  mosquitoes  and  cases  of  classic  dengue  fever  have  been  documented  in  Bolivia  since  1987.  In  1999 and 2000, 27 and 80 cases of classic dengue  were  identified,  respectively  (PAHO,  2007). 

Schistosomiasis  is  transmitted  by  aquatic  snails  perforating  the  skin.  The  snail  is  not  present  in  Bolivia  (CDC,  2005).  In  UNDP’s  Human  Development  Report  from  2006  it  is  told  that  23%  of  the  Bolivian  population  was 

undernourished 2001/03. This is a decrease since 

Figure 1.2. Indigenous woman in

(12)

According  to  UNESCO  (2006)  a  person’s  daily  diet  for  adequate  nutrition  should be complete (in energy terms) and balanced (in nutritional terms). 

1.4 The project

Cochabamba is located 2500 metres above sea level, in a fertile valley between  the  highland  and  the  lowland.  The  city  of  Cochabamba  is  the  third  biggest  city  of  Bolivia  and  this  metropolitan  area  host  around  1  million  people.  The  sun  radiation  is  very  strong  especially  during  the  winter  which  is  the  dry  season.  The  rain  period  consists  of  the  summer  months  of  December‐

February. The  temperature  ranges  between  –5°  and  25°C  in  the  winter  to  be  more  stable  around  20‐25°  C  in  the  summer.  The  spring  is  the  hottest  time  when  30°C  is  not  unusual  at  daytime  and  the  nights  are  just  slightly  cooler. 

Cochabamba is famous for “el guerra del agua” (the Water war) which took  place in 2000 when the population gathered to get rid of a private company  that had taken over the public water supply.  

 

The Bolivian company Agua Tuya has been working with drinking water in  local  communities  in  the  area  of  Cochabamba  for  more  than  15  years.  They  have  built  more  than  150  local  systems  supplying  85 000  people,  and  new  communities,  today  served  by  tanker  trucks,  come  with  requests  continually.  The  company  has  recently  started  their  first  sanitation  projects  and  the  concept  is  the  same  as  for  the  drinking  water  projects:  to  build  proper  and  economical  systems  with  simple technique to be owned by its users on  the  users  demand.  Working  in  the  communities  Agua  Tuya  see  a  big  demand  not  only  for  drinking  water  supplies and sanitation solutions but also for safe monitoring of the existing  water  supplies,  to  maintain  and  improve  the  drinking  water  quality.  To  support  the  water  communities  a  Resource  Center  is  established  and  the  purpose of the Center is to be a base for knowledge and experience where the  communities  get  advice  concerning  water  related  issues.  A  specific  request  from the small water communities concerns the control of the drinking water  quality. The traditional water quality analyses set by the Bolivian Ministry for  Public works and Services (Ministerio de Servicios y Obras Públicas) include a  list  of  parameters  to  a  cost  of  one  month’s  Bolivian  salary.  One  of  the  first  tasks of the Resource Center will be to develop simplified water analyses or  monitoring program to a small cost. Challacaba is located in a peri‐urban area  of  Cochabamba,  about  one  kilometre  from  a  main  road,  and  is  one  of  the  communities  that  first  had  a  water  system  supplied  by  the  Agua  Tuya  Programme. In 2005 the community upgraded the system with a hydro‐tower 

Figure 1.3. Agua Tuya’s truck.

Photo: Stina Welander

(13)

and  new  pipes.  Having  water  24  hours  a  day  of  a  better  quality  than  in  the 

town challenged them to seek for sanitary solutions as well. Agua Tuya was 

commissioned to take a look at the problem and returned with the suggestion 

of  urine‐diverting  dry  toilets.  A  contact  with  SIDA’s  research‐project  on 

ecological  sanitation  (EcoSanRes)  was established  and  EcoSanRes  decided  to 

support  the  project  economically  for  several  reasons.  Eco‐san  has  not  before 

been  implemented  in  a  peri‐urban  area.  Concerning  the  lack  of  adequate 

sanitation  Challacaba  is  not  unique  in  the area,  the  demand  is  great  and  the 

municipal water and wastewater company (SEMAPA) is not able to extend at 

a  satisfactory  rate  which  means  the  potential  for  enlargement  of  the  eco‐san 

project  is  vast.  Agua Tuya’s  knowledge  within  the  sanitation  field  is  limited 

and  for  a  successful  completion  of  the  project  help  is  required  especially 

concerning  the  treatment  methods.  In  Sweden  the  use  of  urine‐diverting 

toilets in summer houses is widespread and a lot of research has been done in 

the  field.  Through  a  PhD‐graduate  of  the  Luleå  University  of  Technology, 

now  involved  in  EcoSanRes,  the  contact  was  made  with  the  Agua  Tuya 

Programme resulting in this Master’s thesis in Environmental engineering at 

Luleå University of Technology.  

(14)

2 Goal and objectives

 

The  overall  goal  is  to  provide  people  in  peri‐urban  areas  in  Cochabamba,  Bolivia, with tools, increasing their possibilities to control and improve their  water and sanitation in order to achieve better health and living conditions.  

The specific objectives of this Master’s thesis are to:  

 

• Design  a  work  procedure  for  water  quality  monitoring  adapted  to  small water communities. 

 

• Follow  and  describe  the  building  of  twenty  urine  diverting  eco‐san  toilets  performed  by  the  Agua  Tuya  programme  and  villagers  of  Challacaba, Cochabamba, Bolivia. 

 

• Give recommendations on safe use and maintenance of urine diverting  eco‐san toilets in Cochabamba, Bolivia. 

 

• Present  proper  methods,  adapted  to  local  conditions,  on  how  to  use  human excreta in agriculture. 

 

• Compare  Bolivian  legislation  concerning  use  of  human  excreta  in  agriculture with proposed methods. 

 

3 Scope

The  design  of  the  water  quality  monitoring  programme  is  established  for  small  water  communities  (100  –  1000  households)  in  peri‐urban  areas.  It  is  based  on  health  parameters  and  does  not  consider  technical  parameters. 

Water sources such as surface water, spring water and shallow dug wells are  uncommon  in  the  urban  Cochabamba  area  and  will  not  be  dealt  with  concerning  the  development  of  the  drinking  water  quality.  The  concept  of  proper  methods  in  the  use  of  human  excreta  in  agriculture  mainly  aims  at  decreasing the risk of disease transmission, increasing the yields is important  but subordinated. 

4 Method

The project involves a field study in Cochabamba, Bolivia, during October – 

November 2006 and includes monitoring, sampling and interviews with local 

physicians, agricultural engineers, local personal and villagers. A parallel 

literature study concerning water quality monitoring, eco‐san and agriculture 

has been conducted from September 2006 to February 2007.  

(15)

5 Water quality monitoring for small water communities

The surveillance of water quality in any distribution  of drinking water is an  important  element for the development of strategies for improvement of the  security  of  drinking  water.  Strategies  for  collecting,  analysing  and  summarizing  data  and  reporting  the  findings  must  be  developed  and  followed  by  recommendations  on  possible  actions.  Surveillance  of  water  sources is important for all kinds of water suppliers whether they are public,  community  or  private  actors  (WHO,  2004).  The  definition  of  small  water  communities  refers  to  non‐municipal  associations  of  100  to  1000  households  that provide drinking water for their own use. 

5.1 Multi-barriers for safe drinking water

In order to secure water quality for small water communities it is important to  look at the supply system including source, distribution network and tap. The  multi‐barrier  approach  is  an  integrated  system  of  procedures,  processes  and  tools that collectively prevent or reduce the contamination of drinking water  from source to tap in order to reduce risks to public health (Canadian Council  of  Ministers  of  the  Environment,  2002).  The  approach  concerns  three  major  elements  for  producing  safe  drinking  water  and  these  include  source  water  protection, drinking water treatment and safe drinking water distribution. To  address these elements following tools can be applied: 

 

ƒ legislative and policy frameworks  

ƒ guidelines, standards and objectives  

ƒ water quality monitoring and management of water supplies 

ƒ public involvement and awareness. 

(Canadian council of Ministers of Environment, 2002) 

(16)

Concerning water supplies for small communities it is rather rare for drinking  water to be treated before distribution when this often is related to high costs. 

Drinking water treatment may involve microbiological barriers such as sand  filtration,  membrane  filtration,  chlorination,  UV‐treatment  etc.  Due  to  the  absence of these barriers the two remaining elements, source water protection  and  safe  drinking  water  distribution  becomes  of  great  importance  when  establishing  a  reliable  drinking  water  monitoring  system  for  small  water  communities.  

5.1.1 Legislation and policy frameworks

It is important that legislation and policy framework that address the matter  of safe drinking water at all levels support public health goals. According to  Bolivian legislation the supplier of drinking water is obliged to guarantee the  quality of the service that is received by the user following the current norms  and regulations (Government of Bolivia, 2000). Although the responsibility of  the  quality  of  the  water  is  in  the  hands  of  the  supplier,  the  government  of  Bolivia  declares  in  the  National  Development  Plan  (Government  of  Bolivia,  2006)  that  water  is  the  responsibility  of  the  state,  both  as  a  natural  resource  and food necessity. This declaration suggests that the responsibility is shared  and is to be applied on national, regional and community level. 

5.1.2 Guidelines, standards and objectives

Guidelines  and  standards  are  tools  to  assist  system  managers  and  management  personnel  in  order  to  fulfil  their  responsibility  to  deliver  drinking  water  of  good  quality  to  their  customers.  The  guidelines  are  often  divided in three parts. Ons part concerns the technical aspect of water quality  in  order  for  the  system  to  function  properly,  another  part  is  regulating  the  aesthetics of the water such as odour, taste and colour and a third, and most  important part, handles the hygienic aspects, see table 5.1. 

 

Table 5.1. Aspects of drinking water quality.

Technical Aesthetical Hygienic corrosion

precipitation clogging

smell taste turbidity colour

pathogens

other compounds that might give rise to health problems

Box 1. Case study: Cochabamba - legislation

In Bolivia as in many developing countries the national laws are not always applicable as the practice differs much from the theory both concerning knowledge and economy. The Bolivian guidelines for water quality are very strict, various parameters have lower guideline values than WHO, see Appendix E. The way the norms and standards for drinking water quality are formed will imply that thorough testing is needed to respond to the legislation. In fact this is an impossible burden for the small and often economically weak water communities. Strict guideline values also decreases the possibilities for water to pass the analyses without remarks and in most cases this will imply that no testing at all is carried out. For costs of a typical analysis see Appendix G.

(17)

WHO guidelines 

The World Health Organisation (WHO) provides guidelines on how to assess  safe drinking water (2006). According to these guidelines the greatest risk of  contamination of drinking water comes from microbes originated from  human and animal excreta. The WHO guidelines are health‐target based,  which includes 

ƒ Health outcome targets such as measuring a reduction in the overall risk  of disease 

ƒ Water quality targets represents the health risk of long‐term exposure to  specific concentrations (guideline values) in drinking water  

ƒ Performance  targets  when  short‐term  exposure  represents  a  public  health risk where large fluctuations can occur over short periods with  significant health impacts 

ƒ Specified  technology  targets  identify  specific  permissible  devices  or  processes for given situations for generic drinking‐water system types. 

 

These  targets  are  applied  on  the  different  hazards  connected  to  drinking 

water  meaning  microbial,  chemical,  radiological  and  aesthetical  hazards.  In 

the guidelines waterborne pathogens are listed and their health significance is 

rated in a scale from low – moderate – high, see Appendix B. The guidelines 

also contain a summary of chemical hazards where they are subdivided into 

groups  considering  their  origin;  natural,  industrial  or  agricultural  etc  see 

Appendix  C.  The  guidelines  focus  on  the  importance  of  local  prioritizing 

meaning  that  only  the  most  probable  and  important  compounds  should  be 

included in a monitoring programme. Concerning radiation levels all possible 

radio  nuclides  are  listed  and  presented  with  a  guidance  level  (Bq/l)  see 

Appendix  D.  The  acceptability  aspects  such  as  appearance,  taste  and  odour 

may not in themselves be health hazards but are of great importance as they 

undermine  the  confidence  of  the  consumer.  These  parameters  should  be 

acceptable  to  the  consumer  in  order  for  him  to  choose  this  source  of  water 

instead of maybe using other more insecure sources (WHO

3

, 2006).  

(18)

Bolivian guidelines

The Bolivian guidelines for safe drinking water published by the Ministry for  Public works and Services are meant to; 

ƒ protect  the  public  health  by  defining  and  determining  water  quality  parameters  with  suitable  levels,  based  on  risk  principles,  with  the  intention of offering suitable water for human consumption 

ƒ be applicable throughout the country, taken into account the analytical  capacity  of  the  existing  laboratories  and  the  techno‐economical  conditions of the drinking water operators 

ƒ establish  parameters  in  order  to  control  and  monitor  the  drinking  water  quality,  within  the  current  national  conditions,  without  jeopardising public health. 

 

In the Bolivian system the characteristics are sorted and defined as shown in  table 5.2. 

 

Table 5.2. Characteristics of drinking water, Bolivian guidelines.

Microbiological Chemical Physical Radioactivity Aesthetics Presence of

bacteria or other micro organisms harmful to human health.

Presence of elements or chemical, organic or inorganic compounds in concentrations that may be harmful to human health.

Presence of compounds that affects the properties of water quality such as; colour, turbidity, total solids etc.

Presence of radioactive elements.

Presence of taste, odour and colour that affects the

acceptability of drinking water.

 

For the absolute guideline values and a comparison between WHO guidelines  and  Bolivian  guidelines  see  Appendix  E  (Ministerio  de  Servicios  y  Obras  Públicas, 2004). 

 

5.1.3 Water quality monitoring and management of water supplies

Traditionally  the  approach  on  monitoring  has  been  the  technique  of 

compliance  monitoring  that  relies  on  sampling  of  small  amounts  of  water  in  a 

drinking  water  system  and  testing  those  samples  for  the  presence  of  known 

and quantifiable organisms or contaminants (Canadian council of ministers of 

the  Environment,  2004).  In  most  small  water  communities  the  management 

and  monitoring  of  water  supplies  are  handled  by  non‐professionals.  High 

technology  equipment  and  complicated  analyses  are  in  most  cases 

economically  impossible  to  enforce  in  these  systems.  Instead  of  these  high 

cost  monitoring  tools,  focus  should  be  on  the  prevention  of  contamination 

(19)

such  as  water  source  protection  and  functioning  distribution  networks  making  sure  that  the  contact  between  the  contamination  source  and  the  drinking  water  is  minimized.  The  integration  of  surveillance  of  waterborne  disease  outbreaks  should  also  play  a  significant  part when providing safe drinking water in  small water communities. The definition of  a  community  drinking‐water  supply  mainly  concerns  the  administration  and  management arrangements and can include  simple  piped  water  systems  with  sources 

such  as  boreholes  with  hand  pumps,  dug  wells  and  protected  springs. 

Concerning  implementation  of  monitoring  programmes  for  these  kinds  of  water supplies there are some significant limitations such as lack of capacity  and skills within the community to undertake process control and verification  as well as the very large number of widely spread supplies.  

Box 2. Case study:

Cochabamba – present situation

In the Cochabamba peri-urban area small water communities is very common. The small water communities vary in size from serving 100 up to 500

households. They mainly consist of a piped distribution network where each household have their own tap and water meter. The distributed water is very rarely treated for disinfection. In some cases chlorination occurs.

5.1.4 Public involvement and awareness

Contamination  of  drinking  water  is  often  a  result  of  human  activity.  To  decrease  the  risk,  public  information  and  education  are  of  great  importance. 

This  includes  information  about  the  relation  between  personal  hygiene  and  safe drinking water and the impact on the water source from activities such as  agriculture,  industry  and  waste  management.  When  creating  a  well  functioning monitoring system in small communities the involvement of the  public  is  a  key  issue  when  it  comes  to  reporting  on  diarrhoea  outbreaks  or  other  health  concerns  that  might  be  related  to  a  contamination  of  the  water  source. 

5.2 Water and contamination sources

How to handle the first barrier in the multi‐barrier approach, water source  protection is dependent on the type of water and possible contamination  source present.  

5.2.1 Water sources

Dug wells

The  open  or  poorly  covered  shallow  dug  wells  appose  the  greatest  risk  for 

contamination when inappropriate water‐filling devices are used. Also faecal 

contamination from latrines, septic tanks and farm manure are more common 

(20)

agriculture,  pesticides  and  nitrates  are  increasing  problems  for  small  community wells (WHO, 1997). 

 

Borehole wells

Drilling for water makes it possible to reach deep aquifers that are less likely  to  be  affected  by  contamination  from  land  or  surface  waters,  but  depending  on  the  bedrock  the  water  may  have  high  contents  of  natural  contaminants. 

Water  from  deep  borehole  wells  is  normally  free  from  microbiological  contamination  and  the  water  may  be  used  by  small  communities  without  treatment (WHO, 1997).  

Surface water

The  use  of  surface  water  as  drinking  water  source  is  mostly  dependent on pre‐treatment before  distribution.  Surface  water  is  often  a  recipient  for  sewage  pipes,  agricultural  drainage  etc  contri‐

buting to contamination.  

Figure 5.2. Rocha River, Cochabamba, Bolivia Photo: Petra Viklund

Spring water

A spring used as drinking water source needs to be of adequate capacity in  order to supply the dependent households on an every day basis. Exposed  springs are vulnerable to contamination from human and animal activities. 

The usual contamination sources are mainly barnyards, sewers, septic tanks  and cesspools located higher than the spring (WHO, 1997).  

Tanks and tanker trucks

In some areas water is very scarce and it is  not  possible  to  dig  or  bore  wells  to  fill  the  people’s  need  of  drinking  water.  In  these  areas  tanks  and  tanker  trucks  are  used  to  provide  water  to  the  residents.  The  tanker  trucks transport water from other areas and  usually  fill  up  big  tanks  from  which  the  water  is  distributed  in  small  networks  to  the  households.  In  areas  where  drinking  water  networks  do  not  exist,  small  household  water  tanks  are  used  and  the  tanker  trucks  distribute  water  to  each  household.  Due  to  the  uncertainty  of  the  source of the water, the transportation and  handling  of  pipes  filling  the  tanks  the  risk 

Box 3. Case study:

Cochabamba – water sources Water sources

The surface water in streams and rivers in Cochabamba is highly contaminated and partly dries out during the winter months. Therefore the most common drinking water source is a deep borehole well. In the dry hillside peri-urban areas the distribution of drinking water via tanks and tanker trucks is common. The trucks fill their water tanks from private wells located all around the town of Cochabamba.

(21)

of contaminating the tank water is greater than when the water is distributed  straight  from  the  source.  If  the  community  has  several  companies  serving  them  or  several  different  trucks  from  the  same  company  it  becomes  more  difficult  to  control  every  potential  contamination  risk.  A  regulated  water  quality control program is therefore of great importance to ensure the people  using the source that their water is safe (WHO, 1997). 

   

5.2.2 Contamination sources  

Soil and bedrock

Most  of  the  naturally  occurring  chemical  substances  that  may  cause  health  problems  are  inorganic.  These  inorganic  substances  originate  from  bedrock  and  soil  that  in  contact  with  water  under  a  period  of  time,  releases  particles  and  compounds.  It  is  more  likely  to  occur  in  semi‐arid  and  arid  climates  where  the  groundwater  flow  rates  are  low  and  the  use  of  groundwater  as  drinking  water  source  is  widespread.  The  most  common  health  hazards  of  naturally  occurring  chemicals  in  drinking  water  are  arsenic,  fluoride,  selenium and nitrate. A long‐term exposure of arsenic and fluoride is a major  cause of chronic disease, disablement and premature death (WHO

3

, 2006). 

 

Human and solid waste

Human waste is the term used to determine the by‐products of digestion such  as  faeces  and  urine  (Wikipedia,  2007).  The  most  common  contamination  of  drinking water is faecal contamination caused by poor sewage (WHO

3

, 2006). 

Faecal  contamination  can  cause  severe  viral  and  bacterial  diseases.  Leachate  from  solid  waste  may  contain  heavy  metals,  nitrites  and  nitrates.  Heavy  metals  accumulate  in  the  human  body  and  may  after  long‐term  exposure  cause nausea, skin rash and  damage to the  inner organs. The compounds of  nitrite and nitrate are often 

considered together due to  the  shared  toxicological  effect  and  mechanism  of  action  (WHO

2

,  2004). 

Nitrate  and  nitrite  can  cause Blue baby syndrome  (methaemoglobinemia),  the reduction of ability for  blood  to  carry  oxygen,  especially  with  bottle‐fed  infants (Super et al, 1981). 

Figure 5.3. Solid waste disposal in Caracara, Cochabamba, Bolivia Photo: Stina Welander

(22)

Agriculture

The  overuse  of  chemicals  in  agriculture  may  lead  to  elevated  levels  of  pesticides  in  nearby  water  sources  (WHO

3

,  2006).  The  normal  pathways  of  pesticides  entering  water  sources  are  via  percolation  of  contaminated  runoff  to  surface  water  or  by  leaching  to  groundwater  (WHO

2

,  2004).  A  number  of  pesticides/herbicides,  specified  by  WHO,  can  be  directly  harmful  and  carcinogenic to humans. Normally pesticides are found in trace levels which  are  not  acute  toxic  to  humans  but  may  cause  chronic  health  problems  (Trautmann et al, 2007). Another health impact connected to agriculture is the  leaching  of  nitrates  and  nitrites  from  excessive  use  of  fertilizers  into  water  sources.  This  will  occur  where  there  is  insufficient  plant  growth  to  take  up  nitrogen  and  there  is  a  net  movement  of  water  from  the  root  zone.  These  compounds are health threatening especially to infants causing the so called  Blue baby syndrome, see section on Human and solid waste. 

 

Box 4 Case study: Cochabamba- contamination

In some parts of the Cochabamba area the bedrock contains high levels of iron and manganese. These metals do not constitute any health risk to humans but colours the water and gives it a distinct smell and taste. Agriculture is very common in the area but due to high costs chemical additives like pesticides and herbicides are not widespread.

Concerning irrigation sewage water is used frequently with or without pre-treatment. Due to the wide spread agricultural activity in the area the industry is mainly occupied with food production. Mining is a big important industry in Bolivia but is not present in the Cochabamba area. In terms of human and solid waste the treatment of sewage is poor and solid waste is disposed in landfills without sorting.

Industry

Mining  and  mineral  processing  activities  may  when  not  properly  managed  cause  contamination  of  drinking  water  by  increased  levels  of  heavy  metals  and  mineral‐processing  chemicals.  Heavy  metals  like  lead,  cadmium  and  mercury  may  accumulate  in  the  human  body  and  after  long–term  exposure  cause cancer. In areas where small‐scale industry is the rule it can be hard to  monitor the effluent from all the industries. It is then important to monitor the  industries with the most impact on water resources such as chemical, metal,  textile  dying,  tannery,  paper  and  pulp,  electroplating  and  printed  circuit  board manufacturing (WHO

2

, 2004). 

 

5.3 Establishing a monitoring program

According to WHO guidelines on drinking water quality (2004), a monitoring 

program may have different approaches. It can either be audit based or rely 

on direct assessment.  

(23)

5.3.1 The Audit approach

The  audit  approach  is  dependent  on  the  water  supplier  to  undertake  the  verification  testing  with  a  third  party  auditing  to  verify  the  results.  The  supplier may consult expertise to assist in the every day surveillance activities  such  as  sampling  and  analytical  services.  The  supplier  should  be  able  to  provide the surveillance agency with system information whenever asked for. 

The  surveillance  agency  must  possess  a  stable  source  of  expertise  and  capacity  in  order  to  perform  the  surveillance  on  the  field,  respond  to  and  advise improvement in the water distribution. The audit implementation can  be illustrated in table 5.3. 

 

Table 5.3. The audit approach – distribution of responsibilities. (WHO2, 2004) 

Supplier Surveillance agency

establish a Water Surveillance Programme (WSP)

implement the WSP perform verification testing provide surveillance agency with adequate information concerning system performance

review and approve Water Surveillance Programme (WSP)

undertake or oversee auditing of implementation of individual WSPs as a programmed routine activity

respond to, investigate and provide advice on receipt of reports on significant incidents

 

5.3.2 The Direct Assessment approach

For  the  direct  assessment  approach  the  surveillance  agency  carries  out  independent  testing  of  the  water  supplies.  This  method  implies  that  the  surveillance  agency  has  access  to  analytical  facilities  and  trained  staff  for  carrying out the testing but also the capacity to report and communicate the  results  to  the  suppliers  and  communities.  In  this  case  the  supplier  has  no  function  concerning  the  surveillance  but  is  responsible  for  the  everyday  operation  of  the  water  supply.  Implementation  of  the  Direct  Assessment  approach is visualized in table 5.4. 

 

Table 5.4. The Direct Assessment approach – division of responsibilities. (WHO2, 2004) 

Supplier Surveillance agency

operate the daily service of the water

supply specified approaches linked to the diversity

of water supplies

sanitary inspections carried out by qualified personnel

sampling carried out by qualified personnel tests conducted using suitable methods reporting findings and follow ups to supplier

 

When establishing and implementing a monitoring programme a mixture of 

both Audit and Direct Assessment approach is normally used. 

(24)

 

Box 5. Case study: Cochabamba, Bolivia

Surveillance responsibility

According to Bolivian legislation the responsibility for the quality of the provided drinking water lies on the supplier, but the state is responsible for providing drinking water to all as a food necessity. The small water communities lack the ability and knowledge to follow through an audit based monitoring program on their own and at the same time the Bolivian authorities are not fulfilling the requirements for providing a monitoring program based on the direct assessment approach.

5.3.3. Monitoring microbiological parameters

Properties of pathogens

Pathogens  can  be  defined  as  microorganisms  that  cause  disease.  This  definition  includes  bacteria,  viruses,  fungi,  protozoa  and  helminths  (NE

1

,  2007).  Even  though  pathogens  will  have  different  kinds  of  appearance  and  transmission  routes  they  have  some  similar  properties  when  appearing  in  water. 

 

ƒ Pathogens are discrete and not in solution. 

ƒ Pathogens are often clumped or adherent to suspended solids. 

ƒ The likelihood of infection depends on the invasiveness and virulence  of the pathogen but also on the immunity of the individual. 

ƒ Pathogens multiply in their host or food or beverages. 

ƒ Pathogens are not cumulative.     (WHO

3

, 2006)   

Indicator bacteria

When water is contaminated with faecal matter it would be very challenging  to distinguish all polluting agents on a routine basis. The testing for indicator  bacteria serves as a tool to control whether a water is contaminated or not but  does  not  prove  that  water‐borne  disease  is  present  (Cairncross,  1993). 

Characteristics for adequate indicator bacteria are: 

 

ƒ readily  present  in  high  numbers  in  the  faeces  of  humans  and  warm‐

blooded animals  

ƒ readily detected by simple methods 

ƒ should not grow in natural waters.  (WHO

3

, 2006)   

The Escherichia coli (E‐coli) bacterium is a well known indicator for detection  of  faecal  contamination  in  drinking  water.  E‐coli  is  a  subgroup  of  the  total  coliform  group  and  will  always  be  present  in  faeces.    The  majority  of  E‐coli  are  not  pathogenic  but  some  strains  may  cause  diarrhoea  (Cairncross,  1993). 

The  total  and  faecal  coliforms  can  be  distinguished  by  temperature.  Total 

coliforms  are  detected  at  a  temperature  of  37

o

  C.  Faecal  coliforms  are  more 

resistant  to  heat  and  will  therefore  be  detected  at  a  temperature  of  44

o

  C 

(Cairncross, 1993). 

(25)

 

Treated water supplies

In treated water supplies where chlorine is used as disinfectant the expected  result is to eliminate all coliforms. Bacteria present after chlorination gives an  indication  of  a  malfunctioning  process  that  needs  to  be  investigated  (Cairncross,  1993).  Another  approach  is  to  test  for  chlorine  residuals  instead  of faecal coliforms. The chlorine residuals assist in preventing contamination  of  drinking  water  in  the  distribution  system  and  storage.  If  no  chlorine  residuals  are  present  it  may  indicate  that  post  treatment  contamination  is  occurring  (WHO

3

,  2006).  Testing  for  chlorine  is  in  many  ways  simpler  than  testing for coliforms and can be done more frequently (Cairncross, 1993). 

 

Untreated water supplies

When controlling the  microbiological state  of drinking water, the interesting  part  is  to  know  whether  faecal  contamination  occurs  within  the  system.  In  untreated  water  supplies  the  presence  of  bacteria  is  much  greater  than  in  treated supplies. Nearly all of these bacteria will be of no health significance  to the public and therefore it is even more important to look for bacteria with  a  definite  faecal  origin.  Verifying  results  from  bacteriological  analyses  is  difficult due to natural fluctuation of bacteria concentration in water supplies  where  chlorination  is  not  used  and  the  fact  that  cross‐contamination  from  hands easily occurs. A bacteriological analysis does not indicate the source of  contamination and is therefore quite pointless if one has not decided what to  do  with  the  result.  In  small  water  communities  this  leads  to  the  conclusion  that it might not be of interest to test for bacteria at all (Cairncross, 1993). 

5.3.4 Monitoring chemical parameters

Most chemicals that will be found in drinking water are of health concern in  the  longer  perspective,  which  means  an  exposure  rate  of  years  rather  then  months. Analyses of chemical parameters are complicated and expensive and  due  to  the  many  different  sources  of  chemical  parameters  such  as  bedrock,  industries  and  agriculture,  a  pilot  study  of  the  area  is  of  interest  before  defining  what  parameters  to  analyse  (WHO,  1997).  After  the  pilot  study  the  parameters  can  be  narrowed  down  to  only  a  few  very  strictly  health‐related  parameters,  for  example  nitrite,  chlorine  and  sulphate.  Chemical  parameters  differ  from  microbiological  parameters  as  they  are  more  likely  to  be  homogenous  in  the  water  body  while  microorganisms  can  grow  and  affect  selected parts of the system. 

5.3.5 Monitoring physical and aesthetical parameters

Physical parameters such as turbidity, pH, and electric conductivity provide a 

(26)

water  to  the  consumers.  Concerning  turbidity  in  small  community  water  supplies  the  exact  figure  is  not  very  important  and  visual  methods  that  are  based on extinction (use of turbidity tube) are adequate. If the turbidity is no  longer  visual  to  the  human  eye,  lower  than  5  NTU,  electronic  meter  equipment can be used to measure changes (WHO, 1997). Colour in drinking  water  may  originate  from  organic  substances,  metals  or  coloured  industrial  waste.  No  specific  equipment  is  needed.  These  parameters  should  be  measured  both  close  to  the  water  source  and  at  the  end  of  the  distribution  system (WHO

3

, 2006). All these parameters are fairly low cost to analyse and  can therefore be included in routine controls.  

5.3.6 Sanitary survey

The purpose of performing a sanitary survey is to establish the potential risks  of  contaminating  the  drinking  water  from  the  source  to  the  tap,  in  order  to  eliminate  parameters  that  are  irrelevant  and  include  parameters  that  might  exist in the drinking water. The sanitary survey will deal with the issue from  the two barriers set to limit contamination of the drinking water source, water  source protection and the distribution network. Water source protection will  include  inspection  of  the  area  surrounding  the  water  source  with  emphasis  on: 

 

ƒ water source characteristics such as bedrock, depth, max‐min flow rate 

ƒ fencing  

ƒ latrines and sewage 

ƒ agricultural activities 

ƒ industrial activities. 

(WHO, 1997)  The inspection of the distribution network will include: 

 

ƒ possible leaking points in pipe network 

ƒ reservoir condition, leaking, cracks, air vents etc. 

ƒ tap stand condition 

ƒ accumulating of water near the tap stand. 

(WHO, 1997)   

The WHO has given examples of how such a survey could be designed to suit  all  kinds  of  drinking  water  sources.  The  system  is  based  on  questions  that  have a yes/no answer and the safety of the source are given points from 0‐10. 

These  sanitary  surveys  can  be  conducted  once  to  establish  the  necessity  of 

further analysis or once a year to update the information of the area. This is a 

very  inexpensive  way  of  revealing  the  potential  health  risks  to  a  drinking 

water source and the surveys can be designed differently for different water 

sources to not exclude important factors. Not to forget the sanitary surveys is 

References

Related documents

Figure 33 Drinking water quality (based on nitrate and chloride concentrations) in the study area Condrita ranged into three classes (fit to drink, permissible and unfit to

The main question of my research was in how far can the International Primary Curriculum in the Netherlands be used as an approach to provide the children of primary education

PAH Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PBDE Polybrominated Diphenyl Ethers PCB Polychlorinated Biphenyls POPs Persistent Organic Pollutants PTFE Polytetrafluoroethylene RSD

physiographic settings of Bengal Basin and location of Chakdaha Block of Nadia District, West Bengal, India in Bengal Basin (modified from Neidhardt et al., 2013a)

Institutional change within the WSS sector in Ghana, in many ways mirror what happened in Ghanaian society on a larger scale. Ghana Water and Sewerage Corporation were established as

The research objective of this thesis is to analyze the development of the Ghanaian urban water supply and sanitation sector with special focus on institutional arrangements for

Results show that: (i) municipalities with bad water quality, greater coastal length, and higher income are more inclined to adopt local policies; (ii) collaboration with

The Skagerrak data were spatially replicated at the station and water body (or water body type) levels, so the random spatial variation could be estimated at both small and