Kwasy halogenooctowe - usuwanie z wody w bioreaktorze z enzymami natywnymi

• Autorzy: Kowalska M.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2013.7(2)085

Warianty tytułu

EN

The haloacetic acids - the removal from water in bioreactor with native enzyme

• Konferencja: ECOpole’12 Conference (10-13.10.2012, Zakopane, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań prowadzonych nad usuwaniem mieszaniny kwasów halogenooctowych z wody w bioreaktorze z enzymami natywnymi. Badania prowadzono w szklanym, termostatowanym naczyniu o pojemności 1 dm3, zaopatrzonym w mieszadło magnetyczne. Wykorzystywano mieszaninę enzymów izolowanych metodą Hagemana ze szczepów bakterii wyodrębnionych z mieszanej populacji osadu czynnego, adaptowanego do rozkładu mieszaniny pięciu kwasów halogenooctowych. Dominującymi w populacji rodzajami bakterii były: Acinetobacter, Arthobacter, Pseudomonas oraz Bacillius. Jakościowo-ilościowe oznaczenie HAA w próbkach wody prowadzono metodą HPLC z wykorzystaniem ekstrakcji HAA w eterze tert-butylo-etylowym. Biodegradacji poddawano wodny roztwór mieszaniny pięciu HAA: monochlorooctowego (MCAA), dichlorooctowego (DCAA), trichlorooctowego (TCAA), monobromooctowego (MBAA) oraz dibromooctowego (DBAA) o stężeniu 1 mg/dm3 każdego z nich. Celem badań było określenie optymalnej temperatury i pH środowiska reakcyjnego, przy których proces biodegradacji HAA z wykorzystaniem enzymów natywnych zachodzi najefektywniej. Stwierdzono, że temperatura, przy której należy prowadzić biodegradację, powinna mieścić się w zakresie 25-28°C, a pH - w zakresie 2,44-4,50. Po 2 godzinach prowadzenia procesu w takich warunkach z wody modelowej usunięto całkowicie kwas monochlorooctowy i monobromooctowy, a po 3 godzinach pozostałe kwasy.

EN

The results of the study on the removal of haloacetic acids mixture from water in the bioreactor with native enzymes are presented. The process is run at ambient temperature and its exploitation costs are relatively low. Haloacetic acids are one of the water disinfection byproducts. They are formed during the reaction of HAA precursors (mainly humic substances) with chlorine and its derivatives. It was found that the presence of HAA in drinking water is harmful for humans and animals. Some of haloacetic acids ie dichloroacetic acid and trichloroacetic acids have been proved to reveal a cancerogenic effect. Some study show that dichloroacetic acid causes neuropathy, body mass loss and lever cancer. Thus, in many countries the constant monitoring of HAA concentration in drinking water is introduced and the standards on their permissible levels in water are developed. According to US EPA recommendation from 2008, the total concentration of five haloacetic acids (ie monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, monobromoacetic acid and dibromoacetic acid) in drinking water should not exceed 60 mg/m3. However, this level is planned to be decreased to 30 mg/m3 according to the cancerogenic effect of HAA revealed on humans and animals. In the regulation of WHO on drinking water quality the permissible concentrations of monochloroacetic, dichloroacetic and trichloroacetic acids are established at 20, 50 and 200 mg/m3, respectively. In the latest Polish standards on drinking water quality there are no permissible levels of HAA shown, however in The Regulation of Minister of Health on the quality of drinking water for human consumption from 29.03.2007 the maximum concentration monochloroacetic acid has been established at 30 mg/m3. The studies were carried out in glass, thermostated reactor of volume 1 dm3 equipped with magnetic stirrer. The mixture of enzymes isolated using Hageman method from bacteria separated from the populations of activated sludge and adapted to the decomposition of five HAA was used. The dominant populations of microorganisms were: Acinetobacter, Arthobacter, Pseudomonas and Bacillius. The qualitative-quantitative analyses of HAA in water were made using HPLC method preceded by compounds extraction with tert-buthyl ethyl ether. The aqueous solution of five HAA ie monochloroacetic acid (MCAA), dichloroacetic acid (DCAA), trichloroacetic acid (TCAA), monobromoacetic acid (MBAA) and dibromoacetic acid (DBAA) of the concentration of 1 mg/dm3 each was treated. The aim of the study was to determine the optimum temperature and pH of reaction environment at which the enzymatic biodegradation of HAA would run the most effectively. It was found that the process temperature should have been in the range of 25-28°C, while pH 2.44-4.50. Such conditions enabled the total removal of MCAA and MBAA after 2 hours of the process, while for the rest of HAA its elongation to 3 hours was necessary.

Słowa kluczowe

PL

kwasy halogenooctowe; enzymy natywne; biodegradacja

EN

haloacetic acids; native enzymes; biodegradation

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 7, No. 2
• Strony: 641--649
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowalska M.

• Zakład Chemii Sanitarnej i Procesów Membranowych, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Dojlido JR, Zbieć E. Kwasy halogenooctowe w wodzie do picia. Gaz, Woda i Technika Sanitarna. 1998;5:221-225.
• [2] Zbieć E, Dojlido JR. Uboczne produkty dezynfekcji wody. Ochr Środow. 1999;3(74):37-44.
• [3] Kucharski M, Koprowicz D. Chloroacetic acids in drinking water as ozonation and disinfection chlorine by-products. Polish J Environ Stud. 2007;16(2A):150-157.
• [4] Symons JM. Treatment techniques for controlling trihalomethanes in drinking water. J AWWA. 1975;47(67):634-642.
• [5] Peters RIB, Erkelen S, Leer EWB, Glan L. The analysis of halogenated acetic acids in dutch drinking water. Water Res. 2008;25(4):473-477.
• [6] USEPA, Determination of haloacetic acids and dalapon in drinking water by liquid-liquid extraction, derivatization and gas chromatography with electron capture detection, Method 552.2, Rev. 1.0, 1995.
• [7] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. DzU Nr 72, 466.
• [8] Kowalska M, Dudziak M, Bohdziewicz J. Usuwanie kwasów halogenooctowych w zintegrowanym procesie biodegradacja - ultrafiltracja z zastosowaniem enzymatycznych membran kapilarnych. Ochr Środow. 2011;33(4):49-51.
• [9] Chomczyńska M, Montusiewicz A, Malicki J, Łagód G. Application of saprobes for bioindication of wastewater quality. Environ Eng Sci. 2009;26:289-295. DOI: 10.1089/ees.2007.0311.
• [10] Ahmed S, Rasul MG, Wayde N, Brown R, Hashi MA. Desalination. 2010;261:3-18. DOI: 10.1016/j.desal.2010.04.062