Rola biodegradowalnej materii organicznej w procesie dezynfekcji wody

• Autorzy: Rosińska A. , Rakocz K

Warianty tytułu

EN

The role of the biodegradable organic matter in the water disinfection

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Związki organiczne występujące w wodzie są głównie pochodzenia naturalnego, niewielka ich ilość jest wynikiem działalności człowieka (np. fenole). Składają się one z dwóch frakcji: biodegradowalnej (BRWO) oraz refrakcyjnej. BRWO może stanowić źródło węgla i energii dla obecnych w wodzie bakterii, co powoduje zachwianie stabilności biologicznej wody. Frakcja refrakcyjna ma niewielki wpływ na rozwój mikroorganizmów. BRWO stanowi ważny element w procesie oczyszczania wody oraz jej dystrybucji i razem z tzw. produktami ubocznymi może występować w wodzie na każdym etapie jej oczyszczania. Poszczególne frakcje biodegradowalnej materii organicznej oznacza się metodą van der Kooija i metodą Wernera (PWO) oraz metodą Servais i metodą Joreta (BWO). Uboczne produkty procesu dezynfekcji to znaczna liczba związków powstających w procesie utleniania substancji organicznych obecnych w wodzie. Związki te powstają w niewielkich ilościach, ale mogą mieć charakter toksyczny, mutagenny czy kancerogenny. Do zidentyfikowanych, łatwo biodegradowalnych produktów ubocznych należą kwasy karboksylowe i aldehydy. Produktami ubocznymi procesu dezynfekcji mogą być również związki chloroorganiczne, bromoi chlorobromoorganiczne, chlorany i chloryny, ketony, estry, związki aromatyczne i inne w zależności od rodzaju użytego środka dezynfekcyjnego. Dlatego należy tak dobrać parametry dezynfekcji wody, aby maksymalnie wyeliminować powstawanie ubocznych produktów w postaci BRWO.

EN

The presence of organic substances (such as phenol) in water can be caused by humans but it is much more naturally in water and is generally a mixture of various organic compounds such as humic substances, carbohydrates, amino acids, carboxylic acids, etc. They consist of two fractions: biodegradable , which can be a source of carbon and energy for bacteria and refraction, which has little effect on the growth of microorganisms. The concepts of biodegradable organic matter and biodegradable organic carbon are used interchangeably and include the amount of organic compounds in water, are susceptible to biochemical decomposition. Biodegradable organic matter is a very important element in the treatment of drinking water and its distribution. Biodegradable materials are organic compounds having both small and large molecular weights. The presence of the biodegradable organic carbon is a potential source of nutrients needed for the development and growth of the bacteria, which causes instability of biological water. Biodegradable organic matter and by-products may be present in the water at any stage of its disinfection. This is due to the specificity of the various reactions occurring in the process. The individual fractions biodegradable organic matter is as follows: PWO by van der Kooij method and by Werner method and BWO by Servais method and by Joret method. Under the name by-products of disinfection are hidden hundreds (perhaps thousands) of compounds formed under the influence of the means used for disinfection of organic matter present in the raw water. These compounds are formed in small amounts but can be: toxic, mutagenic or carcinogenic must be taken into account in the final evaluation of the quality of treated water. The identified - easily biodegradable - the by-products formed in the oxidation of water include carboxylic acids and aldehydes. By-products of the various stages of disinfection can be also organochlorine compounds, bromoand chlorobromoorganiczne, chlorates, chlorites, ketoacids and other depending on which dezynfekator used. It is therefore important to choose the parameters as disinfection to eliminate the maximum possible quantity of biodegradable organic carbon. Water after the above process unit must meet legal standards. Currently regulated concentration levels are about 70 water parameters as well as stand out and regulates the concentration levels of water disinfection by-products and this means that the water is best controlled food product.

Słowa kluczowe

PL

mikrozanieczyszczenia organiczne; biodegradowalny węgiel organiczny; dezynfekcja wody; uboczne produkty dezynfekcji

EN

organic micropollutants; biodegradable organic carbon; water disinfection; disinfection by-products

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 4
• Strony: 511--521
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz.

Twórcy

autor

Rosińska A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-201 Częstochowa

autor

Rakocz K

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Raczyk-Stanisławiak U., Ciemniecka E., Świetlik J., Nawrocki J., Usuwanie prekursorów biodegradowalnych substancji organicznych w procesie biofiltracji, Ochr. Środ. 2007, 29, 3, 59-64.
• [2] Chu Ch., Lu Ch., Effects of oxalic acid on the regrowth of heterotrophic bacteria in the distributed drinking water, Chemosphere 2004, 57, 531-539.
• [3] Świderska-Bróż M., Skutki braku stabilności biologicznej wody wodociągowej, Ochr. Środ. 2003, 4, 7-12.
• [4] Hammes F., Meylana S., Salhia E., Kösterb O., Egli T., Gunten U., Formation of assimilable organic carbon (AOC) and specific natural organic matter (NOM) fractions during ozonation of phytoplankton, Wat. Res. 2007, 41, 1447-1454.
• [5] Kalinichev A., Researchers study role of natural organic matter in the environment, Membrane Technology 2007, 4, 8.
• [6] Volk Ch.J., Le Chevallier M.W., Effects of conventional treatment on AOC and BDOC levels, Journal AWWA 2002, 94, 6, 112-123.
• [7] Volk C.J., Renner C., Robert C., Joret J.C., Comparison of two techniques for measuring biodegradable dissolved organic carbon in water, Environ. Technol. 1994, 15, 545-556.
• [8] Raczyk-Stanisławiak U., Świetlik J., Nawrocki J., Badanie wpływu chloru, dwutlenku chloru i ozonu na stabilność biologiczną wody, Ochr. Środ. 2005, 3, 33-39.
• [9] Michalski R., Łyko A., Uboczne nieorganiczne produkty dezynfekcji wody. Problemy i wyzwania, Inż. i Ochr. Środ. 2012, 15, 4, 353-364.
• [10] Biłozor S., Nawrocki J., Stabilność biologiczna wody, Materiały konferencyjne nt. Zaopatrzenie w wodę miast i wsi, Wyd. PZITS, Poznań 1996, 99-106.
• [11] Bonalam M., Mathieu L., Fass S., Cavard J., Gatel D., Relationship between coliform culturability and organic matter in low nutritive waters, Wat. Res. 2002, 36, 2618-2626.
• [12] Chandy J.P., Angles M.L., Determination of nutrients limiting biofilm formation and the subsequent impact on disinfectant decay, Wat. Res. 2001, 35, 11, 2677-2682.
• [13] Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Nawrocki J., Wpływ procesów utleniania i biodegradacji na zmianę struktury związków organicznych naturalnie występujących w wodzie, Ochr. Środ. 2005, 27, 3, 27-32.
• [14] Świderska-Bróż M., Wolska M., Zmiany zawartości substancji organicznych w wodzie w procesie utleniania chemicznego, Inż. i Ochr. Środ. 2011, 14, 2, 111-120.
• [15] Świetlik J., Dąbrowska A., Raczyk-Stanisławiak U., Nawrocki J., Reactivity of natural organic matter fractions with chlorine dioxide and ozone, Wat. Res. 2004, 33, 547-558.
• [16] Zbieć E., Dojlido J.R., Uboczne produkty dezynfekcji wody, Ochr. Środ. 1999, 3,74, 37-44.
• [17] Raczyk-Stanisławiak U., Świetlik J., Nawrocki J., The influence of disinfection on aquatic biodegradable organic carbon formation, Wat. Res. 2009, 43, 2, 463-473.
• [18] Sybille I., Stabilite biologique des reseaux de distribution d’eau notable, Annie Biology 1998, 78, 117-161.
• [19] Huang W-J., Fang G-Ch., Wang Ch-Ch., The determination and fate of disinfection by-products from ozonation of polluted raw water, Sci. of the Tom Environ. 2005, 345, 261-272.
• [20] Nawrocki J., Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Biłozor S., Ilecki W., lnfluence of ozonation conditions on aldehyde and carboxylic acid formation, Ozone Sci. & Engineering 2003, 25, 53-62.
• [21] Raczyk-Stanisławiak U., Świetlik J., Dąbrowska A., Nawrocki J., Biodegradability of organic by-products after natural organic matter oxidation with Cl02 - case study, Wat. Res. 2004, 38, 4, 1044-1054.
• [22] Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Biłozor S., Ilecki W., Nawrocki J., Adsorption of natural organic matter oxidized with ClO2 on granular activated carbon, Wat. Res. 2002, 36, 9, 2328-2336.
• [23] Escobar C.I., Randall A., Taylor A., Bacterial growth in distribution systems: Effect of assimilable organic carbon and biodegradable dissolved organic carbon, Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 17, 3442-3447.
• [24] Liu W., Wu H., Wang Z., Ong S.L., Hu J.Y., Ng W.J., Investigation of assimilable organic carbon (AOC) and bacterial regrowth in drinking water distribution system, Wat. Res. 2002, 36, 4, 89-98.
• [25] Servais P., Billen G., Laurent F., Levi Y., Randon G., Bacterial regrowth in distribution systems, Proceedings AWWA WQTC Conference, Miami, Fl. 7-10 November 1993.
• [26] Jiang Z., Yang H., Sun L., Shi S., Integrated assessment for aerobic biodegradability of organic substances, Chemosphere 2002, 48, 133-138.
• [27] Srinivasan S., Harrington G.W., Biostability analysis for drinking water distribution systems, Wat. Res. 2007, 41, 2127-2138.
• [28] Guten U., Driedger A., Gallard H., Salhi E., By-products formation during drinking water disinfection efficiency? Wat. Res. 2001, 35, 8, 2095-2099.
• [29] Raczyk-Stanisławiak U., Świetlik J., Nawrocki J., Badanie biodegradowalnej materii organicznej w wodzie po biologicznie aktywnych filtrach węglowych w trakcie długotrwałej eksploatacji, Materiały konferencyjne nt. Zaopatrzenie w wodę, Wyd. PZITS, Zakopane 2006, 725-737.
• [30] Nowacka A., Włodarczyk – Makuła M., Dąbek L., Ozimina E., Związki organiczne oznaczane jako AOX w uzdatnianej wodzie, Inż. i Ochr. Środ. 2013, 16, 1, 69-79.
• [31] Tarczewska T., Kołwzan B., Dziubek A.M., Ocena skuteczności dezynfekcji wód powierzchniowych, Ochr. Środ. 1997, 4 ,67, 47-49.
• [32] Chanda R., Bremner D.H., Namkung K.C., J. Collier P.J., Gogate P.R., Water disinfection using the novel approach of ozone and a liquid whistle reactor novel, Bioch. Engineering Journal 2007, 35, 357-364.
• [33] Jyoti K.K, Pandit A.B., Ozone and cavitation for water disinfection, Biochemical Engineering Journal 2004, 18, 9-19.
• [34] Hacker P.A., Paszko-Kolva C., Stewart M.H., Wolfe R.L., Means III E.G., Production and removal of assimilable organic carbon under pilot-plant conditions through the use of ozone and PEROXONE, Ozone Sci. & Engineering 1994, 16, 3, 197-212.
• [35] Albidress L., Horwedel J., Hill G., Borchardt J., Price D., Effects of one on biodegradable dissolved organic carbon and heterotrophic plate counts in distribution system, Ozone Sci. & Engineermg 1995, 17, 3, 283-296.
• [36] Prevost M., Niquette P., Maclean R.G., Thibault D., Lafrance P., Desjardins R., Removal of various biodegradable organic compounds by first stage and second stage filtration, Proc. of the 12th World Congress of the IOA, Lille 1995, 531-546.
• [37] Wrickle B., Schmidt W., Heiser H., Petzhold H., Inventions on DOC removal by ozonation with subsequent biofiltration, Proc. of the International Conference of the IOA, Berlin 1997, IV, 1.1-1.23.
• [38] Griffini O., Bao M., Barbieli K., Burrini D., Santanni D., Patnatani F., Pilot plant evaluation for the removal of ozonation by-products and production of bio1ogically stable water, Proc. of the International Conference of the IOA, Berlin 1997, IV.5.1.-IV.5.17.
• [39] Van der Kooij D., Hijnen W.A.M., Kruithof J.C., The effects of ozonation. biological filtration and distribution on the concentration of easily assimilable organic carbon (AOC) in drinking water, Ozone Sci. & Engineeering 1989, 11, 297-311.
• [40] Biłozor S., Danielak K., Ocena podatności związków organicznych w wodzie na biodegradację, Ochr. Środ. 1997, 4, 67, 55-58.
• [41] Van der Kooij D., Visser A., Hijnen W.A.M., Determining the eoucentration of easily assimilable organic carbon in drinking water, Journal AWWA 1982, 74, 10, 540-545.
• [42] Werner P., Hambsch B., Investigations on the growth of bacteria in drinking water, Wat. Supply 1986, 4, 227-232.
• [43] Servais P., Billen G., Hascoet M.C., Determination of the biodegradable fraction of dissolved organic matter in Waters, Wat. Res. 1987, 21, 4, 445-450.
• [44] Joret L.C., Levi Y., Dupin T, Gilbert M., Rapid method for estimating eliminable organic carbon in water, AWWA Annual Conf. Orlando, Fl. 1988, 1715-1725.