Badania wpływu chloru, dwutlenku chloru i ozonu na stabilność biologiczną wody

• Autorzy: Raczyk-Stanisławiak U. , Świetlik J. , Nawrocki J.

Warianty tytułu

EN

Effect of Chlorine, Chlorine Dioxide and Ozone on thy Biological Stability of Water

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przed wprowadzeniem do sieci dystrybucyjnej woda oczyszczona poddawana jest dezynfekcji. Stosowanie wszystkich podstawowych środków dezynfekcyjnych (O3, ClO2, Cl2) zmienia strukturę substancji organicznych naturalnie występujących w wodzie. Wielkocząsteczkowe składniki substancji organicznych (zwłaszcza aromatyczne) reagują z utleniaczami, co doprowadza do powstania produktów o niższych ciężarach cząsteczkowych (między innymi kwasów organicznych), które są łatwiej dostępne biologicznie. W pracy wykazano, że nie tylko ozon, ale również dwutlenek chloru i chlor tworzą w reakcji z substancjami organicznymi łatwo biodegradowalne kwasy organiczne, takie jak kwas mrówkowy, octowy i szczawiowy. Stwierdzono, że kwasy organiczne stanowią tylko niewielką część biodegradowalnego węgla organicznego (1÷20%). Ilość kwasów organicznych, powstających pod wpływem ozonu i dwutlenku chloru, wskazuje na wzrost biodostępności rozpuszczonego węgla organicznego, co w konsekwencji może być wskaźnikiem niestabilności biologicznej wody. Zawartość kwasów karboksylowych w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi nie jest normowana, bowiem nie stanowią one bezpośredniego zagrożenia dla zdrowia człowieka, jednak są one związkami łatwo biodegradowalnymi, stanowią część biodegradowalnego węgla organicznego (BRWO) i tym samym mogą być jedną z przyczyn zachwiania biostabilności wody i powstawania biofilmu w sieci wodociągowej.

EN

Before being sent to the distribution system, treated water is disinfected with various oxidants, i.e. O3, ClO2, and Cl2. The application of conventional disinfectants changes the molecular structure of aquatic natural organic matter (NOM). The oxidation of the NOM components with oxidants mainly brings about the break-up of the molecules into smaller fragments and a decrease in aromaticity. Ozonation, as well as oxidation, of NOM with chlorine dioxide and chlorine stimulates the formation of significant amounts of biodegradable oxidation by-products such as carboxylic acids (i.e. acetic, formic and oxalic acids). Carboxylic acids account for only 1 to 20% of the biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) content. The increase of their concentration in treated water indicates a rise in the amount of the total BDOC formed in the oxidation reaction. The concentration of carboxylic acids in potable water has not been normalized since there is no direct threat for human health connected with their presence in water. However, the high propensity of carboxylic acids to biodegradation may have serious consequences for the biological stability of the water in the distribution network. As carboxylic acids are part of BDOC, their presence in the distributed water may stimulate the regrowth of microorganisms and the development of biofilms on the walls of the distribution pipes.

Słowa kluczowe

PL

stabilność biologiczna wody; dezynfekcja wody; substancje organiczne; węgiel organiczny biodegradowalny; kwasy organiczne; ozon; dwutlenek chloru; chlor

EN

biological stability; disinfection; natural organic matter; biodegradable dissolved organic carbon; organic acids; ozone; chlorine dioxide; chlorine

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 27, nr 3
• Strony: 33--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Raczyk-Stanisławiak U.

autor

Świetlik J.

autor

Nawrocki J.

• Uniwersytet im. A. Mickiewicza, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. M. Drzymały 24, 60-613 Poznań

Bibliografia

• 1. M. ŚWIDERSKA-SRÓŻ: Skutki braku stabilności biologicznej wody wodociągowej. Ochrona Środowiska, 2003, nr 4, ss. 7-12.
• 2. S. BIŁOZOR J. NAWROCKI: Stabilność biologiczna wody. Mat. konf. ,,Zaopatrzenie w wodę miast i wsi", PZITS, Poznań 1996, SS. 99-106.
• 3. CH. CHU, CH. LU: Effects of oxalic amid on the regrowth of heterotrophic bacteria in the distributed drinking water. Chemo­ sphere, 2004, No. 57, pp. 531-539.
• 4. M. BONALAM, L. MATHIEU, S. FASS, J. CAVARD, D. GATEL: Relationship between coliform culturability and organie matter in low nutritive waters. Water Research 2002, Vol.36, pp. 2618-2626.
• 5. J. P. CHANDY, M. L. ANGLES: Determination ofnutrients limiting biofilm formation and the subsequent impact on disinfectant decay. Water Research, 2001, Vol. 35, No. 11, pp. 2677-2682.
• 6. N. B. HALLAM, J. R. WEST, C. F. FORSTER, J. SIMMS: The potential for biofilm growth in water distribution systems. Water Research, 2001, Vol. 35, No. 17, pp. 4063-4071.
• 7. O. M. ZACHEUS et al.: Bacterial biofilm formation on polyvinyl chloride, polyethylene and stainless steel exposed to ozonated water. Water Research, 2000, Vol. 34, No. 1, pp. 63-70.
• 8. V. LUNO, K. ORMEROD: The influence of disinfection processes on biofilm formation in water distribulion systems. Water Research, 1995, Vol. 29, No. 4, p. 1013.
• 9. P. W. BUTTERFIELD et al.: Minimizing biofilm in the presence of iron oxides and humic substances. Water Research 2002, Vol. 36, pp. 3898-3910.
• 10. CH. J. VOLK, M. W. LE CHEVALLIER: Effects of conventional treatment on AOC and BDOC levels. Journal AWWA, 2002, Vol. 94, No. 6, pp. 112-123.
• 11. C. J. VOLK, C. RENNER, C. ROBERT, J.C. JORET: Comparison of two techniques for measuring biodegradable dissolved organie carbon in water. Environ. Technol., 1994, Vol. 15, pp. 545-556.
• 13. C. J. VOLK, M. LE CHEVALLIER: Assessing biodegradable organic matter. Journal AWWA, 2000, Vol. 92, No. 5, pp. 64-76.
• 14.J. ŚWIETLIK, A. DĄBROWSKA, U. RACZYK-STANISŁAWIAK, J. NAWROCKI: Reactivity of natura) organie matter fractions with chlorine dioxide and ozone. Water Research, 2004, Vol. 38, pp. 547-558.
• 15. U. RACZYK-STANISŁAWIAK, J. ŚWIETLIK, A. DĄBROWSKA, J. NAWROCKI: Biodegradability of organie by-products after natural organie matter oxidation with CI02 - case study. Water Research, 2004, Vol. 38, pp. 1044-1054.
• 16. J. NAWROCKI, J. ŚWIETLIK, U. RACZYK-STANISŁAWIAK, A. DĄBROWSKA, S. BIŁOZOR, W. ILECKI: Influence of ozonation conditions on aldehyde and carboxylic acid formation. Ozone Science &Engineering, 2003, Vol. 25, pp. 53-62.
• 17. S. BIŁOZOR, W. ILECKI, U. RACZYK-STANISŁAWIAK, J. ŚWIETLIK, A. DĄBROWSKA, J. NAWROCKI: Powstanie podatnych na biodegradacje produktów ozonowania i ich usuwanie w złożu biologicznie aktywnych filtrów węglowych. Mat. konf. "Zaopatrzenie w wodę i jakość wód", PZITS, Poznań-Gdańsk 2002, s. 673.
• 18. A. GAGNON, S. D. J. BOOTH, S. PELDSZUS, D. MUTTI, F. SMITH, P. M. HUCK: Carboxylic acids: formation and removal in full-scale plants. Journal AWWA, 1997, Vol. 89, No. 8, pp. 88-97.
• 19. Standard Methods for Examination ofWater and Wastewater, 18th Edition. American Public Health Association/American Water Works Association Water Environment Federation, Washington DC 1992.
• 20. S. TRULLEYOVA, M. RULIK: Determination of biodegradable dissolved organie carbon in waters: comparison ofbatch methods. The Science ofthe Total Environment, 2004, Vol. 332, pp. 253-260.
• 21. H. WEINBERG: Disinfection byproducts in drinking water: The Analytical Challenge, Anal. Chem., 1999, 71, pp. 801A-808A.
• 22. E. T. URBANSKY, M. L. MAGNUSON: Analyzing drinking water for disinfection by products. Anal. Chem., 2002, Vol. 74, No. 9, pp. 260A-267A.
• 23. S. D. RICHARDSON: Disinfection by-products and other emerging contaminants in drinking water. Trends in An al. Chem., 2003, Vol. 22, No. 10, pp. 666-684.