Czynniki współdecydujące o potencjale powstawania i rozwoju bio-filmu w systemach dystrybucji wody

Świderska-Bróż, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Czynniki współdecydujące o potencjale powstawania i rozwoju bio-filmu w systemach dystrybucji wody

Autorzy

Świderska-Bróż M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Factors in the potential of biofilm formation and growth in water distribution systems

Języki publikacji

Abstrakty

Dokonano przeglądu problematyki powstawania biofilmu na wewnętrznej powierzchni rurociągów i instalacji wodociągowych. Omówiono przyczyny i skutki braku stabilności chemicznej i biologicznej wody w systemie wodociągowym. Podkreślono, że biofilm stwarza problemy techniczne i ekonomiczne, a przede wszystkim stanowi poważne zagrożenie jakości sanitarnej wody dostarczanej odbiorcom. Wykazano, że przyczyn współdecydujących o obecności i rozwoju biofilmu w systemach dystrybucji wody jest wiele. Związane są one nie tylko z jakością wody wprowadzanej do sieci wodociągowej, ale również z właściwościami materiałów instalacyjnych, warunkami hydraulicznymi panującymi podczas transportu wody do odbiorców, stanem technicznym i sanitarnym wszystkich elementów systemu dystrybucji oraz zachodzącymi w nim zjawiskami. Z uwagi na interakcje tych uwarunkowań, a przede wszystkim na najczęściej niemożliwą całkowitą ich eliminację, niezbędna jest skuteczna kontrola rozwoju biofilmu. Jest ona równoznaczna z zapewnieniem w całym systemie dystrybucji obecności środka dezynfekcyjnego, którego rodzaj i wymagana ilość mogą być różne w poszczególnych systemach dystrybucji wody. Spełnienie tego wymogu jest szczególnie trudne w przypadku rozległych i wyeksploatowanych systemach wodociągowych oraz tych, w których powstały już obrosty biologiczne.

The paper gives an account of the problems associated with the formation and growth of a biofilm on the internal surfaces of water pipes and water supply systems. Consideration is given to the causes and implications of chemical and biological instability of the water in the distribution system. Biofilms not only create technological and economic problems, but also pose a serious risk of deteriorating the quality of the water supplied to the user. The causes underlying the occurrence and growth of the biofilm in the water distribution system are manifold. Apart from those pertaining to the quality of the water entering the distribution system, they include the properties of the materials from which particular installations have been constructed, the hydraulic conditions that occur during water transport to the user, the technical and sanitary condition of all elements being part of the water distribution system, as well as any of the phenomena involved. Considering all the concomitant interactions - as well as the fact that in most instances they are difficult to eliminate to the extent desired (if at all) - a viable control of the biofilm's growth becomes a must. To efficiently control biofilm growth, it is necessary to provide the water distribution systems with continuous supply of disinfectants. (The type and quantity of the disinfectant may vary from one water distribution system to another.) Such requirement is difficult to fulfil specifically in the case of spacious, obsolete water-supply systems.

Słowa kluczowe

system wodociągowy biofilm stabilność chemiczna stabilność biologiczna środek dezynfekcyjny

water distribution system biofilm chemical stability biological stability disinfectant

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2010

Tom

Vol. 32, nr 3

Strony

7--13

Opis fizyczny

Bibliogr. 58 poz.

Twórcy

autor

Świderska-Bróż M.

Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Technologii Oczyszczania Wody i Ścieków, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, maria.swiderska-broz@pwr.wroc.pl

Bibliografia

1. M.W. LeCHEVALLIER, N. SHAW, D.B. SMITH: Full scale studies of factors related to Coliform regrowth in drinking water. Applied and Environmental Microbiology 1996, No.7, pp. 2201–2211.
2. C.N. HAAS: Benefits of using a disinfectant residual. Journal American Water Works Association 1999, Vol. 91, No. 1, pp. 65–69.
3. S.L. PERCIVAL, J.S. KNAPP, R.G. EDYVEAN, D.S. WALES: Biofilm development on stainless steel in mains water. Water Research 1998, Vol. 32, No. 1, pp. 243–253.
4. O.M. ZACHEUS, M.J. LEHTOLA, L.K. KORHONEN, P.J. MARTIKAINEN: Soft deposits, the key site for microbial growth in drinking water distribution networks. Water Research 2001, Vol. 35, No. 7, pp. 1757–1765.
5. J. LÅNGMARK, M.V. STOREY, N.J. ASHBOLT, T.A. STENSTŐRM: The effects of UV disinfection on distribution pipe biofilm growth and pathogen incidence within the greater Stockholm area, Sweden. Water Research 2007, Vol. 41, No.15, pp. 3327–3336.
6. T. PARIS, S. SKALI-LAMI, J.C. BLOCK: Probing young drinking water biofilms with hard and soft particles. Water Research 2009, Vol.43, No.1, pp. 117–126.
7. M.W. LeCHEVALLIER: The case for maintaining a disinfectant residual. Journal American Water Works Association 1999, Vol. 91, No. 1, pp. 86–94.
8. J.A. CLEMENT: The disinfectant residual dilemma. Journal American Water Works Association 1999, Vol. 91, No. 1, pp. 24–30.
9. C.J. VOLK, M.W. LeCHEVALLIER: Impacts of the reduction of nutrient levels on bacterial water quality in distribution systems. Applied and Environmental Microbiology 1999, No. 11, pp. 4957–4966.
10. W. LU, L. KIÉNÉ, Y. LEVI: Chlorine demand of biofilms in water distribution systems. Water Research 1999, Vol. 33, No. 3, pp. 827–835.
11. L.J. HEM, H. EFRAIMSEN: Assimilable organic carbon in molecular weight fractions of natural organic matter. Water Research 2001, Vol. 35, No. 4, pp. 1106–1110.
12. J.P. CHANDY, M.L. ANGLES: Determination of nutrients limiting biofilm formation and the subsequent impact on disinfectant decay. Water Research 2001, Vol. 35, No. 11, pp. 2677–2682.
13. M.W. LeCHEVALIER: Coliform regrowth in drinking water. Journal American Water Works Association 1990, Vol. 82, No. 11, pp. 74–85.
14. K. OLAŃCZUK-NEJMAN: Mikroorganizmy w kształtowaniu jakości i uzdatnianiu wód podziemnych. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2001, vol. 1.
15. A. SATHASIVAN, S. OHGAKI, K. YAMAMOTO, K. KAMIKO: Role of inorganic phosphorus in controlling regrowth in water distribution system. Water Science and Technology 1997, Vol. 35, No. 8, pp. 37–44.
16. T. SCHWARTZ, S. HOFFMANN, U. OBST: Formation and bacterial composition of young, natural biofilms obtained from public bank-filtered drinking water systems. Water Research 1998, Vol. 32, No. 9, pp. 2787–2797.
17. O.M. ZACHEUS, E.K. LIVANAINEN, T.K. NISSINEN, M.J. LEHTOLA: Bacterial biofilm formation on polyvinyl chloride, polyethylene and stainless steel exposed to ozonated water. Water Research 2000, Vol. 34, No. 1, pp. 63–70.
18. S.L. PERCIVAL, J.S. KNAPP, R.G. EDYVEAN, D.S. WALES: Biofilms, mains water and stainless steel. Water Research 1998, Vol. 32, No. 7, pp. 2187–2201.
19. C. CHU, C. LU, C. LEE: Effects of inorganic nutrients on the regrowth of heterotrophic bacteria in drinking water distribution systems. Journal of Environmental Management 2005, Vol. 74, No. 3, pp. 255–263.
20. C.D. NORTON, M.W. LeCHEVALLIER: A pilot study of bacteriological population changes through potable water treatment and distribution. Applied and Environmental Microbiology 2000, No. 1, pp. 268–276.
21. C.J. VOLK, M.W. LeCHEVALLIER: Effects of conventional treatment on AOC and BDOC levels. Journal American Water Works Association 2002, Vol. 94, No. 6, pp. 112–123.
22. D. VAN DER KOOIJ, J. VAN LIEVERLOO, M. HEIN, J. SCHELLART, P. HIEMSTRA: Maintaining quality without disinfectant residual. Journal American Water Works Association 1999, Vol. 91, No. 1, pp. 55–64.
23. M.J. LEHTOLA, M. LAXANDER, I.T. MIETTINEN, A. HIRVONEN, T. VARTIAINEN, P.J. MARTIKAINEN: The effects of changing water flow velocity on the formation of biofilms and water quality in pilot distribution system consisting of copper or polyethylene pipes. Water Research 2006, Vol. 40, No. 11, pp. 2151–2160.
24. M.J. LEHTOLA, I.T. MIETTINEN, T. LAMPOLA, A. HIRVONEN, T. VARTIAINEN, P.J. MARTIKAINEN: Pipeline materials modify the effectiveness of disinfectants in drinking water distribution system. Water Research 2005, Vol. 39, No. 10, pp. 1962–1971.
25. M.J. LEHTOLA, I.T. MIETTINEN, T. VARTIAINEN, T. MYLLYKANGAS, P.J. MARTIKAINEN: Microbially available organic carbon, phosphorus, and microbial growth in ozonated drinking water. Water Research 2001, Vol. 35, No. 7, pp. 1635–1640.
26. I.T. MIETTINEN, T. VARTIAINEN, P.J. MARTIKAINEN: Phosphorus and bacterial growth in drinking water. Applied and Environmental Microbiology 1997, No. 8, pp. 3242–3245.
27. H.H.P. FANG, L.C. XU, K.Y. CHAN: Effects of toxic metals and chemicals on biofilm and biocorrosion. Water Research 2002, Vol. 36, No. 19, pp. 4709–4716.
28. M.J. LEHTOLA, I.T. MIETTINEN, M.M. KEINANEN, T. KEKKI, O. LAINE, A. HIRVONEN, T. VARTIAINEN, P.J. MARTIKAINEN: Microbiology and biofilm development in a pilot drinking water distribution system with copper and plastic pipes. Water Research 2004, Vol. 38, No. 17, pp. 3769–3779.
29. W. SCHMIDT, S. SAWUSCH, U. BREUEL, G. GARSKE, H. PETZOLDT, B. HAMBSCH, H. BŐTCHER, W. POMPE: Biofilmbildung an modifizierten SiO2-Schutzschichte. Vom Wasser 2002, B. 98, S. 177–192.
30. 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.
31. A.L. KOWAL, M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ: Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne, procesy i urządzenia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.
32. C. CHARNOCK, O. KJØNNØ: Assimilable organic carbon and biodegradable dissolved organic carbon in Norwegian raw and drinking waters. Water Research 2000, Vol. 34, No. 10, pp. 2629–2642.
33. J. ROGERS, A.B. DOWSETT, P.J. DENNIS, J.V. LEE, C.W. KEEVIL: Influence of plumbing materials on biofilm formation and growth of Legionella pneumophila in potable water systems. Applied and Environmental Microbiology 1994, Vol. 60, pp. 1842–1851.
34. E. VAN DER WENDE, W.G. CHARACKLIS, D.B. SMITH: Biofilms and bacterial drinking water quality. Water Research 1989, Vol. 23, No. 10, pp. 1313–1322.
35. P. NIQUETTE, P. SERVAIS, R. SAVOIR: Impacts of pipe materials on densities of fixed bacterial biomass in drinking water distribution systems. Water Research 2000, Vol. 34, No. 6, pp. 1952–1956.
36. P. PIRIOU, S. DUKAN, L. KIÉNÉ: Modelling bacteriological water quality in drinking water distribution systems. Water Science and Technology 1998, Vol. 38, No. 8–9, pp. 299–307.
37. S. NDIONGUE, P.M. HUCK, R.M. SLAWSON: Effect of temperature and biodegradable organic carbon on control of biofilms by free chlorine in a model drinking water distribution system. Water Research 2005, Vol. 39, No. 6, pp. 953–964.
38. J. SKADSEN: Nitrification in a distribution system. Journal American Water Works Association 1993, Vol. 85, No. 7, pp. 95–103.
39. A. WILCZAK, J.G. JACANGELO, J.P. MARCINKO, L.H. ODELL, G.J. KIRMEYER, R.L. WOLFE: Occurence of nitrification in chloraminated distribution systems. Journal American Water Works Association 1996, Vol. 88, No. 7, pp. 74–85.
40. P.J. OLLOS, P.M. HUCK, R.M. SLAWSON: Factors affecting biofilm accumulation in model distribution systems. Journal American Water Works Association 2003, Vol. 95, No. 1, pp. 87–97.
41. R. BOE-HANSEN, H.J. ALBRECHTSEN, E. ARVIN, C. JORGENSEN: Bulk water phase and biofilm growth in drinking water and low nutrient conditions. Water Research 2002, Vol. 36, No. 18, pp. 4477–4486.
42. A.K. CAMPER, K. BRASTRUP, A. SANDVIG, J. CLEMENT, K. SPENCER, A.J. CAPUZZI: Effect of distribution system materials on bacterial regrowth. Journal American Water Works Association 2003, Vol. 95, No. 7, pp. 107–121.
43. A.O. AL-JASSER: Chlorine decay in drinking water transmission and distribution systems: Pipe service age effect. Water Research 2007, Vol. 41, No. 2, pp. 387–396.
44. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Przyczyny zużycia chloru wolnego w systemie dystrybucji wody. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 3, ss. 19–24.
45. L.A. ROSSMAN: The effect of advanced treatment on chlorine decay in metallic pipes. Water Research 2006, Vol. 40, No. 13, pp. 2493–2502.
46. I. FRATEUR, C. DESLOUIS, L. KIÉNÉ, Y. LEVI, B. TRIBOLLET: Free chlorine consumption induced by cast iron corrosion in drinking water distribution systems. Water Re-search 1999, Vol. 33, No. 8, pp. 1781–1790.
47. C.M. MANUEL, O.C. NUNES, L.F. MELO: Dynamics of drinking water biofilm in flow/non flow conditions. Water Research 2007, Vol. 41, No. 3, pp. 551–562.
48. S. WÄSCHE, H. HORN, D.C. HEMPEL: Influence of growth conditions on biofilm development and mass transfer at the bulk/biofilm interface. Water Research 2002, Vol. 36, No. 19, pp. 4775–4784.
49. M.W. LeCHEVALLIER, C.D. LOWRY, R.G. LEE, D.L. GIBBON: Examining the relationship between iron corrosion and the disinfection of biofilm bacteria. Journal American Water Works Association 1993, Vol. 85, No. 7, pp. 111–123.
50. M. DOMAŃSKA, J. ŁOMOTOWSKI: Badania nad szybkością zaniku chloru i dwutlenku chloru w wodzie w sieci wodociągowej. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 4, ss. 47–49.
51. A.F. CANTOR, J.K. PARK., P. VAIYAVATJAMAI: Effect of chlorine on corrosion in drinking water systems. Journal American Water Works Association 2003, Vol.95, No. 5, pp. 112–123.
52. M.W. LeCHEVALLIER, C.D. LOWRY, R.G. LEE: Disinfecting biofilm in a model distribution system. Journal American Water Works Association 1990, Vol. 82, No. 7, pp. 87–99.
53. C.D. NORTON, M.W. LeCHEVALLIER: Chloramination: Its effect on distribution system water quality. Journal American Water Works Association 1997, Vol. 89, No. 7, pp. 66–77.
54. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Wpływ nierównomierności rozbioru wody wodociągowej na zmianę jej jakości. Ochrona Środowiska 2004, vol. 26, nr 4, ss. 21–23.
55. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Ocena wtórnego zanieczyszczenia niestabilnej chemicznie wody w systemie dystrybucji. Ochrona Środowiska 2005, vol. 27, nr 4, ss. 35–38.
56. W. ZHANG, F.A. DiGIANO: Comparison of bacterial regrowth in distribution systems using free chlorine and chloramine: A statistical study of causative factors. Water Research. 2002, Vol. 36, No. 6, pp. 1469–1482.
57. M. ŁEBKOWSKA: Występowanie bakterii antybiotykoopornych w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 2, ss. 11–15.
58. M. EDWARDS, A. DUDI: Role of chlorine and chloramine in corrosion of lead bearing plumbing materials. Journal American Water Works Association 2004, Vol.96, No. 10, pp. 69–81.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPOB-0031-0002