Skutki obecności biofilmu w systemach dystrybucji wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

Świderska-Bróż, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Skutki obecności biofilmu w systemach dystrybucji wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

Autorzy

Świderska-Bróż M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Threats associated with the presence of biofilm in drinking water distribution systems

Języki publikacji

Abstrakty

Przedstawiono główne problemy wynikające z obecności biofilmu w elementach systemu dystrybucji wody wodociągowej. Omówiono zagadnienie zwiększonego zapotrzebowania wody na środki dezynfekcyjne, niezbędne do kontroli rozwoju obrostów biologicznych w sieci wodociągowej. Scharakteryzowano zjawiska intensyfikacji korozyjnego niszczenia materiałów instalacyjnych przez biofilm, wtórnego zanieczyszczenia wody wodociągowej oraz problemy eksploatacyjne jej dystrybucji i niszczenia obrostów biologicznych. Wykazano, że powstawanie i rozwój biofilmu na wewnętrznych powierzchniach elementów systemu wodociągowego nie tylko zwiększa koszty dystrybucji wody, ale przede wszystkim stanowi zagrożenie zdrowia jej konsumentów na skutek obecności w wodzie mikroorganizmów tworzących biofilm oraz produktów ich aktywności życiowej.

The paper addresses some major issues linked with biofilm development in drinking water distribution systems. Consideration is given to the increased demand of water for disinfectants, as they have become an indispensable part of biofilm growth control in water-pipe networks. Upward trends are observed in biofilm-induced corrosive damage of plumbings and pipes, and also in tap water recontamination. Both the phenomena give rise to serious operating problems concomitant with the degradation of the biofilm formed and, consequently, with safe water supply to the user. Biofilm formation and development on the internal surfaces of the water distribution system is becoming a matter of growing concern not only because of the continuing rise in the cost of tap water distribution. Far more alarming are the threats to public health emerging from the presence of microorganisms colonizing the biofilm and from the products of microbial activity in the water supplied to the users.

Słowa kluczowe

materiał instalacyjny korozja elektrochemiczna korozja mikrobiologiczna biofilm produkt korozji środek dezynfekcyjny wtórne zanieczyszczenie wody

pipe material biofilm plumbings electrochemical corrosion microbiological corrosion corrosion product disinfectant regrowth

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2012

Tom

Vol. 34, nr 1

Strony

9--14

Opis fizyczny

Bibliogr. 67 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. B. KOŁWZAN: Analiza zjawiska biofilmu – warunki jego powstawania i funkcjonowania. Ochrona Środowiska 2011, vol. 33, nr 4, ss. 3–14.
2. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ: Czynniki współdecydujące o potencjale powstawania i rozwoju biofilmu w systemach dystrybucji wody. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 3, ss. 1–7.
3. 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.
4. 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.
5. M. ŁEBKOWSKA: Występowanie bakterii antybiotykoopornych w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 2, ss. 11–15.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. L.A. ROSSMAN: The effect of advanced treatment on chlorine decay in metallic pipes. Water Research 2006, Vol. 40, No. 13, pp. 2493–2502.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. R.R. TRUSSEL: Safeguarding distribution system integrity. Journal American Water Works Association 1999, Vol. 91, No. 1, pp. 46–54.
16. 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.
17. J. LÅNGMARK, M.V. STOREY, N.J. ASHBOLT, T.A. STENSTRÖM: 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.
18. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Ocena wtórnego zanieczyszczenia niestabilnej chemicznie wody w systemie dystrybucji. Ochrona Środowiska 2005, vol. 27, nr 4, ss. 35–38.
19. V. GAUTHIER, B. GERARD, J.M. PORTAL. J.C. BLOCK, D. GATEL: Organic matter as loose deposits in a drinking water distribution system. Water Research 1999, Vol. 33, No. 4, pp. 1014–1026.
20. 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.
21. P.J. OLLOS, R.M. SLAWSON, P.M. HUCK: Bench scale investigations of bacterial regrowth in drinking water distribution systems. Water Science and Technology 1998, Vol. 38, No. 8–9, pp. 275–282.
22. 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.
23. 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.
24. 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.
25. T.M. TRACZEWSKA, M. SITARSKA: Development of biofilm on synthetic polymers used in water distribution. Environment Protection Engineering 2009, Vol. 35, No. 1, pp. 151–159.
26. 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.
27. M. BATTE, B. KOUDJONOU, P. LAURENT, L. MATHIEU, J. COALLIER, M. PREVOST: Biofilm responses to ageing and to a high phosphate load in a bench-scale drinking water system. Water Research 2003, Vol. 37, No. 6, pp. 1351-1361.
28. P.J. BREMER B.J. WEBSTER, D.B. WELLS: Biocorrosion of copper in potable water. Journal American Water Works Association 2001, Vol.93, No. 8, pp. 82–91.
29. J. NAWROCKI, U. RACZYK-STANISŁAWIAK, J. ŚWIETLIK, A.OLEJNIK, M. SROKA: Corrosion in a distribution system: Steady water and its composition. Water Research 2010, Vol. 44, No. 6, pp. 1863–1872.
30. D. NERCESSIAN, F.D. DUVILLE, M. DESIMONE, S. SIMISON, J.P. BUSALMEN, J. PABLO: Metabolic turnover and catalase activity of biofilms of Pseudomonas fluorescens (ATCC 17552) as related to copper corrosion. Water Research 2010, Vol. 44, No. 8, pp. 2592–2600.
31. J.M. MONTGOMERY: Water Treatment Principles and Design. Wiley and Sons, New York 1985.
32. 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.
33. K. OLAŃCZUK-NEJMAN: Mikroorganizmy w kształtowaniu jakości i uzdatnianiu wód podziemnych. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2001, vol. 1.
34. 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.
35. J. YU, D. KIM, T. LEE: Microbial diversity in biofilm on water distribution pipes of different materials. Water Science and Technology 2010, Vol. 61, No. 1, pp. 163–171.
36. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Główne przyczyny wtórnego zanieczyszczenia wody w systemie dystrybucji. Ochrona Środowiska 2006, vol. 28, nr 4, ss. 29–34.
37. M.J. LECHTOLA, T.K.NISSINEN, I.T. MIETTINEN, P.J. MARTIKAINEN, T. VARTIAINEN: Removal of soft deposits from the distribution system improves the drinking water quality. Water Research 2004, Vol. 38, No. 3, pp. 601–610.
38. U. TELGMAN. H. HORN, E. MORGENROTH: Influence of growth history on sloughing and erosion from biofilm. Water Research 2004, Vol. 38, No. 17, pp. 3671–3684.
39. N. DERLON, A. MASSE, R. ESCUDIE, N. BERNET, E. PAUL: Stratification in the cohesion of biofilms grown under various environmental conditions. Water Research 2008, Vol. 42, No. 8–9, pp. 2102–2110.
40. 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.
41. J. ŁOMOTOWSKI: Przyczyny zmian jakości wody w systemach wodociągowych. Instytut Badań Systemowych PAN, Warszawa 2007.
42. M. ŁEBKOWSKA, E. PAJOR, A. RUTKOWSKA-NAROŻNIAK, M. KWIETNIEWSKI, J. WĄSOWSKI, D. KOWALSKI: Badania nad rozwojem mikroorganizmów w przewodach wodociągowych z żeliwa sferoidalnego z wykładziną cementową. Ochrona Środowiska 2011, vol. 33, nr 3, ss. 9–13.
43. A. FRANCISQUE, M.J. RODRIGUEZ, L.F. MIRANDA-MORENO, R. SADIQ, F. PROULX: Modelling of heterotrophic bacteria counts in water distribution system. Water Research 2009, Vol. 43, No. 4, pp. 1075–1083.
44. 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.
45. A. SOKOŁOWSKA, K. OLAŃCZUK-NEYMAN: Badania zmian jakości mikrobiologicznej wody w sieci wodociągowej aglomeracji trójmiejskiej. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 4, ss. 15–19.
46. 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.
47. M. SIMÕES, L.C. SIMÕES, M.J. VIEIRA: Spesies association increases biofilm resistance to chemical and mechanical treatments. Water Research 2009, Vol. 43, No. 1, pp. 229–237.
48. M. PREVOST, A. ROMPRE, J. COALLIER, P. SERVAIS, P. LAURENT, B. CLEMENT, P. LAFRANCE: Suspended bacterial biomass and activity in full-scale drinking water distribution systems: Impact of water treatment. Water Research 1998, Vol. 32, No. 5, pp. 1393–1406.
49. 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.
50. 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.
51. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Wpływ nierównomierności rozbioru wody wodociągowej na zmianę jej jakości. Ochrona Środowiska 2004, vol. 26, nr 4, ss. 21–23.
52. 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.
53. 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.
54. P.A. RUSIN, J.B. ROSE, C.P. GERBA: Health significance of pigmented bacteria in drinking water. Water Science and Technology 1997, Vol. 35, No. 11–12, pp. 21–27.
55. I.T. MIETTINEN, O. ZACHEUS, C.-H. von BONSDORFT, T. VARTIAINEN: Waterborne epidemics in Finland 1998–1999. Water Science and Technology 2001, Vol. 43, No. 12, pp. 67–71.
56. G.F. CRAUN, R.L. CALDERON: Waterborne disease outbreaks caused by distribution system deficiencies. Journal American Water Works Association 2001, Vol. 93, No. 9, pp. 64–75.
57. H. SUFFET, A. CORADO, D. CHOU, M.J. MCGUIRE, S. BUTTERWORTH: Taste and odor survey. Journal American Water Works Association 1996, Vol. 88, No. 4, pp. 168–180.
58. J. ŚWIETLIK, U. RACZYK-STANISŁAWIAK, T. LASKOWSKI, J. NAWROCKI: Badania modelowe migracji wybranych pierwiastków z żeliwa i stali do wody na skutek korozji przewodów wodociągowych. Ochrona Środowiska 2011, vol. 33, nr 3, ss. 71–76.
58. M.J. RODRIGUEZ, J.B. SERADES: Spatial and temporal evolution of trihalomethanes in three water distribution systems. Water Research 2001, Vol. 35, No. 6, pp. 1572–1586.
60. V.J. PEREIRA, H.S. WEINBERG, P.C. SINGER: Temporal and spatial variability of DBPs in a chloraminated distribution system. Journal American Water Works Association 2004, Vol. 96, No. 11, pp. 91–102.
61. L.S. ROSSMAN, R.A. BROWN, P.C. SINGER, J.R. NUCKOLS: DBP formation kinetics in a simulated distribution system. Water Research 2001, Vol. 35, No. 14, pp. 3483–3489.
62. W.J. CHEN, C.P. WEISEL: Halogenated DPB concentrations in a distribution system. Journal American Water Works Association 2004, Vol. 86, No.4, pp. 151–163.
63. C.J. VOLK, R. HOFMANN, C. CHAURET, G.A. GAG-NON, R. RANGER, R.C. ANDREWS: Implementation of chlorine dioxide disinfection: Effects on the treatment change on drinking water quality in a full-scale distribution system. Journal of Environmental Engineering and Science 2002, Vol. 1, No. 5, pp. 323–330.
64. W.F. YOUNG, H. HORTH, R. CRANE, T. OGDEN, M. ARNOTT: Taste and odor threshold concentrations of potential potable water contaminants. Water Research 1996, Vol. 30, No. 2, pp. 331–340.
65. J.H.G. VREEBURG, J.B. BOXALL: Discolouration in potable water distribution systems: A review. Water Research 2007, Vol. 41, No. 3, pp. 519–529.
66. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ, M. WOLSKA: Wpływ przerw w dostawie wody wodociągowej na zmiany jej składu fizyczno-chemicznego. Ochrona Środowiska 2003, vol. 25, nr 4, ss. 69–73.
67. A. KOTOWSKI: Analiza hydrauliczna zjawisk wywołujących zmniejszenie przepływności rurociągów. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 27–32.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPOB-0045-0002