文摘

的个人方法消毒过乙酸(PAA)和紫外线辐射和结合过程PAA /紫外线在水中(合成)和生活废水是用来验证这些高级氧化过程的个人和共同作用的微生物失活的排泄物污染指标的有效性大肠杆菌,总大肠杆菌群(对于生活废水)和大肠杆菌噬菌体(如病毒指标)。实验条件下调查,剂量的2、3和4 mg / L (PAA和接触时间10分钟和60和90年代暴露于紫外线辐射,结果表明,组合方法PAA /紫外线提供优越疗效相比,个人的消毒方法。

1。介绍

水域不存在质量代表威胁人类健康,由于污染的人群通过水传播疾病的可能性。根据Trata巴西研究所全球腹泻造成的死亡人数的88%是由不合适的卫生引起的。2011年,在巴西,396.048人感染腹泻,35%的5岁以下儿童患者(1]。

水污染的主要来源之一是释放生生活污水或废水,未经有效处理,构成潜在负载感染者[所分泌的致病菌2,3]。

在这样的背景下,污水消毒过程的兴趣越来越高。

氯是使用最广泛的消毒剂对水和废水的世界各地。这是由于其主要技术,低成本,证明在灭活效率的各种病原微生物(3- - - - - -5]。

然而,使用氯消毒生活污水废水前需要脱氯释放体内的受体;即使在低浓度、氯是有毒的水生活。关于饮用水,担心这消毒剂氧化一些种类的有机物,主要是腐殖酸和富里酸,和形成三卤甲烷,这是高度致癌的化合物(5,6]。

由于这个问题,新的研究已经被开发出来,寻求替代氯消毒剂,如紫外线(UV)辐射、过醋酸(PAA),和先进的氧化过程的PAA / UV建议在本研究分析。

紫外线辐射是一种物理机制,将电磁能量传输到微生物的遗传物质,通过特殊的水银蒸汽灯。当紫外线辐射穿透细胞壁,它破坏了微生物繁殖能力(7]。

紫外线辐射呈现的优势有效的灭活的各种微生物没有引发可能对人类有害的残余影响或水生活;它很容易操作,需要消毒接触时间短,这意味着更小的单位在水或污水处理厂7]。

然而,小剂量可能不是有效的灭活病毒,孢子,囊肿,和一些生物可能反向辐射效应通过光致复活作用或黑暗的修复。除此之外,浊度和总悬浮物的污水可能会减少通过辐射消毒的功效。关于饮用水,主要的不便是消毒剂残留在分配制度的缺失。紫外线辐射比氯化更昂贵,但成本成为竞争(脱氯时考虑4,6,7]。

过醋酸(CH₃有限公司₃H)是一种强氧化剂,提出优点:容易实现的治疗(不需要高投资),微生物活动的大范围甚至在异构有机质的存在,没有残余或有毒和/或诱变副产品,不需要脱氯,呈现低pH值依赖和接触时间短8]。

没有报告在文献中指出PAA作为致癌或它在生殖毒性和人类发展。

当测量研究PAA消毒污水的使用,Cavallini et al。9观察到毒性结果和副产物的形成与氯相比非常低,这可能归因于PAA废水成分和其快速分解。

使用PAA污水消毒的缺点是废水有机物含量的增加,提高微生物再生,氯相比,高成本和低效率对一些病毒和寄生虫(8,10),在水中消毒、消毒剂残留的缺失。

在文献中,一些高级氧化过程(aop)提出(UV / H₂O₂阿,₃/小时₂O₂阿,₃/紫外线,TiO₂/紫外线)。aop基于二级氧化剂的使用,如自由基(OH)、可交互的紫外线辐射产生的化学消毒剂可以释放这样的激进分子。羟基自由基是高度活性氧化剂代理可用于氧化有机和无机化合物和其他有毒污染物或者耐生物治疗和消毒剂(11,12]。

PAA / UV顺序过程有PAA光解作用下的紫外线。根据Caretti Lubello [11)有一个中断的债券oo的PAA分子,与随后的氢氧自由基的形成。PAA氢的存在不仅有助于形成PAA再次尽快消费,而且新羟基自由基的形成。

两个或两个以上的消毒剂的使用,同时或顺序,特征构成的消毒方法(7]互动或组合,提出了增加微生物失活效率在某些微生物组是一个优势;这包括合作发生的可能性,最小化的消毒副产物的形成,和小剂量的消毒剂的使用代理。

亚致死的破坏微生物的细胞壁由消毒代理可以改善机体的敏感性的作用其他消毒剂,然后合作。

然而,尽管有前途的优点结合过程的使用,他们不改进当前全球的消毒情况。因此,在这一领域的研究,涉及不同的消毒方法相结合,是PAA /紫外线的情况下在不同组的微生物指标,是高度相关的。

本研究提出了测试使用过醋酸废水和合成水消毒(PAA),紫外线辐射和采用顺序PAA / UV过程微生物失活的指标:大肠杆菌,总大肠菌群,大肠杆菌噬菌体。

2。材料和方法

2.1。实验条件

消毒实验,在水和废水,进行了分别与PAA,紫外线辐射和使用顺序PAA / UV法。个人化验PAA和紫外线辐射进行为了计算合作,一旦考虑个人消毒使用的方法测试,将在部分3。

水正在研究,名为合成水,是由去离子水和特定的盐,根据水和废水的标准检测方法(13),并添加到微生物指标的特性:大肠杆菌写明ATCC 11229株细菌(指标)和大肠杆菌噬菌体(病毒指标)从污水分离,使用大肠杆菌CIP 55.30作为东道主的压力。

废水收集在市政污水处理厂的输出(WTP)组成的生物二级处理:流化床厌氧反应器(FBAR)和上流式厌氧污泥层并行(UASB),其次是稳定塘、和污水样品收集在这个池塘的输出。

紫外线消毒的测试,实验室反应堆测量45厘米×40厘米×15厘米受雇,操作在一个批处理模式下,由不锈钢、铝盖可拆卸,包含六个出现15 W水银蒸汽灯。

紫外反应器中充满了废水和合成水,液体达到4厘米,占了总量的7,5升。为了进行实验,在反应堆的六个灯打开提前30分钟来产生热量和稳定。时代的接触采用60和90秒,这125年剂量实验废水的特点,16岁,187年,74多工作站系统/ cm²测试1到109年,89年和164年,84多工作站系统/ cm²为测试2。关于水的实验,同一次曝光,60和90年代,282年剂量的特点,58和423年的87兆瓦²/厘米,分别在测试1到217年,71年和326年,56多工作站系统测试2²/厘米。

液体在整个曝光时间,一直在磁搅拌,防止固体颗粒的沉降。曝光时间结束后,样品的微生物检查。

辐射强度测量进行了辐射计(Vilber Lourmat)与紫外线辐射探测器传感器波长254纳米。确定紫外线辐射剂量,丹尼尔(描述的路线14),以及研究由Souza et al。15),之后。

PAA在批处理模式进行消毒试验采用商业产品PROXITANE 1512第四纪混合物在平衡包含过醋酸(15%)、过氧化氢(23%)、乙酸(16%),和稳定的车辆。与废水实验,PAA剂量应用2,3,4 mg / L在测试1和测试2中3 mg / L;所有剂量的接触时间是10分钟。与水的实验,在这两个测试,PAA剂量使用2、3和4 mg / L和接触时间是10分钟。灭活剩余PAA,指定的接触时间后,硫代硫酸钠(1%)添加比例在0,1毫升每100毫升样品。剩余PAA通过分光光度法测定,用发色团N, N-diethyl-p-phenylenediamine (DPD) ((C₂H₅)₂C₆H₄NH₂,97%的奥尔德里奇)[9]。

相结合的方法,相同的程序被单个方法,PAA是主要的消毒工作,接触时间后,废水是暴露在预先设定的紫外线辐射剂量。

2.2。样品描述

样品的物理化学特性是根据程序进行表示水和废水的标准检测方法(13],浊度、总悬浮物、化学需氧量(COD)和吸光度254海里分析废水和浊度、pH值、鳕鱼、和吸光度254海里的水。除此之外,总大肠杆菌群,大肠杆菌和大肠杆菌噬菌体在废水和量化大肠杆菌和在水中大肠杆菌噬菌体。

为了量化大肠杆菌和总大肠杆菌群(TC)是采用膜过滤技术使用选择性培养基琼脂Hicrome ECC基地的猫。M1294 (Himedia)使总大肠菌和的同时测定大肠杆菌。

量化的大肠杆菌噬菌体,板测试是根据CETESB L5.225规范(16)和使用的培养基进行了改造胰蛋白酶的大豆琼脂(TSA)。

3所示。结果与讨论

3.1。污水消毒采用PAA和紫外线辐射测试方法

废水的浊度的理化分析结果,海温,鳕鱼,和吸光度254海里不同,分别从8日,43 - 71,7南大,15到140 mg / L, 53到164 mg / L, 0313年到0364年从第一到第二个测试。

在表1微生物失活的结果采用PAA和紫外线个体的方法,和失活的计算方程被使用,对应于初始数量(总样品)和微生物消毒后的微生物。

在紫外线测试结果的关系,良好的全球效率观察失活在测试2,达到3,48日志大肠杆菌失活的值都使用剂量的紫外线,3,1日志大肠杆菌噬菌体,也对紫外线剂量,和3,35日志总大肠杆菌群164,84多工作站系统/ cm²剂量。

在测试1,尽管大肠杆菌噬菌体失活呈现较低的值,其失活是有效的(表1)。这是由于一个事实,即大肠杆菌噬菌体的总浓度废水并不是很高。另一方面,在同样的测试中,紫外线辐射并不是很有效的去除总大肠杆菌群(最大的失活的日志1,76)。最大的困难总大肠菌的失活也观察到在其他几个地区特定的文学研究,包括Souza et al。15]。

在测试2,虽然污水浊度远高于在测试1,紫外线消毒没有效率降低。

与失活的微生物指标大肠杆菌、TC和大肠杆菌噬菌体,PAA测试和剂量应用,失活2日志观察以下所有微生物,除了大肠杆菌在第二个测试中,4,48观察日志。关于特别是大肠杆菌噬菌体Souza和丹尼尔17]也观察到的结果低失活的病毒指标,采用3和4 mg / L PAA浓度和接触时间20分钟。

Gehr et al。18)分析不同的消毒过程,其中PAA、臭氧、紫外线辐射,治疗一个市政废水的WTP雇佣了物理化学治疗(铁凝固或铝)对待国内和工业废水完全观察到高负面影响有机质的PAA消毒,甚至使PAA在这种情况下不可行的采用替代消毒剂为STS研究。重要的是要强调,研究所有污水样本提出了高浓度的溶解有机碳(DOC) (124 - 240 mg / L), SS (16-45 mg / L),浊度(16-31南大)。

关于PAA测试,采集样本进行鳕鱼和残留的分析。

PAA残余,10分钟的接触后,低;变化从< 0,1 - 0,92 mg / L在测试1和0,34测试2 mg / L,表明相当一部分PAA应用废水氧化消耗/消毒阶段。与PAA消毒后,COD浓度的增加而增加的PAA应用(在测试1,例如,来自53毫克/ L在污水总值70 mg / L 4 mg / L PAA)的应用。这个事实在其他研究的作者开发的这项研究中,特别注意研究Cavallini et al。19]分析了废水的消毒与PAA和观察到的应用不同的PAA剂量20分钟的接触时间导致的污水COD平均增加15%在每个10 mg / L PAA应用。

根据Kitis [8]PAA消毒污水中有机物含量的增加样品,与微生物相关的潜在的再生,是最大的不便使用的消毒剂。作者认为这增加乙酸的存在,这是一种可生物降解的化合物,目前在PAA成分和其分解产物。

然而,这项工作的作者并不认为鳕鱼海拔只有乙酸,为提出Kitis [8),一旦PAA percarboxylic酸也有助于消毒污水的有机负荷。因此,它不可能与鳕鱼海拔只有乙酸。

3.2。PAA /紫外线消毒顺序的废水

在表2结果,PAA /紫外线测试废水提出了序贯法。

为大肠杆菌获得了4、5日志失活对PAA /紫外线剂量使用在实验2中,100%的失活。还为三个,最后结合剂采用3(187、74),4(125年,16)和4(187、74),尽管低失活日志(04),100%大肠杆菌失活效率也达到了。

总大肠菌,失活到4,25个日志4(187、74)剂量得到,对于大肠杆菌噬菌体,3,1日志都失活剂应用在实验2中,和2 5日志剂量3(125年,16)和4(187、74)在实验1。

一般来说,消毒与序贯法测试的实验被证明是更有效的比单独使用消毒剂。在大多数情况下,所达到的最高失活日志只使用消毒剂之一是克服在序贯法使用小剂量的消毒剂。这个结果表明,序贯法可以带来经济效益,一旦每个消毒剂较小的剂量需要在这个过程中比消毒只有PAA或紫外线辐射。

3.3。协同验证

的失活结果顺序消毒测试,可以验证的发生或不发生协同作用的方法。根据雀et al。20.),协同验证的前提产生的失活必须高于连续行动的总和个人失活。考虑 在哪里是顺序的过程产生的失活,是主要消毒剂产生的失活,是次要的消毒剂产生的失活,是生物体最终数字,是生物最初的数量。

提出了协同验证的测试的结果在表3。

根据获得的结果,观察协同很少,只在发生大肠杆菌与剂量3(187、74)和大肠杆菌噬菌体的剂量3(125年,16)和1(187、74),第一个测试。在测试2,有协同作用只在总大肠菌的失活,与剂量3 (164、84)。也就是说,在大多数情况下,提供的失活序贯法低于单独的消毒过程中失活的总和。

然而,尽管序贯法几乎不存在协同作用,这是比个人更有效的消毒方法。获得的序贯方法提供了更高的失活值在三种方法进行了分析,这些都是4,48日志大肠杆菌、4、25日志总大肠杆菌群,1和3,大肠杆菌噬菌体的日志。

废水的实验中,剩余价值较低的PAA污水不允许AOP的形成及其潜在影响添加到微生物失活。

Caretti和Lubello11]提出了废水的深度处理,针对完整的重用在农业、和评估的效率PAA和紫外线消毒剂在配置:PAA /紫外线和UV / PAA,,考虑到相同的剂量,观察到失活的水平达到了PAA之前添加了紫外线辐射时更高。失活的影响导致的PAA / UV方法克服这些消毒剂个体效应的总和,证实了这两种治疗方法之间协同作用。最高效率的PAA /紫外线联合方法归结为自由基的形成由于PAA光解作用,在紫外线的存在。

Koivunen和Heinonen-Tanski12),与PAA / UV方法相结合,观察协同效应对肠道细菌,达到值除以2日志失活大肠杆菌。然而,大肠杆菌噬菌体失活呈现协同效应值要低得多。

3.4。测试水的消毒使用个人PAA和紫外线辐射的方法

对于实验合成水,浊度是0,52南大第一测试和0,82年第二次测试;鳕鱼不同在367和377 mg / L在第一次测试和第二个655和665 mg / L;254纳米的吸光度变化从0069年到0107年第一个测试和0136年到0158年的第二次。

高鳕鱼和吸光度值合成水是由于文化媒体中微生物菌株添加到水,这也提供了高浊度水测试2,和鳕鱼有其价值翻了一番,在测试2,高度的比例大肠杆菌浓度和消毒前在水中大肠杆菌噬菌体。

在表4微生物失活的,结果合成水消毒测试采用单个方法PAA和紫外线辐射。

在测试1提供的紫外线辐射0,13个日志大肠杆菌失活后60年代暴露和总疗效在90年代,大约2,7日志,显著改善这种微生物的失活指出紫外线剂量的增加。

根据数据表中给出4紫外线系统是高效的大肠杆菌对于90年代曝光时间和大肠杆菌噬菌体失活,在辐射剂量超过300 mW·s·厘米⁻²生成的测试。

与PAA在测试实验1、2 mg / L PAA提供1的浓度,7日志大肠杆菌失活和浓度3和4 mg / L总失活(2 7日志)。关于第二个测试,只有剂量4 mg / L导致大肠杆菌噬菌体最大失活(3 3日志)和2,95日志大肠杆菌。

在表5消毒后,PAA残差存在于样品的不同剂量应用。

PAA并不完全消耗(后10分钟的接触时间)在任何浓度的应用;一定模式的PAA消费甚至观察到:剂量2、3和4 mg / L应用在第一个测试中,消费,分别1、25;1、34;1、6 mg / L PAA和在第二个测试中,提出了微生物密度更高的样品在消毒前,PAA残留低,消费是1,8;1、55;和89 mg / L,分别为同一剂量之前使用。PAA消费,在这项研究中,总是低于2 mg / L,这似乎意味着只有特定比例的PAA应用是用来满足需求和消毒;剩下的PAA水和废水中残留的形式,不是抗菌效果。

后观察,重要的是要强调使用PAA在满刻度,对不同水或污水特点,需要评估的实际消费,这在其他因素取决于有机质和微生物密度的特点,因此被雇佣的最佳用量为每一种情况下,旨在避免不必要的成本主要使用化学产品。

3.5。用合成水顺序PAA /紫外线消毒

在表6,微生物大肠杆菌和大肠杆菌噬菌体失活值顺序PAA /紫外线消毒,以及PAA残余,。

的大肠杆菌和大肠杆菌噬菌体失活结果与PAA处理过的水(2、3和4毫克/升)其次是紫外线辐射被认为是优秀的,一旦达到5日志微生物减少总剂量使用,并在所有情况下该方法的检出限了,60秒后紫外线辐射,这表明它可以减少紫外线辐射时间。

PAA残留检测接触段10分钟后,在这个实验中获得的值更高的失活是归因于哦激进的发生形成AOP提供的PAA /紫外线。

4所示。结论

这项研究使我们得出这样的结论大肠杆菌、TC和大肠杆菌噬菌体微生物失活通过先进的PAA /紫外线氧化过程是一种提出了高效的微生物失活后导致最大消毒值。没有提供合成水的悬浮物,一般来说,更好的微生物失活的结果相比,废水的实验。这可能是由于提供的屏蔽效应悬浮粒子,防止微生物消毒剂的行动代理人,化学,尤其是紫外线辐射。

协同发生的可能性等使用aop PAA / UV提议是一个非常重要的工具,应该更好的调查,因为它能保证更高的全球消毒剂消毒效果即使低剂量应用,这可能降低成本的过程。虽然经济可行性尚未评估在这项研究中,这是一个有关方面,主要在WTP的情况;这个因素可能是一个统治消毒系统维护等单位。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。