Impact of UV and secondary disinfection on microbial control in a model distribution system


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Abstract

This study evaluates the synergistic effects of ultraviolet (UV) and secondary disinfectants on water quality in a model distribution system. Chemical disinfectants evaluated for residual disinfection include chlorine dioxide, monochloramine, and free chlorine. Results suggest that there may be synergistic effects between UV and the chemical disinfectants for controlling microbiological re-growth in drinking water distribution systems. UV disinfection appeared to increase the vulnerability of bacteria located in suspension or within biofilms to chemical disinfection, although only at low disinfectant residual concentrations of 0.25, 0.50, and 1.0 mg/L for chlorine dioxide, free chlorine, and monochloramines, respectively. At high disinfectant residual concentrations of 0.50, 1.0, and 2.0 mg/L for chlorine dioxide, free chlorine, and monochloramines, respectively, results indicated that chemical disinfection alone would be adequate for microbial control. In the reactors receiving UV pre-treatment, both chlorine dioxide and free chlorine disinfection were far more effective in reducing the growth of suspended heterotrophic bacteria than without UV pre-treatment. Similar biofilm and suspended bacterial levels were observed without subsequent chemical disinfection regardless of the presence or absence of UV treatment. Overall, these findings imply that UV treatment prior to chemical disinfection enhances microbial control in distribution systems. These results indicate the use of UV pre-treatment can be effective at reducing the disinfectant concentration necessary for microbial control, therefore reducing the potential for the formation of disinfectant by-product in the system.RésuméLa présente étude évalue les effets synergétiques des UV et des désinfectants secondaires sur la qualité de l'eau dans un système de distribution d'eau modélisé. Les désinfectants chimiques évalués pour la désinfection résiduelle comprennent le dioxyde de chlore, la monochloramine et le chlore libre. Les résultats suggèrent que des effets synergétiques sont possibles entre les UV et les désinfectants chimiques pour le contrôle de la multiplication des micro-organismes dans les systèmes de distribution de l'eau potable. La désinfection UV semblait accroître la vulnérabilité des bactéries en suspension ou sur les biofilms à la désinfection chimique, mais uniquement à de faibles concentrations résiduelles de désinfectants de 0,25, 0,50 et 1,0 mg/L respectivement de dioxyde de chlore, de chlore et de monochloramines. À de fortes concentrations résiduelles de désinfectants de 0,50, 1,0 et 2,0 mg/L de dioxyde de chlore, de chlore et de monochloramines respectivement, les résultats montrent que la désinfection chimique seule pourrait être adéquate pour le contrôle microbien. Dans les réacteurs, les désinfections au dioxyde de chlore (ClO2) et au chlore libre (Cl2), avec prétraitement UV, étaient toutes deux beaucoup plus efficaces pour réduire la croissance des bactéries hétérotrophes en suspension que sans prétraitement UV. Des niveaux similaires de biofilms et de bactéries en suspension ont été observés sans désinfection chimique subséquente, peu importe la présence ou l'absence de traitement UV. Règle générale, ces constatations impliquaient que le traitement UV avant la désinfection chimique améliore le contrôle microbien dans les systèmes de distribution. Ces résultats indiquent aussi que l'utilisation du prétraitement UV peut être efficace pour réduire la concentration en désinfectant nécessaire pour la lutte microbienne, réduisant ainsi le potentiel de formation de sous-produits de désinfectant dans le système.

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