Ефективність дії газів на очищення води з однаковим мікробним навантаженням
Анотація
Мета. Дослідити дію газів на процес водоочищення від аеробних мікроорганізмів
(МО) з однаковим їх вихідним вмістом у водному середовищі. Встановити природу газу, в атмосфері якого досягнуто найвищого ступеня зруйнованих мікробних клітин в одиниці об’єму води.
Методи. Для досліджень використовували аеробні бактерії роду Bacillus cereus з вихідним їх вмістом 7·104 КУО/см3. Досліджуваною водою слугувала модельна вода, створена на основі дистильованої дезаерованої води з внесенням до неї бактерій конкретного виду. Досліджуваними газами були кисень, вуглекислий газ, а також інертні – аргон та гелій. Умови процесу: тривалість - 2 години, швидкість барботування газів - 0,2 cм3/c, Т = 288±1 К. Використовували кількісний метод підрахунку вихідного та кінцевого числа мікроорганізмів (ЧМ) шляхом висівання зразків досліджуваної води на поживне середовище у чашки Петрі до та після експериментів.
Результати. Показано різну ефективність процесу водоочищення в залежності від природи газу. Представлено зміну величини ЧМ від часу барботування газів. Розраховано ступені руйнування досліджуваних мікроорганізмів в залежності від режиму обробки води та тривалості процесу. Криві дії газів на процес очищення води від бактерій мали спадний характер впродовж всієї тривалості експерименту, за винятком дії кисню. Вплив кисню на процес руйнування МО складається з двох стадій – незначне нагромадження клітин (І стадія) та подальше їх руйнування на ІІ стадії. Відсоток нагромадження клітин впродовж 3600с подачі кисню у водне середовище становив 9,43%, що зумовлено споживанням бактеріями барботованого кисню. Це й призвело до найнижчої ефективності процесу для дії кисню в кінцевому результаті (Dd лише 34,73%). Найбільшу ефективність руйнування МО виявлено при подачі вуглекислого газу (Dd = 91,0 %), що, очевидно, обумовлено збільшенням кислотності досліджуваного середовища (рНпоч = 6,1; рНкін = 4,3). Вивчено вплив гелію на очищення води при різному мікробному навантаженні. Показано, що ефективність руйнування клітин зростає із зменшення їх кількості в одиниці об’єму води.
Висновки. Показано вплив природи різних газів на процес руйнування аеробних МО у воді з однаковим та різним мікробним навантаженням. Встановлено, що процес очищення води від МО залежить від природи барботованого газу. Експериментально встановлено газ, подача якого дозволила досягнути найбільшої кількості загиблих клітин після 7200 с. Найвищу ефективність знезараження води досягнуто під час дії вуглекислого газу. Побудовано відносний ряд ефективної дії досліджуваних газів на очищення мікробної води.
Завантаження
Посилання
Kurmakova, I., Demchenko, N., Bondar, O. & Vorobyova, V. (2018). Microbiological Composition of the Biofilm on the Metal Surface of Sewage Constructions. Chemistry & Chemical Technology, 12(4), 519–522. https://doi.org/10.23939/chcht12.04.519
Ivanchenko, L. V., Kozhukhar, V. YA. & Brem, V. V. (2017). Chemistry and technology of water. Odes-sa: Ecology. (In Ukrainian)
Posthuma, L., Zijp, M. C., Zwart, D. D. …Birk , S. (2020). Chemical pollution imposes limitations to the ecological status of European surface waters. Scientific Reports, 10, 148-156. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71537-2
Haseena, M., Malik, M.F., Javed, A., Arshad, S., Asif, N., Zulfiqar, Sh. & Hanif, J. (2017). Water pollu-tion and human health. Environmental Risk Assessment and Remediation, 1(3), 16-19. https://doi.org/10.4066/2529-8046.100020
Chaudhry, F. N. & Malik, M. F. (2017). Factors Affecting Water Pollution: A Review. J. Ecosyst Ecogra-phy, 7(1), 225-230. https://doi.org/10.4172/2157-7625.1000225
Kravchenko, M. V. (2015). Physico-chemical analysis of natural drinking water from different sources of water supply. Ecological safety and nature management, 19(3), 52–60. (In Ukrainian)
Dirisu, G. B., Okonkwo, U. C., Okokpujie, I. P. & Fayomi, S. I. (2019). Comparative analysis of the effec-tiveness of reverse osmosis and ultraviolet radiation of water treatment. Journal of Ecological Engi-neering, 20(1), 61-75. https://doi.org/10.12911/22998993/93978
Oguma, K., Rattanakul, S. & Masaike, M. (2019). Inactivation of health-related microorganisms in water using UV light-emitting diodes. Water Supply., 19(5), 1507–1514. https://doi.org/10.2166/ws.2019.022
Nguyen, T. M., Suwan, P., Koottatep, Th. & Becka, S. E. (2019). Application of a novel, continuous-feeding ultraviolet light emitting diode (UV-LED) system to disinfect domestic wastewater for dis-charge or agricultural reuse. Water Res., 153, 53–62. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.01.006
Wei, C., Zhang, F., Hu, Y., Feng, C. & Wu, H. (2017). Ozonation in water treatment: The generation, basic properties of ozone and its practical application. Reviews in Chemical Engineering, 33(1), 302-315. https://doi.org/10.1515/revce-2016-0008
Potapchenko, N. G., Levadnaya, T. I., Soboleva, N. M. et al. (2007). Kinetics of death of E. coli under the influence of ozone. Chemistry and technology of water, 29(6), 582-594. (In Russia)
Manasfi, T. (2021). Ozonation in drinking water treatment: an overview of general and practical as-pects, mechanisms, kinetics, and byproduct formation. Comprehensive Analytical Chemistry. 92, 85-116. https://doi.org/10.1016/bs.coac.2021.02.003
Pawełek, J. & Bergel, T. (2019). Ozone water treatment in small water purification plants in Poland – Mszana Dolna case study. E3S Web of Conference, 86, 29-32. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20198600029
Santos, L. M., Silva, E. S., Oliveira, F. O., Rodrigues, L. A., Neves, P. R., Meira, C. S., Moreira, G. A., Lobato, G. M., Nascimento, C., Gerhardt, M. … Machado, B.A.S. (2021). Ozonized Water in Microbial Control: Analysis of the Stability, In Vitro Biocidal Potential, and Cytotoxicity. Biology, 10(6), 525-545. https://doi.org/10.3390/biology10060525
Raed A. A.-J., Vasantha A., Talal Y. (2015). Impact of pulsed ultrasound on bacteria reduction of natu-ral waters. Ultrasonics Sonochemistry, 27, 137–147. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2015.05.007
Luhovskyi, O. F., Gryshko, I. A. & Bernyk, I. M. (2018). Enhancing the Efficiency of Ultrasonic Wastewater Disinfection Technology. Journal of Water Chemistry and Technology, 40, 95-101. https://doi.org/10.3103/S1063455X18020078
Li, Y., Shi, X., Zhang, Zh. & Peng, Y. (2019). Enhanced coagulation by high-frequency ultrasound in Microcystis aeruginosa-laden water: Strategies and mechanisms. Ultrasonics Sonochem., 55, 232-242. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.01.022
Dai, Ch., Xiong, F., He, R. & Zhang, W. (2017). Effects of low-intensity ultrasound on the growth, cell membrane permeability and ethanol tolerance of Saccharomyces cerevisiae. Ultrasonics Sonochem., 36, 191-197. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.11.035
Iorio, M. C., Bevilacqua, A. & Corbo, M. R. (2019). A case study on the use of ultrasound for the inhi-bition of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes in almond milk. Ultrasonics Sono-chem., 52, 477-483. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.12.026
Kong, Y., Peng, Y. & Zhang, Zh. (2019). Removal of Microcystis aeruginosa by ultrasound: Inactiva-tion mechanism and release of algal organic matter. Ultrasonics Sonochem., 56, 447-457. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.04.017
Myahchenko, O. P. (2010). Fundamentals of ecology. Kyiv: Center for Educational Literature. (In Ukrainian)
Коval, I. (2020). Influence of Aerobic Bacteria Concentration on the Process of its Survival in the Pres-ence of Oxygen. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University Series «Еcоlogy», (23), 118-123. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2020-23-10 (In Ukrainian)
Ruigrok, M.J.R., Tomar, J. & Frijlink, H.W. (2019). The effects of oxygen concentration on cell death, anti-oxidant transcription, acute inflammation, and cell proliferation in precision-cut lung slices. Sci. Rep., 9, 16239-16248. https://doi.org/10.1038/s41598-019-52813-2
Baez, A. & Shiloach, J. (2014). Effect of elevated oxygen concentration on bacteria, yeasts, and cells propagated for production of biological compounds. Microb. Cell Fact., 13, 181-193. https://doi.org/10.1186/s12934-014-0181-5
Коval, I. (2020). Influence of Oxygen and Carbon Dioxide on Water Purification from Bacteria and Yeast Under Cavitation Conditions. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University Series «Еcоlogy», (22), 75-81. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2020-22-07 (In Ukrainian)
Коval, I. (2020). Рredominant microflora of natural and wastewaters of lviv region. Chemistry, Tech-nology and Application of Substances, 3(2), 121-126. https://doi.org/10.23939/ctas2020.02.121 (In Ukrainian)
Koval, I. & Starchevskyy, V. (2020). Gas nature effect on the destruction of various microorganisms under cavitation action. Chemistry & Chemical Technology, 14(2), 264-270. https://doi.org/10.23939/chcht14.02.264
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
