STABILNO WODY Biologiczn stabilno wody utosamia si z

STABILNOŚĆ WODY

Biologiczną stabilność wody utożsamia się z brakiem potencjalnej zdolności tej wody do ponownego wzrostu i rozwoju mikroorganizmów podczas jej przebywania w sieci wodociągowej. Woda stabilna biologicznie to taka, która nie podtrzymuje wzrostu mikroorganizmów. Zastosowanie wysoko efektywnych technologii uzdatniania wody spowodowało, że woda kierowana do sieci wodociągowej spełnia standardy i zalecenia. Pomimo to, podczas przesyłania do odbiorcy często następuje pogorszenie jej jakości. Zjawisko wtórnego zanieczyszczenia wody podczas jej transportu do odbiorców stwierdza się w wielu systemach wodociągowych. Dużym problemem zakładów wodociągowych jest utrzymanie jakości wody w sieci dystrybucyjnej w takim samym stanie, jak w momencie kiedy opuszcza ona stację uzdatniania wody.

Wzrost bakterii w wodzie i na powierzchni przewodów wodociągowych następuje przy: • stężeniu węgla podlegającego asymilacji (AWO) > 100 µg/dm 3; • 0, 2 – 2 mg. N/dm 3 i • < 0, 01 mg. P/dm 3. Takie ilości biogenów występują często w sieci wodociągowej w wyniku niepełnego usuwania związków organicznych metodami stosowanymi w stacjach uzdatniania wody (SUW) oraz ich uwalniania z autolizowanych komórek bakterii.

Brak stabilności biologicznej wody wprowadzanej do sieci wodociągowej jest spowodowany obecnością nieorganicznych i organicznych substratów podatnych na biodegradację. Do tych substratów, często występujących w wodzie należą: • azot amonowy i azotynowy, • biodegradowalny rozpuszczony węgiel organiczny (BRWO), • żelazo (II), • mangan (II), • wodór gazowy rozpuszczony, • dwusiarczki, tiosiarczany i siarkowodór. Substraty te są przyczyną niestabilności wody powodowanej jej utlenianiem, co prowadzi do ubytku tlenu rozpuszczonego, akceptora elektronów dla bakterii wykorzystujących omawiane substraty jako donory elektronów. Ubytek tlenu rozpuszczonego i rozwój mikroorganizmów wpływają niekorzystnie na jakość transportowanej wody.

Do chwili obecnej nie ma jednoznacznie przyjętych standardów biostabilności wody. W literaturze spotyka się następujące propozycje wartości charakteryzujące granicę biostabilności wody: 1. stężenie biodegradowalnego węgla organicznego (BWO) w wodzie niechlorowanej nie przekracza 0, 16 mg/dm 3 2. stężenie biodegradowalnego węgla organicznego (BWO) w wodzie chlorowanej nie przekracza 0, 15 mg/dm 3 BWO w 200 C oraz 0, 30 mg/dm 3 BWO w 150 C 3. 0, 1 mg/dm 3 BWO 4. stężenie przyswajalnego węgla organicznego (PWO) w wodzie niechlorowanej wynosi 10 μg/dm 3, wzrost bakterii heterotroficznych w wodzie jest zahamowany przy PWO w zakresie 50 -100 μg/dm 3.

Biofilm powstający w efekcie wtórnego zanieczyszczenia wody, jest zespołem organizmów będącym mieszaniną mikroorganizmów (bakterie, grzyby, glony), ich metabolitów oraz pozakomórkowych polimerów, rozwijającym się na wewnętrznych powierzchniach elementów systemu sieci wodociągowej. W powstawaniu biofilmów można wyróżnić dwie następujące po sobie fazy: adhezję i kolonizację mikroorganizmów. Pierwszymi bakteriami rozwijającymi się w biofilmie są bakterie z rodzaju Arthrobacter, a następnie rozwijają się inne rodzaje heterotrofów. Rodzaj i liczebność mikroorganizmów są zmienne w czasie i przestrzeni i zależą m. in. Od: • rodzaju podłoża, • zawartości tlenu rozpuszczonego • zawartości substancji pokarmowych, • temperatury, • prędkości przepływu wody. Już w temperaturze >50 C możliwy jest wzrost biofilmów, a najkorzystniejsze warunki do powstawania mają miejsce podczas stagnacji wody i gdy jej temperatura wynosi >150 C.

Obecność biofilmu w sieci wodociągowej wpływa niekorzystnie na właściwości organoleptyczne wody, stopień jej mikrobiologicznego zanieczyszczenia oraz powoduje utrudnienia w eksploatacji sieci. Efektem jego rozwoju w sieci wodociągowej są: - zwiększenie ilości bakterii heterotroficznych, w tym gatunków wykazujących cechy chorobotwórczości i potencjalnej chorobotwórczości, wirusów, pasożytów zwierzęcych, sinic i grzybów mikroskopowych, - przedłużenie okresu przeżywania w wodzie bakterii patogennych i oportunistycznie patogennych, - zwiększenie zapotrzebowania na chlor stosowany do dezynfekcji wody. Inaktywacja bakterii znajdujących się w biofilmie zachodzi przy stężeniu chloru wolnego rzędu 1, 5 mg/dm 3, - pogorszenie smaku i zapachu wody, - intensyfikacja procesu korozji mikrobiologicznej przewodów wodociągowych, - zwiększenie oporu przepływu wody w sieci wodociągowej.

Biofilm w sieci wodociągowej Komponenty rurociągów polimerowych takich jak PCV, PE, PP i PB wykorzystywanych do dystrybucji wody do picia mogą stanowić źródło substancji pokarmowych dla bakterii występujących w systemach dystrybucji. Tworzywa polimerowe tj. PCV, PE, PP oraz PB są podatne na obrosty mikrobiologiczne. Podatność na obrosty jest następująca: polibutylen > polipropylen > polietylen > polichlorek winylu.

Zagrożenia wywoływane przez organizmy wodne 1. Odory Metabolity mikroorganizmów rozwijających się w sieci wodociągowej są często przyczyną pogarszania się własności organoleptycznych wody, głównie smaku i zapachu. Actinomycetes wykorzystujące podatny na biodegradację węgiel organiczny jako donora elektronów są przyczyną powstawania substancji powodujących gnilny i mulisty zapach wody, takich jak geosmina i metyloizoborneol. Produktami biologicznego rozkładu materii organicznej mogą być merkaptany, tryptofany, siarczki obdarzone silnym zapachem. Całkowity brak tlenu w sieci wodociągowej może prowadzić do rozwoju bakterii Desulfovibrio, redukujących siarczany do siarkowodoru. Organizmami uciążliwymi obecnymi w wodzie odpowiadającymi za pogorszenie smaku i zapachu są: • cyjanobakterie (nitkowate Anabeana, Oscillatoria, Phormidium) • glony, • promieniowce i • grzyby mikroskopowe.

2. Korozja mikrobiologiczna Mikroorganizmy mogą odgrywać istotną rolę w korozji materiałów, z których są wykonane rury, poprzez tworzenie mikrostref o niskim odczynie p. H lub wysokim stężeniu agresywnych jonów pośredniczących w procesach utleniania lub w usuwaniu produktów korozji oraz poprzez niszczenie ochronnych warstw powierzchniowych. Korozja mikrobiologiczna jest obok korozji chemicznej i elektrochemicznej trzecim podstawowym rodzajem korozji, w której aktywną rolę odgrywają mikroorganizmy, głównie bakterie.

Wśród bakterii inicjujących korozję mikrobiologiczną należy wymienić m. in. : bakterie redukujące siarczany do siarczków (Desulfovibrio) – jeśli występują w sieci wodociągowej to jako beztlenowe „ukrywają się” w strefie anaerobowej biofilmu powodując intensywną korozję, w wyniku której straty materiałowe mogą być znaczne, a powstające produkty to mieszanina siarczków i tlenków żelaza o barwie ciemnobrązowej, a często także pogorszenie się zapachu wody do siarkowodorowego włącznie. Intensywny rozwój tych bakterii jest najczęściej obserwowany w temperaturze około 20 o. C, w zakresie odczynu 5, 5 – 9, 0 p. H, potencjale redoks od około -500 m. V do +350 m. V, bakterie utleniające siarkę, a także siarczki, tiosiarczany do siarczanów wytworzeniem kwasu siarkowego (Thiobacillus) – drobnoustroje te należą do tlenowców i autotrofów rozwijają się w temperaturze 20 o. C – 30 o. C, w zakresie odczynu 5, 0 – 8, 0 p. H, a produkowany przez nich kwas , obniżający odczyn wody jest bezpośrednią przyczyną korozji, bakterie utleniające żelazo do tlenków żelazowych (Galionella, Sphaerotilus).

Korozja mikrobiologiczna stanowi bardzo duży problem w systemach dystrybucji wody, w których stężenia chloru pozostałego nie zawsze są utrzymywane. Korozja wywoływana przez mikroorganizmy występuje często w „martwych końcówkach” oraz w przypadku, gdy występuje mały przepływ wody Mikroorganizmy błony biologicznej przyspieszają korozję metali wskutek wydzielania metabolitów o charakterze korozyjnym lub przez tworzenie ogniw o zróżnicowanym stopniu natlenienia. Bakterie redukujące Fe(III) stymulują korozję poprzez redukowanie tlenków żelaza pokrywających stal.