Water disinfection under the helium influence

Ірина  Зеновіївна Коваль

doi:10.15587/2706-5448.2021.235933

Автор(и)

Ірина Зеновіївна Коваль Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-8154-4154

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.235933

Ключові слова:

очищення води, мікробіологічне забруднення води, бактерії роду Bacillus cereus, число мікроорганізмів, барботування газу

Анотація

Об’єктом дослідження є процеси знезараження води під впливом газу від бактерій конкретного роду з різною їх кількістю в одиниці об’єму води. У зв’язку з щорічним збільшенням кількості забрудників у природних водах вивчаються нові можливості покращення мікробіологічних показників якості води. Існує безліч різних способів її знезараження, як фізичних, так і хімічних. Однак, не знайдено єдиного способу очищення водних середовищ від мікроорганізмів, який би забезпечував ефективне їх руйнування. Запропоновано дослідити життєдіяльність конкретних мікроорганізмів під час барботування інертним газом через водне середовище. Досліджуваними мікроорганізмами були паличкоподібні спорогенні клітини бактерій роду Bacillus cereus. Досліджуваним газом слугував інертний гелій. В ході дослідження використовувалось безперервне барботування газу впродовж всієї тривалості процесу, яке дозволяло ефективно перемішувати мікробну воду та запобігти утворенню застійних зон в реакційному середовищі. Зокрема, активне перемішування газом полегшує його доступ до кожної клітини. Швидкість подачі газу становила 0,2 cм³/c, а його витрата – 0,7 дм³ за одну годину барботування через мікробну воду. Тривалість всього процесу дослідження становила 7200 с. Постійну температуру мікробної води (Т=288±1 K) підтримували впродовж експерименту шляхом охолодження скляного реактору протічною водою. Застосовували глибинний метод культивування бактеріальних клітин. Спостерігали зменшення числа мікроорганізмів впродовж всього процесу подачі гелію, незважаючи на різну вихідну їх кількість у воді. Отримано найвищий ступінь руйнування бацил (77,06 %) при найнижчій досліджуваній їх концентрації у воді (ЧМ₀₁=3,4·10⁴ КУО/см³). Це пов’язано з тим, що при меншому мікробному навантаженні забезпечуються кращі умови доступу гелію до клітини та ефективному їх руйнуванню. Запропонований спосіб очищення води дозволив досягнути достатньо високого ступеня знезараження води від спорогенних паличкоподібних бактерій після дії самого гелію. Зокрема, експериментально доведено, що ефективність процесу знезараження води залежить від концентрації мікроорганізмів в одиниці об’єму води. Завдяки обробці забрудненої води газом забезпечується можливість отримання високих показників її очищення та застосування даного способу для практичних цілей в технології водоочищення.

Біографія автора

Ірина Зеновіївна Коваль, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук

Кафедра фізичної, аналітичної та загальної хімії

Посилання

Haseena, M., Faheem Malik, M., Javed, A., Arshad, S., Asif, N., Zulfiqar, S., Hanif, J. (2017). Water pollution and human health. Environmental Risk Assessment and Remediation, 1 (3), 16–19. doi: http://doi.org/10.4066/2529-8046.100020
Chaudhry, F. N., Malik, M. F. (2017). Factors Affecting Water Pollution: A Review. Journal of Ecosystem & Ecography, 7 (1). doi: http://doi.org/10.4172/2157-7625.1000225
Posthuma, L., Zijp, M. C., De Zwart, D., Van de Meent, D., Globevnik, L., Koprivsek, M. et. al. (2020). Chemical pollution imposes limitations to the ecological status of European surface waters. Scientific Reports, 10 (1), 148–156. doi: http://doi.org/10.1038/s41598-020-71537-2
Hiragaki, K., Ishimaru, T., Nakanishi, M., Muraki, R., Nieda, M., Yamabe, C. (2015). Generation of ozone foam and its application for disinfection. The European Physical Journal Applied Physics, 71 (2), 20810–20816. doi: http://doi.org/10.1051/epjap/2015140508
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. doi: http://doi.org/10.1515/revce-2016-0008
Ruigrok, M. J. R., Tomar, J., Frijlink, H. W., Melgert, B. N., Hinrichs, W. L. J., Olinga, P. (2019). The effects of oxygen concentration on cell death, anti-oxidant transcription, acute inflammation, and cell proliferation in precision-cut lung slices. Scientific Reports, 9 (1), 16239–16252. doi: http://doi.org/10.1038/s41598-019-52813-2
Korshunov, S., Imlay, J. A. (2006). Detection and Quantification of Superoxide Formed within the Periplasm of Escherichia coli. Journal of Bacteriology, 188 (17), 6326–6334. doi: http://doi.org/10.1128/jb.00554-06
Imlay, J. A. (2008). Cellular Defenses against Superoxide and Hydrogen Peroxide. Annual Review of Biochemistry, 77 (1), 755–776. doi: http://doi.org/10.1146/annurev.biochem.77.061606.161055
Baez, A., Shiloach, J. (2014). Effect of elevated oxygen concentration on bacteria, yeasts, and cells propagated for production of biological compounds. Microbial Cell Factories, 13 (1), 181–198. doi: http://doi.org/10.1186/s12934-014-0181-5
Koval, І. Z. (2020). Viability of sporogenic bacteria in an inert gas atmosphere. Scientific Herald of Chernivtsy University. Biology, 12 (1), 8–13.
Kоval, I. (2020). Influence of Aerobic Bacteria Concentration on the Process of its Survival in the Presence of Oxygen. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University Series “Ecology”, 23, 118–123. doi: http://doi.org/10.26565/1992-4259-2020-23-10
Dai, C., Xiong, F., He, R., Zhang, W., Ma, H. (2017). Effects of low-intensity ultrasound on the growth, cell membrane permeability and ethanol tolerance of Saccharomyces cerevisiae. Ultrasonics Sonochemistry, 36, 191–197. doi: http://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.11.035