Hidrológiai Közlöny 2000 (80. évfolyam)

2. szám - Dombay Gábor: Az ivóvíz bakteriális minőségének változása a vízelosztó hálózatban

88 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2000. 80.

. ÉVF. 2. SZ. ti vitás tekintetében. Felszíni vízbázisok esetén előfordulhat jelentős évszaki változás a tápanyag-koncentráció mértékében, amely eltérő mértékű bakteriális vízminőségváltozási folyamatokat indukálhat az elosztóhálózatban. 5.3. Baktériumkoncentráció A 2. fejezetben megállapításra került, hogy a szuszpendált baktériumszám hatással van az adszorpció folyamatára. A baktériumok szubsztrátumhoz történő transzportja befolyásolja a felületi kolonizációt és rögzülést (

Wolfaardt, 1992; Mueller, 1996). Vagyis dinamikus feltételek mellett a víztest összes és aktív baktérium koncentrációja befolyásolhatja a biofilm-kialakulás kezdeti sebességét. Piriou et al. (1997b) a biofilm állandósult állapotában vizsgálta a bemenő baktérium-koncentráció hatását, laboratóriumi kísérleti egység alkalmazásával. Az eredmények megmutatták, hogy az aktív baktérium koncentrációját növelve számottevő hatás a biofilm aktivitásában nem jelentkezik. Vagyis megállapítható, hogy állandósult állapotban a bakteriális depozíció nincs befolyással a biofilmakti vitásra. Elméleti modellezési kísérlettel Bois et al. (1997) vizsgálta a bemenő aktív baktérium koncentráció hatását a biofilm viselkedésére. Kis tartózkodási idő mellett a biofilm mennyisége a bemenő baktériumszám hatására nőtt. A tartózkodási idő növekedésével azonban a bemenő szuszpendált baktérium-koncentráció növekedésének hatása elhanyagolható vá vált. Következtetésként megállapítható, hogy amennyiben állandósult (permanens) állapotú biofilmre a víztest aktív bakténumszámának növekedése nincs számottevő hatással, a biofilm aktivitása elsődlegesen a proliferációtól függ. Vagyis az elosztóhálózatba juttatott ivóvíz telepszámának csökkentésével a hálózati bakteriális ivóvízminőség-romlás mértéke számottevően nem befolyásolható. 5.4. Aktív klór A közegészségügyi kockázat csökkentésének érdekében az ivóvíznek megfelelő mennyiségű biocid ágenst kell tartalmaznia. Az ivóvízellátásban a klór a leggyakrabban alkalmazott fertőtlenítőszer. A klór elosztó-hálózatban szabad aktív klór és monoklóramin formájában kerülhet alkalmazásra. Az elosztóhálózatban az aktív klór reakcióba léphet: - szuszpendált állapotú és rögzült biomasszával, - a víztérben lévő szuszpendált és oldott szerves- és szervetlen komponensekkel, - szerves és szervetlen üledékkel, - a vezetékek és szerelvények anyagával. Tekintettel arra, hogy a klórfogyás kinetikája részleteiben nem ismert, jellemzése általában pszeudo-elsőrendű összefüggéssel történik, feltételezve, hogy a klórral reakcióba lépő anyagok mennyisége a klórénál jelentősen nagyobb (

Chambers et al., 1995). A biofilm és a csőfelület hozzájárulása a klórfogyáshoz általánosságban nem ismert, de mindenképpen függvénye a felület/térfogat aránynak (

Parent et al., 1996; Vasconcelos, 1997). Nagy fajlagos felület esetén a biofilm és a csőfelület hatása megnő. Annak ellenére, hogy a gyakorlatban alkalmazott (és alkalmazható) aktív-klór koncentrációk nem szüntetik meg a biofilm-aktivitást az elosztóhálózatban (LeChevalHer et al, 1988a), a víztérben hatékonyan tudják gátolni a szuszpendált aktív baktériumszámot (Neden et al., 1992; Block et al., 1995; Bailey et al., 1995). 5.4.1. Az aktív klór hatása a szuszpendált baktériumokra A hipoklóros sav hat a baktérium sejtmembránjára, gátolja a tápanyagtranszportot és számos enzim működését, reakcióba lép a DNS-sel. A klór penetrációja, majd diffúziója a sejtben feltételezhetően klóraminokká történő átalakulása útján megy végbe. Aerob állapotban az aktív klór oxidatív stresszt eredményezhet a baktérium szervezetében (Dukan, 1998). A baktérium fertőtlenítéssel szembeni ellenállóképességét számos tényező befolyásolhatja, jelesül a baktérium fiziológiai állapota (Stewart et al., 1992), szaporodási sebessége (Harakeh et al, 1985), valamint a tápanyagfeltételek (Matin et al., 1990). Power et al. (1997) megállapította, hogy baktérium-aggregátok (pelyhek) jelenléte csökkenti a klór biocid hatását. Dukan (1998) kimutatta, hogy az Escherichia coli növekedésének stacioner szakaszában mintegy két nagyságrenddel ellenállóbb a klórra, mint az exponenciális szakaszban. Napjainkban a legáltalánosabban használt inaktiválási kinetika a Chick-Watson modell (Pernitsky et al., 1995), mely szerint állandó klórkoncentráció mellett a fertőtlenítés a túlélő bakténumszám függvényében elsőrendű kinetikával jellemezhető. Dukan et al. (1995) a klór enzimaktivitásra gyakorolt hatásán keresztül fejezte ki a klór baktericid hatását, Kcat típusú (ú.n. suicide inhibitor) modellel. 5.4.2. Az aktív klór hatása a biofilmre Az aktív klór biocid hatása kevésbé érvényesül a biofilm mikroorganizmusaival szemben (LeChevallier et al., 1988b). A biofilmet alkotó mikroorganizmusok és EPS - a diffuzív transzport potenciális fizikai akadályát jelenthetik, valamint - az aktív klór adszorpció és/vagy reakció általi fogyását eredményezhetik. Vagyis az aktív klór biofilmbeli transzportja során reakcióba léphet a biomasszával. A jelenség a reakció-diffúzió elmélet elnevezést kapta. DeBeer et al. (1994) mikro-elektród segítségével vizsgálta a klór behatolását 150-200 pm vastag biofilmbe. A klórkoncentráció-profilok szigmoid alakkal voltak jellemezhetők, ami arra utal, hogy a klór diffuzív transzportja közben reakcióba lép a biomasszával. így a reakció-diffúzió elmélet igazolást nyert. A szigmoid görbék inflexiós pontja a biofilm (vizuálisan becsült) felületére esett. A görbe az infelxiós pont környezetében is folytonos volt, ami jelzi, hogy a víztér és a biofilm diffuzivitása között számottevő különbség nincs. A klórkoncentráció-profil egyensúlyi állapot eléréséhez szükséges idő a klórkoncentrációtól függött, és minden esetben meghaladta az 1 h nagyságrendet. Amennyiben a víztest és a biofilm diffüzivitása között nincs számottevő különbség, a biofilmbeli transzport-hatékonyság nem csökkenhet olyan mértékben, hogy az önmagában a biofilm mikroorganizmusainak klórral szembeni nagyobb ellenállását okozza. Ha a klór reakcióba lép