Uso de reator tipo camada delgada para desinfecção de águas de abastecimento contendo Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Saccharomyces cerevisiae

O tratamento eletrolítico tem um grande número de aplicações no tratamento de água, na remoção física de sólidos por flotação e na destruição química de compostos e na desinfecção de microrganismos. Oxidantes químicos têm uma vital importância na desinfecção de água de abastecimento. O cloro é o desinfetante mais usado, porém não elimina todos os patógenos. Radicais hidroxila (OH), que são provenientes do tratamento eletrolítico, é mais reativo do que o cloro, sendo um oxidante alternativo para a desinfecção. O tratamento eletrolítico pode ser um substituto ou complementar para o processo de cloração com as seguintes vantagens: tratamento em curto período de tempo, não requer adição de nenhuma substância ao processo. O presente trabalho testou o efeito do tratamento eletrolítico operando em sistema de batelada com recirculação, utilizando eletrodos de anodo de composição de igual a 70% de TiO2 e 30% de RuO2 e catodo de aço-inoxidável na viabilidade de Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Saccharomyces cerevisiae nas vazões de 200 L h-1 e 500 L h-1 com as correntes de 1,0 A, 2,0 A e 3,0 A em 60 min de tratamento. Após aplicação da corrente contínua nos tempos pré determinados, foram analisados o pH, condutividade, tensão, temperatura e viabilidade celular. Os resultados permitiram concluir, que o tratamento eletrolítico permitiu uma inviabilização em cerca de 100% para E. coli em 45 min de eletrólise e o S. aureus foi inviabilizado na sua totalidade em 15 min. Ao passo que, o tratamento não possibilitou uma redução significativa da S. cerevisiae. O aumento da corrente promoveu uma maior produção de OH inviabilizando os microrganismos. Por isso, neste trabalho, os fatores responsáveis pela inviabilização foram: OH, gradiente de pH e agentes desinfetante. Portanto, é um tratamento promissor para desinfecção de bactérias, ocorrendo uma sanitização da água.The electrolytic treatment has a great number of applications in the water treatment. The physical-chemical treatment for solid removal uses flotation and, also it is necessary to put some chemical substances for promoting microorganism disinfection. The chlorine is the disinfectant most used, however it does not eliminate all the pathogens. Hydroxyl radicals (OH) are generated in the electrolytic treatment and they are more reactive than chlorine and also an alternative oxidant for disinfection. The electrolytic treatment can be a substitute or a complement for chlorination processes with the following advantages: the treatment uses a short period of time and, it does not require addition of chemical substance. In the present study the electrolytic treatment effect was operated in batch with recirculation. It uses anode, which the composition was 70% of TiO2 plus 30% of RuO2. On the other hand, the cathode was made of stainless steel. The viability of S. aureus, E. coli, and S. cerevisiae was studied using a flow rate of 200 L h-1 and 500 L h-1, also it was used DC currents of 1.0, 2.0 and 3.0 A for up to 60 min. During the electrolytic treatment were analyzed pH, conductivity, electrical tension, temperature and cellular viability. The results showed that the electrolytic treatment was able to decrease cellular viability in about 100% for E. coli in 45 min and for the S. aureus was about 15 min. However, the electrolytic treatment was not able to kill the S. cerevisiae. The increase of the DC current promoted a better disinfection. Therefore, in this study, the responsible factors for the inviabilization had been: OH, pH gradient and other oxidant agents. Thus, the electrolytic treatment used in this study can be very viable for bacteria disinfection and leading a water sanitization

Studies on the electrochemical disinfection of water containing Escherichia coli using a Dimensionally Stable Anode

Água contaminada é uma das maiores origens de doenças em seres humanos. em todo o mundo, a cloração é o método mais utilizado para promover desinfecção em águas de abastecimento devido ao seu efeito residual, quando adequadamente calculado. Contudo, se a água apresentar matéria orgânica, pode haver a geração de organoclorados, os quais são genotóxicos e carcinogênicos. Sob esta óptica, investigamos o efeito bactericida da aplicação da eletrólise em água sem cloro contaminada com Escherichia coli (CCT-1457). O objetivo deste estudo foi avaliar o poder de desinfecção e o comportamento cinético da eletrólise realizada em reator de compartimento único e usando eletrodos ADE (Anodo Dimensionalmente Estável), visando ampliação de escala. Uma suspensão contendo elevada concentração de E. coli (10(6) UFC mL-1) foi submetida ao tratamento no reator em 25, 50 e 75 mA cm-2 durante 60 min, em vazões de 200 e 50 Lh-1. A taxa de inativação foi aproximadamente 99% para a solução isenta de compostos clorados, com consumo de energia elétrica menor que 5,60 kWh m-3 em 200 L h-1 e 75 mA cm-2. Uma solução de Na2SO4 0,08M eletrolisada e adicionada posteriormente ao inoculo apresentou efeito residual bactericida. A eficiência da desinfecção foi regida pelo tempo de contato e pela densidade de corrente aplicada, e foi realizado um estudo cinético que permite a ampliação de escala.The aim of this work was to investigate the disinfectant effect of electrolysis on chlorine-free water, artificially contaminated with Escherichia coli (CCT-1457) and to evaluate the bactericidal activity of electrolysis and kinetic behavior of a single-cell reactor, with a DSA (Dimensionally Stable Anode) electrode to develop a scaled-up system. A high-density E. coli suspension (10(6) CFU mL-1) was electrolyzed in this reactor at 25, 50 and 75 mA cm-2 for up to 60 min, at flow rates of 200 and 500 L h-1. Bacterial survival fell by 98.9% without addition of chlorinated compounds and a power consumption rate not more than 5.60 kWh m-3 at flow rate of 200 L h-1 and 75 mA cm-2. The process produced a germicidal effect that reached this inactivation rate within a relatively short contact time. Also, a solution of electrolyzed 0.08 M Na2SO4 added to the inoculum showed residual bactericidal effect. The efficiency of disinfection was regulated by both the contact time and current density applied, and a kinetic function for the survival rate was developed for the purpose of scaling up.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq