Effect of the water matrix and reactor configuration on Enterococcus sp. inactivation by UV-A activated PMS or H2O2

In this work, the influence of the matrix on the photolytic activation of peroxymonosulfate (PMS) and hydrogen peroxide (H2O2) has been studied for the inactivation of Enterococcus sp. Additionally, two different reactor configurations (batch reactor and tubular reactor) have been evaluated that achieve complete disinfection within 120 min when using a tubular reactor. Three water matrices (distilled water, saline solution and simulated wastewater) have been studied, and experiments have been carried out using radical scavengers to determine the main reactive species involved in each process. The hydroxyl radical (center dot & nbsp;OH) has been found to be the main responsible for the inactivation of bacteria in distilled water, while chlorinated species generated during treatments are responsible for disinfection in a saline matrix. The study of the influence of various inorganic ions (Br- ,& nbsp; F-, PO43-, NO3-, NO2-) on treatments revealed an increase in the efficacy of the PMS/UV-A system in the presence of Br- due to the bromine generation. Furthermore, the effect of F- has been studied for the first time, determining that the presence of this compound does not have a significant influence on the H2O2/UV-A system while inhibiting PMS/UV-A treatment. Overall, the results suggest that H2O2-based treatments would be less dependent on matrix composition than those involving PMS, and the presence of nitrites is a contraindication to the application of either process

Eliminación de enterococos en aguas de salida de depuradoras mediante procesos fenton y foto-fenton

El desarrollo de la sociedad actual implica un aumento en la demanda de agua, lo que unido a la progresiva disminución de los recursos hídricos ha llevado a la necesidad de reutilizar el agua como una posible solución para incrementar los recursos existentes. Para que esta reutilización sea posible el agua ha de someterse a un tratamiento de regeneración a la salida de las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDARs). Este tratamiento dependerá del uso final que se le quiera dar al agua regenerada puesto que ha de cumplir los requisitos exigidos por la legislación vigente, en este caso el RD 1620/2007, y estos requisitos varían según la actividad a la que se vaya a destinar el agua. Uno de los factores de mayor riesgo asociados a esta reutilización del agua es la exposición del hombre a agentes biológicos, como son las bacterias patógenas, puesto que causan enfermedades de origen hídrico con altos porcentajes de morbilidad entre la población, por lo que es necesario el control microbiológico de este agua. Entre estos microorganismos destacan: las bacterias de putrefacción como las Pseudomonas, los indicadores fecales entre los que se encuentran Escherichia Coli o Enterococcus sp, así como los patógenos humanos. Tras llevar a cabo la caracterización microbiológica de 5 EDARs reales se constata la presencia de las bacterias consideradas como habituales en aguas de salida de depuradoras en bibliografía. Además se comprueba también que las concentraciones de las poblaciones de las mismas se encuentran dentro del rango establecido en esas fuentes bibliográficas. También es importante el estudio de la supervivencia de las bacterias en función de las condiciones de pH, puesto que la supervivencia permite la cuantificación del efecto de los tratamientos empleados. Para valores de pH iguales o superiores a 5 se garantiza la supervivencia bacteriana. La reproducibilidad del método es buena puesto que el coeficiente de variación obtenido para cultivos de Enterococcus es de un 7%, mientras que para E.coli es de un 14%, por lo que podemos considerar el método como homogéneo. En términos de desinfección, se puede decir que la presencia de peróxido de hidrógeno es fundamental como iniciador de la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) que son las encargadas de reaccionar con los componentes celulares provocando lesiones que conducen a la muerte celular, además es importante la dosis utilizada puesto que para dosis demasiado bajas o demasiado altas, ve reducido su poder desinfectante. La radiación también es favorable en términos de desinfección ya que favorece la formación de ROS. En las condiciones estudiadas, la presencia de hierro no afecta, llegando a ser incluso desfavorable su efecto en ciertas condiciones. Por su parte, un pH más bajo es más favorable en cuanto a la desinfección obtenida. El tratamiento más efectivo en cuanto a desinfección en las condiciones estudiadas, corresponde a aquel con una dosis de peróxido de hidrógeno de 20 mg/L, en ausencia de hierro, con radiación y a pH=5

Eliminación de escherichia coli en aguas naturales mediante técnicas de oxidación avanzada basadas en ozono, peróxido de hidrógeno y dióxido de titanio

El agua es un recurso renovable muy abundante, sin embargo, las cantidades de agua dulce son finitas. La influencia negativa que sufren los recursos hídricos en los países tecnológicamente avanzados está provocando en las últimas décadas una gran sensibilización por parte de organismos públicos y privados. La reutilización de las aguas se ve como la principal solución para incrementar los recursos existentes. La posible exposición de las personas a los agentes biológicos, como bacterias patógenas, es uno de los principales factores de riesgo que están asociados al uso del agua. Entre las principales bacterias patógenas causantes de enfermedades de origen hídrico, se pueden destacar los indicadores fecales Enterococcus sp. y Escherichia Coli, esta última es el objeto de estudio de este proyecto fin de carrera. Los tratamientos de desinfección más comunes, para la eliminación de contaminantes microbiológicos presentes en el agua, son la cloración y la ozonización directa. Sin embargo, los inconvenientes que presentan estos tratamientos, hacen que se estudien otras vías de desinfección como los procesos de oxidación avanzada. En este proyecto, se estudia la desinfección y eliminación de E.coli mediante procesos de oxidación avanzada basados en ozono. La figura del peróxido de hidrógeno es fundamental como iniciador en la generación de especies reactivas de oxígeno, siendo éstas las encargadas de reaccionar con los componentes fundamentales de las células, en este caso bacterianas, y conduciendo a éstas a la muerte celular por las lesiones ocasionadas. El objetivo de este proyecto de investigación es el estudio de la desinfección y eliminación de E.coli mediante POAs basados en ozono. Dichos procesos son la combinación de ozono y peróxido de hidrógeno (O3/H2O2), la combinación de ozono y dióxido de titanio (O3/TiO2), y la combinación de ozono con peróxido de hidrógeno y dióxido de titanio (O3/H2O2/TiO2). También se realiza un estudio y aplicación de los modelos matemáticos primarios sobre los resultados de la inactivación de E.coli que se obtienen en los distintos procesos de desinfección. Y finalmente se comparan los resultados obtenidos en este proyecto con los obtenidos por Dña. Munia Lanao Maldonado en su tesis doctoral ” Investigación de la inactivación de Clostridium perfringens y Enterococcus sp. en aguas mediante procesos convencionales y avanzados de oxidación“. De los resultados obtenidos se puede afirmar que el uso por separado de peróxido de hidrógeno y dióxido de titanio adicionados al ozono, mejoran significativamente los resultados de desinfección respecto al tratamiento de ozonización. Mientras que la combinación de estos tres compuestos da resultados de desinfección semejantes al uso del ozono sin combinar. Por otra parte, el uso de modelos de inactivación, puede predecir fielmente el ritmo de mortandad de las poblaciones bacterianas de E.coli a la largo de un proceso de desinfección. La comparación de los resultados de desinfección y parámetros cinéticos, obtenidos mediante los modelos matemáticos, de dos de los principales indicadores fecales Enterococcus sp. y Escherichia Coli., ratifica la mayor sensibilidad de la E.coli frente a los procesos de oxidación llevados a cabo en este proyecto

Formación de subproductos en procesos de oxidación avanzada aplicados en la regeneración de aguas de salida de depuradora

Las aguas que se reutilizan son aguas que ya han sido sometidas a un tratamiento de EDAR, pero posteriormente se les somete a un tratamiento adicional o complementario que permite adecuar su calidad al uso que vaya a destinarse. Estos tratamientos tienen el fin de que éste bien sea apto para diversos fines y consumos, y se llevan a cabo en Estaciones Regeneradoras de aguas residuales depuradas (ERAR). La calidad final del agua debe cumplir las especificaciones establecidas en el Real Decreto 1620/2007, en el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. Unos de los principales objetivos en la regeneración de aguas es la desinfección de estas de agentes patógenos y otras sustancias. El grado de desinfección dependerá de la cantidad de materia orgánica y de la materia en suspensión presente. En la actualidad, se esta produciendo la sustitución de agentes como el cloro por otros desinfectantes o por otro tipo de procesos. En los últimos años se están desarrollando una serie de Procesos Avanzados de Oxidación (POA’s), que se basan en la generación de especies reactivas del oxígeno, altamente reactivas y de ataque poco selectivo, y que son capaces de degradar un gran numero de contaminantes mediante mecanismos en los cuales entra en juego una serie de radicales. El objetivo principal de este proyecto se basa en la determinación de subproductos generados durantes los procesos de oxidación avanzada utilizados en la regeneración de aguas. Los procesos estudiados de oxidación avanzada son la ozonización, radiación UV, H2O2/radiación y proceso FotoFenton. La formación de los subproductos esta directamente relacionada con la presencia de radicales hidroxilo capaces de oxidar los cloruros presentes en las muestras sintéticas tratadas. El proceso que más trihalometanos genera es el de radiación UV, seguido del proceso Fenton, el H2O2/radiación y finalmente la ozonización, que es el proceso con menor formación de estos subproductos

Estudio de la influencia de variables sobre la desinfección de escherichia coli mediante técnicas basadas en el reactivo fenton

En este proyecto se estudia la influencia de variables sobre la desinfección de E. coli mediante el proceso Fenton. Las variables seleccionadas son: · Presencia o ausencia de radiación solar. · Concentración de cloruro de hierro (III). · Concentración de peroxido de hidrogeno en procesos Fenton. Uno de los resultados mas relevantes que se ha obtenido en la investigación desarrollada es que se alcanzan desinfecciones de 5,81 utilizando como reactivos 5 ppm de cloruro de hierro, 20 ppm de H2O2 y uso de radiación solar. En general, los mejores resultados se obtienen siempre en presencia de radiación solar, lo que indica que es la variable más significativa. Según el análisis estadístico, realizado por el programa Minitab, para determinar la influencia de las variables seleccionadas en la desinfección de E. coli mediante un proceso Fenton se observa que la presencia de luz y el H2O2 son las variables más influyentes

UV-A activation of peroxymonosulfate for the removal of micropollutants from secondary treated wastewater

The occurrence of micropollutants (MPs) in the aquatic environment poses a threat to the environment and to the human health. The application of sulfate radical-based advanced oxidation processes (SR-AOPs) to eliminate these contaminants has attracted attention in recent years. In this work, the simultaneous degradation of 20 multi-class MPs (classified into 5 main categories, namely antibiotics, beta-blockers, other pharmaceuticals, pesticides, and herbicides) was evaluated for the first time in secondary treated wastewater, by activating peroxymonosulfate (PMS) with UV-A radiation, without any pH adjustment or iron addition. The optimal PMS concentration to remove the spiked target MPs (100 mu g L-1) from wastewater was 0.1 mM, leading to an average degradation of 80% after 60 min, with most of the elimination occurring during the first 5 min. Synergies between radiation and the oxidant were demonstrated and quantified, with an average extent of synergy of 69.1%. The optimized treatment was then tested using non-spiked wastewater, in which 12 out of the 20 target contaminants were detected. Among these, 7 were degraded at some extent, varying from 10.7% (acetamiprid) to 94.4% (ofloxacin), the lower removals being attributed to the quite inferior ratio of MPs to natural organic matter. Phytotoxicity tests carried out with the wastewater before and after photo-activated PMS oxidation revealed a decrease in the toxicity and that the plants were able to grow in the presence of the treated water. Therefore, despite the low degradation rates obtained for some MPs, the treatment effectively reduces the toxicity of the matrix, making the water safer for reuse

Inactivación de gérmenes patógenos mediante procesos combinados O3 / S2O82-, O3 / HSO5-, O3 / H2O2

El presente trabajo de investigación se ha realizado con el grupo de investigación de “Agua y Salud Ambiental” de la Universidad de Zaragoza, y se encuentra en el marco del progreso de líneas de investigación enfocadas al desarrollo de técnicas de desinfección de aguas residuales empleando procesos avanzados de oxidación. En este caso concreto, se ha llevado a cabo un proceso de desinfección de dos bacterias, Escherichia coli y Enterococcus sp., mediante un novedoso proceso de oxidación avanzada basado en la combinación de ozono con sales de persulfato, en nuestro caso, el peroxidisulfato de sodio y el monopersulfato de potasio. La Escherichia coli y los Enterococcus sp. se consideran bacterias indicadoras de microorganismos patógenos en aguas residuales y por ello se han empleado ampliamente en el desarrollo de diferentes procesos de desinfección. Gracias a una planta de generación de ozono in-situ y las sales de persulfato se ha llevado a cabo una comparación entre la eficacia de desinfección de los tratamientos con ozono en solitario y ozono combinado con dos oxidantes de tipo parsulfato. Empleando una serie de sustancias denominadas “scavengers” que actúan como captadoras de radicales se estudió la vías de desinfección de los oxidantes empleados. Empleando técnicas microbiológicas se pudo conocer el efecto de los procesos de desactivación bacteriana en función del tiempo, y en función de la concentración de los oxidantes empleados. Para finalizar, se estudió el efecto de la combinación de los oxidantes investigados en muestras reales de salida de una estación de depuración de aguas residuales.<br /

Photocatalytic activation of peroxymonosulfate using ilmenite (FeTiO3) for Enterococcus faecalis inactivation

In this work, a raw and low cost mineral, ilmenite (FeTiO3), has been tested for the first time as a photocatalyst paired with peroxymonosulfate (HSO5-; PMS) for the inactivation of Enterococcus faecalis as an alternative to conventional treatments to disinfect wastewater for reuse. The influence of some operational parameters such as reagent dosage, catalyst concentration, initial pH, or flow rate was also studied and optimized. After several tests, the scarce pure photoactivity under UV-A was remarked by ilmenite because of its high iron content, which favors photogenerated charge recombination. However, ilmenite activity was highly promoted when combined with low concentrations of PMS and UV-A light, reaching total inactivation of Enterococcus faecalis in 120 min. Quenching tests were performed using methanol, tert-butyl alcohol, furfuryl alcohol, and Cu(II) to assess the main reactive species involved in the disinfection process determining the critical role of both HO·and SO4·- radicals in the process. Finally, the influence of the water matrix was also evaluated by studying the effect of water hardness and the presence of nutrients on the system. Overall, the PMS/Ilmenite/UV-A system yielded promising results with a total removal of Enterococcus faecalis in 120 min. However, it also showed the need for further study and understanding of the disinfection mechanism to achieve the same level of performance in real wastewaterPGM acknowledges Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) for the project ETSII-UPM20–03. SGR acknowledges UPM for the predoctoral contract granted within the ’Programa Propio’. JRC acknowledges Comunidad de Madrid for funding the research project IN_REUSE (APOYO-JOVENES-X5PKL6–88-KZ46KU), and also by the pluriannual agreement with the Polytechnic University of Madrid in the line of action Programme of Excellence for University Teaching Staf

Sistema de Información del Paisaje Andaluz

Se entiende la creación del Sistema de Información del Paisaje Andaluz (SIPA) como una herramienta básica para el conocimiento, la protección, gestión y ordenación de los paisajes andaluces. El sistema responde a la necesidad de integrar los numerosos y complejos elementos que han de considerarse para la identificación, caracterización, cualificación y seguimiento del paisaje en un modelo objetivo, replicable, homogéneo y sistemático. El sistema se integra en la REDIAM: Red de Información Ambiental de Andalucía, de la Consejería de Medio Ambiente de la Junta de Andalucía