Linda Mezule

Disinfection effect of electrochemically generated chlorine on surface associated Escherichia coli in a drinking water system

AbstractFor many years, electrochemical treatment has been proposed as a potential alternative to conventional drinking water chlorination due to its simplicity, ease of use and ability to generate active disinfectant from ions naturally found in the drinking water The aim of this study was to evaluate the survival of Escherichia coli on the surfaces of water distribution system after exposure to in situ electrochemically generated chlorine. To analyse the effect of chlorine and its reaction intermediates, completely mixed reactor with or without ingenuous biofilm was supplied with natural drinking water containing low amount of chloride ions (<10 mg/L) and treated with non-stoichiometric titanium oxide electrodes (TiO2−x) at low current density (4.1–8 mA/cm2) which generate predominantly chlorine species. Various cell viability markers (cultivability, ability to divide as such and respiratory activity) were assessed in this study. The results showed that electrochemical disinfection was very effective to...

BIOBUTANOL PRODUCTION FROM AGRICULTURAL WASTE: A SIMPLE APPROACH FOR PRE-TREATMENT AND HYDROLYSIS

One of the main concerns regarding extensive production of biobutanol has been associated with the high costs of the substrate (preparation of fermentable sugars) and the relatively low tolerance of Clostridia to butanol. In this study a simple, mild approach was tested to obtain fermentable sugars from agricultural waste. Giant hogweed and hay was pre-treated with simple boiling and enzymatically hydrolysed. The results demonstrated that after adaptation of the genus Clostridium bacteria to the new substrate, the growth kinetics and sugar consumption of these bacteria were similar to the ones obtained in traditional culture media. Samazinoties pasaules naftas rezervēm, arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta alternatīvās enerģijas ieguves veidiem. Viena no alternatīvām degvielām var būt biobutanols, ko fermentācijas laikā dabiski veido klostrīdiju ģints baktērijas. Līdz šim par vienu no kavējošiem aspektiem biobutanola plašākai lietošanai tika uzskatītas salīdzinoši dārgās ražošanas un substrāta izmaksas. Pētījumā parādīts, kā iespējams iegūt biobutanolu, izmantojot pārtikai nepiemēroto biomasu (siens, latvāņi). Procesa vienkāršošanai un izmaksu samazināšanai tradicionālās ķīmiskās un augstspiediena priekšapstrādes un hidrolīzes tehnoloģijas tika aizvietotas ar vienkāršu substrāta vārīšanu un enzimātisko hidrolīzi. Konstatēts, ka pēc nelielas klostrīdiju adaptēšanas jaunajos vides apstākļos klasiskajā augšanas barotnē un vidē ar pievienotu hidrolizātu būtiski neatšķīrās šūnu augšana un fermentējamo cukuru patēriņš. Tādējādi secināts, ka optimizācijas procesā iespējams samazināt biobutanola iegūšanas izmaksas un vienkāršot tehnoloģiskos procesu.

Drinking Water Disinfection with Electrolysis

Nowadays electrochemical disinfection has gained an increasing attention as an alternative to conventional drinking water disinfection, since it is regarded as environmentally friendly, amendable to automation, inexpensive, easily operated and is known to inactivate a wide variety of microorganisms from bacteria to viruses and algae. We found that along with increasing the number of electrodes in our equipment from 2 to 24, the resistance of chlorine-generating electrolytic cell and specific work of electric current decreased. During the electrolysis the amount of generated Cl2 increased along with the increase of chloride ion concentration in the solution and the intensity of electric current. The technological process parameters (flow rate, current intensity) have been established to obtain a predetermined amount of generated chlorine during the electrolysis process. A comparison of flow and circulating (3 times) regimes for electrolysis of tap water with chloride ion concentration below 10 mg/L showed that circulation is necessary to generate active chlorine (above 1 mg/L). At the same time, when no circulation was performed, even a 0.9 A treatment was not enough to generate detectable levels of free chlorine. Electrochemical disinfection of tap water with non-stoichiometric titanium oxide electrodes was effective enough to inactivate both metabolically active and cultivable bacteria E. coli to undetectable levels within 15 minutes at 0.5 A current intensity. Mūsdienās ūdens elektroķīmiskajai dezinfekcijai, kā alternatīvai tradicionālajām dezinfekcijas metodēm, tiek pievērsta liela uzmanība, jo tā ir videi draudzīga, viegli automatizējama, salīdzinoši lēta, viegli vadāma un ir zināma tās dezinficējošā iedarbība uz plašu mikroorganismu klāstu - no baktērijām līdz vīrusiem un aļģēm. Eksperimentāli konstatēts, ka, palielinot elektrodu skaitu elektrolīzes iekārtā no 2 līdz 24, tās pretestība un strāvas īpatnējais darbs samazinājās. Izdalītā Cl2 daudzums elektrolīzes laikā palielinājās, palielinoties hlorīda jonu koncentrācijai šķīdumā un elektriskās strāvas stiprumam. Variējot elektrolīzes procesa tehnoloģiskos parametrus (ūdens plūsmas ātrumu, strāvas stiprumu), iespējams sasniegt noteiktu izdalītā hlora daudzumu. Salīdzinot ūdens, kurš satur hlorīda jonus mazāk par 10 mg/L, apstrādi ar elektrolīzi caurplūdes režīmā ar cirkulācijas režīmu (3 reizes), konstatēts, ka ūdens apstrādi vēlams veikt cirkulācijas režīmā, lai būtu iespējams saražot vairāk aktīvā hlora (koncentrācijā, lielākā par 1 mg/L). Noteikts, ka process, veicot ūdens apstrādi ar elektrolīzi caurplūdes režīmā pat, ja strāvas stiprums 0,9 A, nenodrošināja aktīvā hlora veidošanos detektējamos daudzumos. Elektroķīmiskā dezinfekcija, izmantojot nestehiometriskā titāna oksīda elektrodus, bija pietiekami efektīva, lai pilnībā inaktivētu metaboliski aktīvās un kultivējamās E. coli baktērijas 15 minūšu laikā, ja strāvas stiprums 0,5 A.

Electrochemical Drinking Water Disinfection with TiO2-x Ceramic Electrodes at Flow Conditions

Electrochemical disinfection device EDI-001 equipped with titanium oxide (TiO2-x) ceramic electrodes was tested as a system for direct treatment of drinking water at flow conditions. Laboratory experiments were conducted to estimate the disinfection efficiency and main system parameters. Escherichia coli was selected as the model microorganism. The results have shown that contaminated tap water was completely disinfected within 15 minutes by using EDI-001.