Bacterii exogene

Biofilme în sistemele de distribuție a apei

Microbii care se găsesc în sistemele de distribuție a apei pot fi clasificați în populații indigene (autohtone) și exogene (alohtone). Organismele indigene sunt bacterii bine adaptate, formatoare de biofilme, care reprezintă un ecosistem stabil, greu de eradicat. Bacteriile exogene sunt contaminanți care sunt transportați în sistem printr-o varietate de mecanisme.

Dezvoltarea unui biofilm permanent în sistemul de distribuție are loc deoarece mai multe grupuri microbiene găsesc condiții fizice și chimice favorabile colonizării și creșterii la interfața suprafață solidă/apă. Aceste condiții includ un aport amplu de nutrienți (cum ar fi măsurat prin carbon organic asimilabil, AOC) pentru creștere, o temperatură relativ stabilă și un anumit grad de protecție împotriva expunerii la substanțe chimice dăunătoare, cum ar fi dezinfectantul (dezinfectanții) apei.

Când se menține un reziduu de dezinfectant adecvat în tot sistemul de distribuție, creșterea microbiană este, de obicei, bine controlată, iar densitatea bacteriilor din apa în vrac care circulă prin conducte va rămâne scăzută – în intervalul de < 10 până la câteva sute de UFC ml- 1 (HPC). Cu toate acestea, densitatea bacteriilor din biofilm poate fi cu câteva ordine de mărime mai mare, ajungând până la 1 × 105 CFUcm- 2 (HPC). Concentrația reziduală de dezinfectant necesară pentru a controla dezvoltarea bacteriilor variază de la un sistem de apă la altul.

Alegerea mediului și a metodei utilizate pentru determinarea densității bacteriene poate avea ca rezultat un număr scăzut sau ridicat de bacterii heterotrofe. În general, mediile de cultură bogate și incubarea la 35 °C vor da rezultate mai mici decât mediile nutritive diluate și incubarea la 20-28 °C. Factorii care par a fi critici sunt pH-ul, temperatura, concentrația de carbon organic dizolvat (DOC), concentrația de AOC și tipul de dezinfectant utilizat. De asemenea, reziduul de dezinfectant va reduce sau va suprima creșterea extinsă a biofilmului dacă reziduul este menținut în tot sistemul. Cu toate acestea, doar o mică parte din bacterii sunt cultivabile. Metodele care măsoară adenozin trifosfatul (ATP) pot oferi o idee despre biomasa microbiană viabilă totală dintr-o probă de apă potabilă. Recent, au fost dezvoltate metode bazate pe ARN pentru măsurarea și identificarea bacteriilor active prezente în apa potabilă.

Reziduurile de dezinfectant trebuie să fie de cel puțin 0,2 mg l- 1 pentru clor și 0,4 mg l- 1 pentru monocloramină (NH2Cl). Pot fi aplicate și menținute concentrații mai mari de dezinfectant rezidual, dar dacă apa conține niveluri ridicate de COD, poate fi dificil să se mențină un dezinfectant rezidual adecvat pentru a controla dezvoltarea bacteriilor și a avea în continuare o apă acceptabilă din punct de vedere estetic pentru consumatori. Concentrațiile de bacterii în apa de distribuție variază de la < 1 CFU ml- 1 în apa care părăsește stația de tratare până la 105-106 CFU ml- 1 în apa din zonele cu debit lent sau stagnante ale sistemului de distribuție. Concentrațiile de bacterii din apă și de pe suprafețele țevilor variază în spațiu și în timp în sistemul de distribuție. Densitățile bacteriene din biofilmul din pereții conductelor și din sedimente pot ajunge la 107 UFC cm- 2. Biofilmul contribuie cu bacterii la apa curgătoare prin pierderea prin forfecare (eroziune) și prin migrarea în apă a celulelor bacteriene cu mobilitate activă.

Bacteriile de fier și de sulf sunt organisme „deranjante” care cauzează probleme de gust și miros și sunt adesea asociate cu sursele de apă subterană. Bacteriile și ciupercile nitrificatoare cauzează probleme în sistemele de apă potabilă cloraminată, inclusiv epuizarea clorului rezidual total, conversia compușilor de azot redus, cum ar fi amoniacul, în nitriți și nitrați, și niveluri ridicate de bacterii heterotrofe. Invertebratele și protozoarele sunt organisme deranjante asociate cu plângeri estetice privind calitatea apei. De asemenea, nevertebratele și protozoarele pot adăposti bacterii patogene și nepatogene, fie în interiorul lor, fie atașate la suprafața lor, iar această asociere oferă bacteriilor un anumit grad de protecție împotriva inactivării de către reziduurile de dezinfectanți. http://www.epa.gov/ogwdw/disinfection/tcr/pdfs/whitepaper_tcr_biofilms.pdf

Informațiile despre dezvoltarea și controlul biofilmelor în apa potabilă sunt puține (EPA, 1992). În plus, există puține date cu privire la alte aspecte legate de biofilme, inclusiv rolul bacteriilor de fier și de sulf în dezvoltarea biofilmelor, rolul biofilmelor în coroziunea materialului conductelor, rolul biofilmelor în nitrificarea pentru sistemele care utilizează cloraminele ca dezinfectant secundar și efectul inhibitorilor de coroziune adăugați asupra populațiilor bacteriene din biofilme.

Prezența clorului sau a cloraminei întârzie dezvoltarea și afectează distribuția spațială a biofilmelor. Tipul de dezinfectant rezidual furnizat selectează bacteriile care sunt mai tolerante la dezinfectantul specific utilizat. Mediul biofilmului asigură protecția celulelor prin rezistența la difuzie și neutralizarea dezinfectantului. Prin urmare, organismele din biofilm sunt mai puțin inhibate de reziduul dezinfectant decât celulele planctonice. A fost demonstrată eficacitatea diferențiată a clorului și a monocloraminei pentru controlul creșterii biofilmului. Monocloramina, deoarece este mai puțin reactivă și, prin urmare, mai persistentă, se pare că poate pătrunde în biofilm și este mai eficientă decât clorul în controlul creșterii biofilmului.

În unele cazuri, coliformele care pătrund în sistemul de distribuție se pot atașa la conducte sau la sedimentele conductelor și pot prolifera, devenind astfel un constituent al biofilmului. Desprinderea intermitentă, sporadică sau persistentă a bacteriilor coliforme din biofilme în apa din sistemul de distribuție poate face ca sistemele să încalce în mod repetat standardele pentru coliformii totali. Această problemă este cel mai frecvent asociată cu utilitățile care utilizează o sursă de apă de suprafață în care temperatura apei este ≥ 15 °C. Siguranța publică impune ca toți coliformii detectați prin testare să fie considerați ca reprezentând o vulnerabilitate a sistemului, cu excepția cazului în care există dovezi solide care sugerează contrariul.

Serviciul de utilități ar trebui să își revizuiască operațiunile de tratare și să intensifice monitorizarea calității apei care intră în sistemul de distribuție pentru a se asigura că un tratament inadecvat sau eșuat nu este responsabil pentru aparițiile de coliformi totali și că E. coli nu este prezent în apă. Compania de apă ar trebui, de asemenea, să revizuiască funcționarea și gestionarea sistemului de distribuție a apei pentru a se asigura că nu există E. coli, că este prezent un dezinfectant rezidual, că este în vigoare un program adecvat de control al conexiunilor încrucișate și că se menține o presiune adecvată pentru a preveni pătrunderea contaminanților microbieni. În cele din urmă, serviciul public de alimentare cu apă trebuie să se asigure că volumele mari de apă păstrate în rezervoare, conducte verticale sau rezervoare supraterane nu sunt sursa problemei coliformilor totali.

În perioadele cu apă caldă, este mai dificil să se mențină un reziduu dezinfectant în apa din toate părțile sistemului de distribuție. Odată cu creșterea temperaturii, dezinfectantul reacționează mai rapid cu substanțele chimice organice dizolvate în apă și în biofilm, iar bacteriile se dezvoltă mai repede. Ratele crescute de reacție și creșterea bacteriilor sunt adesea agravate de lipsa de cunoștințe despre hidraulica sistemului și despre mișcarea reală a apei în tot sistemul. În multe cazuri, există zone mari în care are loc o mișcare minimă a apei. Multe utilități de apă pot crea probleme de contaminanți microbieni sau chimici prin faptul că nu înțeleg cum funcționează sistemele lor; o mai bună gestionare a sistemului poate reduce aceste probleme.

.