Examination of discrete and counfounding effects of water quality parameters during the inactivation of MS2 phages and Bacillus subtilis spores with chlorine dioxide

摘要

The role of water quality (pH, temperature, turbidity, and natural organic matter (NOM)) on the efficacy of chlorine dioxide to inactivate Bacillus subtilis spores and MS2 phages was investigated in synthetic waters. Modelling the curves describing tailing inactivation with a parallel Chick-Watson model proved to be a valid approach. The formation of aggregates was exacerbated when using chlorine dioxide as opposed to free chlorine. The origin of these aggregates lies in the interactions of chlorine dioxide with the water matrix and the microorganisms. Higher temperature and higher turbidity were dominant factors in predicting spores tailing, while decreasing the pH from 8.5 to 6.5 was responsible for increasing the fraction of MS2 aggregates from 0.06% to 9.0% (138-fold). The resistance of aggregates were, on average, 18–21 times higher than for single organisms. The addition of dissolved organic carbon significantly (p < 0.01) improved inactivation with chlorine dioxide. Turbidity (5 NTU) did not significantly hinder MS2 inactivation, but it increased the concentration–time (Ct) 1-log of B. subtilis spores from 386 to 600 mg·min·L–1. Key words: drinking water, disinfection, spores, MS2 coliphages, chlorine dioxide, water quality, turbidity, natural organic matter.Le rôle de la qualité de l'eau (pH, température, turbidité et matière organique naturelle) dans l'efficacité du dioxyde de chlore à inactiver les spores de B. subtilis et les coliphages MS2 a été étudié en utilisant des eaux synthétiques. La modélisation des courbes décrivant l'inactivation de la zone de traînée (« tailing inactivation ») par un modèle parallèle de Chick-Watson s'est avérée une approche valide. La formation d'agrégats a été exacerbée lors de l'utilisation du dioxyde de chlore par rapport au chlore libre. Ces agrégats émanent des interactions du dioxyde de chlore avec la matrice aqueuse et les microorganismes. Une température et une turbidité plus élevées étaient les facteurs dominants dans la prédiction de la zone de traînée des spores (« spores tailing »), alors que la diminution du pH de 8,5 à 6,5 a causé l'augmentation de la fraction d'agrégats de MS2 de 0,06 % à 9,0 % (138 fois). La résistance des agrégats étaient en moyenne de 18 à 21 fois plus élevée que celle des organismes solitaires. L'ajout de carbone organique dissous a grandement amélioré (p < 0,01) l'inactivation par le dioxyde de chlore. La turbidité (5 NTU) n'a pas vraiment nuit à l'inactivation des MS2, mais elle a augmenté le log Ct-1 des spores de B. subtilis de 386 à 600 mg·min·L–1. Mots clés : eau potable, désinfection, spores, coliphages MS2, dioxyde de chlore, qualité de l'eau, turbidité, matière organique naturelle.[Traduit par la rédaction]