Waters Treated by Photolysis and Heterogeneous Photocatalysis for Bacterial Inactivation

SORIA M. C.; POWELL P. A.; APELLA M. C.

Final Results of the OAS/AE/141 Project: Research, Development, Validation and Application of Solar Technologies for Water Potabilization in Isolated Rural Zones of Latin America and the Caribbean

Estudio JAF

Lugar: Vicente López, Buenos Aires; Año: 2006; p. 39 - 62

SUMMARY Two effective and low-cost methods that can be easily applied in areas with low resources that do not have access to a drinking water network are the methods of Solar Disinfection by Photolysis (SODIS) and Solar Heterogeneous Photocatalysis (SHP) with TiO2 as catalyst. This work included the development of new studies to validate both technologies in natural waters extracted from wells at the community of Los Pereyra, Tucumán, Argentina, and in model waters with ionic composition is similar to that of natural waters and inoculated with coliform bacteria and Enterococcus faecalis. The efficiency of these methods was assessed considering the intensity of the deposited UVA radiation (solar and artificial) and the number of viable bacteria after the treatment to determine the effect of residual protection against bacterial reactivation. The kinetics of photoinactivation was also studied. Both technologies provided acceptable disinfection levels after 4, 6 and 8 hours of exposure to solar radiation in summer and spring, with no effect on cloudy days and with a certain residual protection during 24 hours after the treatment. The behavior of bacterial inactivation mediated by hydroxyl radicals generated on the illuminated TiO2 surface is not only dependent on the number of these oxidizing species but also on the morphology, size and surface properties of the microorganisms, which allow a better attack, or on the lack of enzymes or other sensitive systems. RESUMEN  Dos métodos efectivos, económicos y de fácil aplicabilidad en áreas de escasos recursos que no cuentan con red de agua potable son la Desinfección Solar por Fotólisis (SODIS) y la Fotocatálisis Heterogénea Solar (FHS) con TiO2 como catalizador. En el presente trabajo se realizaron nuevos estudios para la validación de ambas tecnologías en aguas naturales extraídas de pozos de la localidad de Los Pereyra, Tucumán, Argentina, y en aguas modelo (composición iónica similar a las naturales, inoculadas con bacterias coliformes y Enterococcus faecalis). La eficacia de los métodos se evaluó considerando la intensidad de la radiación UV-A depositada (solar y artificial) y número de bacterias viables postratamiento para determinar el efecto de protección residual contra la reactivación bacteriana. Asimismo, se estudió la cinética de fotoinactivación. Ambas tecnologías brindaron niveles de desinfección aceptables después de 4, 6 y 8 hs. de exposición a la radiación solar durante verano y primavera, sin ningún efecto en días nublados y cierta protección residual durante las 24 hs. siguientes al tratamiento. El comportamiento de inactivación bacteriana mediado por los radicales hidroxilo generados sobre la superficie de TiO2 iluminada no sólo depende del número de estas especies oxidantes sino además de la morfología, tamaño y propiedades superficiales de los microorganismos, que permiten un mejor ataque, o a la ausencia de enzimas u otros sistemas sensibles.