title: Αδρανοποίηση παθογόνων βακτηρίων στα υγρά απόβλητα με διάφορες μεθόδους απολύμανσης
title: Inactivation of pathogenic bacteria in sewage by means of various disinfection techniques
Creators: name: Μαντζικου Μαρια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της σημερινής εποχής αποτελεί η υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτινων πόρων με αποτέλεσμα να καθίσταται όλο και πιο δύσκολη η εύρεση καθαρού νερού. Το νερό που προορίζεται για ανθρώπινη κατανάλωση πρέπει να είναι απαλλαγμένο από παθογόνους μικροοργανισμούς και για αυτό κρίνεται αναγκαία η απολύμανσή του.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι όπως η απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία UV, η χλωρίωση και η οζόνωση. Παρά το γεγονός ότι αυτές οι μέθοδοι είναι αποτελεσματικές, έχουν σοβαρά μειονεκτήματα όπως είναι η παραγωγή τοξικών παραπροϊόντων ή το υψηλό κόστος. Στο πλαίσιο αυτό, οι ερευνητές έχουν στρέψει την προσοχή τους στην ανάπτυξη βιώσιμων και αποδοτικών τεχνικών απολύμανσης όπως είναι η αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας μέσω της φωτοκατάλυσης.
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της αδρανοποίησης των παθογόνων βακτηρίων Escherichia coli, Staphylococcus aureus και Klebsiella pneumoniae σε λύμα εξόδου δευτεροβάθμιας επεξεργασίας βιολογικού καθαρισμού. Ως μέθοδοι απολύμανσης χρησιμοποιήθηκαν η φωτοκατάλυση με προσομοίωση της ηλιακής ακτινοβολίας, η χλωρίωση και η ακτινοβολία UV-C. 
Η πρώτη μέθοδος που εφαρμόστηκε ήταν η φωτοκατάλυση με προσομοίωση ηλιακής ακτινοβολίας και χρήση του καταλύτη ZnTiO_3 σε συγκέντρωση 50 mg/L. Η συγκεκριμένη μέθοδος ήταν πιο αποτελεσματική για το βακτήριο Staphylococcus aureus καθώς η τάξη μείωσης του πληθυσμού ήταν 6 Logs σε διάρκεια 2h, ενώ για την Escherichia coli  και Klebsiella pneumoniae ήταν 1 και 2 logs αντίστοιχα για την ίδια χρονική διάρκεια.
Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν πειράματα απολύμανσης με χρήση ακτινοβολίας UV-C και αποδείχθηκε ως η πιο αποτελεσματική μέθοδος αφού και τα τρία βακτήρια σε χρονικό διάστημα 20 sec παρουσίασαν μείωση της τάξης των 6 Logs.
Τέλος εξετάστηκε η μέθοδος της χλωρίωσης με δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις ελεύθερου χλωρίου. Στον πρώτο κύκλο πειραμάτων χρησιμοποιήθηκε NaOCl 1 mg/L ως προς Cl_2. Η δόση αυτή ήταν αποτελεσματική για τα βακτήρια Escherichia coli  και Klebsiella pneumoniae καθώς υπήρξε μείωση των βακτηριακών πληθυσμών κατά 5 και 4 Logs αντίστοιχα σε χρονικό διάστημα 1 ώρας. Αντιθέτως ο Staphylococcus aureus παρουσίασε μικρότερη μείωση συγκέντρωσης, η οποία ήταν της τάξης των 2 Logs έπειτα από 30 min. Στον δεύτερο κύκλο πειραμάτων χρησιμοποιήθηκε NaOCl 5 mg/L ως προς Cl_2, μηδενίζοντας τις συγκεντρώσεις και των τριών βακτηρίων σε χρονικό διάστημα 2 min.
Από τις τρείς μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν η πιο αποδοτική και για τα τρία βακτήρια που εξετάστηκαν ήταν η UVC, καθώς επιτεύχθηκε πλήρης αδρανοποίηση των μικροοργανισμών σε μικρό χρονικό διάστημα.
description: One of the most important problems nowadays is the quality deterioration of water resources, making it increasingly difficult to find clean water. Water intended for human consumption must be free from pathogenic microorganisms and therefore, the application of appropriate disinfection techniques is imperative should.
Common disinfection methods include UV irradiation, chlorination and ozonation. Although these methods are effective, they have significant disadvantages such as the generation of toxic by-products or high cost. In this context, researchers have turned their attention to the development of alternative sustainable and efficient disinfection techniques like the utilization of solar radiation through photocatalysis.
The purpose of the present study was the inactivation of the pathogenic bacteria Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae secondary treated effluents, applying solar photocatalysis, chlorination and UV-C radiation.
Solar photocatalysis was applied using ZnTiO3 as catalyst at the concentration of 50 mg/L. This method was more effective for S. aureus as the recorded reduction of bacterial population was 6 Logs in 2h. E. coli and K. pneumoniae were reduced by 1 and 2 Logs, repectively within the same treatment period.
Subsequent disinfection experiments were carried out using UV-C radiation, which proved to be the most effective method since all three bacteria were eliminated over a period of 20 sec.
Finally, chlorination was examined with two different chlorine concentrations, namely 1 and 5 mg/L. In the first cycle of experiments the dose of 1 mg/L was effective for E. coli and K. pneumoniae as the reduction of bacterial population was 5 and 4 Logs respectively in period of 1 hour. On the contrary, there was only a 2 Log reduction of S. aureus population in 30 min. In the second cycle of experiments, the dose of chlorine was 5 mg/L, which resulted in the complete removal of all bacterial load over a period of 2 min.
Of the three methods used the most efficient for all three bacteria examined was UVC, as complete inactivation of microorganisms was achieved in a short period of time.