表流水のプレオゾン化飲料水のジアルジアによる感染リスクを低減するための効果的な水処理プロセス

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Environ. Pollut..2020 Jul;266(Pt 3):115144. S0269-7491(20)32595-1. doi: 10.1016/j.envpol.2020.115144.Epub 2020-07-06.

表流水のプレオゾン化飲料水のジアルジアによる感染リスクを低減するための効果的な水処理プロセス

Pre-ozonation of surface water: An effective water treatment process to reduce the risk of infection by Giardia in drinking water.

Liane Yuri Kondo Nakada
Luciana Urbano Dos Santos
José Roberto Guimarães

PMID: 32673973 DOI: 10.1016/j.envpol.2020.115144.

抄録

ジアルジアは、飲料水業界にとって大きな関心事である原生動物の寄生虫です。塩素処理によるジアルジアの不活化には高い接触時間が必要であるが、オゾン処理ははるかに低いCt生成物で有効である可能性がある。本研究では、ブラジルの飲料水処理プラント（DWTP）の原水、塩素処理水またはオゾン処理水におけるジアルジア嚢胞の発生を16ヶ月間にわたって評価した。さらに、一次消毒がシストに及ぼす影響を分析し、原水、塩素処理水、オゾン処理水にジアルジアシストが発生した場合の感染リスクを算出した。さらに、原水中のジアルジア嚢胞と指標菌との相関を評価した。原水中のジアルジアシスト濃度のデータは、有意水準α＝0.05でガンマ分布を示した。ジアルジア嚢胞の検出頻度と平均濃度は、塩素処理水（46.1％、15.7嚢胞-L）やオゾン処理水（43.5％、11.1嚢胞-L）よりも原水（86.6％、26嚢胞-L）の方が高かった。全体的に、ジアルジアの非感染性嚢胞は、塩素処理水（68.2％）や原水（37.7％）よりも、オゾン処理水（80％）の方が高頻度に検出された。オゾン処理と塩素処理は、原水の場合に計算されたリスクと比較して、ジアルジア感染リスクをそれぞれ≈27.5倍、≈13倍減少させる結果となった。その結果、全大腸菌群と大腸菌は原水のジアルジア嚢胞の発生を予測するのに適したサロゲートであることがわかったが、処理水のジアルジア嚢胞と指標細菌の間には相関関係が見られなかったため、指標細菌はジアルジア嚢胞の消毒を予測するのに適したサロゲートではない可能性があることがわかった。私たちの知る限りでは、これは、実規模の飲料水処理場で実際に適用されたCt製品の塩素およびオゾンの、原水に自然発生しているジアルジア嚢胞に対する有効性を報告した最初の研究である。オゾンは、表流水のジアルジア・シストに対して塩素処理よりも効率的であることが証明されています。大腸菌は、原水のジアルジア・シストを予測するのに適したサロゲートであることが証明された。

Giardia is a protozoan parasite of primary concern for the drinking water industry. High contact times are required for Giardia inactivation by chlorination, while ozonation may be effective at much lower Ct products. In this study, we have assessed the occurrence of Giardia cysts in raw water, and in chlorinated or ozonated water from a drinking water treatment plant (DWTP) in Brazil, over a 16-month period. Moreover, we analyzed the effects of primary disinfection on cysts, and calculated the infection risk caused by the occurrence of Giardia cysts in raw water, chlorinated or ozonated water. Furthermore, we assessed the correlation of Giardia cysts with indicator bacteria in raw water. Data referring to concentration of Giardia cysts in raw water showed adherence to a gamma distribution at a significance level α = 0.05. The detection frequency and the mean concentration of Giardia cysts were higher in raw water (86.6%, 26 cysts∙L), than in chlorinated (46.1%, 15.7 cysts·L) or ozonated water (43.5%, 11.1 cysts·L). Overall, Giardia non-viable cysts were detected more frequently in ozonated water (80%) than in chlorinated water (68.2%) or raw water (37.7%). Ozonation and chlorination resulted, respectively, in ≈27.5- and ≈13- fold reduction of Giardia infection risk, when compared to the risk calculated for raw water. Total coliform and Escherichia coli proved to be suitable surrogates to predict the occurrence of Giardia cysts in raw surface water, however, the indicator bacteria may not be suitable surrogates to predict the disinfection of Giardia cysts, as no correlation was found between indicator bacteria and Giardia cysts in treated water. To our knowledge, this is the first study reporting the efficacy of chlorine and ozone at Ct products actually applied at a full-scale drinking water treatment plant against Giardia cysts naturally occurring in the source water, i.e. real situation. Ozonation has proven more efficient than chlorination against Giardia cysts in surface water. Escherichia coli proved to be suitable surrogate to predict Giardia cysts in raw surface water.