Evaluation of the biocidal potential of hydrogen peroxide and copper sulphate for biofilm removal in drinking water systems

Abstract

ABSTRACT: Introduction. The biofilms are communities of microorganisms which adhere to surfaces, thus avoiding the rapid and effective biocidal action and causing deterioration of the quality of the water in the distribution networks. Objective. To evaluate the efficiency of removal of biofilms in distribution networks of drinking water, as biocides using hydrogen peroxide and copper sulfate at different concentrations. Materials and methods. Biocides such as hydrogen peroxide (H2 O2, 200 mg/L, 1000 mg/L and 12000 mg/L) and copper sulfate (CuSO4, 0.2 mg/L, 0.6 mg/L and 1.0 mg/L) were used. They were applied to a pilot system used for the formation of biofilm in the distribution system of Medellin, Colombia. The time taken for the adhesion of microorganisms to the pilot was 20 days. Results. A biofilm removal of 99% was obtained, using a concentration of 12000 mg/L of H2 O2 in a contact time of 60 minutes, consuming 27% of the initial H2 O2 . On the other hand, the use of CuSO4 reached the maximum removal, 67%, using a concentration of 1.0 mg/L in a contact time of 60 minutes, consuming 41% of the initial CuSO4 and evidencing the efficiency in the removal of hydrogen peroxide. Conclusion. The H2O2 has shown to be a biocide which acts strongly on the bacterial cells since in the three concentrationsused it was observed a significant decrease in heterotrophic bacterial counts, compared with the three testedconcentrations of CuSO4

RESUMEN: Introducción. Los biofilms son comunidades de microorganismos que se adhieren a las superficies, evitando así la rápida y efectiva acción biocida y causando deterioro de la calidad del agua en las redes de distribución. Objetivo. Evaluar la eficiencia de remoción de las biopeliculas en las redes de distribución de agua potable, empleando como biocidas el peróxido de hidrogeno y sulfato de cobre a diferentes concentraciones. Materiales y métodos. Los biocidas utilizados fueron peróxido de hidrógeno (H2 O2, 200 mg/L, 1000 mg/L y 12000 mg/L) y sulfato de cobre (CuSO4, 0.2 mg/L, 0.6 mg/L y 1.0 mg/L), aplicados a un sistema piloto utilizado para la formación de biofilm en la red de distribución de Medellín, Colombia. El tiempo para la adhesión de microorganismos al piloto fue de 20 días. Resultados. Una remoción de biofilm de 99% se obtuvo utilizando una concentración de 12000 mg/L de H2O2 en un tiempo de contacto de 60 minutos. Se consumió 27% del H2O2 inicial. Por otra parte, el uso de CuSO4 alcanzó una tasa máxima de remoción de 67% utilizando una concentración de 1.0 mg/L en un tiempo de contacto de 60 minutos, consumiendo 41% del CuSO4 inicial, evidenciando la eficiencia en la remoción de peróxido de hidrógeno. Conclusión. El H2O2 demostró, ser un biocida que actúa fuertemente sobre las células bacterianas, dado que en las tres concentraciones utilizadas se observó una disminución significativa en el conteo de bacterias heterotróficas en comparación con las concentraciones de CuSO4 evaluadas.