Influence of peracetic acid and hydrogen peroxide on Escherichia coli inactivation in wastewater

Commercial peracetic acid (PAA) is a quaternary mixture at equilibrium among PAA, acetic acid and hydrogen peroxide (HP). After PAA disinfection, acetic acid and HP remain in water as residues. HP displays a very slow degradation, compared to PAA, and a relevant toxicity effect. For this reason, the study was oriented on the evaluation of the disinfection efficiency of PAA against E. coli when HP is eliminated from commercial PAA, in view of preparing more sustainable commercial solutions of PAA. After HP removal from commercial PAA solution, PAA decay and HP re-appearance were monitored in order to detect the range of time when the concentration of PAA remains high and the concentration of HP is negligible. Disinfection experiments were carried out using commercial PAA, PAA without HP and commercial HP, with constant E. coli initial concentration in water, constant contact time and different initial concentration values of disinfectant. Results of disinfection tests gave the chance to estimate dose-inhibition curves, determining median effect concentration (EC50) and comparing the efficiency of the disinfectants used: high disinfection efficiency was observed for commercial PAA and PAA without HP and a very low disinfection efficiency was observed for commercial HP. For both commercial PAA and PAA without HP, other disinfection tests were performed studying different combinations of initial PAA concentration and time. Experimental results seem to indicate that higher concentration values lead to higher inhibition, even at shorter contact times. The effect of HP on E. coli was also observed after the inactivation of catalase enzyme contained in E. coli and using commercial HP as disinfectant: results obtained were compared with the previous ones, to better understand the contribution of HP to disinfection and the consequence of its removal. Moreover, the possibility to develop a colorimetric method to detect E. coli concentration in water was studied.

La soluzione commerciale di acido peracetico (PAA), è costituita da PAA, acido acetico ed acqua ossigenata (HP) in equilibrio tra loro. In seguito a disinfezione con PAA, acido acetico ed HP restano in acqua come sottoprodotti. L’HP è caratterizzato da una degradazione molto lenta, rispetto al PAA, ed elevata tossicità. Per questo motivo, obiettivo dello studio è stato valutare l’efficienza disinfettante rispetto ad E. coli di una soluzione di PAA priva di HP, in vista dell’utilizzo di soluzioni commerciali di PAA più sostenibili. In seguito alla rimozione di HP dal PAA commerciale, il decadimento di PAA e la ricomparsa di HP sono stati monitorati individuando l’intervallo di tempo in cui la concentrazione di PAA resta elevata e la ricomparsa di HP risulta trascurabile. Diversi esperimenti di disinfezione sono stati svolti utilizzando PAA commerciale, PAA senza HP ed HP commerciale, con concentrazione iniziale di E. coli in acqua e tempo di contatto costanti e diversi valori di concentrazione iniziale di disinfettante. Dai risultati dei test di disinfezione sono state ottenute curve di inibizione-dose ed è stato stimato il valore di concentrazione che genera un’inibizione del 50%, comparando i diversi disinfettanti: il PAA commerciale e il PAA senza HP sono risultati avere alto potere disinfettante; più debole, invece, quello dell’HP. Il PAA commerciale e il PAA senza HP sono stati utilizzati in test di disinfezione aggiuntivi per valutare l’effetto di diverse combinazioni di concentrazione iniziale di PAA e tempo di contatto. I risultati hanno mostrato come alte concentrazioni portino ad alti valori di inibizione, anche in brevi tempi di contatto. L’effetto dell’HP sull’E. coli è stato valutato inattivando l’enzima catalasi contenuto nel batterio e utilizzando HP commerciale come disinfettante: i risultati sono stati confrontati con quelli ottenuti in precedenza per meglio comprendere il contributo dell’HP nel processo di disinfezione e le conseguenze della sua rimozione. Infine, è stata valutata la possibilità di utilizzare un metodo colorimetrico per la quantificazione di E. coli in acqua.