Correlation between virus reduction and trihalomethanes risk after chlorine disinfection

ความสัมพันธ์ระหว่างการลดลงของไวรัสและความเสี่ยงของไตรฮาโลมีเทนหลังกระบวนการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีน

Name: Waraporn Khantong

Abstract: While wastewater disinfection is essential to mitigate the threats from waterborne pathogens, there arises a potential risk from disinfection byproducts. Striking a balance between achieving microbial reduction and managing the occurrence of disinfection byproducts is crucial for maintaining both microbial and chemical risks at acceptable levels. The cancer risk assessment was based on THMs through of oral ingestions, inhalation absorptions, and dermal absorptions exposure. This study aims to investigate the relationship between virus reduction and THMs formation, and to assess their respective cancer risk levels post-chlorination, and determined treatment process was used to decreased cancer risk post-chlorination. Effluent wastewater was collected from wastewater treatment plant employing cyclic activated sludge systems (CASS) in Chongnonsi wastewater treatment plant (CN-WWTP) and activated sludge type step feed and ultra-microfiltration in Bangsue wastewater treatment plant (BS-WWTP). From this study, the chlorine dose range of 4.8 to 14 mg/L is enough to inactivate 1–6 log of bacteriophage in CN-WWTP, while BS-WWTP used chlorine concentration range 1.5 to 5.0 mg/L, sufficient to according to the guidelines for virus reduction required by the World Health Organization (WHO). Results indicate that the dose of chlorine has a significant impact on the inactivation of bacteriophages and the level of log reduction. From chlorination process the chlorine concentration brought up the free chlorine residual after initial chlorine were founded range 0.147 to 2.613 mg/L, according to concentrations of residual chlorine limit in agriculture reused of WHO. Additionally, the concentration of chlorine appears to influence the formation of THMs. The concentrations of TCM, BDCM, DBCM, and TBM observed in our study ranged from 1.229 to 28.455 µg/L, 0.017 to 9.327 µg/L, 0.017 to 4.137 µg/L, and 0.028 to 1.205 µg/L, respectively. It was interesting that TCM dominated THMs occurrences, followed by BDCM, DBCM, and TBM, with averages of 79.72%, 15.87%, 3.55%, and 0.87%, respectively. These concentrations were detected during the inactivation of bacteriophages, which achieved a 1 to 6 log reduction. Importantly, the levels of THMs formed did not exceed the World Health Organization's (WHO) guidelines for THMs concentration in drinking-water quality. The cancer risk associated with the oral ingestion, inhalation absorption, and dermal absorption of THMs resulting from chlorination. The result was founded cancer risk of TCM from two effluent wastewater were exceeded limit of USEPA in BS1 with 1.02 x 10-6 and BS3 with 1.12 x 10-6. Whereas the cancer risk of BDCM, DBCM, and TBM were shown acceptable risk. Specifically, the through oral ingestion was demonstrated unacceptable risk with 1.11 to 1.62 x 10-6 in CN-WWTP and in BS-WWTP of 1.00 to 1.91 x 10-6. The correlation between chlorine concentration and cancer risk, as well as log reduction and cancer risk, is significant in BS-WWTP. Furthermore, various treatment methods resulted in differences in effluent wastewater variables. However, the ultra-microfiltration method was deemed unnecessary to reduce cancer risk from the disinfection process by chlorine disinfectant to achieve a 1-6 log reduction of bacteriophage.

Abstract: ถึงแม้ว่าการฆ่าเชื้อในน้ำเสียเป็นสิ่งสำคัญในการช่วยลดอันตรายจากเชื้อโรคในน้ำ แต่ก็มีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อโรค การสร้างสมดุลระหว่างการลดปริมาณจุลินทรีย์ และการจัดการการเกิดผลพลอยได้ที่มาจากการฆ่าเชื้อถือเป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความเสี่ยงทั้งด้านจุลินทรีย์ และสารเคมีให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ ในการประเมินความเสี่ยงของการศึกษานี้อยู่บนพื้นฐานของปริมาณไตรฮาโลมีเทนผ่านการกลืนกิน การสูดดม และการสัมผัสทางผิวหนัง [JS1] การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างการลดลงของไวรัส และการเกิดขึ้นของไตรฮาโลมีเทน และเพื่อประเมินระดับความเสี่ยงของมะเร็งหลังการใช้คลอรีนในการฆ่าเชื้อ และการใช้กระบวนการบำบัดเพื่อลดความเสี่ยงของมะเร็งหลังการใช้คลอรีนของน้ำเสียที่ปล่อยออกมาจากโรงบำบัดน้ำเสียโดยใช้ระบบตะกอนเร่งแบบไซคลิกในโรงบำบัดน้ำเสียช่องนนทรีและฟีดแบบขั้นตะกอนเร่งชนิดตะกอนเร่งและการกรองขนาดเล็กพิเศษในโรงบำบัดน้ำเสียบางซื่อ จากการศึกษานี้ช่วงปริมาณคลอรีนที่ 4.8 ถึง 14 มิลลิกรัมต่อลิตร เพียงพอที่จะยับยั้งการทำงานของแบคทีริโอฟาจ 1–6 ล็อครีดักชั่นในโรงบำบัดน้ำเสียช่องนนทรี ในขณะที่โรงบำบัดน้ำเสียบางซื่อ ใช้ช่วงความเข้มข้นของคลอรีน 1.5 ถึง 5.0 มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งเพียงพอตามแนวทางการลดไวรัสตามที่องค์การอนามัยโลกกำหนด ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าปริมาณของคลอรีนมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการยับยั้งการทำงานของแบคทีริโอฟาจ และระดับของการลดลงของล็อครีดักชั่นของไวรัสจากกระบวนการของคลอรีน ระดับความเข้มข้นของคลอรีนมีผลต่อระดับคลอรีนอิสระตกค้างหลังจากคลอรีนตั้งต้นมีค่าอยู่ในช่วง 0.147 ถึง 2.613 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามความเข้มข้นของขีดจำกัดคลอรีนตกค้างในการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ด้านการเกษตรกรรมขององค์การอนามัยโลก นอกจากนี้ ความเข้มข้นของคลอรีนดูเหมือนจะมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของไตรฮาโลมีเทน ความเข้มข้นของ ไตรคลอโรมีเทน, โบรโมไดคลอโรมีเทน, ไดโบรโมคลอโรมีเทน และไตรโบรโมมีเทน ที่พบในการศึกษาอยู่ระหว่าง 1.229 ถึง 28.455 ไมโครกรัมต่อลิตร, 0.017 ถึง 9.327 ไมโครกรัมต่อลิตร, 0.017 ถึง 4.137 ไมโครกรัมต่อลิตร, และ 0.028 ถึง 1.205 ไมโครกรัมต่อลิตร ตามลำดับ สิ่งที่น่าสนใจคือปริมาณของไตรคลอโรมีเทนที่โดดเด่นของไตรฮาโลมีเทน รองลงมาคือ โบรโมไดคลอโรมีเทน, ไดโบรโมคลอโรมีเทน และไตรโบรโมมีเทน ด้วยร้อยละ 71.44, 21.45%, 5.84% และ 1.27% ตามลำดับ ความเข้มข้นเหล่านี้ถูกตรวจพบในระหว่างการฆ่าเชื้อของแบคทีริโอฟาจ ซึ่งสามารถลดปริมาณเชื้อ ได้ 1 ถึง 6 ล็อครีดักชั่น และที่สำคัญระดับของไตรฮาโลมีเทนที่เกิดขึ้นนั้นไม่เกินคำแนะนำขององค์การอนามัยโลก สำหรับความเข้มข้นของไตรฮาโลมีเทนในคุณภาพน้ำดื่ม ผลจากการศึกษายังพบว่าความเสี่ยงของโรคมะเร็งที่เกี่ยวข้องกับการกินทางปาก การสูดดม และการดูดซึมทางผิวหนังของไตรฮาโลมีเทนอันเป็นผลมาจากคลอรีน ความเสี่ยงต่อมะเร็งของไตรคลอโรมีเทน จากน้ำเสียของน้ำทิ้ง 2 ชนิด เกินขีดจำกัดของ สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อม ในบางซื่อ 1 ที่ 1.02 x 10-6 และบางซื่อ 3 ที่ 1.12 x 10-6 ในขณะที่ความเสี่ยงมะเร็งของโบรโมไดคลอโรมีเทน, ไดโบรโมคลอโรมีเทน และไตรโบรโมมีเทน ถือว่ามีความเสี่ยงที่อยู่ในเกณฑ์ยอมรับได้ สำหรับความเสี่ยงด้านมะเร็งที่เกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งการกลืนกินทางปาก แสดงให้เห็นความเสี่ยงที่ยอมรับไม่ได้ที่ 5.08 x 10-6 ในโรงบำบัดน้ำเสียช่องนนทรี และโรงบำบัดน้ำเสียบางซื่อที่ 6.93 x 10-6 โดยเฉพาะไตรคลอโรมีเทนมีความเกี่ยวข้องกับระดับความเสี่ยงมะเร็งสูงกว่า โบรโมไดคลอโรมีเทน, ไดโบรโมคลอโรมีเทน และไตรโบรโมมีเทน โดยคะแนนความเสี่ยงมะเร็งรวมอยู่ที่ 54.01%, 33.78%, 11.97% และ 0.24% ตามลำดับ นอกจากนี้ กระบวนการบำบัดด้วยวิธีการที่แตกต่างกันทำให้มีตัวแปรต่างๆ ในน้ำเสียจากน้ำทิ้งที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะการเพิ่มวิธีการกรองแบบอัลตราไมโครฟิลเตรชันก่อนการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนไม่ถือว่าเป็นขั้นตอนที่จำเป็น เพื่อลดความเสี่ยงต่อมะเร็งจากกระบวนการฆ่าเชื้อด้วยสารฆ่าเชื้อด้วยคลอรีน เพื่อลดไวรัสในระดับ 1-6 ล็อครีดักชั่น

Chulalongkorn University. Office of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Jatuwat Sangsanont

Role: Advisor

Name: Vorapot Kanokkantapong

Role: Advisor

Issued: 2023

Modified: 2025-01-14

Issued: 2025-01-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2023.87

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Industrial Toxicology and Risk Assessment

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	6372019923.pdf	1.84 MB	1	2025-02-01 13:53:31

ใช้เวลา

0.050115 วินาที