Management of chlorine decay and formation of disinfectant by-products in drinking water: A case of Gaborone City, Botswana

Abstract: 
Chlorine is used in most countries as a disinfectant to control multiplication of pathogenic bacteria in potable water. However, water suppliers have two major challenges in management of chlorine disinfection in water distribution systems (WDS): decay and disinfectant byproducts (DBPs) formation. This is a preliminary study to investigate the occurrence of chlorine decay and DBPs formation and how they are affected by water quality factors after water treatment in Gaborone city WDS. The study was conducted by water analysis for chlorine residual, DBPs and water quality factors (natural organic matter, iron, manganese, heterotrophic plate counts, temperature and pH) that may influence chlorine decay and DBPs formation in a WDS. Water samples analyzed were from treatment plants, reservoirs and customers’ taps. The results demonstrate that there is a high chlorine dosage at treatment plants, low chlorine residual at remote areas of the network, high rate of chlorine decay and presence of DBPs in the WDS. Water quality factors that are suspected to be contributing to chlorine decay and formation of DBPs are organic compounds, high temperature and biofilm growth. However, other factors related to hydraulic conditions can also influence chlorine decay in a WDS. Therefore, the study recommends (1) further investigation of the effects of organic compounds, temperature/seasons and growth of biofilms on chlorine decay, (2) assessment of DBPs level and compliance to regulations in the WDS, (3) modelling and evaluation of the effects of hydraulic performance on chlorine decay in the WDS, and (4) optimization of booster locations and dosages to maintain chlorine residual within the standard limits across entire WDS.
Le chlore, est très souvent utilisé comme un désinfectant pour contrôler la multiplication des bactéries pathogènes dans l’eau potable. Cependant, les fournisseurs d’eau rencontrent deux difficultés majeures durant le processus de désinfection à base de chlore dans les systèmes de distribution d’eau (SDE) : la décomposition et la formation de sous-produits désinfectants (SPDs). Cette étude préliminaire vise à examiner la décomposition et de formation de SPDs et comment ceux-ci sont affectés par les facteurs de qualité de l’eau après traitement dans le SDE de la ville de Gaborone. L’étude a été menée à travers une analyse de résidus du chlore et des SPDs dans l’eau et des facteurs de qualité d’eau (matière organique naturelle, fer, manganèse, bactéries hétérotrophes, température et pH) qui pourraient influencer la décomposition du chlore et la formation des SPDs. Les échantillons d’eau analysés étaient obtenus des stations de traitement, réservoirs et robinets des clients. Les résultats ont démontré qu’il y a un fort dosage de chlore au niveau des stations de traitement, un faible taux de chlore résiduel dans les zones éloignées du réseau, un taux élevé de chlore décomposé et une présence des SPDs dans le SDE. Les facteurs de qualité d’eau qui sont supposés contribuer à la décomposition du chlore et à la formation des SPDs sont les composantes organiques, la température élevée et la formation du biofilm. Cependant, les autres facteurs liés aux conditions hydrauliques peuvent aussi influencer la décomposition du chlore. L’étude recommande donc (1) une investigation plus approfondie des effets des composantes organiques, température/saisons et la formation du biofilm sur la décomposition du chlore, (2) une évaluation du niveau des SPDs et la conformité à la réglementation dans le SDE, (3) modélisation et évaluation des effets de la performance hydraulique sur la décomposition du chlore dans le SDE, et (4) l’optimisation des dosages pour maintenir le chlore résiduel dans les limites standard dans tout le SDE entier.
Language: 
Date of publication: 
2016
Country: 
Region Focus: 
Southern Africa
Volume: 
14
Number: 
3
Pagination: 
295-304
Collection: 
RUFORUM Working document series
Licence conditions: 
Open Access
Access restriction: 
Form: 
Web resource
Publisher: 
ISSN: 
1607-9345
E_ISSN: 
Edition: