Efficiency of electrocoagulation in the treatment of laundromat greywater / Tratamento por eletrofloculação de efluentes oriundos de lavandeiras domésticas

ABSTRACT The high consumption of water and the generation of greywater in laundromats underscore the need to investigate advanced treatment techniques to reuse this effluent. Based on the estimated growth figures of the laundromat sector in Brazil, this study looked into the efficiency of electrocoagulation to treat laundromat greywater. Electrodes were connected to an EC reactor on a monopolar parallel connection mode, with electric current of 6 A and current density of 400 A.m2. The highest efficiency to treat laundromat greywater was observed at a distance of 15 mm between electrodes, voltage of 17.14 V, and operation time of 30 min, when the removal values of apparent color, true color, turbidity, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, and surfactants were 92, 97, 88, 91, 98, and 96%, respectively. Electrode consumption was measured at 1.82 g.h, while energy consumption was 20.54 kWh.m3 and the total cost was US$ 4.10 per cubic meter of treated effluent. However, despite the high efficiency of the treatment, reuse of treated laundromat effluent requires polishing in order to meet the standards defined by Brazilian regulations.

RESUMO O elevado consumo de água potável e a consequente geração de efluentes associados ao segmento de lavanderias domésticas justificam o estudo de tratamentos avançados que proporcionem o reuso dessas águas. Considerando-se uma perspectiva de crescimento desse setor em nível nacional, esta pesquisa avaliou a eletrocoagulação como tecnologia de tratamento de tais efluentes. Foram executados testes de bancada utilizando eletrodos em alumínio, arranjados como monopolar paralelo. A corrente elétrica e a densidade de corrente foram fixadas em 6A e 400A.m², respectivamente. Entre as variáveis avaliadas estão a distância entre eletrodos, o tempo de operação, o tipo de roupa, a utilização de alvejante e o suporte para eletrólise. O melhor tratamento foi obtido sem a utilização do suporte para eletrólise, para uma distância entre eletrodos de 15 mm, tensão elétrica aplicada no sistema de 17,14 V e tempo de operação igual a 30 min. Nessas condições, as eficiências do tratamento obtidas foram de 92% para cor aparente, 97% para cor verdadeira, 88% para turbidez, 91% para demanda bioquímica de oxigênio, 98% para demanda química de oxigênio e 96% para surfactantes. O sistema resultou no consumo de eletrodo de 1,83 g.h e no consumo de energia elétrica igual a 20,57 kWh.m³. O custo final do tratamento foi calculado em US$ 4,10.m³ de efluente tratado. Embora tenham sido obtidas elevadas remoções nas concentrações dos poluentes, para o reuso do efluente ainda é necessário um tratamento adicional.

Otimização do tratamento de água cinza a partir do uso combinado de coagulantes químicos / Treatment optimization of greywater from the combined use of chemical coagulants

RESUMO Com a crescente demanda e escassez de água são necessários esforços para viabilizar fontes alternativas de abastecimento. Assim, este trabalho teve como objetivo otimizar o tratamento da água cinza, associando os coagulantes químicos sulfato de alumínio e cloreto férrico para possibilitar o reúso da água tratada. Para tanto, a pesquisa foi dividida em três etapas: caracterização da água cinza proveniente de lavatório e chuveiro de uma residência unifamiliar; avaliação do uso combinado de sulfato de alumínio e cloreto férrico, preparados em solução de 5%, para o tratamento da água cinza, otimizando as concentrações dos coagulantes químicos aplicando o Delineamento Composto Central Rotacional e avaliando os dados via Metodologia de Superfície de Resposta e Desejabilidade Global; e avaliação da eficiência do tratamento proposto, confrontando as dosagens ótimas determinadas com os testes em laboratório. Os resultados indicaram que a associação do sulfato de alumínio (concentração de 0,470 g.L-1) e do cloreto férrico (concentração de 0,115 g.L-1) potencializou o tratamento, atingindo uma remoção de turbidez da água cinza de até 94%. Além desses resultados, houve redução de coliformes termotolerantes e do cloro residual, possibilitando o reúso na descarga das bacias sanitárias e em processos de irrigação.

ABSTRACT With the growing demand and shortage of water, efforts are needed to enable alternative sources of supply. Thus, this work was focused on optimizing the treatment of greywater by associating the chemical coagulants aluminum sulfate and ferric chloride, to enable their reuse. Therefore, the research was divided into three stages: characterization greywater from basin and shower of a single-family residence; assessing the combined use of aluminum sulfate and ferric chloride, prepared in 5% solution for the treatment of greywater, optimizing the concentrations of chemical coagulants applying Central Composed of Rotational Design and evaluating the data via Methodology Surface Response and Global Desirability; and evaluating the effectiveness of the proposed treatment, comparing the optimum dosages determined with laboratory tests. The results indicated that the combination of aluminum sulfate (concentration 0.470 g.L-1) and ferric chloride (concentration 0.115 g.L-1) potentiated treatment, achieving a removal of greywater turbidity of up to 94%; also, thermotolerant coliforms and residual chlorine were reduced, making it possible to reuse them in the discharge of toilets and in irrigation.

Desinfecção de água cinza por fotocatálise heterogênea / Disinfection of greywater by heterogeneous photocatalysis

RESUMO A desinfecção adequada de águas cinzas é necessária para garantir a segurança de sua reutilização, principalmente em aplicações com potencial de exposição humana. Diversos processos oxidativos avançados têm sido empregados nos últimos anos para a degradação de contaminantes orgânicos, bem como para desinfecção de águas e efluentes. O objetivo deste trabalho foi testar TiO2 suportado em microtubos para desinfetar águas cinzas por meio da fotocatálise heterogênea, visando ao reúso hídrico em bacia sanitária. A água cinza utilizada nos experimentos foi coletada após passar por um sistema de tratamento composto de um tanque de evapotranspiração seguido de banhado construído de fluxo horizontal. Foram realizados testes em batelada utilizando-se um reator fotoquímico cilíndrico de 1,0 L (volume total do reator), preenchido com pequenos cilindros de vidro do tipo Pyrex com TiO2 suportado. Para os testes de desinfecção, foram utilizados os processos UV, H2O2, UV/TiO2, UV/H2O2 e UV/TiO2/H2O2. Foi possível obter uma camada homogênea de TiO2 depositada nos pequenos tubos de vidro Pyrex, com espessura média de 35,3 µm, capaz de promover um incremento na desinfecção de águas cinzas. Porém, mesmo com um maior poder de desinfecção do TiO2 - se comparado com a fotólise (UV) -, os processos em que se empregou o peróxido de hidrogênio foram bem mais eficientes, tanto na desinfecção (inativação total de coliformes totais, enterococos e Pseudomonas aeruginosa) quanto na remoção de matéria orgânica em termos de demanda química de oxigênio (em torno de 60%). As amostras mantidas em temperatura ambiente e envolvidas por plástico escuro não apresentaram recrescimento bacteriano com 24h de armazenamento após os experimentos, mostrando assim a viabilidade da água cinza tratada em reúso doméstico.

ABSTRACT Proper disinfection of greywater is needed to ensure the safety of its reuse, especially in applications with potential for human exposure. Various advanced oxidation processes have been used in recent years for the degradation of organic contaminants, as well as for disinfection of water and wastewater. The purpose of this study was to test TiO2 supported in microtubes to disinfect greywater by photocatalysis in order to reuse it in sanitary bowl. The greywater used in the experiments was collected after passing through a treatment system consisting of an evapotranspiration tank followed by constructed wetland with horizontal flow. Batch tests were conducted using a cylindrical photochemical reactor of 1.0 L (total volume of the reactor), filled with small glass Pyrex cylinders with supported TiO2. For disinfection tests, the processes UV, H2O2, UV/TiO2, UV/H2O2 and UV/TiO2/H2O2 were used. It was possible to obtain a homogeneous layer of TiO2 deposited in small Pyrex glass tubes with an average thickness of 35.3 µm; this layer was able to promote an increase in the greywater disinfection. However, even with a greater disinfection power of TiO2 compared with photolysis (UV), the processes with hydrogen peroxide was much more efficient in disinfection (total inactivation of total coliforms, enterococci and Pseudomonas aeruginosa) and in the removal of organic matter in terms of chemical oxygen demand (around 60%). Samples stored at a room temperature and wrapped in plastic dark showed no bacterial regrowth after 24 hours of storage after the experiments, thus showing the viability of treated greywater for domestic reuse.

Considerações sobre os valores máximos permitidos (VMP) de E. coli em águas cinza, visando ao reúso por meio de avaliação quantitativa de riscos microbiológicos (AQRM) / Considerations on the maximum permitted values (VMP) of E. coli for grey water reuse by means of quantitative risk assessment of microbiology (QRMA)

RESUMO O presente trabalho teve como objetivo aplicar a ferramenta de avaliação quantitativa de riscos microbiológicos (AQRM) para avaliação do reúso de águas cinza, a fim de definir uma faixa de valores máximos permitidos (VMP) para Escherichia coli por meio do conceito de riscos aceitáveis 10-3 e 10-6 por pessoa por ano (pppa), para as diversas finalidades de reúso. Para tal, foram avaliadas a exposição, a dose-resposta e a probabilidade de infecção para diferentes finalidades de reúso. O modelo de Beta-Poisson foi empregado para a avaliação da probabilidade de infecção. Os dados de entrada para AQRM foram avaliados mediante a compilação sistemática de dados da literatura. Os maiores riscos de infecção decorrem das culturas alimentares e da balneabilidade com águas cinza misturadas, resultando em VMP de 5,25 a 105 Número Mais Provável (NMP)/100 mL e de 3,95 a 39,5 NMP/100 mL respectivamente, para risco aceitável de 10-3 e 0,00 a 0,10 NMP/100 mL e 0,00 a 0,04 NMP/100 mL, simultaneamente, para risco de 10-6 pppa. Já o menor risco de infecção decorre do reúso de águas cinza de lavatório para lavagem de pisos, proporcionando VMP de 21,4 × 101 a 2,14 × 103 NMP/100 mL para risco aceitável de 10-3 e 0,71 a 14,3 NMP/100 mL, sucessivamente, para risco de 10-6 pppa. A AQRM com riscos aceitáveis de 10-3 pppa mostra-se uma potencial ferramenta para avaliação dos VMP em água cinza bruta, visando sua reutilização, e pode subsidiar decisões normativas nacionais.

ABSTRACT The current study had the objective to apply the tool of quantitative microbiological risk assessment (QMRA) to evaluate the reuse of greywater in order to define a range of maximum value allowed (MVA) to Escherichia coli by means of the concept of acceptable risk 10-3 and 10-6 per person per year (pppy), for the various purposes of reuse. For that, the following criteria were evaluated: the exposure, the dose-response and the probability of infection for different purposes of reuse. The Beta-Poisson model was used to assess the probability of infection. The input data for QMRA were evaluated from a systematic compilation of literature data. The greatest risks of infection resulted from food crops and balneability in mixed greywaters, resulting in MVA from 5.25 to 105 MPN/100 mL and from 3.95 to 39.5 MPN/100 mL respectively, to an acceptable risk of 10-3 and 0.00 to 0.10 NMP/100 mL and from 0.00 to 0.04 MPN/100 mL, simultaneously, to a risk of 10-6 pppy. Yet, the lowest risk of infection was due to the reuse of greywater from lavatories for washing floors, providing MVA from 21.4 × 101 to 2.14 × 103 MPN/100 mL to an acceptable risk of 10-3 and 0.71 to 14.3 MPN/100 mL, for a risk of 10-6 pppy. The QMRA with acceptable risk of 10-3 pppy has been a potential tool for the assessment of MVA in crude greywater aiming the reuse and the possibility of support in national policy decisions.

Monitoring Drainage Water Quality during Green Roof Irrigation Trials Using Synthetic Greywater.

Aims: To evaluate the potential for substituting green roof mains water irrigation by irrigation using lightly loaded synthetic greywater. Study Design: The planted green roof system was designed to be operated and tested within a glasshouse. Place and Duration of Study: Schools of Engineering, and Plant Sciences, The University of Reading, for 28 days commencing 28th of May 2012. Methodology: A trial was conducted for comparing two planting schemes using Sedum and Stachys Byzantina and a third unplanted control. The three sets of growing boxes were subdivided between substrate depths of 10 cm and 20 cm. By further subdivision, half of each set were watered using mains water, and half using a synthetic greywater. The soil composition and water quality of the drainage (filtrate) water were monitored. Statistical analysis of the results was conducted. Results: Consistency was observed in influent pH and EC, in both mains and greywater samples. Influent Na concentrations were higher in the greywater samples due to detergent content. The Na mass balance calculations for all boxes showed that some Na mass was unaccounted for when comparing aggregated concentrations in influent, plant tissue and soil with the aggregated Na mass in filtrate, plant tissue and soil water. It was concluded that this was likely to be due to retained/ponded irrigation water in the boxes, difficulties in attaining homogenous box flushing and the underestimation of soil Na. The variation in substrate depth affected all results. The plants themselves seemed to have little significant influence on the measured parameters, with the exception of the accumulation of Na mass in plants irrigated with greywater. Conclusion: No improvement was observed in the quality of the greywater following filtration through the soil matrix. For longer term watering using greywater, a choice of Na resistant species should be considered, although the Sedum species used in this trial showed no recorded adverse growth effects due to Na accumulation.