Sludge Dewatering from WWTP Using Natural Coagulant - Moringa Oleifera Extract

Abstract

The world is facing a water crisis because the population is growing, people are using more water, and more wastewater is being produced. The increase in wastewater production means that there needs to be more treatment of this waste. This treatment generates sludge, which is dangerous for the environment and for people's health. Dewatering sludge is an important part of treating it, which can be done better by treating this with coagulants. The seeds of Moringa oleifera,or MO, have the potential to be employed as a coagulant, making them a less expensive and environmentally friendly alternative. MO seeds were shelled, crushed, and their oil content removed before being dried at 45°C for 24 hours to extract the active coagulant. The active coagulant components were extracted by mixing the processed seed with a NaCl solution (10 % m/v), being the 1.0 M concentration found to be optimal. The extraction was done in two ways: one with ordinary agitation (MOC) and the other with ultrasound assistance (MOC-U), both of which were filtered to remove undissolved particles. The sludge was conditioned using a jar test with fixed rapid and slow mix configurations and different coagulant dosages. The dewatering trials were carried out for 24 hours in dewatering columns with varying sludge height (10, 20 and 40 cm) and a fixed 10 cm filtering medium of inert material. TS, volume of filtered removed, COD, pH, and turbidity were the parameters analyzed. For all experiments, the MOC coagulant increased the sludge's dewatering capacities, however the MOC-U coagulant had most of the outcomes below the control experiment results. The MOC coagulant produced the most satisfactory results in studies with an initial sludge height of 10 cm. The best TS and filtrated removal values were 18.6% and 87 mL, respectively. COD values have been demonstrated to increase as coagulant dosage is increased. In addition, the initial sludge height has been shown to have a negative impact on the sludge's dewatering abilities. To optimize the extraction process employing ultrasound technology, more research is needed. Further testing in the conditioning phase is also required to enhance the sludge dewatering process.

Alternate abstract:

O mundo enfrenta uma crise de água porque a população continua a crescer, as pessoas estão a utilizar mais água, e a produzir mais água residual. O aumento da produção de águas residuais torna necessário haver mais tratamento destes resíduos. Este tratamento gera lamas, que são perigosas para o ambiente e para a saúde das pessoas. A desidratação das lamas são uma parte importante do seu tratamento, o que pode ser melhorado tratando-as com coagulantes. As sementes de Moringa oleifera,ou MO, possuem potencial para serem empregadas como coagulante, tornando-as uma alternativa menos custosa e ecologicamente correta. As sementes de MO foram descascadas, trituradas, e o seu teor de óleo foi removido antes de serem secas a 45°C durante 24 horas para extrair o coagulante activo. Os componentes do coagulante activo foram extraídos misturando a semente processada com uma solução de NaCl (10 % m/v), sendo a concentração de 1.0 M óptima. A extração foi feita de duas maneiras: uma com agitação normal (MOC) e outra com assistência de ultra-sons (MOC-U), ambas filtradas para remover partículas não dissolvidas. A lama foi condicionada utilizando um teste em frasco com configurações de mistura rápida e lenta fixas e diferentes dosagens de coagulante. Os ensaios de desidratação foram realizados durante 24 horas em colunas de desidratação com altura variável da lama (10, 20 e 40 cm) e um meio filtrante fixo de 10 cm de material inerte. TS, volume de filtrado removido, COD, pH e turbidez foram os parâmetros analisados. Para todas as experiências, o coagulante MOC aumentou a capacidade de desidratação da lama, contudo o coagulante MOC-U teve a maioria dos resultados abaixo dos resultados da experiência de controlo. O coagulante MOC produziu os resultados mais satisfatórios em estudos com uma altura inicial de lodo de 10 cm. Os melhores valores de TS e de remoção de filtrado foram de 18.6% e 87 mL, respectivamente. Foi demonstrado que os valores de COD aumentam à medida que a dosagem do coagulante é aumentada. Além disso, foi demonstrado que a altura inicial da lama tem um impacto negativo nas capacidades de desidratação da lama. Para optimizar o processo de extração empregando tecnologia de ultra-sons, é necessário realizar nova investigações. São também necessários mais testes na fase de condicionamento para melhorar o processo de desidratação das lamas.