Application of electroc hemical processes in aerobic biological systems used for textile wastewater treatment: effects on mixed liquor characteristics and pollutant removal

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5327/Z2176-94782145

Palavras-chave:

indústria têxtil; biorreatores a membrana; eletrocoagulação; tratamento avançado.

Resumo

Avaliou-se no presente estudo a influência da aplicação de processos eletroquímicos na remoção de poluentes e na alteração das características do licor misto de sistemas biológicos aeróbios empregados no tratamento de efluentes têxteis. Para tanto, amostras de licor misto contendo efluente têxtil sintético (nitrogênio, fósforo, acetato e corante Drimaren Red CL-7B) foram inseridas em reatores de bancada operados sob duas condições experimentais: na primeira, a aplicação foi realizada com densidade de corrente de 20 A m-2, com modo de exposição intermitente de 6 min ligado / 30 min desligado (Estratégia 1 - E1); enquanto na segunda, utilizou-se a mesma densidade de corrente, porém, com exposição contínua (Estratégia 2 - E2). Um reator controle foi operado simultaneamente para fins de comparação, avaliando a remoção de poluentes e a filtrabilidade do licor misto. Os resultados indicaram que os processos eletroquímicos melhoraram a filtrabilidade do licor misto em 35% na E1 e 44% na E2. A remoção de corante variou de 40 a 50% no reator controle, alcançando 67% na E1 e 93% na E2, com aplicação de corrente elétrica. Em relação ao fósforo, a aplicação de corrente elétrica elevou a remoção de 30% no reator controle para 67% na E1 e 96% na E2. Não foram identificadas alterações significativas no teor de sólidos suspensos totais com a aplicação intermitente. No entanto, sob exposição contínua, observou-se um aumento de aproximadamente 30%. Concluiu-se que a aplicação de processos eletroquímicos pode ser uma alternativa promissora para melhorar o desempenho e a estabilidade dos sistemas de tratamento biológico aplicados ao tratamento de efluentes têxteis.

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Referências

Albahnasawi, A.; Yüksel, E.; Gürbulak, E.; Duyum, F., 2020. Fate of aromatic amines through decolorization of real textile wastewater under anoxic-aerobic membrane bioreactor. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 8 (5), 104226. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104226.

American Public Health Association (APHA), 2005. Standard methods for the examination of water and wastewater. 21. ed. APHA, Washington, 1274 p.

Asif, M.B.; Maqbool, T.; Zhang, Z., 2020. Electrochemical membrane bioreactors: State-of-the-art and future prospects. Science of the Total Environment, v. 741, 140233. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140233.

Associação Brasileira da Indústria Têxtil e de Confecção (ABIT), 2023. Perfil do Setor. ABIT (Accessed March 7, 2024) at:. https://www.abit.org.br/cont/perfil-do-setor.

Battistelli, A.A.; Belli, T.J.; da Costa, R.E.; Justino, N.M.; Lobo-Recio, M.Á.; Lapolli, F.R., 2019a. Efeitos da eletrocoagulação na modificação das características de lodos ativados: aplicação em biorreatores a membrane. Revista DAE, v. 67, 103-114. https://doi.org/10.4322/dae.2019.048.

Battistelli, A.A.; Belli, T.J.; Costa, R.E.; Justino, N.M., Silveira, D.D.; Lobo-Recio, M.A.; Lapolli, F.R., 2019b. Application of low-density electric current to performance improvement of membrane bioreactor treating raw municipal wastewater. International Journal of Environmental Science and Technology, v. 16, 3949-3960. https://doi.org/10.1007/s13762-018-1949-7.

Belli, T.J.; Bassin, J.P.; de Sousa Vidal, C.M.; Hassemer, M.E.N.; Rodrigues, C.; Lapolli, F.R., 2023. Effects of solid retention time and exposure mode to electric current on Remazol Brilliant Violet removal in an electro-membrane bioreactor. Environmental Science and Pollution Research, v. 30, (20), 58412-58427. https://doi.org/10.1007/s11356-023-26593-2.

Belli, T. J.; Battistelli, A. A.; Costa, R. E.; Vidal, C. M. S.; Schlegel, A. E.; Lapolli, F. R., 2019. Evaluating the performance and membrane fouling of an electro-membrane bioreactor treating textile industrial wastewater. International Journal of Environmental Science and Technology, v. 16, 6817-6826. https://doi.org/10.1007/s13762-019-02245-2.

Belli, T.J.; Dalbosco, V.; Bassin, J.P.; Lunelli, K.; da Costa, R.E.; Lapolli, F.R., 2024. Treatment of azo dye-containing wastewater in a combined UASB-EMBR system: Performance evaluation and membrane fouling study. Journal of Environmental Management, v. 365, 121701. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121701.

Brasil, 2005. Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH). Resolução nº 54, de 28 de novembro de 2005. Estabelece diretrizes para o aproveitamento de águas residuárias tratadas em todo o território nacional. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 28 de nov. de 2005 (Accessed December 17, 2024) at:. https://www.gov.br/mdr/pt-br/assuntos/seguranca-hidrica/cnrh.

Brasil, 2011. Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Resolução nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 16 de maio de 2011 (Accessed December 17, 2024) at:. https://conama.mma.gov.br/atos-normativos-sistema.

Du, X.; Shi, Y.; Jegatheesan, V.; Haq, I.U., 2020. A review on the mechanism, impacts and control methods of membrane fouling in MBR system. Membranes, v. 10 (2), 24. https://doi.org/10.3390/membranes10020024.

Environmental Protection Agency (EPA), 2012. Guidelines for Water Reuse. U.S. EPA, Washington (Accessed December 17, 2024) at:. https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=P100FS7K.TXT.

Follmann, H.V.D.M.; Souza, E.; Battistelli, A.A.; Lapolli, F.R.; Lobo-Recio, M.Á., 2020. Determination of the optimal electrocoagulation operational conditions for pollutant removal and filterability improvement during the treatment of municipal wastewater. Journal of Water Process Engineering, v. 36, 101295. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101295.

Giwa, A.; Dindi, A.; Kujawa, J., 2019. Membrane bioreactors and electrochemical processes for treatment of wastewaters containing heavy metal ions, organics, micropollutants and dyes: recent developments. Journal of Hazardous Materials, v. 370, 172-195. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.06.025.

Guo, Y.; Liu, C.; Ye, R.; Duan, Q., 2020. Advances on water quality detection by uv-vis spectroscopy. Applied Sciences, v. 10 (19), 6874. https://doi.org/10.3390/app10196874.

Harif, T.; Khai, M.; Adin, A., 2012. Electrocoagulation versus chemical coagulation: Coagulation/flocculation mechanisms and resulting floc characteristics. Water research, v. 46 (10), 3177-3188. https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.03.034.

Hasan, S.W.; Elektorowicz, M.; Oleszkiewicz, J.A., 2014. Start-up period investigation of pilot-scale submerged membrane electro-bioreactor (SMEBR) treating raw municipal wastewater. Chemosphere, v. 97, 71-77. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.11.009.

Hua, L.C.; Huang, C.; Su, Y.C.; Chen, P.C., 2015. Effects of electro-coagulation on fouling mitigation and sludge characteristics in a coagulation-assisted membrane bioreactor. Journal of Membrane Science, v. 495, 29-36. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2015.07.062.

Ibeid, S.; Elektorowicz, M.; Oleszkiewicz, J.A., 2013. Novel electrokinetic approach reduces membrane fouling. Water Research, v. 47 (16), 6358-6366. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.08.007.

Jegatheesan, V.; Pramanik, B.K.; Chen, J.; Navaratna, D.; Chang, C.Y.; Shu, L., 2016. Treatment of textile wastewater with membrane bioreactor: A critical review. Bioresource Technology, v. 204, 202-212. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.01.006.

Jenkins, D.; Richard, M.G.; Daigger, G.T., 2003. Manual on the causes and control of activated sludge bulking, foaming, and other solids separation problems. 3. ed. CRC Press, Boca Raton. https://doi.org/10.1201/9780203503157.

Khan, R; Bhawana, P.; Fulekar, M.H., 2013. Microbial decolorization and degradation of synthetic dyes: A review. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, v. 12 (1), 75-97. https://doi.org/10.1007/s11157-012-9287-6.

Metcalf, L.A.; Eddy, H., 2014. Wastewater engineering – treatment and reuse. 5. ed. McGraw-Hill, Boston, 2018 p.

Mollah, M.Y.; Morkovsky, P.; Gomes, J.A.; Kesmez, M.; Parga, J.; Cocke, D.L., 2004. Fundamentals, present and future perspectives of electrocoagulation. Journal of Hazardous Materials, v. 114 (1), 199-210. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.08.009.

Otto, I.M.; Morselli, L.B.G.A.; Bunde, D.A.B.; Pieniz, S.; Quadro, M.S.; Andreazza, R., 2021. Adsorption of methylene blue dye by different methods of obtaining shrimp residue chitin. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (RBCIAMB), v. 56 (4), 589-598. https://doi.org/10.5327/Z217694781170.

Park, H.; Chang, I.; Lee, K., 2015. Principles of membrane bioreactors for wastewater treatment. Taylor & Francis, Group Boca Raton, 445 p.

Quadrelli Neto, J.; de Oliveira Gomes, J.; Bork, C.A.S., 2018. Produto sustentável: utilização de mapa cognitivo para definição de requisitos de sustentabilidade na indústria têxtil. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (RBCIAMB), (50), 39-60. https://doi.org/10.5327/Z2176-947820180393.

Ravadelli, M.; Da Costa, R E.; Lobo-Recio, M.A.; Akaboci, T.R.V.; Bassin, J.P.; Lapolli, F.R.; Belli, T.J., 2021. Anoxic/oxic membrane bioreactor assisted by electrocoagulation for the treatment of azo-dye containing wastewater. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 9 (4), 105286. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105286.

Sahu, O.; Mazumdar, B.; Chaudhari, P.K., 2014. Treatment of wastewater by electrocoagulation: A review. Environmental Science and Pollution Research, v. 21 (4), 2397-2413. https://doi.org/10.1007/s11356-013-2208-6.

Schippers, J.C.; Verdouw, J., 1980. The modified fouling index, a method of determining the fouling characteristics of water. Desalination, v. 32, 137-148. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(00)86014-2.

Shahedi, A.; Darban, A.K.; Taghipour, F.; Jamshidi-Zanjani, A.J.C.O.I.E., 2020. A review on industrial wastewater treatment via electrocoagulation processes. Current Opinion in Electrochemistry, v. 22, 154-169. https://doi.org/10.1016/j.coelec.2020.05.009.

Silva, J.; Fracacio, R., 2021. Toxicological and ecotoxicological aspects of tartrazine yellow food dye: a literature review. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (RBCIAMB), v. 56 (1), 137-151. https://doi.org/10.5327/Z21769478746.

Soler, C.R.; Xavier, C.R., 2015. Tratamento de efluente de indústria têxtil por reator biológico com leito móvel. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (RBCIAMB), v. 38, 21-30. https://doi.org/10.5327/Z2176-947820155714.

Sorgato, A.C.; Jeremias, T.C.; Lobo-Recio, M.Á.; Lapolli, F.R., 2023. A comprehensive review of nitrogen removal in an electro-membrane bioreactor (EMBR) for sustainable wastewater treatment. International Journal of Environmental Science and Technology, v. 20 (8), 9225-9248. https://doi.org/10.1007/s13762-022-04717-4.

Spagni, A.; Grilli, S.; Casu, S.; Mattioli, D., 2010. Treatment of a simulated textile wastewater containing the azo-dye reactive orange 16 in an anaerobic-biofilm anoxic-aerobic membrane bioreactor. International Biodeterioration and Biodegradation, v. 64 (7), 676-681. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2010.

Sun, Y.; Wang, Y.; Huang, X., 2007. Relationship between sludge settleability and membrane fouling in a membrane bioreactor. Frontiers of Environmental Science & Engineering in China, v. 1 (2), 221-225. https://doi.org/10.1007/s11783-007-0038-9.

Tong, S.; Liu, H.; Feng, C.; Chen, N.; Zhao, Y.; Xu, B.; Zhao, J.; Zhu, M., 2019. Stimulation impact of electric currents on heterotrophic denitrifying microbial viability and denitrification performance in high concentration nitratecontaminated wastewater. Journal of Environmental Sciences (China), v. 77, 363-371. https://doi.org/10.1016/j.jes.2018.09.014.

Wang, X.; Jiang, J.; Gao, W., 2022. Reviewing textile wastewater produced by industries: characteristics, environmental impacts, and treatment strategies. Water Science and Technology, v. 85 (7), 2076-2096. https://doi.org/10.2166/wst.2022.088.

Yan, Z.S.; Wang, S.H.; Kang, X.K.; Ma, Y. 2012. Enhanced removal of organics and phosphorus in a hybrid coagulation/membrane bioreactor (HCMBR) for real textile dyeing wastewater treatment. Desalination and Water Treatment, v. 47 (1-3), 249-257. https://doi.org/10.1080/19443994.2012.696423.

Publicado

20-05-2025

Como Citar

Battistelli, A. A., Zilch, M. H., Machinski, J. H. de S. C., Gavlak, G., Pedroso, C. R., Souza, K. V. de, Souza, J. B. de, & Vidal, C. M. de S. (2025). Application of electroc hemical processes in aerobic biological systems used for textile wastewater treatment: effects on mixed liquor characteristics and pollutant removal. Revista Brasileira De Ciências Ambientais, 60, e2145. https://doi.org/10.5327/Z2176-94782145

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