Published March 24, 2023 | Version v1
Publication Open

Characterization and utilization of water treatment sludge for coagulation of raw water

Creators

  • 1. Botswana International University of Science and Technology

Description

One of the critical steps in the treatment of raw water for human consumption is clarification. It encompasses coagulation and flocculation to reduce the concentration of suspended solids in turn producing a semi-solid slurry called water treatment sludge (WTS). It is necessary to characterize and find economic and sustainable ways to utilize the WTS. The WTS used in this work was characterized and contained aluminum (Al) (20.3% Al2O3) and iron (Fe) (5.28% Fe2O3) making it suitable for the development of a coagulant. A less energy-intensive way, through atmospheric acid leaching of WTS, was developed to extract Al and Fe for use as a coagulant. The sulphuric acid concentration and solid loading that gave the highest Al concentration were determined to be 3N and 5 g/100 mL, respectively. Turbidity reduction achieved with the developed coagulant ranged from 91 to 99% and was higher than that obtained in related studies due to the higher concentrations of Al and Fe in the WTS used in this study. Since the coagulant was very acidic, it was co-dosed with calcium oxide at 10 g/L of water to adjust the pH of the final water to allowable pH values for potable water (6.5-9.5).

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

واحدة من الخطوات الحاسمة في معالجة المياه الخام للاستهلاك البشري هي التوضيح. وهو يشمل التخثر والتلبد لتقليل تركيز المواد الصلبة العالقة مما يؤدي بدوره إلى إنتاج ملاط شبه صلب يسمى حمأة معالجة المياه (WTS). من الضروري توصيف وإيجاد طرق اقتصادية ومستدامة لاستخدام WTS. تميزت WTS المستخدمة في هذا العمل واحتوت على الألومنيوم (Al) (20.3 ٪ Al2O3) والحديد (Fe) (5.28 ٪ Fe2O3) مما يجعلها مناسبة لتطوير مادة تخثر. تم تطوير طريقة أقل استهلاكًا للطاقة، من خلال ترشيح حمض الغلاف الجوي لـ WTS، لاستخراج Al و Fe لاستخدامهما كمخثر. تم تحديد تركيز حمض الكبريتيك والتحميل الصلب الذي أعطى أعلى تركيز AL ليكون 3N و 5 جم/100 مل، على التوالي. تراوح الحد من التعكر الذي تم تحقيقه باستخدام مادة التخثر المطورة من 91 إلى 99 ٪ وكان أعلى من ذلك الذي تم الحصول عليه في الدراسات ذات الصلة بسبب التركيزات العالية من Al و Fe في WTS المستخدمة في هذه الدراسة. نظرًا لأن مادة التخثر كانت حمضية جدًا، فقد تم تناولها مع أكسيد الكالسيوم عند 10 جم/لتر من الماء لضبط درجة الحموضة في الماء النهائي إلى قيم درجة الحموضة المسموح بها لمياه الشرب (6.5-9.5).

Translated Description (French)

L'une des étapes critiques du traitement de l'eau brute destinée à la consommation humaine est la clarification. Il englobe la coagulation et la floculation pour réduire la concentration de solides en suspension, produisant à son tour une boue semi-solide appelée boue de traitement de l'eau (WTS). Il est nécessaire de caractériser et de trouver des moyens économiques et durables d'utiliser le WTS. Le WTS utilisé dans ce travail a été caractérisé et contenait de l'aluminium (Al) (20,3% Al2O3) et du fer (Fe) (5,28% Fe2O3), ce qui le rend approprié pour le développement d'un coagulant. Un moyen moins énergivore, par lixiviation acide atmosphérique du WTS, a été développé pour extraire Al et Fe pour une utilisation comme coagulant. La concentration en acide sulfurique et la charge solide qui ont donné la concentration en Al la plus élevée ont été déterminées à 3N et 5 g/100 mL, respectivement. La réduction de la turbidité obtenue avec le coagulant développé variait de 91 à 99 % et était supérieure à celle obtenue dans les études connexes en raison des concentrations plus élevées d'Al et de Fe dans le WTS utilisé dans cette étude. Comme le coagulant était très acide, il a été co-dosé avec de l'oxyde de calcium à 10 g/L d'eau pour ajuster le pH de l'eau finale aux valeurs de pH admissibles pour l'eau potable (6,5-9,5).

Translated Description (Spanish)

Uno de los pasos críticos en el tratamiento de agua cruda para consumo humano es la clarificación. Abarca la coagulación y la floculación para reducir la concentración de sólidos en suspensión, produciendo a su vez una suspensión semisólida llamada lodo de tratamiento de agua (WTS). Es necesario caracterizar y encontrar formas económicas y sostenibles de utilizar el WTS. El WTS utilizado en este trabajo se caracterizó y contenía aluminio (Al) (20.3% Al2O3) y hierro (Fe) (5.28% Fe2O3), lo que lo hace adecuado para el desarrollo de un coagulante. Se desarrolló una forma menos intensiva en energía, a través de la lixiviación ácida atmosférica de WTS, para extraer Al y Fe para su uso como coagulante. Se determinó que la concentración de ácido sulfúrico y la carga sólida que dieron la mayor concentración de Al fueron 3N y 5 g/100 mL, respectivamente. La reducción de la turbidez lograda con el coagulante desarrollado varió de 91 a 99% y fue mayor que la obtenida en estudios relacionados debido a las mayores concentraciones de Al y Fe en el WTS utilizado en este estudio. Dado que el coagulante era muy ácido, se dosificó conjuntamente con óxido de calcio a 10 g/L de agua para ajustar el pH del agua final a los valores de pH permitidos para el agua potable (6.5-9.5).

Files

wst2023090.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توصيف واستخدام حمأة معالجة المياه لتخثر المياه الخام
Translated title (French)
Caractérisation et utilisation des boues de traitement de l'eau pour la coagulation de l'eau brute
Translated title (Spanish)
Caracterización y utilización de lodos de tratamiento de agua para la coagulación de agua cruda

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4360843116
DOI
10.2166/wst.2023.090

Is supplement to
https://openalex.org/W2907976600 (Other)
https://openalex.org/W2383168013 (Other)
https://openalex.org/W2314890848 (Other)
https://openalex.org/W2189223814 (Other)
https://openalex.org/W2153400539 (Other)
https://openalex.org/W2118007496 (Other)
https://openalex.org/W2086297380 (Other)
https://openalex.org/W2039971579 (Other)
https://openalex.org/W1985488170 (Other)
https://openalex.org/W1436256774 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Botswana

References

  • https://openalex.org/W1993821483
  • https://openalex.org/W2004283515
  • https://openalex.org/W2010179847
  • https://openalex.org/W2030796562
  • https://openalex.org/W2032062263
  • https://openalex.org/W2035487504
  • https://openalex.org/W2058210071
  • https://openalex.org/W2060807823
  • https://openalex.org/W2071283030
  • https://openalex.org/W2118652729
  • https://openalex.org/W2169950526
  • https://openalex.org/W2502619438
  • https://openalex.org/W2503051870
  • https://openalex.org/W2509453388
  • https://openalex.org/W2620420124
  • https://openalex.org/W2740674358
  • https://openalex.org/W2792289341
  • https://openalex.org/W2806991308
  • https://openalex.org/W2897352379
  • https://openalex.org/W2907960150
  • https://openalex.org/W2945682848
  • https://openalex.org/W2951126904
  • https://openalex.org/W3019808907
  • https://openalex.org/W3023369791
  • https://openalex.org/W3084641905
  • https://openalex.org/W3113337984
  • https://openalex.org/W4306411185