Evaluation of coagulation process effectiveness in purification of filter washings from swimming pool circulation system

Oceniono możliwości zastosowania procesu koagulacji do oczyszczania popłuczyn z płukania złóż filtracyjnych pracujących w układzie cyrkulacji wody basenowej. Usunięcie części zanieczyszczeń z popłuczyn pozwoliłoby na ich odprowadzanie bezpośrednio do środowiska (np. do nawadniania zieleni) oraz na ograniczenie ilości ścieków odprowadzanych do kanalizacji. W badaniach laboratoryjnych zastosowano cztery różne koagulanty – glinowe (PAX) i żelazowe (PIX) – w zakresie dawek od 1,5 mg/dm3 do 6,0 mg/dm3. Analizie zmian wartości wybranych wskaźników fizyczno-chemicznych (barwa, zawiesiny ogólne, mętność, chlor ogólny, fosfor ogólny, absorbancja w nadfiolecie, ChZT oraz wskaźnik fenolowy) towarzyszyła także analiza fitotoksyczności składników popłuczyn (cieczy nadosadowej i osadów) w stosunku do wybranych roślin wskaźnikowych – rzęsa (Lemna minor) i rzeżucha (Lepidium sativum). Przeprowadzone testy naczyniowe procesu koagulacji pozwoliły na uzyskanie jakości popłuczyn pozwalającej na wprowadzenie ich bezpośrednio do środowiska. Niezależnie od zastosowanego rodzaju koagulantu, poprawa jakości fizyczno-chemicznej popłuczyn została osiągnięta już przy dawkach w zakresie 1,5÷3,0 mg/dm3, przy czym najskuteczniejszy okazał się PAX 25, będący mieszaniną polichlorku glinu i chlorku żelaza(II). Dodatkowo nie odnotowano efektu fitotoksycznego zarówno cieczy nadosadowej, jak i osadów pokoagulacyjnych. Tak oczyszczone popłuczyny mogą być wykorzystane na przykład do nawadniania zieleni na terenach obiektów basenowych.Applicability of coagulation technique in purification of filter washings from the swimming pool circulation system was evaluated. Removal of some of the contaminants from washings would allow for their discharge directly into the environment (e.g., for irrigation of greenery) and limiting the amount of sewage entering the sewer. In the laboratory studies, four different coagulants were used – aluminum (PAX) and ferric (PIX) – in doses ranging 1.5–6.0 mg/dm3. In addition, the analysis of fluctuations of the values of selected physicochemical parameters (color, general suspensions, turbidity, total chlorine, total phosphorus, ultraviolet absorbance, COD and phenol index) was accompanied by the analysis of washing components (supernatant liquid and sediments) phytotoxicity against the selected indicator plants – eyelash (Lemna minor) and cress (Lepidium sativum). The jar tests conducted throughout the coagulation process resulted in washings of quality adequate to be introduced directly into the environment. Regardless of the type of coagulant used, the improvement of physicochemical parameters of washings was achieved already at doses in the range of 1.5–3.0 mg/dm3, with PAX 25, polyaluminum chloride and iron chloride(II) mixture, being the most effective. In addition, no phytotoxic effect of both the supernatant and post-coagulation sediments was noted. Such purified washings could be employed for example in watering greenery at swimming pool areas

An evaluation of the phytotoxicity of filter backwash water coagulation products from a pool water system

The possibility of using the process of coagulation for purifying the filter backwash water from a swimming pool water system has been presented. The assessment of the process efficiency based on the physicochemical parameters was extended by a phytotoxicity analysis of products (sludges and supernatant liquids) obtained from the coagulation processes. The phytotoxicity of sludges was examined with respect to garden cress (Lepidium sativum) and white mustard (Sinapis alba), while duckweed (Lemna minor) was used for studying liquids. Coagulation process was highly effective in purifying backwash water when the lowest of the studied aluminum coagulant doses (from 7 to 20 mg/dm3) was used. Moreover, the phytotoxicity assessment of backwash water allowed the determination of the hazard toward plants, which would be posed by using the backwash water for plant irrigation. The high stimulation of the growth of plant indices, observed in samples with raw backwash water, was caused by nutritive nitrogen and phosphorus. Their removal, in the case of postcoagulation solutions, significantly contributed to the inhibition of plant growth. In turn, sludges derived from both raw washings and coagulation exhibited phytotoxicity

Treatment of aqueous rinsing liquids of the pool water installation in a unit process of membrane ultrafiltration and in the airing-ultrafiltration integrated system

W pracy przedstawiono możliwość wykorzystania membranowego procesu ultrafiltracji do oczyszczania popłuczyn z instalacji basenowych. Badania obejmowały proces jednostkowy ultrafiltracji oraz zintegrowany układ napowietrzanie-ultrafiltracja, który pozwolił na częściowe usunięcie zanieczyszczeń występujących w nadawie. Porównano membrany o zróżnicowanym materiale polimerowym oraz różnej wartości granicznej masy molowej cut-off. Określono wpływ zastosowanego procesu wstępnego na zdolności transportowo-separacyjne membran o różnych własnościach fizyczno-chemicznych. Uzyskano wysoką wydajność hydrauliczną we wszystkich prowadzonych filtracjach (w zakresie od 1,23·10-5 do 1,40·10-7 m³/m²·s). W zakresie usuwania mętności badane układy charakteryzowały się współczynnikiem usunięcia przekraczającym 90%. Odnotowano znaczące usunięcie grupy zanieczyszczeń opisanych przez wskaźnik ogólny, tj. absorbancję w nadfiolecie UV254. Przeprowadzone badania wykazały możliwość wykorzystania ultrafiltracji do odzysku wody basenowej z popłuczyn poprocesowych.The paper presents the possibility of using the membrane ultrafiltration process for the treatment of washings from pool water systems. The tests included a unit ultrafiltration process and airing-ultrafiltration integrated system which partly removed contamination from the feed material. Membranes of various polymere materials and molar mass cut-off were compared. This helped to determine the influence of the used initial process on transport and separation abilities of the membranes of different physical and chemical features. High hydraulic performance was obtained in all performed filtration actions (1.23·10-5 ÷ 1.40·10-7 m³/m²·s). In respect of fighting turbidity, all tested systems had a removal rate of more than 90%. It was also noted that a significant amount of contamination described by the general indicator, which is specific UV254 absorbance, was removed. The tests proved that ultrafiltration can be used for recovery pool water from post-process washings

Dobór warunków odzysku wody ze strumienia popłuczyn z instalacji wody basenowej

This study discusses the results of the preliminary tests use an integrated process coagulationsedimentationnanofiltration for the purification washings from swimming pool water treatment circulation. Studies included the effect of the terms and conditions of the preparatory process (coagulation where range of doses of coagulant 1.5–3.0 mgAl/dm3 and sedimentation where the scope of duration 0.5–24 h) on the transport and separating properties nanofiltration membranes. Comparatively, the process of nanofiltration of raw washings has been performed. DK GE Osmonics membrane was used as a nanofiltration membrane. A higher value of volumetric permeate flux was observed during the nanofiltration process for washings after coagulation process with dose 1.5 mgAl/dm3. There has also been significant improvement in transport capacity of the membrane with increased sedimentation time (to 24 hours). The presence of sediment molecules, which contributed to the reduction of the process efficiency during filtration of washings after coagulation with dose 3.0 mgAl/dm3, at the same time they caused a gradual increase in membrane separation capacity. A secondary membrane having a lower porosity than the primary membrane has been produced. The use of the integrated system has improved the transport conditions of the nanofiltration membranes, reduction of residual aluminium concentration, as well as significant improvements in other physicochemical parameters (inter alia reduction the amount of suspended solids and ultraviolet absorbance UV254).W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących zastosowania zintegrowanego procesu koagulacji–sedymentacji–nanofiltracji do oczyszczania popłuczyn z obiegu uzdatniania wody basenowej. Badania obejmowały ocenę wpływu warunków prowadzenia procesów wstępnych, tj. koagulacji (zakres dawek koagulantu 1,5–3,0 mgAl/dm3) oraz sedymentacji (czas trwania 0,5–24 h) na własności transportowo-separacyjne membran nanofiltracyjnych. Porównawczo przeprowadzono proces nanofiltracji surowych popłuczyn. Obserwowano wyższą wartość objętościowego strumienia permeatu w trakcie procesu nanofiltracji dla popłuczyn po koagulacji (dawka koagulantu 1,5 mgAl/dm3). Stwierdzono znaczącą poprawę zdolności transportowych membrany wraz z wydłużeniem czasu sedymentacji (do 24 h). Obecność cząsteczek osadów, które przyczyniały się do obniżenia wydajności filtracji popłuczyn po koagulacji, w której zastosowano wyższą dawkę koagulantu (3,0 mgAl/dm3), równocześnie spowodowała stopniowy wzrost zdolności separacyjnych membrany – utworzyła się tzw. membrana wtórna charakteryzująca się mniejszą porowatością niż membrana pierwotna. W badanym przypadku zastosowanie układu zintegrowanego pozwoliło na poprawę warunków transportowych membran nanofiltracyjnych, zmniejszenie stężenia glinu pozostałego oraz znaczną poprawę pozostałych parametrów fizykochemicznych (m.in. zmniejszenie ilości zawiesin ogólnych i obniżenie absorbancji w nadfiolecie UV254)

Treatment of Pool Water Installation Washings in A Flocculation/Ultrafiltration Integrated System

The article presents the possibilities of employing an integrated flocculation/ultrafiltration system in the treatment of washings generated upon the rinsing of filter beds in pool water installations. Single ultrafiltration process was used as a comparator. Flocculation was carried out using commercial dialuminium pentahydroxychloride solution widely used at pool facilities for the removal of contaminants in flocculation processes. The studies consisted in determination of correlations between the conditions of the flocculation process (variable doses of Al3+ ions: from 4 to 280 mg/L) and the transport/separation characteristics of ultrafiltration membranes. Flocculation was performed at different temperatures of washings i.e. 8, 21, and 30°C for each of the pre-defined doses. Ultrafiltration was highly capable of reducing the turbidity of washings and removing a large group of contaminants as determined by turbidimetry and UV254 absorbance measurements. The studies revealed that the best transport/ separation characteristics of ultrafiltration membranes were obtained in a system in which ultrafiltration was performed following flocculation of washings carried out at 21°C using a 40 mgAl3+/L solution. The turbidity was reduced by ca. 99% and UV absorption was reduced by ca. 94% while the relative volumetric stream of the permeate increased by more than 35% (as compared to the filtration of washings in a single-process system). Membrane ultrafiltration significantly increased the quality of the waste stream consisting of washings from the pool water installation. Pre-processing of washings is required before ultrafiltration in order to limit the blocking of membrane pores. Flocculation may be one of such pre-processing methods

Ocena możliwości recyklingu popłuczyn z systemu oczyszczania wody basenowej

The paper presents the physicochemical analysis and toxicological assessment of backwashing samples taken after the process of washing filter beds in a raw condition after the process of their aeration and dechlorination. The backwash water under investigation originated from circulation systems existing in two indoor swimming pool facilities. The backwash water, as used at the preliminary and the main stages, was characterized by different physicochemical properties. For toxicological assessment, the Mictorox® bioluminescence inhibition test, the Chaoborus sp. insect larva survival test and the phyto test using Lemna minor fine cilium were involved. The investigation presented in the paper included a preliminary phase focusing on the ecotoxic characterization of backwash water subjected to aeration and dechlorination processes. In turn, at the main stage, the effect of aeration duration on the quality of backwash water in terms of its physicochemical parameters was analyzed. The results of the preliminary stage investigation indicate that backwash water, both in a raw condition and after 30 minutes’ aeration, could not be discharged directly to the environment due to the threat to living organisms caused by its high toxicity. Whereas, using 160 minutes’ aeration duration contributed to a significant improvement in the quality of the backwash water and elimination of its toxic properties with respect to the indicator organisms used. The chemical dechlorination process brought about varying effects. In the case of the Microtox® test, a stimulation of bacterial bioluminescence was noted, but, at the same time, the death of individual insect larva specimens was observed. In spite of the high biomass increase in the Lemna minor test, a gradual discolouration of fronds under the influence of backwash water was observed. Because of the presence of numerous compounds being disinfection by-products, as well as coagulant residues in backwash water deriving from swimming pool systems, it is necessary to seek further solutions that will allow them to be recycled, which will result in a reduction of water consumption and effluent discharges.W pracy przedstawiono analizę fizykochemiczną oraz ocenę toksykologiczną próbek popłuczyn pobranych po procesie płukania złóż filtracyjnych w stanie surowym po procesie napowietrzania oraz dechloracji. Badane popłuczyny pochodziły z obiegów zlokalizowanych w dwóch obiektach basenowych krytych. Do oceny toksykologicznej włączono test inhibicji bioluminescencji Mictorox®, przeżywalności larw owadów Chaoborus sp. oraz fitotest z wykorzystaniem rzęsy drobnej Lemna minor. Badania obejmowały fazę wstępną, skupiającą się na charakterystyce ekotoksykologicznej popłuczyn poddanych procesom dechloracji oraz napowietrzania. W etapie zasadniczym badań analizowano dodatkowo wpływ czasu napowietrzania na jakość popłuczyn pod względem parametrów fizykochemicznych. Wyniki wstępnego etapu badań sygnalizuj ą, że popłuczyny zarówno w stanie surowym, jak i po 30-minutowym napowietrzaniu nie mogły zostać bezpośrednio odprowadzone do środowiska ze względu na zagrożenie dla organizmów żywych, spowodowane ich wysoką toksycznością. Natomiast zastosowane wydłużenie czasu napowietrzania (160 min) przyczyni ło się do znaczącej poprawy jakości popłuczyn i pozbawienia ich właściwości toksycznych w stosunku do wykorzystanych organizmów wskaźnikowych. Zróżnicowane efekty przyniósł zabieg chemicznej dechloracji. W przypadku testu Microtox® odnotowano stymulację bioluminescencji bakterii, równocześnie zaobserwowano śmierć pojedynczych osobników larw owadów. Pomimo wysokiego przyrostu biomasy w teście z Lemna minor, zaobserwowano stopniowe odbarwienie frondów pod wpływem użytych popłuczyn. Niezbędne jest poszukiwanie dalszych rozwiązań umożliwiających ich recykling, co zapewni ograniczenie zużycia wody oraz odprowadzania ścieków

Selection of conditions of water recovery from the stream of washings from the swimming pool water system

Przedstawiono wyniki badań dotyczących zastosowania zintegrowanego procesu: koagulacja-sedymentacja-nanofiltracja do oczyszczania popłuczyn z obiegu uzdatniania wody basenowej. Badania obejmowały ocenę wpływu warunków prowadzenia procesów wstępnych, tj. koagulacji (zakres dawek koagulantu 1,5-3,0 mg Al/dm3) oraz sedymentacji (przy czasie trwania 0,5-24 h) na własności transportowo-separacyjne membran nanofiltracyjnych. Porównawczo przeprowadzono proces nanofiltracji surowych popłuczyn. Obserwowano wyższą wartość objętościowego strumienia permeatu w trakcie procesu nanofiltracji dla popłuczyn po koagulacji (dawka koagulantu 1,5 mg Al/dm3). Stwierdzono znaczącą poprawę zdolności transportowych membrany wraz z wydłużeniem czasu sedymentacji (do 24 h). Cząsteczki osadów, które przyczyniały się do obniżenia wydajności filtracji popłuczyn po koagulacji, przy wyższej dawce koagulantu (3,0 mg Al/dm3), równocześnie spowodowały stopniowy wzrost zdolności separacyjnych membrany i utworzenie tzw. membrany wtórnej. Przy czym charakteryzowała się ona mniejszą porowatością niż membrana pierwotna. W badanym przypadku zastosowanie układu zintegrowanego pozwoliło na poprawę warunków transportowych membran nanofiltracyjnych, zmniejszenie stężenia glinu pozostałego oraz znaczną poprawę pozostałych parametrów fizykochemicznych (m.in. zmniejszenie ilości zawiesin ogólnych i obniżenie absorbancji w nadfiolecie UV254).This study discusses the results of the preliminary tests use an integrated process coagulationsedimentationnanofiltration for the purification washings from swimming pool water treatment circulation. Studies included the effect of the terms and conditions of the preparatory process (coagulation where range of doses of coagulant 1.5-3.0 mg Al/dm3 and sedimentation where the scope of duration 0.5-24 h) on the transport and separating properties nanofiltration membranes. Comparatively, the process of nanofiltration of raw washings has been performed. A higher value of volumetric permeate flux was observed during the nanofiltration process for washings after coagulation process with dose 1.5 mg Al/dm3. There has also been significant improvement in transport capacity of the membrane with increased sedimentation time (to 24 hours). The presence of sediment molecules, which contributed to the reduction of the process efficiency during filtration of washings after Edyta Łaskawiec, Mariusz Dudziak i Joanna 184 Wyczarska-Kokot coagulation with dose 3.0 mg Al/dm3, at the same time they caused a gradual increase in membrane separation capacity. A secondary membrane having a lower porosity than the primary membrane has been produced. The use of the integrated system has improved the transport conditions of the nanofiltration membranes, reduction of residual aluminium concentration, as well as significant improvements in other physicochemical parameters (inter alia reduction the amount of suspended solids and ultraviolet absorbance UV254)

Evaluation of the recycling possibility of washings from swimming poool water treatment system

Przedstawiono ocenę fizykochemiczną oraz toksykologiczną próbek popłuczyn surowych (pobranych bezpośrednio po procesie płukania złóż filtracyjnych) po procesie napowietrzania oraz procesie dechloracji. Popłuczyny pobrano z obiegów basenowych dwóch krytych pływalni. Przeprowadzono badania wstępne i zasadnicze, w których popłuczyny charakteryzowały się zróżnicowanymi parametrami fizykochemicznymi. Do oceny toksykologicznej zastosowano test inhibicji bioluminescencji Mictorox®, test przeżywalności larw owadów Chaoborus sp. oraz fitotest z wykorzystaniem rzęsy drobnej Lemna minor. Badania wstępne obejmowały charakterystykę ekotoksykologiczną popłuczyn poddanych procesom napowietrzania oraz dechloracji. W badaniach zasadniczych analizowano wpływ czasu napowietrzania na jakość popłuczyn. Wyniki badań wstępnych wskazywały, że popłuczyny surowe, jak również po 30-minutowym napowietrzaniu nie mogły być bezpośrednio odprowadzone do środowiska naturalnego ze względu na wysoką toksyczność w stosunku do organizmów żywych. Zastosowanie dłuższego czasu napowietrzania (160 minut) przyczyniło się do znacznej poprawy jakości popłuczyn i eliminacji ich właściwości toksycznych w stosunku do organizmów wskaźnikowych. Zróżnicowane efekty uzyskano po procesie chemicznej dechloracji. Odnotowano stymulację bioluminescencji bakterii (testu Microtox®), ale równocześnie zaobserwowano śmierć pojedynczych osobników larw owadów. Pomimo wysokiego przyrostu biomasy w teście z Lemna minor, zaobserwowano stopniowe odbarwienie frondów pod wpływem popłuczyn. Ze względu na zmienność jakości popłuczyn, obecność w nich ubocznych produktów dezynfekcji i koagulacji oraz toksyczne oddziaływanie na organizmy niezbędne jest rozszerzenie badań w zakresie metod umożliwiających ich recykling.This study discusses the physical and chemical analysis as well as toxicological evaluation of backwashings samples collected after rising raw filter beds, following aeration and dechlorination process. The tested washings were collected at facilities located in two indoor swimming pools. Toxicological evaluation included Mictorox® bioluminescence inhibition assay, Chaoborus sp. larvae survivability test as well as Lemna minor duckweed fito test. The initial stage of the research was focused on eco-toxicological properties of backwashings, subject to aeration and dechlorination processes. The main stage of the research involved additional analysis of the impact of aeration duration on the quality of washings in terms of physical and chemical parameters. The results of the initial stage clearly suggest that both raw washings as well as washings after 30 minutes of aeration are not suitable for direct disposal in the environment due to biohazards resulting from high toxicity of washings. On the other hand extension of the aeration process (160 minutes) contributed to significant improvement of washings quality and removal of toxic properties in relation to the indicator species used in the research. Chemical dechlorination ended with varying results. Microtox® bioluminescence assay resulted in bacteria bioluminescence with simultaneous observation of death of individual larvae. Despite high increase of biomass in Lemna minor test, some gradual decolouration of shoots as the result of washings used. In further solutions for recycling must be sought which will provide reduced water consumption and sewage

The municipal sewage treatment plant effluent polishing in ultrafiltration

Odpływ z oczyszczalni ścieków komunalnych poddano porównawczo oczyszczaniu w procesie ultrafiltracji z wykorzystaniem membrany ceramicznej i polimerowej. Filtrację prowadzono w systemie cross-flow w warunkach ciśnienia transmembranowego procesu 0,1 MPa – membrana ceramiczna i 0,2 MPa – membrana polimerowa oraz w temperaturze 20°C. Skuteczność procesu oceniono wykonując różne analizy fizyko-chemiczne (m.in. pH, mętność, barwa, absorbancja, OWO i indeks fenolowy). Włączono również ocenę toksykologiczną (stosując jako organizm wskaźnikowy bakterie bioluminescencyjne Aliivibrio fischeri) oraz mikrobiologiczną badanych próbek wodnych. Podczas filtracji badano wydajność hydrauliczną membran. Określono, że skuteczność procesu zależy od warunków prowadzenia filtracji membranowej, przy czym lepsze efekty usunięcia zanieczyszczeń organicznych odnotowano w przypadku membrany polimerowej niż ceramicznej. Jednak membrana polimerowa w porównaniu do membrany ceramicznej była bardziej podatna na zjawisko blokowania porów powodujące obniżenie wydajności hydraulicznej. Bez względu na rodzaj membrany permeaty nie były toksyczne jak i nie zawierały mikroorganizmów.The effluent from the municipal sewage treatment plant was comparatively treated in the ultrafiltration process using ceramic and polymer membranes. Filtration was carried out in the cross-flow system under the conditions of the transmembrane process pressure of 0.1 MPa in the case of the ceramic membrane and 0.2 MPa with the polymer membrane, at a temperature of 20°C. The effectiveness of the process has been assessed by means of various physical and chemical analyses (pH, turbidity, color, absorbance, TOC and phenol index). The toxicological assessment (by applying the bioluminescent bacteria Aliivibrio fischeri as an indicator organism) and microbiological assessment of tested samples were included. The hydraulic efficiency of membranes was studied during filtration. Is was specified that the efficiency of the process depends on the conditions of membrane filtration, wherein the better effects of the removal of organic pollutants have been noted in the case of polymer membrane than with the ceramic membrane. However, the polymer membrane, in comparison to the ceramic membrane, was more susceptible to pore blocking, which caused the reduction of hydraulic efficiency. Regardless of the type of membrane, the permeates were not toxic and did not contain microorganisms

The use of Membrane Techniques in Swimming Pool Water Treatment

The paper has determined the suitability of membrane processes (UF ultrafiltration, UF, and nanofiltration, NF) for the purification of waste streams, so-called backwash water, obtained from washing filtration beds in a swimming pool water system. The backwash water samples were taken from the circuits located in two indoor facilities with a different purpose of the basins. Moreover, the samples were characterized by varying quality, as described by selected physicochemical parameters (such as turbidity and ultraviolet absorbance UV254). Commercial membranes were used for the tests. The transport-separation properties of the membranes were determined based on the volumetric flux of the permeate. In addition, backwash water samples before and after the membrane process were subjected to toxicological assessment using the Microtox® screening test. The performed processes contributed to a significant reduction in turbidity and the value of UV254 ultraviolet absorbance, both in the ultrafiltration and nanofiltration processes. Whereas, significant differences in transport properties were noted within individual processes. A great influence of backwash water quality, including physicochemical parameters, on the course and results of the membrane filtration processes was demonstrated. In all of the nanofiltration cycles carried out, the removal of the toxic properties of the backwash water with respect to bacteria in the Microtox® test was found. Nevertheless, samples with high values of resultant physicochemical parameters after the ultrafiltration process were still characterized by high toxicity. Pressure membrane processes show high effectiveness in the removal of contaminants from backwash water. However, it is necessary to introduce supporting processes aimed at reducing membrane pore blocking by deposits and organic compounds, and in the case of ultrafiltration, assuring the safety of the purified stream in terms of the toxicological effect