REMOVAL RATE AND TREATMENT COSTS OF COFFEE RESIDUE WATER BY AN ELECTROLITIC SYSTEM

Authors

  • Benvindo Sirtoli Gardiman Junior Instituto Federal do Espírito Santo (IFES)
  • Giovanni de Oliveira Garcia
  • Edvaldo Fialho dos Reis

DOI:

https://doi.org/10.17765/2176-9168.2019v12n3p1019-1041

Keywords:

Coffee residue water, Environmental contamination, Electroflotation.

Abstract

Coffee Residue Water (CRW) may cause serious environmental impacts if deposited in the environment without any treatment. Electrolithic treatment is a highly promising technique for this procedure. Current analysis evaluates removal rate of pollutants and treatment costs of the technique, based on variables turbidity, total solids and Chemical Oxygen Demand (COD), coupled to pH and electric conductivity behavior. An electrolithic cell, measuring 8.15 width, 13.8 cm length and 8.9 cm depth, with a volume of 1000 cm3, was employed. Aluminum plates, 0.02054 m², were used for a parallel monopolar configuration. Batch assays were employed with variations in plate distance, current density and intervals in the effluent collection of the reactor between 60 and 1440 sec. for residue water, with and without reuse, respectively. Pollutants had specific removal rates and costs, related to applied current, plate distance, removal efficiency, hydraulic detention time and the concentration of other components.

Author Biographies

Benvindo Sirtoli Gardiman Junior, Instituto Federal do Espírito Santo (IFES)

Prof. MSc Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Ibatiba, Coordenadoria de Meio Ambiente

Giovanni de Oliveira Garcia

Prof. DSc Universidade Federal do Espírito Santo. Departamento de Engenharia Rural, Campus de Alegre

Edvaldo Fialho dos Reis

Prof. DSc Universidade Federal do Espírito Santo. Departamento de Engenharia Rural, Campus de Alegre

References

ALBARICI, T. R.; FREITAS, D. M.; PESSOA, J. D. C. Protocolos de análise para polpa de açaí: um guia prático de consulta. São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropecuária, 2009.

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater. 22. ed. Washington: APHA, 2012.

APAYDIN, O.; KURT, U.; GONULLU, M. T. Investigation on the treatment of tannery wastewater by eletrocoagulation. Global Nest Journal, v. 11, n. 4, 2009, p. 546-555.

AQUINO NETO, S.; DE ANDRADE, A. R.; Electrochimica. Acta, Maringá, v. 54, n. 2039, 2009.

ASHA, G.; KUMAR, B. M. Coffee pulping wastewater treatment by electrochemical treatment followed anaerobic sequencing batch reactor. International Journal of Scientific & Engineering Research, v. 6, n. 7, July, 2015a.

ASHA, G.; KUMAR, B. M. Comparison of aluminum and iron electrodes for cod reduction from coffee processing wastewater by electrocoagulation process. Journal of Scientific Research & Reports, v. 9, n. 7, p. 1-10, 2016.

ASHA, G.; KUMAR, B. M. Evaluation of electrochemical process for treating coffee processing wastewater using aluminum electrodes. Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology, v. 9, n. 9, II, p. 74-82, sep., 2015b.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Água - Determinação de potássio e sódio: Método da espectrometria de absorção atômica por chama: 13810. Rio de Janeiro, 1997. 3p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Preservação e técnicas de amostragem de efluentes líquidos e corpos receptores: 9898. Rio de Janeiro, 1987. 22p.

BARBOSA, I. M.; TERAN, F. J. C. Eletrocoagulação-floculação aplicada ao tratamento de efluentes gerados na indústria e reciclagem de plásticos. Holos Environment, v. 9, n. 1, p. 93-112, 2009.

BAYRAMOGLU, M.; KOBYA, M.; CAN, O. T.; SOZBIR, M. Operating cost analysis of electrocoagulation of textile dye wastewater. Separation Purification and Technology, v. 37, p. 117-125, 2004.

BAYRAMOGLU, M.; KOBYA, M.; EYVAZ, M.; SENTURK, E. Technical and economic analysis of electrocoagulation for the treatment of poultry slaughterhouse wastewater. Separation and Purification Technology, v. 51, p. 404-408, 2006.

BENAZZI, T. L.; DALLAGO, R. M.; STEFFENS, J.; BOPSIN, M. H. Effect of ph and conductivity in the electrocoagulation treatment of synthetic dairy effluent. Revista Ciências Exatas e Naturais (Impresso), v. 17, p. 105-118, 2015.

BENAZZI, T. L.; DI LUCCIO, M.; DALLAGO, R. M.; STEFFENS, J.; MORES, R.; NASCIMENTO, M. S.; KREBS, J.; CENI, G. Continuous flow electrocoagulation in the treatment of wastewater from dairy industries. Water Science and Technology, v. 73, p. 1418-1425, 2016.

BORÉM, F. M. Processamento do café. In: BORÉM, F. M. Pós-colheita do café. Lavras: UFLA, 2008. p. 127-158.

BRUNO, M.; OLIVEIRA, R. A. de. Tratamento anaeróbio de águas residuárias do beneficiamento de café por via úmida em reatores UASB. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v. 28, n. 2, p. 364-377, 2008.

BUTLER, E.; HUNG, Y.; YEH, R. Y.; AL AHMAD, M. S. Electrocoagulation in Wastewater Treatment. Water, v. 3, p. 495-525, 2011.

CAMPOS, C. M. M.; PRADO, M. A. C.; PEREIRA, E. L. Caracterização físico-química, bioquímica e energética da água residuária do café processado por via úmida. Biosci. J., Uberlândia, v. 26, n. 4, p. 514-524, July-Aug. 2010.

CARMONA, M.; KHEMIS, M.; LECLERC, J. P. A simple model to predict the removal of oil suspensions from water using the electrocoagulation technique, J. Chem Eng Sci, v. 6, 2006.

CASILLAS, H. A. M.; COCKE, D. L.; GOMES, J. A. G.; MORKOVSKY, P.; PARGA, J. R.; PETERSON, E. Eletrocoagulation mechanism for COD removal. Sep. Purif. Technol., v. 56, p. 204-211, 2007.

CEMPRE - Compromisso Empresarial Para a Reciclagem. Mercado - Preço de material reciclável. (2017) Disponível em: http://cempre.org.br/servico/mercado.

CERQUEIRA, A. A.; SOUZA, P. S. A.; MARQUES, M. R. C. Effects of direct and alternating current on the treatment of oily water in an electroflocculation process. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 31, n. 03, p. 693-701, Jul-Sep., 2014.

CERQUEIRA, A.; RUSSO, C.; MARQUES, M. R. C. Electroflocculation for textile wastewater treatment. Brazilian Journal of Chemical Engineering, v. 26, n. 04, p. 659-668, oct.-dec., 2009.

CETESB. Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Significado ambiental e sanitário das variáveis de qualidade das águas e dos sedimentos e metodologias analíticas de amostragem. Apêndice A, Série de relatórios. Secretaria de Meio Ambiente, Governo do Estado de São Paulo, 2008.

CHEN, X.; CHEN, G.; YUE, P. L. Separation of pollutants from restaurant wastewater by electrocoagulation, Sep. Purif. Technol., v. 19, 2000.

CHEN, G. Electrochemical technologies in wastewater treatment. Separation and Purification Technology, v. 38, p. 11-41, 2004.

EL-ASHTOUKHY, E. Z.; AMIN, N. K. Removal of Acid Green Dye 50 from Wastewater by Anodic Oxidation and Electrocoagulation - A Comparative Study. Journal of Hazardous Materials, v. 179, n. 1-3, 2010, p. 113-119.

ESCELSA - Centrais Elétricas do Espírito Santo S. A. Resolução Homologatória nº 2203 de 14.02.2017, Estabelece as faixas de acionamento e os adicionais das Bandeiras tarifárias, a partir de fevereiro de 2017. Homologa as Tarifas de Energia - TE e as Tarifas de Uso dos Sistemas de Distribuição - TUSD referentes à Espírito Santo Centrais Elétricas S. A. Espírito Santo, Brasil, 3p.

FIA, R.; MATOS, A. T.; MATOS, M. P.; ABREU, E. C.; FIA, F. R. L. Tratamento das águas do processamento dos frutos do cafeeiro em filtro anaeróbio seguido por sistema alagado construído: I - Remoção de matéria orgânica. Eng. Agríc., Jaboticabal, v. 30, n. 6, p. 1191-1202, 2010d.

FIA, R.; MATOS, A. T.; QUEIROZ, M. E. L. R. de.; CECON, P. R.; FIA, F. R. L. Desempenho de sistemas alagados no tratamento de águas residuárias do processamento dos frutos do cafeeiro. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 14, n. 12, p. 1323-1329, 2010a.

FIA, R.; MATOS, A. T.; LAMBERT, T. F.; FIA, F. R. L.; MATOS, M. P. Tratamento das águas do processamento dos frutos do cafeeiro em filtro anaeróbio seguido por sistema alagado construído: II - Remoção de nutrientes e compostos fenólicos. Eng. Agríc, Jaboticabal, v. 30, n. 6, p. 1203-1213, 2010e.

FERREIRA, L. H. Remoção de sólidos em suspensão de efluente da indústria de papel por Eletroflotação. (Dissertação de mestrado). Unicamp, Campinas, 2006.

GOLDER, A. K.; HRIDAYA, N.; SAMANTA, A. N. Electrocoagulation of methylene blue and eosin yellowish using mild steel electrodes. J. J Hazard Mater, v. 127, 2005.

HOLT, P. K.; BARTON, G. W.; MITCHELL, C. A. The future for electrocoagulation as a localised water treatment technology. Chemosphere, v. 59, p. 355-367, 2005.

INAN, H.; DIMOGLO, A.; SIMSEK, H.; KARPUZCU, M. Olive oil mill wastewater treatment by means of electro-coagulation. Elsevier B.V. Separation and Purification Technology, v. 36, 2004.

KABDAŞLI, I.; ARSLAN-ALATON, I.; ÖLMEZ-HANCI, T.; TÜNAY, O. Electrocoagulation applications for industrial wastewaters: a critical review. Environmental Technology Reviews, v. 1, n. 1, p. 2-45, 2012.

KANNAN, N.; KARTHIKEYAN, G.; TAMILSELVAN, N. Comparison of treatment potentil of electrocoagulation of distillery effluent with and without activated Areca catechu nut carbon. Elsevier B. V. Journal of Hazardous Materials, v. 137, 2006.

KOBYA, M.; DEMIRBAS, E.; CAN, O. T. Treatment of levafix orange textile dye solution by electrocoagulation. J. Hazard Mater, v. 132, 2006b.

KOBYA, M.; HIZ, H.; SENTURK, E.; AYDINER, C.; DEMIRBAS, E. Treatment of potato chips manufacturing wastewater by electrocoagulation. Desalination, v. 190, 2006a.

KOBYA, M.; BAYRAMOGLU, M.; EYVAZ, M. Technoeconomical evaluation of electrocoagulation for the textile wastewater using different electrode connections. J. Hazard. Mater. v. 148, 2007, p. 311-318.

KONDO, M. M.; MORAES, R. G. M.; ANDRADE, S. J.; SILVA, M. R. A. Processos fenton e foto-fenton no tratamento de águas dos frutos do cafeeiro. Coffee Science, Lavras, v. 9, n. 4, p. 506-515, 2014.

KONGJAO, S.; DAMRONGLERD, S.; HUNSOM, M. Simultaneous Removal of Organic and Inorganic Pollutants in Tannery Wastewater Using Electrocoagulation Technique. Korean Journal of Chemical Engineering, v. 25, n. 4, 2008, p. 703-709.

KUOKKANEN, V.; KUOKKANEN, T.; RÄMÖ, J.; LASSI, U. Recent applications of electrocoagulation in treatment of water and wastewater - A Review. Green and Sustainable Chemistry, v. 3, p. 89-121, 2013.

KUSHWAHA, J. P.; SRIVASTAVA, V. C.; MALL, I. D. Organics removal from dairy wastewater by eletrochemical treatment and residual disposal. Separation and Purification Technology, v. 76, p. 198-205, 2010.

MATOS, A. T.; CABANELLAS, C. F. G.; CECON, P. R.; BRASIL, M. S.; MUDADO, C. S. Efeito da concentração de coagulantes e do pH da solução na turbidez da água, em recirculação, utilizada no processamento dos frutos do cafeeiro. Eng. Agríc., Jaboticabal, v. 27, n. 2, p. 544-551, maio/ago. 2007.

MATOS, A. T.; EUSTÁQUIO JÚNIOR, V.; MATOS, M. P. de. Eficiência de aeração e consumo de oxigênio no tratamento de água residuária do processamento dos frutos do cafeeiro em sistema de aeração em cascata. Eng. Agríc., Jaboticabal, v. 35, n. 5, p. 941-950, set./out. 2015.

MOLLAH, M. Y. A.; MORKOVSKY, P.; GOMES, J. A. G.; KESMEZ, M.; PARGA, J.; COCKE, D. L. Fundamentals, present and future perspectives of electrocoagulation. J. Hazard. Mater., 2004.

OLIVEIRA, R. A.; BRUNO, N. M. N. Start-up of horizontal anaerobic reactors with sludge blanket and fixed bed for wastewater treatment from coffee processing by wet method. Eng. Agríc., Jaboticabal, v. 33, n. 2, p. 353-366, 2013.

PERALTA, Y. M.; SANABRIA, N. R.; CARRIAZO, J. G.; MORENO, S.; MOLINA, R. Catalytic wet hydrogen peroxide oxidation of phenolic compounds in coffee wastewater using Al-Fe-pillared clay extrudates. Desalination and Water Treatment. may 2014.

PHALAKORNKULE, C.; POLGUMHANG, S.; TONGDAUNG, W.; KARAKAT, B.; NUYUT, T. Electrocoagulation of Blue Reactive, Red Disperse and Mixed Dyes, and Application in Treating Textile Effluent. Journal of Environmental Management, v. 91, n. 4, 2010b, p. 918-926.

PHALAKORNKULE, C.; SUKKASEM, P.; MUTCHIMSATTHA C. Hydrogen Recovery from the Electrocoagulation Treatment of Dye-Containing Wastewater. International Journal of Hydrogen Energy, v. 35, n. 20, 2010a, p. 10934-10943.

SELVAMURUGAN, M.; DORAISAMY, P.; MAHESWARI, M.; NANDAKUMAR, N. B. High rate anaerobic treatment of coffee processing wastewater using upflow anaerobic hybrid reactor. Iranian Journal Environmental Health Science and Engineering, v. 7, p. 129-136, 2010.

SONG, Z.; WILLIAMS, C. J.; EDYVEAN, R. G. J. Treatment of tannery wastewater by chemical coagulation. J. Desalination, v. 13, 2004.

TCHAMANGO, S.; NANSEU-NJIKI, C. P.; NGAMENI, E.; HADJIEV, D.; DARCHEN, A. Treatment of dairy effluents by electrocoagulation using aluminium electrodes. Elsevier B. V. Science of the Total Environment, v. 408, 2010.

TERRAZAS, E.; VÁZQUEZ, A.; BRIONES, R.; LÁZARO, I.; RODRÍGUEZ, I. EC. Treatment for reuse of tissue paper wastewater: Aspects that affect energy consumption. J. Hazard. Mater. 2010, 181, 809-816.

VALENTE, G. F. S. Avaliação da eletrocoagulação no tratamento de efluente líquido da indústria de laticínios. 117 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos). Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2012.

VALENTE, G. F. S.; MENDONÇA, R. C. S.; PEREIRA, J. A. M.; FELIX, L. B. The efficiency of electrocoagulation in treating wastewater from a dairy industry, Part I: Iron electrodes. Journal of Environmental Science and Health. v. 47, p. 355-361, 2012.

VALENTE, G. F. S.; MENDONÇA, R. C. S.; PEREIRA, J. A. M. The efficiency of electrocoagulation using aluminum electrodes in treating wastewater from a dairy industry. Ciência Rural, v. 45, p. 1713-1719, 2015.

Published

2019-08-05

How to Cite

Gardiman Junior, B. S., Garcia, G. de O., & Reis, E. F. dos. (2019). REMOVAL RATE AND TREATMENT COSTS OF COFFEE RESIDUE WATER BY AN ELECTROLITIC SYSTEM. Revista Em Agronegócio E Meio Ambiente, 12(3), 1019–1041. https://doi.org/10.17765/2176-9168.2019v12n3p1019-1041

Issue

Section

Environment