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GSU / Biology / Biology 4451 / What is used in the treatment of sewage?

What is used in the treatment of sewage?

What is used in the treatment of sewage?


Study Guide for Exam 2

What is used in the treatment of sewage?

Sewage Treatment: Chapter 6

∙ Prior to the late 19th century, open cesspools were primarily used for sewage  disposal

∙ Flush toilet

∙ Spread of waterborne diseases, such as cholera and typhoid fever ∙ First municipal sewer system not constructed until 185 in Chicago ∙ First sewage treatment facility not completed until 1886 in New York City

The Goal of Sewage Treatment

­ Reduce the level of water contamination 

­ Removes SS, BOD, and pathogens from raw sewage

­ Not effective for removal of nitrogen and phosphorus

∙ Characteristics of domestic waste are well­define, little variability ∙ Industrial sewage is highly variable

What is primary treatment and secondary treatment?

­ May contain toxic organic substances, pesticides, and heavy  metals)

∙ Basic design of most STPs are very similar (Packaged STPs)

Primary Treatment (Physical Treatment)

∙ Steps involved with primary treatment are as followed:

­ Bar Screen (vertical bars; 5 to 10cm apart; trap any trash that would  interfere in the treatment of the facility.

*** Removal of BOD and suspended solids***

­ Grit Chamber (the velocity of water is decreased; to a point where it  allows substances such as (e.g sand) to settle out in the grit chamber ­ Primary Clarifier (Primary settling tank)Don't forget about the age old question of An attractive “profitable” industry when there is?

 The velocity is zero; it has STOP 

 Any settable or floatable solids are all remove by a mechanical  device; the solid materials that are removed in the primary 

At what velocity will the particles settle down in a grit chamber?

clarifier is referred to as the primary sludge.

 Primary sludge comes from the primary clarifier

∙ Treatment of sewage that only involves the treatment of primary sludge is  termed primary sewage treatment

∙ Primary treatment typically removes 30­40% of the BOD; its  accomplished by removing all solids and organic materials Don't forget about the age old question of What are the key properties of the rule?

Secondary Treatment for BOD Removal (Biological Treatment)

∙ Biological Treatment­ Relies on bacteria and other organisms to eliminate  much of the organic matter

∙ Most commonly used methods are activated sludge and tricking filter processes

Trickling Filter

­ Consists of cylindrical tank 2­3m in depth and filled with rocks (2­10cm in  diameter)

­ Sewage effluent from the primary clarifier sprayed over the surface of rocks  by rotating arms

­ High diversity of organisms (Different species e.g protozoans, fungi, rotifer,  amoeba, salmonella)

               Activated Sludge We also discuss several other topics like What is a group of organisms of the same species living in a particular geographical region?

­ Consists of rectangular tank, 3­5 m deep 

­ Effluent from the primary clarifier is pumped into one end and exits the  other end

­ Residence time 4­8 hours

­ Sewage aerated vigorously from below

­ Highly specialized organisms; No high diversity of organisms as the  trickling filter

***If it goes into anaerobic process, then we have a problem***

Percent Removal of BOD and SS

∙ Activated sludge is more efficient from the trickling filter but with the  activated sludge, there are more sludge created than the actual filter We also discuss several other topics like What are the differences between somatic and autonomic?

Key Points: 

­ We can say that, following primary treatment, BOD removal is <50%.  ­ Primary Treatment in process solid removal ~50%

­ Primary + trickling filter in process is greater than 80%

Septic Tank

∙ The purpose of the septic tank is to separate solids from the wastewater,  store and partially decompose as much solid material as possible, while  allowing the liquid ((or effluent) to go to the drainfield.

∙ Its job is to hold the wastewater long enough to allow solids to settle down  to the bottom forming sludge, while the oil and grease floats to the top as  scum.

∙ Mostly found in homes; like having your own personal private sewage plant  in your garden; if taken care of, it can last a long time and serves as a good  removal of BOD and SS If you want to learn more check out Which department of the u.s. government is responsible for designating groups as “foreign terrorist organizations”?

∙ BOD removal is 25­65% and suspended solids is 40­75%

Relying on microorganisms in this tank (e.g bacteria, fungi) to break  down the organic matter that goes down the tank. Depending on the  usage and the number of individuals inhabiting the home, the volume  that its uptake needs to be considered.

The Anaerobic Digester

∙ Principal purpose

­ To stabilize the sludge and reduce its volume

∙ Receives sludge from the primary and secondary clarifiers ∙ Alternatives to using the digester:

­ Incineration

­ Deposition in a sanitary landfill (odor problem)

­ Some form of land application (odor problem) e.g land farming *** NIMBY (NOT IN MY BACKYARD) ***

∙ Products of the anaerobic digester If you want to learn more check out Which type of association positive, negative, close to 0 would you expect to be true about the association between the length of the forearm and the length of the foot?

­ Digested sludge

­ Supernatant fluid

­ Gases (primarily methane), other gases (e.g ammonia, sulfide) ∙ Operation

­ It must be heated (methane) to be digested

­ 27 ­ 35℃

∙ Barriers for land application of wastes:

­ Lack of land to receive it

­ Contamination from toxic substances

­ Public attitude (NIMBY)

­ Smell

Organic fertilizers or soil conditioner  Treated sludge

Tertiary Treatment

∙ In the U.S, tertiary treatment means nutrient removal (this is a chemical  process)

­ Nitrogen and phosphorus removal

∙ Based on formation of insoluble compounds

­ Chemical precipitation

∙ Phosphorus removal is easier and cheaper than nitrogen removal ∙ Precipitate may be chemically processed to recover the phosphate­­­­ commercial value as a fertilizer

Nitrogen Removal: Most of the inorganic nitrogen in the effluent from the  secondary clarifier is in the form of ammonium (NH ) ­­­not the oxidized forms  ₄ such as nitrate (NO )₃

­ By adding lime or CaO at a high Ph, you can remove both at the same  time (Phosphorous and nitrogen)


∙ Ammonia stripping is the most common technique used for the  removal of nitrogen from sewage

­ pH must be elevated; NH  is converted to NH ₄ ₃

­ Bring pH back to neutral position

­ The efficiency of this technique is reduced; temperature drop  (decreases or sets cold), the solubility of the NH  increases; it hard to  ₃ drive off vigorous eration

­ Temperature and climate affect nitrogen removal

∙ Anaerobic denitrification is a biological procedure  start off with  NH  comes primary treatment, oxidize to nitrate through vigorous  ₄ eration, nitrate is converted to N . Denitrification is aerobic process ₂

∙ Breakpoint Chlorination removal of nitrogen­ chlorination of our drinking water  sewage treatment  disinfection  chlorine, 

Hypochlorite ion, hypochlorous acid

­ Must reach a breakpoint (Nitrogen tied up)

When chlorine is adding with water. COMBINED RESIDUAL MUST COME  FIRST before using free residual

Ammonia and organic nitrogen are key reactants demanding chlorine in raw  water to form chloramines

∙ Monochloramine

∙ Dichloroamine

∙ Trichloroamine

Land Application of Sewage

∙ Valuable resource

∙ Potential problems

­ Pathogens

­ Nitrates (Midwest)

­ Heavy metals (contaminated soil and groundwater)

Chapter 7: Pathogens in Natural Waters

∙ Disposal of Human Excreta Without Sewers (Alternative Methods) ­ Pit privy or one of its variants (like an outhouse)

­ Retention containers (construction sites and portal potty) ­ Short water transport (septic tank; cesspools; stabilization ponds) ­ Indiscriminate ground and/or water disposal (2/3 of world’s  population uses one of these 4 methods; clear majority of 

population utilize method #4; dumping your wastes on to the  ground)

Classification of most human pathogens

Key Points: 3rd world populations have suffered from sewage carry pathogens;  countries such as Peru and Mexico must live, work and reproduce in situation of  high population density thus resulting in sewage­carry pathogens and epidemics

∙ Viruses

∙ Protozoans

∙ Helminths (intestinal worms)

∙ Bacteria

Sources of Pathogens

 Found in human excrement of infected persons

 Carriers

­ Permanent; person harbor pathogens in the body following the  infection; have the infection, organism is never cleared from the  body; carry it for the rest of their lives but no longer have the  signs or symptoms; small percentage of individuals have this  certain type of carrier

­ Temporary; individuals that harbor the organism, pass it down to others while they are sick or nearing a recovery period. Once they are totally recovered, they are no longer a carrier

 Zoonoses  animal transmission


Bacterial Pathogens Associated with Waterborne Diseases

 Salmonella (Salmonellosis) and Shigella (Shigellosis)

­ Salmonella typhi is the best known of the salmonellosis

­ Pathology

­ Passes into the stomach; multiply in the intestines; if it doesn’t clear from  system or go untreated; potentially enter in the blood; after that, it’ll  probably be bad; Once salmonella is in the blood, it establishes itself in the  bone particularly the periosteum (membrane covering of the bones).  Periosteum covers the bone and if this occurs multiplies there, individuals  that experience this condition will end up with chronic arthritis. Once it’s  in the blood, it can travel to various organs in the body and travel up to the  spinal fluid, which will result in meningitis or result in pneumonia, which  result in death. 

­ Commonly found in animals

 Shigella

­ Responsible for severe case of Diarrhea (Bacilly dysenteriae)

*** As far as Salmonella survival in natural water, they survive by a low  temperature and water that has a high amount of magnesium present; raw  sewage***

 Escherichia coli (indicators of disease potential)

­ Intestines of all warm­blooded animals (including humans) ­ Enteropathogenic serotypes (0157:H7)

­ Survival in water

­ Fecal coliforms are indicators of disease potential

­ Severe Diarrhea

­ Early 90s; fruits and vegetables contamination

­ Large amount of fecal coliforms in the water result in Salmonella  contamination; E. coli are mostly found in sewage or untreated  sewage; hazards associated with water borne disease

 Campylobacer

­ Individuals who travels to countries/overseas experience this disease  in a form of severe diarrhea

­ Causes Campylobacteriosis

­ Among most common bacterial infection of humans throughout the  world

­ More commonly isolated from fecal specimens than either Salmonella or Shigella

­ Symptoms: diarrhea, fever, abdominal pain (cramping)

 Cholera­ caused by Vibrio cholera

­ Diarrhea (rice­water stools) **

­ Vomiting

­ Suppression of urine

­ Rapid dehydration

­ Fall of blood pressure

­ Subnormal temperature

­ Complete collapse­­­death can be rapid

­ Treated with infusion of electrolytes (liquid into the body); IV and  antibiotics is also given

­ Considered to be there all the time in some countries, has been  considered a potential biological warfare

­ Roughly 2­10% or more of the human population are healthy carries ­ Outbreaks usually associated with contaminated water supplies ­ Epidemics common in certain parts of the world

 Leptospirosis­­­caused by Leptospira

­ Excreted in urine­­­not normally found in feces

­ Transmission to humans usually involves contact with water in which  infected animals have urinated

­ In the U.S­­­confined mostly to summer recreational period and are  associated with swimming in polluted waters

­ Hogs farms, hogs urinate into the streams, kids go out and play in  these streams, that allows the organisms to pass in the skin and into  the bloodstream

­ Associated in the summer with swimming in polluted waters ­ Involve kidneys, liver, and central nervous system

­ Often severe and may be fatal

 Giardia lamblia – causes giardiasis

­ Symptoms: Diarrhea (severe), weakness, weight loss, abdominal pain (a lot of gas), cramping, nausea. Most common symptoms is greasy  stools.

­ Occurs in two forms

∙ Free­living or trophozoite

∙ Encapsulated cyst form (ingested with contaminated water, lost  its cyst, and goes to the trophozoite form. Seen a lot of 

outbreaks in surface waters; mountain streams. 

∙ In both forms, the individuals can become infected

­ Outbreaks

∙ “Backpackers Disease”; Individuals go out to the mountains and drink the water from the mountain streams

­ Seen in daycare centers; pass it to one another; sharing tangible objects ­ Seen more frequently in children; also, seen in adults but difficult to  diagnose; must take stools sample to diagnose it; Symptoms is water treated

­ Prevention

∙ Water purification tablet (Not effective). Filtration of water is the best  method for prevention

Number of communities have experienced GRD due to the lack of proper filtration  procedure for drinking water.

 Cryptosporidium

∙ More resistant to chlorination (1000 resistant to chlorination as  compare to GRD)

∙ Much worse

∙ Has occurred in communities where treatment plants did not provide  filtration

∙ Worse outbreak in GA 2 years ago; 400,000 individuals infected;  filtrating process of H2O was broken/malfunctioning

∙ Prevention: Must put a filtration process into effect

 Entamoeba histolytica­ causes disease of the large intestine called  amoebiasis

­ Disease syndrome

∙ Mild syndrome­ diarrhea alternating with constipation

∙ Severe­ amoebic dysentery; protozoans’ burrows into the 

intestines and sometimes the intestines are ruptured.

***In these cases with GRD, Cryptosporidium and Entamoeba histolytica,  they all eliminated through the feces***

Viral Pathogens Associated with Waterborne Diseases

∙ Infectious Hepatitis (also known as hepatitis A)

­ Excreted in feces of infected persons

­ Passed by individuals through infected water

­ High resistance to chlorination

­ Difficulties in diagnosis; “where was the exposure??”; Being  consumed and see symptoms within 30 days of exposure

∙ Poliomyelitis

­ Not significant health problem in U.S today

Chlorination resistance

Protozoans (most resistant) > viruses > bacterial pathogens (least resistant) Helminths Associated with Waterborne Diseases

∙ Taenia saginata (beef tapeworm)

­ Swallowing water with containing eggs; found in sewage

∙ Ascaris lumbricoides (ascariasis)

­ Long white­worm appearing through the nose

­ “round­worm”

∙ Schistosoma (schistosomiasis)

­ Blood fluke

­ Life cycle: enter the body through skin between the toes where the  skin is tender; produce a very annoying dermatis condition, sometimes referred to as “swimmers itch”; Once it goes through the circulatory  system, it can go to the lung; (liver and intestines are most affected) ­ Intermediate host  snails

­ As far as good hygiene, there is no cases in the U.S but every year,  thousands are diagnosed and the reason for this, is because individuals are coming to the U.S with Schistosoma

Tests for Pathogens

∙ General approach is to look for an indicator organism

∙ IMPORTANT POINT: Presence of an indicator organism would be taken  as evidence of sewage pollution

Ideal Indicator Organism

­ The organism is proportional in abundance to the number of pathogens in  the water and survives at least as long as the pathogens outside the intestinal  tract

­ The organism is easily detectable and present in greater quantity than any  potential pathogen

­ The organism is absent from the aquatic environment unless the water has  not been polluted with sewage or animal excrement

­ The organism must be present consistently in high concentrations in raw  sewage


­ Was believed that all coliform bacteria were of fecal origin

∙ Only E. coli of the family Enterobacteriaceae is found exclusively  in feces

∙ Guidelines were rewritten regarding identification of fecal  coliforms

∙ If you were going to separate fecal coliform from other coliforms;  you use an increased temperature for the growth of or culture of  fecal coliforms; E. Coli will grow at 44.5 degree centigrade which  means its thermally tolerant as compare to the other coliforms.  Typically, when you are growing bacteria, you grow at 35 degree  centigrade but if you increased the temperature say for a water  bath, E. coli will grow at 44.5. You’re able to separate fecal from  the others.

You have a suction flask with a funnel that is clamp to the top; between that  funnel and the top of the suction flask, there is a gridded glass top where you  can put your filter paper, and this filter paper has grids in it. The pore size of  this gridded glass is .45µm. So, your water sample is passed through the filter,  taken off and put in a small petri dish containing a selective type of medium,  its incubated at 35 degree centigrade, after 24 hours, you can count coliform  products if present.

Within this fermentation you have contains Lactose broth (purple color),  there’s is an inverted tube that fit inside the fermentation tube, take a water  sample and put it in the broth and incubated at 35 degree, if there’s  fermentation of the lactose broth occurs by the organisms utilizing this lactose broth, if present it will convert from lactose broth to lactic acid indicating that the pH has dropped thus having an acid production, thus resulting purple  turning to yellow indicating that we have acid production. Coliforms is a gas 

producer. If the result is negative ­ (no growth or growth without gas) If the  result is positive + (growth with gas in the inverted vial)

Treatment of Public Water Supplies (Water Purification)

∙ Basic Steps:

­ Sedimentation

­ Coagulation (removal of solids for our drinking water)

o Filtration (WE DO NOT FILTER SEWAGE but we are required to  put a filtration in place for drinking water); remove any remaining  solids in the water before going to the distribution system

o Charcoal removes taste and odors from the water; removes  bacteria cells and protozoans (e.g GRD; cryptosporidium)


­ Disinfection THM formation

o Major concerns formation of Trihalomethanes example of  THM would be chloroforms and bromoform

o Shown to be carcinogenic

o Areas where drinking water is from surface waters (e.g lakes)  particularly areas that are high in organic matter during the  summer time; when you have a lot of organic matter, the likely of  THM formation is greater

o THM formation is an issue but there’s alternatives. Ozonated  water is an alternative. Problem very expensive. But when added ozone doesn’t from THM; very expensive

o UV radiation is another alternating for chlorination; inexpensive,  don’t have THM; GRD can survive UV light; However, when  process through filtration, you may not see GRD. More likely to  see modern treatment plants using UV radiation

o Chlorine Dioxide (another alternative for chlorination)  very  expensive very potent for disinfection Main advantage is that  you can check chlorine concentration through the distribution  system. Not able to check with UV radiation or ozone

Chapter 8: Toxicology (Fate and Transport)

∙ Physical/Chemical Properties

­ Water solubility

­ Octanol water partition coefficient (Kow)

­ Vapor Pressure

­ Soil adsorption coefficient (Koc)

Water solubility

­ Mobility

­ Stability or breakdown

­ Accumulation

­ Bioaccumulation

­ Sorption (refers to ad­ and or ab­)

*** The higher the water solubility (dissolve in water) of a chemical, the more  likely it is to be mobile, and the less likely it is to be accumulative,  bioaccumulative, volatile, and persistent; and a highly soluble chemical is  prone to biodegradation and metabolism that, may detoxify the parent  chemical*** If the water solubility was lower, then all these factors would be  in reverse.

KEY POINT: Water Solubility

∙ Kow = [organic chemical in octanol phase] divides [ organic chemical in  water phase]. Measure and report if a chemical prefer to be in a liquid  state, water state, or prefer to dissolve

∙ High Kow means its more than likely liquid soluble

∙ The higher the Kow, the greater the affinity of the chemical to  bioaccumulate and/or bioconcentrate in the food chain, the greater its  potential for sorption in soil, and the lower its mobility.

∙ High solubility means low Kow

∙ Low solubility means high Kow

∙ Determines if the chemical is likely to be liquid soluble; if so then we  have a problem; suggest that we may have food chain contamination


­ A chemical with a low vapor pressure, high adsorptive capacity, or high  water solubility is less likely to volatilize into the air

­ A chemical that has high water solubility, it’s not going to be volatile ­ A chemical that has a high Kow, it’s likely to be more volatile

Soil Sorption (Koc)

­ A value that has been assigned to a chemical and describes the ability to  bind to soil

­ Soils must contain organic carbon/organic matter to produce a Koc ­ The Koc value assigned to a chemical describes its capacity to bind to soil ­ The higher the Koc value of a chemical, the more likely it will adsorb to soil, 

be less mobile, less soluble in water, persist in the environment, and  bioaccumulate

­ High Koc = Kow means it’s more likely to be liquid soluble


­ The physical­chemical process by which a soil ties up chemicals in the  environment so that they are not released or are very slowly released in the  environment (bound residues—based on charge)

­ Binding of soil particles based on charge when we are talking about  adsorption


­ A chemical that is absorbed in soil can be released in any environment like  water being released from a sponge

­ Higher concentration in the soil than outside of the soil

­ “squeezing water out of a sponge”

∙ Mechanisms altering chemical characteristics:

o Photolysis; if a chemical absorb sunlight, then it’s likely to be  transformed through the process of photolysis. If produces, result  would be degradation product. Not metabolized

o Biodegradation; typically, can take place in all environmental  compartments

o Metabolism; cannot take place in all environmental compartments,  plants and animals produce metabolize, which is a result of 


o Hydrolysis reaction with water but high hydrolytic product


 The quantitative study of the effects of harmful substances or stressful  conditions on organisms

­ Environmental Toxicology (EcoTox)

o Concerned with the incidental exposure of plants and animals,  including humans to pollutant chemicals and unnatural environmental  stresses

Toxicity Concepts

∙ Surface waters are the primary recipients of waste materials o As long as the consequences of waste discharges are not injurious to  the uses of the body of water or otherwise do not impair its, integrity, then the body of water is not polluted.

∙ Uses that can adversely affected by toxic pollution include:

o Water supply

o Fishing

o Irrigation

o Navigation

o Recreation

∙ Injury of the integrity of the body of water implies harm done to the aquatic  ecosystem (biota within the system)

o Fish

o Insects

o Planktonic microorganisms

o Aquatic plants

∙ To protect the uses or the aquatic ecosystem from injury contaminant  levels must be kept below a certain “safe” threshold

o Note that the toxicity threshold varies among species

Toxicity is an alternation or impairment of the normal functions of organisms  caused by an exposure to or ingestion of a compound or mixture of compounds

­ Acute (exposure to organisms that will result in some type of crisis; to  be short­term exposure; high dose; signs or symptoms that will develop  quickly

­ Chronic (more of a Sublethal; exposed to over a long period of time  often through its entire life period; at a low amount of exposure thus  resulting signs and symptoms with a lower dose compared to being seen  in acute exposure

­ Lethal (exposure result in death; organism’s dies

­ Sublethal (like chronic; modification in behavior such as reproduction and  developmental effect)

­ Cumulative (Occurs with organic phosphate; an effect that occurs in the  organism because of excessive exposures. 

Toxicity and Its Measurement

∙ Toxicity levels of compounds for aquatic organisms have been established  by scientists in toxicity bioassay tests

­ The most important parameter of interest in the toxicity bioassay  test is the dose or concentration that results in a LD50

­ Dose vs. Concentration

­ Concentration is a measure of the amount of dissolved substance  contained per unit of volume. The dose is how much of that substance you take.

***KEY POINTS: Toxicity of a chemical substance is strongly influenced by  the dose***

∙ Lethal dose or concentration (LD or LC)

­ Implies that an exposure to organism has resulted in death

∙ Effective dose or concentration (ED or EC)

­ Term used when other than lethal effects are considered such as  impact on reproduction or respiratory stress

Toxicity and Its Measurements (Types of Toxicity Tests)

∙ Static Test (1Gallon pickle jar (use for static test); Within each pickle jar,  you water, fish; same number of fish in each jar. Testing concentrations of  unknown at different level concentration. Easiest and cheapest to do.  Problems associated These fishes are in the same water through entire  testing period; accumulation of waste product in the fishes thus resulting in  depletion of the amount of oxygen present; chemicals added to the jar may  cause a depletion in the oxygen might be depleting oxygen.

∙ Recirculation Test  a large aquarium that has fishes water pumped out  into a fishing apparatus and pumps back in; removing waste product that are  produce by the fish and keep the water purified without removing the test  chemicals. Doesn’t deplete the chemicals that’s being test but it remains  some water quality. Very expensive.

∙ Renewal Test (much like static test except duplicate jar setup that have  identical solution. Concentration doesn’t change and are put into cleaner  water. Putting them in a cleaner jar periodically

∙ Flowthrough Test (Gulf Breeze Florida; Testing chamber from a  surrounding creeks or rivers  floats into the testing chambers located in the  labs organisms are exposed to oxygen rich water ONLY ISSUE: Deal  with the water coming out. Well­oxygenated; stable concentration;  continuous removal of metabolic waste. A real­life exposure; most  expensive and but the most accurate

Toxicity and Its Measurement (Bioaccumulation and Biomagnification)

∙ In the 1960s­­­Impact of DDT use was realized (Silent Spring, Rachael  Carson)

­ Biologists noted a large discrepancy between the DDT levels in  organisms of different trophic levels

­ MAJOR PROLEMS ASSOCIATED WITH DDT Lost of certain  birds, affected the endocrine system, low amount of calcium going  into the eggs

­ Higher the trophic level of the organism, the higher the bodily  concentration of DDT and some other compounds

­ The book claimed that DDT and other pesticides had been shown to  cause cancer and that their agricultural use was a threat to wildlife,  particularly birds.

Toxicity and Its Measurement Terms

∙ Bioaccumulation/bioconcentration  accumulating the chemical in  question of water, foods, or air. It gets bioconcentrated into certain tissues.  Liquid soluble in soil than water; biodegradable

∙ Biomagnification if the chemical is going to be pass from one trophic  level to another

∙ Bioconcentration factor ratio of the concentration of the toxic in the  tissue versus that in the water

∙ Bioaccumulation factor the intake from food to the organisms and water  to the organisms

∙ Biomagnification factor Known the concentration of a certain trophic  level and comparing that concentration at a lower trophic level. Higher  trophic level compare to a lower trophic level

Bioaccumulation takes place under field conditions. It is a combination of  chemical bioconcentration and biomagnification. The extent of chemical  bioaccumulation is usually expressed in the form of a bioaccumulation factor  (BAF) which is the ratio of the chemical concentrations in the organism (CB) and  the water (Cw)

Interactions between toxic substances (mixtures) – What are the effects of two or  more toxic substances present in the water at the same time?

∙ The present water quality guidelines make no allowance for interactions between toxicants

∙ “If a general guideline in establishing water quality criteria is to be  mistaken on the side of over­protection and if detailed information on 

the interactions between combinations of toxicants is not available, then  the assumption of strictly additive interactions would seem preferable to the assumption of no interactions at all”

 When one substance antagonizes the other, then we are looking at  infra­additive interaction

 Maybe one hour cause the other to be more toxic, now we are looking  at supra­additive interaction

 So, if we use these 3 three lines and our assumptions, then the  chemical is strictly additive, and it turns out that it is infra­additive,  then we underestimate the toxicity. Likewise, with the same question  with supra­additive.

 If one assumes that there are no interactions or that the interactions are strictly additive, then the toxicity of a mixture of toxicants can easily  be calculated

 If the interactions are supra­additive, infra­additive, or antagonistic,  then one must have detailed information about the nature of the  interactions to calculate the toxicity of the mixture.

 The assumption of strictly additive interactions would appear to be  conservative in all cases except the case in which the true interactions  are supra­additive.

Chapter 9: Industrial Pollution

∙ Industrial waste water

­ Majority of problems are brought about by one or more of the  following:

 High BOD

 High concentration of suspended solids

 Presence of toxic substances

∙ Oxygen Sag

­ Some wastewaters may be exceedingly high in BOD  Pulp mills

 Sugar refineries

 Food processing plants


Production of Pulp by Chemical Methods

∙ Sulfite process

­ Use of sulfurous acid (H2SO3), calcium, magnesium, or some other  base to cook wood. The cooking solution is acidic

­ BOD is about 1000mg/l

∙ Kraft process

­ Wood chips are cooked in a basic medium containing sodium  hydroxide (NaOH) and sodium sulfide (Na2S)

­ About 95% of the cooking chemicals are recycled

­ Effluent is about 100 times less toxic than sulfite mill effluent ∙ Wood sugars and other readily metabolized organic substrates contribute a  substantial amount of BOD

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