P a g e 1 

# A B Me t® B i o l o g i c a l Se l e n i u m R e m o v a l fr o m F G D W a s te w a te r

Ji l l S o n st e g a r d

, T i m P i cke t t

Z e n o n E n vi r o n m e n t a l

P

. O

. B o x 5 2 0 5 1 8

S a l t L a ke C i t y, U T 8 4 1 5 2

, U S A

j so n st e g a r d @ ze n o n

. co m

t p i cke t t @ ze n o n

. co m

I W C

- 0 5

- 7 2

K e y w o r d s : F G D w a s t e w a t e r

, b i o l o g i c a l r e d u c t i o n

, b a c t e r i a

, s e l e n i u m

, a r s e n i c

, c o p p e r

, m e r c u r y

, z i n c

S u m m a r y : T h e b i o l o g i c a l p r e c i p i t a t i o n a n d r e m o v a l o f s e l e n i u m a n d m e t a l s f r o m f l u e g a s d e s u l f u r i z a t i o n ( F G D )

b l o w d o w n u t i l i z i n g a f i x e d

- f i l m b i o t r e a t m e n t p r o c e s s h a s b e e n s u c c e s s f u l l y p i l o t t e s t e d a n d d e m o n s t r a t e d t o

r e m o v e d i s s o l v e d s e l e n i u m a t a > 9 9 % e f f i c i e n c y

. S e l e n i u m l e v e l s l e s s t h a n 0

. 0 1 m g / L w e r e a c h i e v e d b o t h i n t h e

l a b a n d i n f i e l d t e s t s

.

T h e p r o c e s s h a s b e e n t e s t e d i n m o r e t h a n e i g h t F G D w a s t e w a t e r s

, a n d i m p l e m e n t e d a t f u l l s c a l e i n o t h e r

i n d u s t r i e s

. T h e w a s t e w a t e r s t e s t e d c o n t a i n e d u p t o 5 0 0 m g / L D i b a s i c A c i d

, ( D B A )

, a s w e l l a s e l e v a t e d l e v e l s o f

c h l o r i d e

, ( > 1 5

, 0 0 0 m g / L )

, a n d T D S

, ( > 2 9

, 0 0 0 m g / L )

. T h e b i o f i l m m a i n t a i n e d i t s i n t e g r i t y a n d e f f i c i e n c y i n

t e m p e r a t u r e t e s t s u p t o 1 0 5 ° F a n d a t p H l e v e l s a s l o w a s 5

. 3 5

. O t h e r m e t a l s s i g n i f i c a n t l y r e m o v e d f r o m t h e F G D

w a s t e w a t e r d u r i n g t h e p r o c e s s i n c l u d e d a r s e n i c

, c o p p e r

, n i c k e l

, m e r c u r y a n d z i n c

. M i n i m a l s l u d g e v o l u m e s w e r e

g e n e r a t e d a s a w a s t e p r o d u c t a s c o m p a r e d t o c h e m i c a l f l o c c u l a t i o n a n d p r e c i p i t a t i o n

.

A 1

, 4 0 0 g a l / m i n f a c i l i t y u s i n g t h e p r o c e s s i s c u r r e n t l y u n d e r d e s i g n f o r f u l l s c a l e o p e r a t i o n s t a r t i n g i n 2 0 0 7

. T h i s

p a p e r p r e s e n t s a p r o c e s s o v e r v i e w a n d p i l o t s c a l e p e r f o r m a n c e d a t a

, a n d a f u l l s c a l e

, c o n c e p t u a l d e s i g n

a p p r o a c h

.

I N T R O D U C T I O N

C o a l

- f i r e d p o w e r p l a n t s p r o d u c e m o r e t h a n h a l f t h e

e l e c t r i c i t y u s e d i n t h e U n i t e d S t a t e s

. T h e p r o c e s s o f

c o m b u s t i n g c o a l t o g e n e r a t e p o w e r c o n v e r t s

n a t u r a l l y o c c u r r i n g s u l f u r c o n t a i n e d i n t h e c o a l t o

g a s e o u s s u l f u r d i o x i d e ( S O 2 )

, a c r i t e r i a p o l l u t a n t a n d

a p r e c u r s o r t o a c i d r a i n

.

T h e 1 9 9 0 C l e a n A i r A c t a n d i t s s u b s e q u e n t

a m e n d m e n t s m a n d a t e d t h e r e d u c t i o n o f p o w e r p l a n t

S O 2 e m i s s i o n s

. T h e B e s t D e m o n s t r a t e d T e c h n o l o g y

f o r r e d u c i n g S O 2 e m i s s i o n s i s w e t s c r u b b e r f l u e g a s

d e s u l f u r i z a t i o n ( F G D ) s y s t e m s

. T h e s e s y s t e m s a r e

d e s i g n e d t o i n t r o d u c e a n a l k a l i n e s o r b e n t

, c o n s i s t i n g

o f l i m e o r l i m e s t o n e i n a s p r a y f o r m

, i n t o t h e e x h a u s t

s y s t e m o f a c o a l

- f i r e d b o i l e r

. T h e a l k a l i r e a c t s w i t h

t h e S O 2 g a s a n d i s c o l l e c t e d i n a l i q u i d f o r m a s

c a l c i u m s u l f i t e o r c a l c i u m s u l f a t e s l u r r y

. T h e s l u r r y i s

d i s c h a r g e d t o a t r e a t m e n t s y s t e m w h e r e t h e c a l c i u m

s u l f a t e m a y b e r e m o v e d b y g r a v i t y s e t t l i n g o r

c e n t r i f u g a t i o n

. T h e p r e

- t r e a t e d F G D w a s t e w a t e r

, ( b l o w d o w n ) c a n c o n t a i n e l e v a t e d l e v e l s o f m e r c u r y

,

a r s e n i c a n d s e l e n i u m a s w e l l a s o t h e r m e t a l s a n d m e t a l l o i d s f o u n d i n v a r i o u s c o a l s o u r c e s

. D i r e c t l y

f o l l o w i n g g y p s u m r e m o v a l

, t h e b l o w d o w n c a n b e

d e l i v e r e d t o b i o r e a c t o r t r a i n s f o r b i o l o g i c a l

c o n t a m i n a n t r e d u c t i o n

.

M a n y d i v e r s e s p e c i e s o f b a c t e r i a h a v e b e e n p r o v e n

c a p a b l e o f r e d u c i n g s e l e n a t e a n d s e l e n i t e i n a n

a q u e o u s r e d u c t i v e e n v i r o n m e n t ( F r a n k e n b e r g e r e t

a l

. 1 9 9 4 )

, b y l i n k i n g t h e o x i d a t i o n o f o r g a n i c

s u b s t r a t e s t o t h e d i s s i m i l a t o r y r e d u c t i o n o f t h e

s e l e n i u m o x y a n i o n s ( D e S o u z a

, 2 0 0 1 )

. T h e

o x i d i z e d s e l e n i u m c o m p o u n d s s e r v e a s e l e c t r o n

r e c e p t o r s d u r i n g t h e e l e c t r o n t r a n s p o r t p r o c e s s

. T h i s e f f e c t i v e l y r e d u c e s t h e o x i d i z e d s e l e n i u m

c o m p o u n d s t o n a n o s p h e r e s o f g r a n u l a t e d e l e m e n t a l

s e l e n i u m w h i c h a c c u m u l a t e i n a n d a r o u n d t h e

b a c t e r i a l c e l l s

. T h e u n i q u e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f

t h e s e g r a n u l e s c a n n o t c u r r e n t l y b e p r o d u c e d b y

p u r e l y c h e m i c a l m e a n s a n d e x h i b i t a h i g h e r l e v e l o f

s t a b i l i t y t h a n o t h e r c h e m i c a l l y i n d u c e d f o r m a t i o n s

( O r e m l a n d

, 2 0 0 4 )

.P a g e 2 P R O C E S S O V E R V I E W

T h e b i o l o g i c a l t r e a t m e n t t e c h n o l o g y p r e s e n t e d

u t i l i z e s b i o f i l m s o f f a c u l t a t i v e a n a e r o b i c b a c t e r i a i n

a n u p

- f l o w b i o r e a c t o r

, t h r o u g h w h i c h t h e w a s t e w a t e r

i s p a s s e d

. P r o p r i e t a r y

, s i t e

- s p e c i f i c

, n a t u r a l l y

o c c u r r i n g b a c t e r i a l c u l t u r e s a r e p r o d u c e d i n b u l k a n d

u s e d t o i n o c u l a t e t h e b i o r e a c t o r s

. M i c r o b i a l

r e d u c t i o n o c c u r s w i t h i n t h e c o n f i n e s o f t h e

b i o r e a c t o r

. T h e e l e m e n t a l s e l e n i u m a n d o t h e r

c o n t a m i n a n t p r e c i p i t a t e s a r e r e t a i n e d w i t h i n t h e

m a t r i x o f t h e b i o r e a c t o r u n t i l t h e e m p l o y m e n t o f a

f l u s h i n g c y c l e t o r e l e a s e a n d c o l l e c t t h e s o l i d s f o r

r e c y c l i n g o r d i s p o s a l

.

I m p l e m e n t a t i o n o f t h e b i o

- t r e a t m e n t i s a m u l t i

- s t e p

p r o c e s s

. I n i t i a l l y

, s i t e w a t e r i s q u a l i t a t i v e l y s c r e e n e d

w i t h m i c r o b i a l s t o c k c u l t u r e s t o s e l e c t s p e c i f i c

b a c t e r i a t h a t d e m o n s t r a t e t h e a b i l i t y t o m e t a b o l i z e

t h e t a r g e t c o n t a m i n a n t s

. S i t e w a t e r i s a l s o a n a l y z e d

f o r i n d i g e n o u s m i c r o b i a l p o p u l a t i o n s t h a t h a v e t h e

a b i l i t y t o e f f e c t i v e l y r e d u c e m e t a l i n o r g a n i c

c o m p o u n d s

. T h e s e l e c t e d b a c t e r i a a r e t h e n s c a l e d

u p t o i n o c u l a t e b e n c h s c a l e b i o r e a c t o r s f o r

t r e a t a b i l i t y t e s t i n g w i t h i n a l a b o r a t o r y e n v i r o n m e n t

.

B e n c h s c a l e r e a c t o r s a r e f i l l e d w i t h a n i n e r t

,

p r o p r i e t a r y s u b s t r a t e o n w h i c h t h e b a c t e r i a f o r m a

h i g h d e n s i t y

, f i x e d b i o f i l m a n d a r e t h e r e f o r e r e t a i n e d

w i t h i n t h e s y s t e m

. T h e b i o r e a c t o r s a r e q u a n t i t a t i v e l y

a n a l y z e d f o r s e l e n i u m r e d u c t i o n w h i l e b e i n g

m o n i t o r e d

. S i t e

- s p e c i f i c v a r i a b l e s s u c h a s w a t e r

q u a l i t y

, c o m p o s i t i o n

, t e m p e r a t u r e

, a s w e l l a s

n u t r i t i o n a l r e q u i r e m e n t s a r e e v a l u a t e d

.

A t t h e c o n c l u s i o n o f b e n c h s c a l e t e s t i n g

, a p i l o t t e s t

i s s e t u p o n s i t e

. T h e s e l e c t e d b a c t e r i a l c o n s o r t i a i s

a g a i n s c a l e d u p a n d u s e d t o i n o c u l a t e t h e p i l o t

b i o r e a c t o r s

. F l u c t u a t i o n s i n t h e c o m p o s i t i o n o f s i t e

w a t e r i n f l u e n t

, t e m p e r a t u r e a n d n u t r i t i o n a l

s u p p l e m e n t a t i o n a r e e v a l u a t e d w i t h r e s p e c t t o

c o n t a m i n a n t r e d u c t i o n a n d h y d r a u l i c r e t e n t i o n t i m e

. A m a i n t e n a n c e s c h e d u l e f o r s o l i d s r e m o v a l i s

d e v e l o p e d

.

T h e p a r a m e t e r s e s t a b l i s h e d d u r i n g p i l o t t e s t i n g a r e

i n c o r p o r a t e d i n t o r e c o m m e n d a t i o n s f o r a f u l l

- s c a l e

d e s i g n

. I m p l e m e n t a t i o n l o g i s t i c s a n d t i m e l i n e s

, a s

w e l l a s

, f u l l

- s c a l e d e s i g n c r i t e r i a a r e a d d r e s s e d a t

t h i s t i m e

.

M A T E R I A L S A N D M E T H O D S

S i t e w a t e r s w e r e o b t a i n e d f r o m s e v e r a l o p e r a t i n g

F G D f a c i l i t i e s

. T h e F G D w a s t e w a t e r s t e s t e d

c o n t a i n e d u p t o 5 0 0 m g / L D i b a s i c a c i d

, ( D B A )

, a s w e l l a s e l e v a t e d l e v e l s o f c h l o r i d e

, ( > 1 5

, 0 0 0 m g / L )

,

a n d T D S

, ( > 2 9

, 0 0 0 m g / L )

. I n l e t S e l e n i u m

c o n c e n t r a t i o n s r a n g e d f r o m ( 0

. 3

– 4

. 0 m g / L )

.

C u l t u r e S c r e e n i n g

I n a s e r i e s o f t e s t s

, i n d i v i d u a l s t o c k c u l t u r e s w e r e

s c r e e n e d f o r s e l e n i u m r e d u c t i o n a n d c h l o r i d e

t o l e r a n c e

. T h e t e s t i n g p r o c e d u r e s i n v o l v e d a d d i n g a

s t o c k s e l e n i u m r e d u c i n g c u l t u r e t o a t e s t t u b e f i l l e d

w i t h s i t e w a t e r a n d n u t r i e n t a m e n d e d w i t h s e l e n i u m

. T h e i s o l a t e s w e r e a l l o w e d t o i n c u b a t e f o r 4 8 h o u r s

a n d s e l e n i u m r e d u c t i o n w a s a s s e s s e d b y v i s u a l l y

e v a l u a t i n g t h e r e d p r e c i p i t a t e i n t h e t u b e

. I s o l a t e s

d e t e r m i n e d t o h a v e t h e g r e a t e s t s e l e n i u m r e d u c i n g

c a p a b i l i t y i n s i t e w a t e r w e r e s e l e c t e d f o r f u r t h e r

s c r e e n i n g i n c h l o r i d e a m e n d e d s i t e w a t e r

.

S e l e n i u m r e d u c i n g i s o l a t e s w e r e s e l e c t e d f r o m t h e

i n i t i a l s e l e n i u m r e d u c t i o n s c r e e n i n g a n d g r o w n i n

t h r e e c h l o r i d e v a r i a b l e s ( l o w = n o c h l o r i d e a d d e d t o

s i t e w a t e r

, m e d i u m = c h l o r i d e a d d e d t o 1 0 g / L t o t a l

c h l o r i d e

, h i g h = c h l o r i d e a d d e d t o 2 0 g / L t o t a l

c h l o r i d e )

. I s o l a t e s w e r e a d d e d t o t e s t t u b e s w i t h s i t e

w a t e r

, n u t r i e n t

, s e l e n i u m

, a n d t h e r e s p e c t i v e a m o u n t

o f c h l o r i d e

. S e l e n i u m r e d u c t i o n w a s a s s e s s e d a f t e r

4 8 h o u r s

. S e l e n i u m r e d u c t i o n w a s a s s e s s e d b y

v i s u a l l y r a t i n g t h e r e d p r e c i p i t a t e i n t h e t u b e

. I s o l a t e s t h a t p e r f o r m e d w e l l a t a l l t h r e e c h l o r i d e

c o n c e n t r a t i o n s w e r e s e l e c t e d f o r f u r t h e r t e s t i n g

.

T e m p e r a t u r e T e s t i n g

T h e c u l t u r e s p r e v i o u s l y s c r e e n e d f o r s e l e n i u m

r e d u c t i o n

, c h l o r i d e t o l e r a n c e

, a n d g r o w t h p o t e n t i a l

w e r e f u r t h e r t e s t e d f o r t e m p e r a t u r e t o l e r a n c e

. T h e

t e s t i n g e n t a i l e d i n o c u l a t i n g a c t i v a t e d c a r b o n w i t h t h e

m i x e d c u l t u r e a n d e v a l u a t i n g t h e g r o w t h o f t h e

c u l t u r e a t s e v e r a l t e m p e r a t u r e s

. T h e t e m p e r a t u r e s

t e s t e d i n t h e l a b o r a t o r y i n c l u d e d r o o m t e m p e r a t u r e

, 8 5 ° F

, 9 0 ° F

, 9 5 ° F

, 1 0 0 ° F

, 1 0 5 ° F

, a n d 1 1 3 ° F

. T h e

t e s t i n g p r o c e d u r e s i n v o l v e d t a k i n g a s a m p l e o f

i n o c u l a t e d c a r b o n a n d c o n d u c t i n g m i c r o b i a l p l a t e

c o u n t s a t t i m e z e r o

, t h e n a d d i n g t h e c a r b o n s a m p l e

t o a f l a s k w i t h n u t r i e n t

, a n d a l l o w i n g t h e c a r b o n t o

i n c u b a t e i n a t e m p e r a t u r e c o n t r o l l e d w a t e r b a t h f o r

4 8 h o u r s

. A f t e r 4 8 h o u r s i n t h e w a t e r b a t h

, m i c r o b i a l

p l a t e c o u n t s w e r e c o n d u c t e d o n t h e c a r b o n m a t r i x

. C o m p a r i n g t h e T 4 8 h o u r c o u n t s t o t h e i n i t i a l c o u n t s

a s s e s s e d g r o w t h

.

B e n c h S c a l e B i o r e a c t o r T e s t i n g

B e n c h s c a l e b i o r e a c t o r s w e r e s e t u p t o t e s t m e t a l s

r e d u c t i o n i n s c a l e d A B M e t ® r e a c t o r s

. T h e

b i o r e a c t o r s h a v e a c a p a c i t y o f 3 l i t e r s a n d o p e r a t e dP a g e 3 a t a 1 2

- h o u r r e t e n t i o n t i m e

. T h e b i o r e a c t o r s w e r e

f i l l e d w i t h a n i n e r t

, p r o p r i e t a r y s u p p o r t m a t e r i a l a n d

i n o c u l a t e d w i t h t h e m i x e d c u l t u r e s e l e c t e d f r o m t h e

c u l t u r e s c r e e n i n g

. T h e b e n c h s c a l e b i o r e a c t o r

t e s t i n g c o n s i s t e d o f f i v e r u n s u s i n g t h r e e d i f f e r e n t

F G D s c r u b b e r w a t e r s

. T h e r e a c t o r s w e r e s a m p l e d

d a i l y

, a n d s a m p l e s w e r e s u b m i t t e d f o r s e l e n i u m a n d

m e t a l s a n a l y s i s a t a n i n d e p e n d e n t l a b o r a t o r y

.

O n S i t e P i l o t T e s t i n g

T h e p i l o t t e s t c o n s i s t e d o f a t r a i n o f t w o r e a c t o r s s e t

u p i n s e r i e s

, t h e f i r s t b e i n g i n o c u l a t e d w i t h s i t e

s p e c i f i c s e l e n i u m r e d u c i n g c o n s o r t i a a n d t h e s e c o n d

w i t h s u l f a t e r e d u c i n g b a c t e r i a

. S e e F i g u r e 1

.

F i g u r e 1

. F G D W a s t e w a t e r T r e a t m e n t P i l o t S y s t e m P r o c e s s

F l o w S c h e m a t i c

T h e b i o r e a c t o r s w e r e f e d a p r o p r i e t a r y m o l a s s e s

b a s e d n u t r i e n t u s i n g a n a u t o m a t e d d e l i v e r y s y s t e m

. T h e i n f l u e n t a n d e f f l u e n t o f e a c h b i o r e a c t o r w e r e

s a m p l e d t h r e e t i m e s p e r w e e k a n d a n a l y z e d f o r t o t a l

s e l e n i u m

. O n c e p e r w e e k

, t h e i n f l u e n t a n d f i n a l

e f

f l u e n t w e r e s a m p l e d a n d a n a l y z e d f o r o t h e r t o t a l

m e t a l s a r s e n i c

, c o p p e r

, n i c k e l

, m e r c u r y a n d z i n c

.

R E S U L T S

T h e c u l t u r e s c r e e n i n g a s s e s s e d s e l e n i u m r e d u c t i o n

c a p a b i l i t y i n s i t e w a t e r s p i k e d w i t h 2 5 m g / L

s e l e n i u m

. A l l c u l t u r e s c r e e n i n g s u s e d w a t e r f r o m

a n o p e r a t i n g F G D s y s t e m

. T w e n t y

- t h r e e i s o l a t e s

w e r e t e s t e d a n d s e l e n i u m r e d u c t i o n w a s r a t e d

b e t w e e n 1 a n d 5

, w i t h 5 b e i n g t h e h i g h e s t

. R e s u l t s

i n d i c a t e d t h a t s e l e n i u m r e d u c t i o n o c c u r r e d i n s i t e

w a t e r

. E i g h t i s o l a t e s s h o w i n g t h e g r e a t e s t s e l e n i u m

r e d u c t i o n c a p a b i l i t y w e r e c h o s e n f o r f u r t h e r t e s t i n g

. S e e F i g u r e 2

.

T h e e i g h t i s o l a t e s f r o m T e s t 1 w e r e s c r e e n e d f u r t h e r

i n s i t e w a t e r s p i k e d w i t h v a r y i n g l e v e l s o f c h l o r i d e

. R e s u l t s i n d i c a t e d t h a t s e l e n i u m r e d u c t i o n o c c u r r e d F i g u r e 2

. C u l t u r e S c r e e n i n g

– S e l e n i u m R e d u c t i o n T e s t i n

F G D S i t e W a t e r

.

a t a l l c h l o r i d e c o n c e n t r a t i o n s a n d c e r t a i n i s o l a t e s

p e r f o r m e d w e l l e v e n a t h i g h c o n c e n t r a t i o n s

. I t i s

a l s o n o t e d t h a t s o m e i s o l a t e s p e r f o r m e d b e t t e r a t

h i g h e r c h l o r i d e c o n c e n t r a t i o n s t h a n l o w e r c h l o r i d e

c o n c e n t r a t i o n s

. S e e F i g u r e 3

.

F i g u r e 3

. S e l e n i u m R e d u c t i o n i n V a r y i n g C h l o r i d e

C o n c e n t r a t i o n s

B e n c h s c a l e l a b o r a t o r y a n a l y s i s i n c l u d e d t o x i c i t y

e v a l u a t i o n s f o r D B A c o n c e n t r a t i o n s

, l o w p H v a l u e s

a n d e x t r e m e t e m p e r a t u r e t e s t i n g

. R e s u l t s o f t h e

t e s t s c o n c l u d e d D B A c o n c e n t r a t i o n s u p t o 2

, 0 0 0

m g / L

, n a t i v e p H o f 5

. 3 5 a n d i n l e t w a t e r t e m p e r a t u r e sP a g e 4 o f u p t o 1 0 5 ° F d i d n o t i n h i b i t s e l e n i u m r e d u c t i o n o r

t h e v i a b i l i t y o f t h e m i c r o b i a l b i o f i l m

.

S e l e n i u m c o n c e n t r a t i o n s c a n f l u c t u a t e d a i l y i n F G D

w a s t e w a t e r s d u e t o v a r i a t i o n s i n t h e c o a l t y p e s

b e i n g b u r n e d ; h o w e v e r

, t h i s f l u c t u a t i o n d i d n o t h a v e

a d e t r i m e n t a l e f f e c t o n s e l e n i u m r e d u c t i o n

. S e l e n i u m r e m o v a l e f f i c i e n c i e s > 9 9 % w e r e

c o n s i s t e n t l y a c h i e v e d d u r i n g t h e p i l o t t e s t a s

i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 4

.

F i g u r e 4

. P i l o t T e s t S e l e n i u m R e d u c t i o n R e s u l t s

I n a d d i t i o n t o s e l e n i u m

, t h e s y s t e m d e m o n s t r a t e d

e f

f e c t i v e r e m o v a l o f a r s e n i c

, c o p p e r

, n i c k e l

, m e r c u r y

a n d z i n c t h r o u g h o u t t h e t e s t p e r i o d

. S e e T a b l e 1

.

. T a b l e 1

. A v e r a g e M e t a l C o n c e n t r a t i o n s

D u r i n g F G D P i l o t T e s t

M e t a l s I n l e t

C o n c e n t r a t i o n i n

μ g / L E f f l u e n t

C o n c e n t r a t i o n i n

μ g / L

A r s e n i c 2 7

. 6 3 1 5

. 2 0

C o p p e r 3 2 0

. 8 6 1 6

. 5 0

N i c k e l 5 4 6

. 0 1 2 0

. 9 1

M e r c u r y 2

, 4 7 0

. 0 8

Z i n c 3 7 7

. 0 0 1 6

. 5 0

.

D I S C U S S I O N

S u c c e s s f u l l a b o r a t o r y a n d p i l o t s c a l e t e s t i n g o f F G D

w a s t e w a t e r s i n d i c a t e t h a t t h e A B M e t ® p r o c e s s i s

s u i t a b l e f o r s e l e n i u m r e m o v a l f r o m t h e s e w a t e r s

. L a b o r a t o r y s t u d i e s e v a l u a t i n g p r o c e s s o p e r a t i n g

v a r i a b l e s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e A B M e t ® t e c h n o l o g y

c a n p e r f o r m c o n s i s t e n t l y o v e r a r a n g e o f o p e r a t i o n a l

s c e n a r i o s

. S p e c i f i c a l l y

, s e l e n i u m r e d u c t i o n w a s

c o n s t a n t a t n a t i v e p H o f 5

. 3 5 a n d a p H a d j u s t e d t o

7

. 5

. A d d i t i o n a l l y

, D B A u p t o 2 0 0 0 m g / L w a s n o t t o x i c t o t h e m i c r o b e s a n d t h e p r e s e n c e o f D B A d i d

n o t a f f e c t s e l e n i u m r e d u c t i o n

. F i n a l l y

, s e l e n i u m

r e d u c t i o n w a s e v i d e n t i n w a t e r w i t h c h l o r i d e

c o n c e n t r a t i o n s u p t o 1 5

, 0 0 0 m g / L

, ( t h e m a x i m u m

c o n c e n t r a t i o n t e s t e d )

.

E f

f l u e n t c o n c e n t r a t i o n s i n t h e e x t e n d e d p i l o t s c a l e

t e s t i n g e x h i b i t e d s e l e n i u m l e v e l s a s l o w a s 0

. 0 0 3

m g / L a t a r e t e n t i o n t i m e o f 5 h o u r s

. I n f l u e n t

t e m p e r a t u r e s t o t h e p i l o t s y s t e m r a n g e d f r o m 1 7 ° C

t o 3 2

. 8 ° C ( 6 2

. 6 ° F t o 9 1 ° F )

. R e s u l t s f r o m t h e

t e m p e r a t u r e t e s t i n g i n t h e l a b d e m o n s t r a t e d t h a t

s e l e n i u m r e d u c t i o n a n d g o o d b i o f i l m h e a l t h w e r e

m a i n t a i n e d a t t e m p e r a t u r e s u p t o 1 0 5 ° F

.

S e l e n i u m r e m o v a l e f f i c i e n c i e s > 9 9 % w e r e

c o n s i s t e n t l y a c h i e v e d d u r i n g t h e p i l o t t e s t

. I n

a d d i t i o n t o s e l e n i u m

, t h e s y s t e m d e m o n s t r a t e d

e f

f e c t i v e r e m o v a l o f a r s e n i c

, c o p p e r

, n i c k e l

, m e r c u r y

a n d z i n c t h r o u g h o u t t h e t e s t p e r i o d

. M e r c u r y w a s

c o n s i s t e n t l y r e m o v e d i n t h e s y s t e m t o b e l o w 1 5 0

n g / L

.

I n e x t e n s i v e b e n c h a n d p i l o t t e s t i n g

, s u c c e s s f u l

b i o l o g i c a l s e l e n i u m r e d u c t i o n w a s d e m o n s t r a t e d i n

o v e r e i g h t F G D s c r u b b e r w a t e r s

. B a s e d o n t h e

s u c c e s s o f t h e t h i s t e s t i n g

, o r d e r s f o r 2 f u l l s c a l e

f a c i l i t i e s h a v e b e e n o b t a i n e d f o r s t a r t u p i n 2 0 0 7

. A

s i m p l i f i e d f u l l s c a l e f l o w s c h e m a t i c i s p r o v i d e d i n

F i g u r e 5

.

F i g u r e 5

. F u l l S c a l e P r o c e s s F l o w D i a g r a m f o r F G D

W a s t e w a t e r

E a c h f a c i l i t y w i l l t r e a t 1 o r 2 M i l l i o n G a l l o n s / D a y

( M G D ) o f F G D w a s t e w a t e r

. P r e l i m i n a r y d e s i g n

c r i t e r i a f o r f u l l

- s c a l e i m p l e m e n t a t i o n a r e d i s p l a y e d i n

t h e f o l l o w i n g t a b l e

. S e e T a b l e 2

. B o t h f o u r a n d e i g h t

h o u r r e t e n t i o n t i m e e x a m p l e s a r e l i s t e d

. F u l l

- s c a l e

d e s i g n r e t e n t i o n t i m e s w i l l d e p e n d o n s i t e

- s p e c i f i c

t r e a t m e n t t a r g e t s a n d i n l e t w a t e r c h e m i s t r y

.P a g e 5 T a b l e 2

. P r e l i m i n a r y R e c o m m e n d e d F u l l S c a l e D e s i g n

C r i t e r i a

P r e t r e a t m e n t f o r t h e s y s t e m m a y b e r e q u i r e d t o

r e m o v e T S S a n d r e d u c e t h e s o l i d s l o a d i n g o f t h e

s y s t e m

. I t i s a n t i c i p a t e d t h a t w i t h a n i n l e t f e e d T S S

c o n c e n t r a t i o n o f < 2 0 m g / L

, t h e l e a d r e a c t o r s w i l l

n e e d t o b e f l u s h e d o n a b i a n n u a l b a s i s

.

P o s t t r e a t m e n t m a y b e n e c e s s a r y t o r e

- a e r a t e

b i o r e a c t o r e f f l u e n t a n d r e m o v e r e s i d u a l o r g a n i c s

b e f o r e d i s c h a r g e

. I f D B A i s p r e s e n t i n t h e F G D

w a t e r

, i t c a n b e r e m o v e d i n t h e a e r o b i c p o s t

t r e a t m e n t s y s t e m

. P o s t t r e a t m e n t m a y i n c l u d e f i x e d

f i l m b i o l o g i c a l s y s t e m s s u c h a s r o t a t i n g b i o

c o n t a c t o r s a n d t r i c k l i n g f i l t e r s

, o r w e t l a n d s

.

R E F E R E N C E S

D e S o u z a

, M

. P

. e t a l

. 2 0 0 1

. I d e n t i f i c a t i o n a n d

c h a r a c t e r i z a t i o n o f b a c t e r i a i n a s e l e n i u m

c o n t a m i n a t e d h y p e r s a l i n e e v a p o r a t i o n p o n d

. A p p l i e d

a n d E n v i r o n m e n t a l M i c r o b i o l o g y

. 6 7 : 3 7 8 5

- 3 7 9 4

.

F r a n k e n b e r g e r

, W T

. , J r ; K a r l s o n

, U

. M i c r o b i a l

v o l a t i l i z a t i o n o f s e l e n i u m f r o m s o i l s a n d s e d i m e n t s

. I n : F r a n k e n b e r g e r W T

, B e n s o n S

. , e d i t o r s ;

F r a n k e n b e r g e r W T

, B e n s o n S

. , e d i t o r s

. S e l e n i u m

i n t h e e n v i r o n m e n t

. N e w Y o r k

, N

. Y : M a r c e l D e k k e r

, I n c ; 1 9 9 4

. p

. 3 6 9

– 3 8 7

.

O r e m l a n d

, R

. S

. , a n d J

. F

. S t o l z

. 2 0 0 0

. D i s s i m i l a t o r y

r e d u c t i o n o f s e l e n a t e a n d a r s e n a t e i n n a t u r e

, p

. 1 9 9

-

2 2 4

. I n D

. R

. L o v l e y ( e d

. )

, E n v i r o n m e n t a l m e t a l

m i c r o b e i n t e r a c t i o n

. A S M P r e s s

, W a s h i n g t o n

, D

. C

.

O r e m l a n d

, R

. S

. , e t a l

. 2 0 0 4

. S t r u c t u r a l a n d s p e c t r a l

f e a t u r e s o f s e l e n i u m n a n o s h p h e r e s p r o d u c e d b y s e

r e s p i r i n g b a c t e r i a

. A p p l i e d a n d E n v i r o n m e n t a l

M i c r o b i o l o g y

. 7 0 : 5 2

- 6 0

.

S t o l z

, J

. F

. , a n d R

. S

. O r e m l a n d

. 1 9 9 9

. B a c t e r i a l

r e s p i r a t i o n o f s e l e n i u m a n d a r s e n i c

. F E M S M i c r o b i o l

. R e v

. 2 3 : 6 1 5

- 6 2 7

. [