Industrial wastewater management, treatment, and disposal : WEF manual of practice no. FD-3 3rd ed

Contents Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv List of Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii List of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx SECTION 1: Planning and Managing Industrial Wastewater Pretreatment Processes Chapter 1 Introduction Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 New in This Edition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Layout of the Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Section 1: Planning and Managing Industrial Wastewater Pretreatment Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Section 2: Design, Operation, and Procurement of Industrial Pretreatment Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Purpose and Scope of the Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 The Need for Pretreatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Chapter 2 Discharge and Disposal Regulations Pretreatment Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Federal Pretreatment Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Prohibitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Categorical Pretreatment Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Industrial User Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Requirements for All Industrial Users . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Reporting Requirements for Categorical Industrial Users . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Reporting Requirements for Significant Noncategorical Industrial Users . . . . . . . . 18 Other Provisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Removal Credits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Pretreatment Program Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Variances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Other . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Regulatory Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 vii For more information about this title, click here Local Pretreatment Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Fees or Surcharges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Permitting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Direct-Discharge Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Prohibitions and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Categorical Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Types of Technology-Based Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Numerical Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Compliance Schedule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Other Potential Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Need to Determine Applicable Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 NPDES Permits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Types of NPDES Permits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Comment Periods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Permit Contents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Best Management Practices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Variances and Waivers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Reporting Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Numerical Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Regulatory Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Other Disposal Regulations for Wastewater and Its Treatment Residuals . . 44 Definitions and Applicable Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Subsurface Injection Regulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Class I Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Class V Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Reporting Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Permitting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Land-Application Regulations for Sites Controlled by the Waste Producers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Regulations for Disposal at Third-Party Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Municipal Solid Waste Landfills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Municipal Solid Waste Incinerators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Hazardous Waste Disposal Facilities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 viii Contents Chapter 3 Wastewater Sampling and Analysis General Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Flow Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Bucket and Stop Watch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Float or Dye Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Pump Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Time to Fill or Empty a Tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Estimating Stormwater Flows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Measurement Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Types of Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Sampling Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Manual Sampling Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Automatic Sampling Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Sampling Procedures and Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Relevant Analysis Methods and Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Quality Assurance and Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Chapter 4 Industrial Wastewater Survey and Characterization Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Industrial Wastewater Survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Identifying Categorical Wastestreams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Identifying Wastewater Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Identifying Water Users . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Preparing Flow and Mass Balances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 In-Plant Control and Pollution Prevention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Characterizing Industrial Wastewater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Flow Measurement Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Contents ix Sampling and Analytical Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Representative Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Analytical Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Data Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Industrial Wastewater Toxicity Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Regulatory Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Applicability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Common Toxics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Testing Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Test Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 TRE Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Case A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Case B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Case C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Chapter 5 Wastewater Treatability Assessments Materials, Supplies, and Instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Wastewater Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Aerobic Biological Treatability Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Batch Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Bench-Scale Reactor Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Anaerobic Bioassays and Treatability Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Batch Anaerobic Treatability Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Continuous Anaerobic Reactors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Physical and Chemical Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Membrane Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Activated Carbon Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Pilot Plant Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Sample Withdrawal, Processing, and Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 x Contents Chapter 6 Industrial Wastewater Characteristics and Approach to Wastewater Management Wastewater Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Wastewater Management Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Selection of a Wastewater Management Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Discharge Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Facility’s Site-Specific Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Options for Wastewater Management. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Summary of Treatment Approaches per Point Source Category . . . . . . 144 Individual Point Source Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Aluminum Forming (40 CFR 467) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Asbestos Manufacturing (40 CFR 427) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Battery Manufacturing (40 CFR 461) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Canned and Preserved Fruits and Vegetables Processing (40 CFR 407) 157 Canned and Preserved Seafood Processing (40 CFR 408) . . . . . . . . . . . . . 158 Carbon Black Manufacturing (40 CFR 458) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Cement Manufacturing (40 CFR 411) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Centralized Waste Treatment (40 CFR 437) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Coal Mining (40 CFR 434) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Coil Coating (40 CFR 465) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Concentrated Animal Feeding Operations (40 CFR 412) . . . . . . . . . . . . . . 167 Concentrated Aquatic Animal Production (40 CFR 451) . . . . . . . . . . . . . . 168 Copper Forming (40 CFR 468) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Dairy Products Processing (40 CFR 405) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Electrical and Electronic Components (40 CFR 469) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Electroplating (40 CFR 413) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Explosives Manufacturing (40 CFR 457) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Ferroalloy Manufacturing (40 CFR 424) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Fertilizer Manufacturing (40 CFR 418) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Glass Manufacturing (40 CFR 426) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Grain Mills (40 CFR 406) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Gum and Wood Chemicals Manufacturing (40 CFR 454) . . . . . . . . . . . . . 174 Hospital (40 CFR 460) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Ink Formulating (40 CFR 447) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Contents xi Inorganic Chemicals Manufacturing (40 CFR 415) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Iron and Steel Manufacturing (40 CFR 420) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Landfills (40 CFR 445) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Leather Tanning and Finishing (40 CFR 425) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Meat and Poultry Products (40 CFR 432) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Metal Finishing (40 CFR 433) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Metal Molding and Casting (40 CFR 464) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Metal Products and Machinery (40 CFR 438) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Mineral Mining and Processing (40 CFR 436) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Nonferrous Metals Forming and Metal Powders (40 CFR 471) . . . . . . . 182 Nonferrous Metals Manufacturing (40 CFR 421) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Oil and Gas Extraction (40 CFR 435) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Ore Mining and Dressing (40 CFR 440) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Organic Chemicals, Plastics, and Synthetic Fibers (40 CFR 414) . . . . . . . 186 Paint Formulating (40 CFR 446) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Paving and Roofing Materials (Tars and Asphalt) (40 CFR 443) . . . . . . . 188 Pesticide Chemicals (40 CFR 455) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Petroleum Refining (40 CFR 419) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Pharmaceutical Manufacturing (40 CFR 439) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Phosphate Manufacturing (40 CFR 422) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Photographic (40 CFR 459) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Plastics Molding and Forming (40 CFR 463) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Porcelain Enameling (40 CFR 466) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Pulp, Paper, and Paperboard (40 CFR 430) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Rubber Manufacturing (40 CFR 428) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Soap and Detergent Manufacturing (40 CFR 417) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Steam Electric Power Generating (40 CFR 423) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Sugar Processing (40 CFR 409) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Textile Mills (40 CFR 410) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Timber Products Processing (40 CFR 429) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Transportation Equipment Cleaning (40 CFR 442) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Waste Combustors (40 CFR 444) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 xii Contents Chapter 7 Management Strategies for Pollution Prevention and Waste Minimization Corporate Philosophy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 Managing for Success . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Define the Problem with Written Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Obtain Top Management Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Inclusive Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Product Characterization for Waste Minimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Improving Plant Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Altering Process Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Material Substitution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Product Reformulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Recycle/Recovery/Reuse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Pretreatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Waste Characterization and Waste Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 In-Plant Survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Identifying Categorical Wastestreams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Identifying Wastewater-Generating Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Preparing Mass Balances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Generate Options and Prioritize Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 In-Plant Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Water Conservation and Recycling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Pretreatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Physical Separation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 Chemical Pretreatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Biological Pretreatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Cross-Media Pollutants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Safety Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Offsite Pretreatment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Residue Management (Disposal) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Periodic Waste Minimization Assessments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Assess Effect of Process Change on Product Quality and Quantity . . . 227 Create a Cost-Allocation System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Encourage Technology Transfer Between Operating Divisions . . . . . . . 229 Program Evaluation, Feedback, and Incentives for Improvement . . . . . 229 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Contents xiii SECTION 2: Design, Operation, and Procurement of Industrial Pretreatment Facilities Chapter 8 Flow and Load Equalization Capital Cost and Operations Benefits of Equalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Types of Equalization Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Alternating Flow Diversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Intermittent Flow Diversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Completely Mixed Equalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Design of Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Data Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Alternating Flow Diversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Intermittent Flow Diversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Completely Mixed Combined Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Cumulative Flow Curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 Other Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Mixing Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Aeration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Baffling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Tank Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Freeboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Tank Cover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 Air Diffusers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Foam Spray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Freezing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Draining and Cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Pumping Controls and Drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Chapter 9 Solids Separation and Handling Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Suspended Solids Classifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Removal Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Straining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Coarse Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 Fine Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 Static Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 xiv Contents Rotary Drum Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 Vibratory Screens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Gravity Separation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Grit Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Conventional Sedimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Inclined-Plate Clarifiers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Chemical Coagulation and Flocculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Jar Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272 Chemical Feed Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Flotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Granular Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Filter Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Filter Backwash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Filter Operating Characteristics and Design Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Conventional Downflow Gravity Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 Downflow Pressure Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 Upflow, Continuous Backwash Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 Automatic Backwash Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Precoat Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Cartridge Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Bag Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 Indexing Media Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 Solids Handling and Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .