Chapter 11
Solar Photocatalytic Treatment of Tannery
Effluents
Alok Tripathi and Sheeba Narayanan
Contents
11.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
11.2
Advantages and Limitations of Solar Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
11.2.1 Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
11.2.2 Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 361
11.3
Solar Energy Application in Wastewater Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
11.4
Nature of Tannery Effluent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
11.5
Treatment Methodology for Tannery Wastewater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
11.5.1 Primary Treatment . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 366
11.5.2 Treatment Ponds/Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
11.5.3 Biological Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
11.6
Modern Technologies for Tannery Wastewater Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
11.6.1 Membrane-Based Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
11.6.2 Membrane Bioreactors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
11.6.3 Anaerobic Ammonium Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
11.6.4 Advanced Oxidation Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
11.7
Solar Photocatalysis Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
11.7.1 Key Steps of Pollutant Degradation During Solar Photocatalysis . . . . . . . . . . . 374
11.7.2 Transformation of Contaminants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
11.8
Factors Affecting Solar Photocatalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.1 Solar Irradiance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.2 Oxygen Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.3 Potential of Hydrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.4 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
11.8.5 Catalysis Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
11.9
Photocatalytic Reactors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
11.9.1 Non-concentrating Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
11.9.2 Parabolic Trough Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
11.9.3 Compound Parabolic Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
11.10 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
A. Tripathi · S. Narayanan (*)
Department of Chemical Engineering, National Institute of Technology, Tiruchirappalli, India
e-mail: sheeba@nitt.edu
© The Editor(s) (if applicable) and The Author(s), under exclusive license to
Springer Nature Switzerland AG 2021
Inamuddin et al. (eds.), Water Pollution and Remediation: Photocatalysis,
Environmental Chemistry for a Sustainable World 57,
https://doi.org/10.1007/978-3-030-54723-3_11
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Solar Photocatalytic Treatment of Tannery
Effluents
Alok Tripathi and Sheeba Narayanan
Contents
11.1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
11.2
Advantages and Limitations of Solar Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
11.2.1 Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
11.2.2 Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 361
11.3
Solar Energy Application in Wastewater Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
11.4
Nature of Tannery Effluent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
11.5
Treatment Methodology for Tannery Wastewater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
11.5.1 Primary Treatment . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 366
11.5.2 Treatment Ponds/Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
11.5.3 Biological Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
11.6
Modern Technologies for Tannery Wastewater Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
11.6.1 Membrane-Based Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
11.6.2 Membrane Bioreactors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
11.6.3 Anaerobic Ammonium Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
11.6.4 Advanced Oxidation Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
11.7
Solar Photocatalysis Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
11.7.1 Key Steps of Pollutant Degradation During Solar Photocatalysis . . . . . . . . . . . 374
11.7.2 Transformation of Contaminants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
11.8
Factors Affecting Solar Photocatalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.1 Solar Irradiance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.2 Oxygen Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.3 Potential of Hydrogen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
11.8.4 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
11.8.5 Catalysis Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
11.9
Photocatalytic Reactors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
11.9.1 Non-concentrating Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
11.9.2 Parabolic Trough Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
11.9.3 Compound Parabolic Collectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
11.10 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
A. Tripathi · S. Narayanan (*)
Department of Chemical Engineering, National Institute of Technology, Tiruchirappalli, India
e-mail: sheeba@nitt.edu
© The Editor(s) (if applicable) and The Author(s), under exclusive license to
Springer Nature Switzerland AG 2021
Inamuddin et al. (eds.), Water Pollution and Remediation: Photocatalysis,
Environmental Chemistry for a Sustainable World 57,
https://doi.org/10.1007/978-3-030-54723-3_11
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