J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y W a t e r q u a l i t y a n d e n v i r o n m e n t a l a s s e s s m e n t o f s u g a r m i l l e f f l u e n t K e y w o r d s : S o d i u m A b s o r p t i o n R a t i o ( S A R ) , K e l l y ’ s R a t i o ( K R ) , P e r c e n t S o d i u m ( P S ) , M a g n e s i u m R a t i o ( M R ) , R e s i d u a l S o d i u m C a r b o n a t e ( R S C ) a n d W a t e r Q u a l i t y I n d e x ( W Q I ) . A B S T R A C T : W a s t e w a t e r s a m p l e s f r o m s u g a r i n d u s t r y w e r e c o l l e c t e d a n d a n a l y z e d f o r v a r i o u s w a t e r q u a l i t y p a r a m e t e r s l i k e a p p e a r a n c e , c o l o u r , o d o u r , t e m p e r a t u r e , t u r b i d i t y , T o t a l d i s s o l v e d s o l i d s ( T D S ) , e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y ( E C ) , p H , T o t a l S u s p e n d e d S o l i d s ( T S S ) , c h l o r i d e ( C l - ) , s u l p h a t e , C a l c i u m , M a g n e s i u m , c a r b o n a t e , b i c a r b o n a t e , B i o l o g i c a l O x y g e n D e m a n d ( B O D ) , C h e m i c a l O x y g e n D e m a n d ( C O D ) , D i s s o l v e d O x y g e n ( D O ) , T o t a l a c i d i t y ( T A ) , I r o n , S o d i u m a n d d i s s o l v e d p h o s p h a t e f o r a p e r i o d o f s i x m o n t h s i n o r d e r t o u n d e r s t a n d t h e e x t e n t o f p o l l u t i o n . S u g a r m i l l e f f l u e n t s h o w e d t h e p H 7 . 5 , l o w v a l u e o f d i s s o l v e d o x y g e n , h i g h v a l u e s o f B O D ( 1 2 3 m g / l ) a n d e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y ( 1 7 9 9 m m h o s / c m ) w h i c h i n d i c a t e s t h a t i t a f f e c t s t h e a e r o b i c r e s p i r a t i o n o f o r g a n i s m s a n d h e n c e i t i s n o t s u i t a b l e f o r a q u a c u l t u r e a n d i r r i g a t i o n p u r p o s e s . S o d i u m A b s o r p t i o n R a t i o ( S A R ) , K e l l y ’ s R a t i o ( K R ) , P e r c e n t S o d i u m ( P S ) , M a g n e s i u m R a t i o ( M R ) , R e s i d u a l S o d i u m C a r b o n a t e ( R S C ) a n d W a t e r Q u a l i t y I n d e x ( W Q I ) w e r e c o m p u t e d . E v e n t h o u g h S A R ( 5 . 4 1 ) , K R ( 0 . 2 4 ) , P S ( 4 0 . 9 8 ) a n d M R ( 3 3 . 1 9 ) a r e w e l l b e l o w t h e d e s i r a b l e l i m i t s s u i t a b l e f o r i r r i g a t i o n , h i g h R S C ( 5 7 9 . 1 7 m g / l ) a n d W Q I ( 1 1 4 . 3 5 ) i n d i c a t e t h e h i g h p o l l u t i o n n a t u r e o f s u g a r m i l l e f f l u e n t . T h e r e f o r e t h e s u g a r m i l l e f f l u e n t i s u n s u i t a b l e f o r a q u a t i c l i f e a n d i r r i g a t i o n . I t m u s t b e t r e a t e d b e f o r e d i s c h a r g e i n t o t h e l a n d a n d w a t e r s y s t e m . 1 2 5 - 1 3 5 | J R B | 2 0 1 2 | V o l 2 | N o 2 © F i c u s P u b l i s h e r s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p u b l i s h e r s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : S a r a l a T h a m b a v a n i D 1 , S a b i t h a M A 2 . I n s t i t u t i o n : 1 . A s s o c i a t e p r o f e s s o r , D e p a r t m e n t o f C h e m i s t r y , S r i M e e n a k s h i G o v e r n m e n t A r t s C o l l e g e f o r W o m e n ( A u t o n o m o u s ) , M a d u r a i - 6 2 5 0 0 2 . 2 . A s s i s t a n t p r o f e s s o r , D e p a r t m e n t o f C h e m i s t r y , J . A . C o l l e g e f o r W o m e n ( A u t o n o m o u s ) , P e r i y a k u l a m - 6 2 5 6 0 1 . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : S a b i t h a M A E m a i l : s a r a l a _ d r @ y a h o o . i n s a b i a r s h @ y a h o o . i n P h o n e N o : 9 4 8 7 1 3 6 9 9 7 ; 9 4 8 8 2 2 0 4 7 2 . W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 1 6 1 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 0 4 D e c 2 0 1 1 / A c c e p t e d : 1 5 D e c 2 0 1 1 / P u b l i s h e d : 2 2 F e b 2 0 1 2 A r t i c l e C i t a t i o n : S a r a l a T h a m b a v a n i D , S a b i t h a M A . W a t e r q u a l i t y a n d e n v i r o n m e n t a l a s s e s s m e n t o f s u g a r m i l l e f f l u e n t J o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 : 1 2 5 - 1 3 5 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h

I N T R O D U C T I O N T h e r e a r e a b o u t 3 6 9 s u g a r f a c t o r i e s l o c a t e d i n I n d i a , M a n o h a r R a o ( 1 9 8 7 ) . D u r i n g 1 9 9 1 - 9 2 , 1 3 4 m i l l i o n t o n n e o f c a n e w a s c r u s h e d b y 3 9 2 s u g a r f a c t o r i e s o u t o f 2 3 9 m i l l i o n t o n n e o f c a n e p r o d u c e d f r o m a n a r e a o f 3 . 8 m i l l i o n h e c t a r e i n I n d i a , A n o n y m o u s ( 1 9 9 3 ) . D u r i n g s u g a r p r o d u c t i o n , m o r e t h a n 4 . 0 2 m i l l i o n t o n n e p r e s s m u d w a s p r o d u c e d i n 1 9 9 1 - 9 2 , J a m b h e k a r ( 1 9 9 2 ) a n d t h e a n n u a l p r o d u c t i o n o f p r e s s m u d w a s e s t i m a t e d t o b e f i v e m i l l i o n t o n n e . T h i s w i l l c r e a t e e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n t o t h e e n v i r o n m e n t . T h e r e a r e t h i r t y e i g h t s u g a r m i l l s i n T a m i l N a d u o f w h i c h s i x t e e n m i l l s a r e i n c o o p e r a t i v e s e c t o r , t h r e e m i l l s a r e i n p u b l i c s e c t o r a n d n i n e t e e n m i l l s a r e i n t h e p r i v a t e s e c t o r , B a k k i a l a l a k s h m i a n d V i n o d h i n i ( 2 0 0 8 ) . S u g a r i n d u s t r y o f f e r s e m p l o y m e n t p o t e n t i a l a n d c o n t r i b u t e s s u b s t a n t i a l l y t o e c o n o m i c d e v e l o p m e n t . A p a r t f r o m s u g a r a n d a l c o h o l , t h e s e f a c t o r i e s g e n e r a t e m a n y b y - p r o d u c t s a n d w a s t e m a t e r i a l s . F o r e x a m p l e , l a r g e a m o u n t o f o r g a n i c a n d i n o r g a n i c c h e m i c a l s a r e b e i n g g e n e r a t e d , R a j u k k a n n u a n d M a n i c k a m ( 1 9 9 7 ) . T h e s t u d i e s o f D a s a r a t h e t a l ( 2 0 0 5 ) o n e f f l u e n t s g e n e r a t e d f r o m N i z a m D e c c a n S u g a r f a c t o r y a t B o d h a n , N i z a m a b a d , D i s t r i c t o f A n d h r a P r a d e s h , I n d i a r e v e a l e d t h a t e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y f o u n d i n b e t w e e n 1 5 5 7 - 1 3 0 5 0 µ m h o s / c m a n d h i g h e r B O D v a l u e s . T h e s t u d i e s f u r t h e r r e v e a l e d t h a t t h e w a t e r i s n e i t h e r u s e f u l f o r d r i n k i n g n o r f o r t h e a g r i c u l t u r a l f i e l d s , n o t a p p l i c a b l e f o r l o n g t e r m a p p l i c a t i o n o f s u c h w a t e r f o r i r r i g a t i o n a n d m a y a l s o s p o i l t h e s o i l p e r m a n e n t l y f o r c u l t i v a t i o n . S t u d i e s o f N o m u l w a r e t a l ( 2 0 0 5 ) o n t h e s u g a r f a c t o r y e f f l u e n t s r e v e a l e d t h a t m o s t o f t h e p a r a m e t e r s s u c h a s c o l o u r , o d o u r , t o t a l d i s s o l v e d s o l i d s , c h e m i c a l o x y g e n d e m a n d , t o t a l a l k a l i n i t y , p H , t e m p e r a t u r e , p h o s p h a t e a n d s u l p h a t e h a v e e x c e e d e d I S I l i m i t s . T h e e f f l u e n t s c o n t a i n h i g h a m o u n t o f t o t a l h a r d n e s s , t o t a l d i s s o l v e d s o l i d s , b i o l o g i c a l o x y g e n d e m a n d ( B O D ) a n d c h e m i c a l o x y g e n d e m a n d ( C O D ) . T h e e f f l u e n t n o t o n l y a f f e c t s t h e p l a n t g r o w t h b u t a l s o d e t e r i o r a t e t h e s o i l p r o p e r t i e s w h e n u s e d f o r i r r i g a t i o n , M a l i w a l e t a l ( 2 0 0 4 ) . I n a d d i t i o n t o t h a t , s o m e t r a c e a b l e a m o u n t o f h e a v y m e t a l s s u c h a s Z i n c , C o p p e r a n d l e a d w e r e a l s o p r e s e n t i n t h e e f f l u e n t , B o r a l e e t a l ( 2 0 0 4 ) . T h e s e e f f l u e n t s n o t o n l y i n c r e a s e t h e n u t r i e n t l e v e l b u t a l s o e x c e s s t h e t o l e r a n c e l i m i t a n d c a u s e t o x i c i t y , M i s h r a e t a l ( 1 9 9 9 ) . T h e d i s c h a r g e o f e f f l u e n t w i l l c r e a t e p o l l u t i o n t o t h e e n v i r o n m e n t . T h e r e f o r e i t i s e s s e n t i a l t o e v a l u a t e t h e i m p a c t o f s u g a r m i l l e f f l u e n t o n t h e s u r r o u n d i n g a r e a s . T h e p r e s e n t s t u d y w a s u n d e r t a k e n t o a n a l y z e t h e e f f e c t s o f e f f l u e n t . M A T E R I A L S A N D M E T H O D S T h e e f f l u e n t s a m p l e s f o r t h i s s t u d y w a s c o l l e c t e d e v e r y m o n t h f r o m O c t o b e r 2 0 1 0 t o M a r c h 2 0 1 1 f r o m t h e e f f l u e n t d i s c h a r g e s t r e a m o f s u g a r m i l l . O n t h e d a y o f s a m p l i n g , t h e s a m p l e s w e r e c o l l e c t e d i n t w o l i t r e p o l y t h e n e c a n , o n c e i n f o u r h o u r f o r 2 4 h o u r a n d m i x e d i n e q u a l p r o p o r t i o n s t o g e t u n i f o r m h o m o g e n e o u s s a m p l e s , R a i n w a t e r e t a l ( 1 9 6 0 ) . T h e b o t t l e s f o r s a m p l e p r e s e r v a t i o n w e r e t h o r o u g h l y c l e a n e d b y r i n s i n g w i t h 8 M N i t r i c a c i d s o l u t i o n f o l l o w e d b y w a s h i n g i t w i t h d i s t i l l e d w a t e r a n d f i n a l l y w i t h d o u b l e d i s t i l l e d w a t e r . T h e n , t h e b o t t l e s w e r e r i n s e d t h r i c e w i t h t h e e f f l u e n t s a m p l e s a n d t h e e f f l u e n t s a m p l e s w e r e s t o r e d i n a r e f r i g e r a t o r a t t e m p e r a t u r e a p p r o x i m a t e l y 4 º C , a f t e r a d d i n g t h e n e c e s s a r y p r e s e r v a t i v e s , A P H A ( 1 9 8 5 ) . T h i s i s e s s e n t i a l f o r r e t a r d i n g b i o l o g i c a l a c t i o n , h y d r o l y s i s o f c h e m i c a l c o m p o u n d s a n d c o m p l e x e s a n d r e d u c t i o n o f v o l a t i l i t y o f c o n s t i t u e n t s . F o r C O D , S u l p h u r i c a c i d w a s a d d e d t o b r i n g p H t o 2 , f o r p h o s p h a t e s 2 0 m g o f m e r c u r i c c h l o r i d e w a s a d d e d a n d r e f r i g e r a t e d . T h e m i x e d , h o m o g e n e o u s e f f l u e n t s w e r e t a k e n o u t f r o m t h e r e f r i g e r a t o r o n l y a t t h e t i m e o f a n a l y s i s . T h e s e s a m p l e s w e r e u s e d f o r a n a l y s i s o f w a t e r q u a l i t y p a r a m e t e r s s u c h a s c o l o u r J h a k r a n i e t a l ( 2 0 0 9 ) , O d o u r A n d r e w e t a l . ( 1 9 9 5 ) , t u r b i d i t y A O A C ( 1 9 9 8 ) , O i l a n d g r e a s e ( O G ) , t o t a l d i s s o l v e d s o l i d s , e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y , p H , t e m p e r a t u r e , t o t a l s o l i d s , t o t a l s u s p e n d e d s o l i d s , c h l o r i d e , s u l p h a t e A P H A ( 1 9 8 5 ) ; J e f f e r y e t a l ( 1 9 9 6 ) , S o d i u m , C a l c i u m , M a g n e s i u m , I r o n A d e m o r o t i ( 1 9 9 6 ) , c a r b o n a t e a n d b i c a r b o n a t e T h o m a s e t a l ( 1 9 6 0 ) , B O D , C O D , D O U S E P A ( 1 9 8 6 ) ; Y o u n g e t a l ( 1 9 8 1 ) , t o t a l a c i d i t y a n d d i s s o l v e d p h o s p h a t e A P H A ( 1 9 9 8 ) . T h e p a r a m e t e r s l i k e S A R , K R , P S , M R , R S C , W R a n d W Q I w e r e c a l c u l a t e d u s i n g t h e e q u a t i o n s g i v e n b e l o w : C a l c u l a t i o n o f S o d i u m A b s o r p t i o n R a t i o ( S A R ) T h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g S o d i u m A b s o r p t i o n R a t i o ( S A R ) w a s N a + S A R = [ ( C a 2 + + M g 2 + ) / 2 ] ½ C a l c u l a t i o n o f K e l l e y s R a t i o ( K R ) T h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g K e l l e y s R a t i o 1 2 6 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 : 1 2 5 - 1 3 5 T h a m b a v a n i e t a l . , 2 0 1 2

( K R ) w a s N a + K R = C a 2 + + M g 2 + C a l c u l a t i o n o f P e r c e n t S o d i u m ( P S ) T h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g P e r c e n t S o d i u m ( P S ) w a s ( N a + + K + ) P S = 1 0 0 X C a 2 + + M g 2 + + N a + + K + C a l c u l a t i o n o f M a g n e s i u m R a t i o ( M R ) T h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g M a g n e s i u m R a t i o ( M R ) , K a n n a n e t a l ( 2 0 0 3 ) w a s M g 2 + M R = 1 0 0 X C a 2 + + M g 2 + C a l c u l a t i o n o f R e s i d u a l S o d i u m C a r b o n a t e ( R S C ) T h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g R e s i d u a l S o d i u m C a r b o n a t e ( R S C ) , M a c h i r a j u e t a l ( 2 0 0 9 ) w a s R S C = [ C O 3 2 - + H C O 3 - ] – [ C a 2 + + M g 2 + ] C a l c u l a t i o n o f W i l c o x R a t i o T h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g W i l c o x R a t i o , W i l c o x ( 1 9 4 8 ) w a s N a + W R = C a 2 + + M g 2 + + N a + + K + C a l c u l a t i o n o f W a t e r Q u a l i t y I n d e x F o r t h e c a l c u l a t i o n o f w a t e r q u a l i t y i n d e x , P r a d h a n e t a l ( 2 0 0 0 ) t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n s h a v e b e e n u s e d i n d i f f e r e n t s t e p s : S t e p 1 : V n - V i Q u a l i t y r a t i n g , q n = 1 0 0 X V s - V i W h e r e , V n – A c t u a l a m o u n t p r e s e n t i n p o l l u t e d w a t e r o n n t h p a r a m e t e r V i – T h e i d e a l v a l u e o f p a r a m e t e r V i = 0 f o r t h e s u i t a b l e w a t e r e x c e p t p H a n d D O w h i c h i s 7 . 0 m g / l a n d 1 4 . 6 m g / l , r e s p e c t i v e l y . V s – s t a n d a r d v a l u e o f t h e p a r a m e t e r S t e p 2 : U n i t w e i g h t ( W n ) f o r v a r i o u s p a r a m e t e r s i s i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a l t o t h e r e c o m m e n d e d s t a n d a r d ( S n ) f o r t h e c o r r e s p o n d i n g p a r a m e t e r . W n 1 = K / S n 1 1 W h e r e K = 1 / ( s 1 ) ½ + 1 / ( s 2 ) ½ + … … . . + 1 / ( s n ) ½ 1 5 ∑ W = 1 , C o n s i d e r e d h e r e . n = 1 S t e p 3 : S u b i n d i c e s ( S I ) = ( q n ) W n S t e p 4 : T h e o v e r a l l w a t e r q u a l i t y i n d e x w a s c a l c u l a t e d t a k i n g t h e g e o m e t r i c m e a n o f t h e s e i n d i c e s ( S I ) n 1 5 1 5 W Q I = ∑ ( S I ) n = ∑ ( q n ) W n n = 1 n = 1 1 5 W Q I = A n t i L o g 1 0 [ ∑ W n L o g 1 0 q n ] n = 1 R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N T h e p h y s i c a l p a r a m e t e r s a n d c h e m i c a l p a r a m e t e r s f o r w a t e r s a m p l e f r o m s u g a r m i l l w e r e t a b u l a t e d i n T a b l e 1 a n d 2 r e s p e c t i v e l y . T h e s u g a r m i l l e f f l u e n t c o l l e c t e d d u r i n g o f f - s e a s o n ( O c t o b e r a n d N o v e m b e r ) w a s c o l o u r l e s s a n d c l e a r . B u t t h e e f f l u e n t w a s s l i g h t t u r b i d d u r i n g D e c e m b e r a n d J a n u a r y , a n d i t w a s t u r b i d d u r i n g t h e m o n t h s o f F e b r u a r y a n d M a r c h ( o n - s e a s o n ) . T h e c o l o u r o f t h e s u g a r m i l l e f f l u e n t s h o w e d a n a v e r a g e o f 1 5 0 H a z e n w h i c h w a s a b o v e t h e d e s i r a b l e l i m i t ( c o l o u r l e s s ) o f C P H E E O s t a n d a r d s . T h e o d o u r s o f t h e s a m p l e s w e r e a n a l y z e d q u a l i t a t i v e l y . T h e e f f l u e n t s a m p l e s c o l l e c t e d d u r i n g O c t o b e r a n d N o v e m b e r w e r e o d o u r l e s s b u t t h e s a m p l e s c o l l e c t e d d u r i n g D e c e m b e r t o M a r c h w e r e o b j e c t i o n a b l e a s d e s c r i b e d b y C P H E E O s t a n d a r d s . T h e m e a s u r e d t u r b i d i t y s h o w e d a n a v e r a g e o f 7 7 . 4 w h i c h w a s v e r y h i g h c o m p a r e d t o t h e C P H E E O s t a n d a r d v a l u e o f 1 0 . T u r b i d i t y w a s d u e t o t h e p r e s e n c e o f d i s s o l v e d a n d s u s p e n d e d s o l i d s . T h e p h y s i c a l p a r a m e t e r o i l a n d g r e a s e w a s f o u n d t o b e h i g h d u r i n g t h e m o n t h o f D e c e m b e r a n d J a n u a r y . I t w a s d u e t o t h e l e a k a g e a n d s p i l l o v e r o f o i l a n d g r e a s e f r o m t h e l u b r i c a t i n g a n d c o o l i n g s y s t e m s , f l o o r w a s h i n g s a n d j u i c e e x t r a c t i o n p r o c e s s e s . T h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e o f t h e e f f l u e n t w a s 2 5 . 7 º C . T h e m i n i m u m - m a x i m u m r a n g e o f t e m p e r a t u r e w a s 2 4 . 5 - 2 6 . 9 º C . T h i s i n d i c a t e d t h a t t h e e f f l u e n t s a m p l e w a s f o u n d t o b e a m b i e n t a n d h e n c e n o t t h e r m a l l y p o l l u t e d . J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 : 1 2 5 - 1 3 5 1 2 7 T h a m b a v a n i e t a l . , 2 0 1 2