tratamento combinado de lixiviado de aterro sanitário e esgoto

TRATAMENTO COMBINADO DE
LIXIVIADO DE ATERRO
SANITÁRIO E ESGOTO
DOMÉSTICO POR LODOS
ATIVADOS
Alexandre Lioi Nascentes, UFRRJ
Juacyara Carbonelli Campos, UFRJ
João Alberto Ferreira, UERJ
Programa de Pós-Graduação
em Tecnologia de Processos
Químicos e Bioquímicos
UFRJ
Lixiviado
DEGRADAÇÃO DOS
RESÍDUOS SÓLIDOS
URBANOS EM UM ATERRO
DISSOLUÇÃO
BIOCONVERSÃO
CARREAMENTO
http://www.terambiental.net/blog-da-tera-ambiental/?Tag=chorume
- Elevada concentração de
substâncias orgânicas e
inorgânicas;
- Composição bastante
complexa e variável;
- Composição depende:
- características dos
resíduos depositados;
- condições ambientais;
- forma de operação do
aterro;
- dinâmica dos
processos de
decomposição que
ocorrem no interior
das células.
Lixiviado
o O tratamento ideal de lixiviado de aterro sanitário,
com o intuito de se reduzir os impactos negativos
sobre o meio ambiente, ainda é um desafio.
o A complexidade e variabilidade da composição
desse efluente tornam ainda mais difícil a tentativa
de se estabelecer recomendações gerais.
o Em geral, nenhum tratamento consegue
isoladamente tratar o lixiviado de forma adequada
para alcançar os padrões de lançamento exigidos.
Tratamento combinado de lixiviado em ETE
o Definição: Dosagem controlada do lixiviado no afluente ETE,
devendo resultar em um efluente tratado que atenda aos
padrões legais de lançamento.
o Amplamente utilizada nos Estados Unidos, Japão e Europa.
o São Paulo
o Aterro de Sabará (CTR Macaúbas - MG) que recebe o resíduo
de BH faz o cotratamento do lixiviado na ETE Onça e Arrudas,
da Copasa.
o ETE de Icaraí recebe de alguns aterros (INEA limita a 600 m³/dia
para lixiviado)
o Aterro Dois Arcos (São Pedro da Aldeia – RJ) envia para
cotratamento em ETE São Pedro
Tratamento combinado de lixiviado em ETE
o Algumas questões permanecem
o ??? Efeitos no processo biológico existente na ETE??
o ??? Efeitos na operação da ETE??
o ?? % de mistura ideal ???
Objetivos
Objetivos
• Avaliar a eficiência de remoção de matéria orgânica do processo de
lodos ativados para diferentes TRH e diferentes misturas
lixiviado/esgoto;
• Avaliar a toxicidade do efluente bruto e tratado, utilizando para tal
os organismos Danio rerio, Vibrio fischeri (Microtox®) ;
• Verificar a influência da presença do lixiviado sobre as
características da biomassa, através de microscopia óptica;
• Avaliar a eficiência do processo de lodos ativados com adição de
carvão ativado em pó (PACT®) no tratamento combinado.
Material e Métodos
Reatores Contínuos
Material e Métodos
Reatores Contínuos
Material e Métodos
Reatores Contínuos
Composição do esgoto sintético
Componentes
Peptonas de caseína
Extrato de carne
Ureia
Fosfato monobásico de potássio
Cloreto de sódio
Cloreto de cálcio di-hidratado
Sulfato de magnésio hepta-hidratado
Concentração (mg/L)
360
250
100
26
14
8
4
Fonte: adaptado de Reis (2007) e Holler e Trösch (2001)
Caracterização do esgoto sintético e faixas usuais de para esgoto doméstico
Parâmetro
DQO
pH
Cloreto
Nitrogênio amoniacal
Fósforo Total
Abs. 254 nm
*Fonte: Von Sperling (1996a)
Unidade
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Abs
Resultado
672
Faixas usuais*
450 - 800
7,2
21,5
30,5
9,9
1,2202
6,7 - 8,0
20 - 35
4 - 15
-
Material e Métodos
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Mistura Lixiviado/Esgoto
• 0%
• 0,5%
• 2%
• 5%
TRH
• 4h
• 8 h (Convencional)
• 16 h
• 23 h (Aeração Prolongada).
Fase
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
Reator
Mistura (%)
TRH (h)
Idade do
Lodo (d)
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
0,5
0
0,5
0
0,5
0
0,5
0
2
0
2
0
2
0
2
0
5
0
5
0
5
0
5
0
23
23
16
16
8
8
4
4
23
23
16
16
8
8
4
4
23
23
16
16
8
8
4
4
28
28
14
14
7
7
3
3
28
28
14
14
7
7
3
3
28
28
14
14
7
7
3
3
Tempo de
Operação (d)
28
14
14
14
14
28
14
14
14
14
14
14
Material e Métodos
Etapa 2 (Reatores Contínuos)
Mistura Lixiviado/Esgoto
• 0%
• 2%
• 3%
Fases
2.1.1
2.1.2
2.2.1
2.2.2
TRH
• 8 h (Convencional)
• 23 h (Aeração Prolongada)
Reatores
Mistura
TRH (h)
R1
R2
R1
R2
R1
R2
R1
R2
2%
0%
3%
0%
2%
0%
3%
0%
23
23
23
23
8
8
8
8
Tempo de
Operação (d)
108
60
44
44
Material e Métodos
Etapa 3 (Processo PACT®)
• Carvão Carbomafra (Origem Vegetal)
• Misturas Lixiviado/Esgoto 2%
 Tempo de Residência 23 h
• Idade de Lodo 28 d
• Xca=1.400 mgCAP/L
• Xci = 50 mgCAP/L
Material e Métodos
Ensaios de Toxicidade
Danio rerio
Peixe de água doce que se enquadra bem como organismo-teste por apresentar
sensibilidade a substâncias tóxicas, tamanho adequado para testes, ser uma
espécie bastante conhecida e estudada, apresentar baixa susceptibilidade à
doenças, reproduzir-se em laboratório, ser facilmente adquirido no comércio e
estar disponível em abundância durante todo o ano.
Vibrio fischeri (Microtox®)
Ensaio padronizado, no qual são utilizadas as bactérias marinhas
bioluminescentes Vibrio fischeri. Durante o ensaio as bactérias são expostas a
diferentes diluições da amostra e o efeito tóxico é expresso em valores de CE50,
concentração para a qual 50% da luminescência é perdida.
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Caracterização do lixiviado utilizado na Etapa 1
Parâmetro
Unidade
Resultado
pH
8,0
DQO
mg/L
3267
DBO
mg/L
153
COT
mg/L
1112,5
DBO/DQO
0,047
Nitrogênio amoniacal
mg/L
538
SST
SSV
Turbidez
Alcalinidade
Cloretos
ABS254
Ca*
B*
Cu*
Fe*
Mn*
Zn*
Cr*
Co*
Ni*
Al*
Cd*
Pb*
mg/L
mg/L
uT
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
560
530
164,7
10390
3566
22,7
170
16,4
ND
19,5
2,17
ND
ND
ND
ND
70,9
ND
ND
ND: abaixo do limite de detecção da técnica utilizada
*Determinação Elementar por ICP-OES na Embrapa Solos
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Faixa recomendável:
50-150 mL/g (von
Sperling, 1997)
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Toxicidade aguda ao organismo Danio rerio
Mistura
lixiviado/esgoto
CL50 (%) Bruto
UTa Bruto
CL50 (%) Tratado
UTa Tratado
0%
0,5%
2%
5%
100%
70,7
70,7
65,9
35,4
<2
1,4
1,4
1,5
2,8
>50
95,4
77,1
66,1
47,7
1
1,3
1,5
2,1
**
* Neste ensaio, todos os 10 indivíduos já estavam mortos antes do primeiro instante de observação.
** Não houve ensaio com Danio rerio para lixiviado tratado
Resultados e Discussão
Resultados do Ensaio com Microtox®
Mistura
lixiviado/esgoto
(%)
zero (esgoto)
0,5
2,0
CE50 (%)
Bruto
UTa
Bruto
CE50 (%)
Tratado
UTa
Tratado
ND
ND
ND
ND
ND
ND
ND
-
**
**
5,0
ND
-
100 (lixiviado)
14,3
6,5
Avaliação da microfauna presente nos reatores
Presença de Organismos
0,5%
2%
5%
TRH
(h)
Organismos
23
Bactérias Livres
Bactérias Filamentosas
Protozoários Amebóides
Protozoários Ciliados Livres
Protozoários Ciliados Pedunculados
Protozoários Ciliados Suctórias
Fungos
Metazoários Rotíferos
Metazoários Nematóides
B
B
A
D
C
B
A
D
B
C
C
B
C
D
A
A
A
A
C
C
B
C
D
B
A
C
A
C
C
B
B
C
A
C
D
A
16
Bactérias Livres
Bactérias Filamentosas
Protozoários Amebóides
Protozoários Ciliados Livres
Protozoários Ciliados Pedunculados
Protozoários Ciliados Suctórias
Fungos
Metazoários Rotíferos
Metazoários Nematóides
C
D
B
D
D
B
D
C
A
C
C
B
C
D
A
B
C
A
D
F
B
D
D
B
D
C
A
C
D
B
D
B
B
D
B
A
8
Bactérias Livres
Bactérias Filamentosas
Protozoários Amebóides
Protozoários Ciliados Livres
Protozoários Ciliados Pedunculados
Protozoários Ciliados Suctórias
Fungos
Metazoários Rotíferos
Metazoários Nematóides
C
E
D
D
F
B
A
D
A
E
E
E
C
F
C
A
C
A
E
C
D
E
F
C
A
D
A
C
D
D
D
D
B
A
C
A
4
0%
Bactérias Livres
C
C
E
E
Bactérias Filamentosas
E
E
E
D
Protozoários Amebóides
E
E
D
D
Protozoários Ciliados Livres
D
C
D
D
Protozoários Ciliados Pedunculados
F
F
E
D
Protozoários Ciliados Suctórias
B
A
B
B
Fungos
C
B
A
A
Metazoários Rotíferos
C
E
E
B
Metazoários Nematóides
A
A
A
A
Legenda: (A) nenhum (B) poucos (C) comum (D) muito comum (E) abundante (F) excessivo
o
Constatou-se
com
relação
à
microfauna, que no momento em que
foi inserido o lixiviado no sistema,
houve a predominância de protozoários
ciliados livres, do gênero Paramecium
sp. Entretanto, este quadro mudou uma
vez que os organismos foram se
adaptando ao meio imposto.
o
Para o TRH de 23 h, o aumento da
concentração de lixiviado teve relação
com uma leve tendência de aumento
de bactérias livres
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Metazoários rotíferos observados em reatores com TRH 23 h:
(a) gênero Rotaria em R2 (0%); (b) gênero Epiphanes em R1 (5%).
Resultados e Discussão
Etapa 1 (Reatores Contínuos)
Protozoários ciliados pedunculados observados nos reatores com TRH de 16 h: (a) gêneros Opercularia
sp e Vorticella sp em R2 (0%); (b) gênero Vorticella sp em R2 (0%); (c) gênero Vorticella sp em R1 (0,5%);
(d) espécie Opercularia coarctata em R1 (0,5%)
Resultados e Discussão
Etapa 2 (Reatores Contínuos)
8h
DQO afluente e efluente aos reatores R1 e R2 ao longo do tempo
8h
Resultados e Discussão
Etapa 2 (Reatores Contínuos)
8h
Eficiência de remoção de DQO nos reatores R1 e R2 ao longo do tempo
8h
Resultados e Discussão
Etapa 2 (Reatores Contínuos)
Valores médios de DQO afluente, DQO efluente e eficiências de remoção
TRH
8h (Convencional) Afluente
8h (Convencional) Efluente
8h (Convencional) Eficiência
23 h (Aeração Prolongada) Afluente
23 h (Aeração Prolongada) Efluente
23h (Aeração Prolongada) Eficiência
0%
649,8
87,6
86,5%
658,6
37,0
94,4%
DQO (mg/L)
2%
686,1
128,2
81,3%
707,7
84,3
88,1%
3%
747,9
160,7
78,5%
722,6
114,7
85,1%
Resultados e Discussão
Na ETE São Pedro
100
90
Eficiência de Remoção de DBO (%)
80
70
60
Mistura Lixiviado/
Esgoto (%)
1,5
50
DBO afluente (mg/L)
DBO efluente (mg/L)
161
18,2
Remoção de DBO
(%)
87,8
40
30
20
10
0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Mistura Lixiviado/Esgoto
(%)
Resultados e Discussão
 Ferraz et al (2014) – Biofiltro aeróbio – TRH = 24h
 Mistura lixiviado: esgoto  2%
 Método proposto para avaliação de matéria orgânica para
substâncias húmicas  concluíram que houve degradação parcial
dessas substâncias (71%)
 Houve degradação e não apenas diluição.
Resultados e Discussão
Etapa 3 (Processo PACT®)
Valores médios da caracterização da alimentação da Etapa 3
Parâmetro
DQO (mg/L)
pH
Condutividade (S/cm)
Cor (uH)
Turbidez (uT)
Resultado
696,7
7,42
921,7
401,4
70
Resultados de DQO, cor e turbidez no efluente tratado
Parâmetro
DQO (mg/L)
Remoção de DQO
Cor (uH)
Remoção de Cor
Turbidez (uT)
Remoção de Turbidez
R1 (PACT®)
108,1
84,5%
83,0
79,3%
19,4
72,3%
R2 (Lodos Ativados)
167,5
76,0%
182,3
54,6%
22,2
68,3%
Resultados de OUR, SSV e SOUR em R1 e em R2
Parâmetro
OUR (mg/L.h)
SSV (mg/L)
SOUR (mg/h.gSSV)
R1 (PACT®)
24,6
1790
13,7
R2 (Lodos Ativados)
17,8
1740
10,2
Conclusões
O tratamento combinado demonstrou ser uma alternativa
plenamente viável para o tratamento do lixiviado nas misturas
avaliadas, tendo-se encontrado melhores resultados para lodos ativados
aeração prolongada.
Nas condições deste trabalho, a operação na modalidade aeração
prolongada (TRH = 23 h) e mistura máxima de 3 % gerou os melhores
resultados.
A faixa ideal de mistura é de até 3%. Verificou-se, no entanto, que é
possível o tratamento de misturas até 5%, mas com redução da
eficiência, devendo-se verificar os critérios legais de lançamento de
efluentes para que se decida pontualmente sobre a viabilidade técnica da
adoção de misturas maiores que 3%.
Conclusões
O lixiviado bruto apresentou toxicidade extremamente alta ao
organismo Danio rerio (CL50=0%). Entretanto, as misturas de 0,5%, 2% e
5%, tanto brutas quanto tratadas, atenderam à legislação ambiental do
Estado do Rio de Janeiro.
Para o organismo Vibrio fischeri, o lixiviado bruto apresentou uma
CE50 de 14,3%. Nenhuma das misturas, brutas ou tratadas, apresentaram
efeito tóxico a este organismo-teste.
O desempenho do PACT®, para mistura de 2%, com TRH de 23 h e 1,4
gCAP/L, foi superior ao reator de lodos ativados, quanto à remoção de
cor, turbidez e de DQO.
Obrigada!
Juacyara C. Campos
[email protected]