UNIVERSIDADE
CATÓLICA DE
BRASÍLIA
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Curso de Engenharia
Ambiental
APLICAÇÃO DA FOTÓLISE DIRETA
(H2O2/UV) ASSOCIADA À COAGULAÇÃO
QUÍMICA NO TRATAMENTO DE PERCOLADO
DO ATERRO DO JÓQUEI - DF.
Autor: João Pedro da Silva Souza
Orientador: Maria Albertina P. M. da Costa – PhD
Co-orientadora: MSc. Beatriz R. de Barcelos
BRASÍLIA
2011
2
APLICAÇÃO DA FOTÓLISE DIRETA (H2O2/UV) ASSOCIADO À
COAGULAÇÃO QUÍMICA NO TRATAMENTO DE PERCOLADO DO
ATERRO DO JÓQUEI - DF.
João Pedro da Silva Souza
[email protected]
Prof.ª PhD Maria Albertina Pires Maranhense da Costa (Orientadora)
[email protected]
Prof.ª MSc. Beatriz Rodrigues de Barcelos (Co-orientadora)
[email protected]
Curso de Gradução em Engenharia Ambiental – Universidade Católica de Brasília
RESUMO
A produção descontrolada e a destinação final inadequada de resíduos sólidos urbanos
têm gerado sérios problemas de degradação do meio ambiente, provocando alterações
no solo, ar e nos recursos hídricos. O líquido gerado pela degradação dos resíduos
sólidos nos aterros (lixiviado), devido ao seu grande potencial poluidor, deve ser
tratado antes de seu descarte em um corpo receptor, reduzindo-se, assim, riscos de
contaminação do solo, das águas superficiais e subterrâneas. Processos Oxidativos
avançados mostram-se eficazes no tratamento de líquido percolado de aterros devido à
inespecificidade desse processo, viabilizando a degradação de substratos de qualquer
natureza química. Este trabalho apresenta a aplicação da fotólise direta (H2O2/UV)
associada à coagulação química à base de Al2SO4 no tratamento de percolado do aterro
do jóquei, avaliando a influência da forma de adição do peróxido de hidrogênio e da
coagulação química, como tratamento preliminar, na eficiência do processo de
tratamento, utilizando tempo de reação de 120 minutos. De forma geral, os processos
empregando dosagens múltiplas e coagulação química mostraram-se mais eficazes no
tratamento do chorume quando comparados com os processos empregando doses
únicas e sem uso do coagulante químico, com valores máximos de redução de
aproximadamente 75% e 85% aproximadamente para DQO e DBO5 respectivamente.
Palavras-chave: Chorume. Processos Oxidativos Avançados. Fotólise Direta.
3
ABSTRACT
The uncontrolled generation and improper disposal of solid waste has become a serious
problems of environmental degradation, causing several impacts at many resources such
as soil, air and water. The liquid generated by the degradation of solid waste in landfills
(leachate), in face of the great potential polluter, must be treated before the final
disposal, reducing thus the risk of contamination of soil, surface water and groundwater.
Advanced oxidation processes shown to be effective in the treatment of leachate from
landfills due to the specificity of this process, enabling the degradation of substrates of
any chemical nature. This paper presents the application of direct photolysis (H2O2/UV)
associated with chemical coagulation-based Al2SO4 in the treatment of Jockey’s landfill
leachate, evaluating the influence of the hydrogen addition and preliminary treatment
with peroxide and chemical coagulation, the efficiency of the treatment process, using
reaction time of 120 minutes. In general, the processes employing chemical coagulation
and multiple doses were more effective in the treatment of manure compared to
processes using single doses and without use of chemical coagulant, with maximum in
the range of reduction by 75% and 85% to QOD and BOD5 respectively.
Key Words: Leachate, Advanced oxidation processes, Direct photolysis
4
1. INTRODUÇÃO
O crescimento populacional aliado ao atual modelo de desenvolvimento
econômico, no qual ocorre intensa exploração de recursos naturais e intensificação das
atividades agrícolas para suprir a demanda, tem gerado alta carga de poluentes
orgânicos (TEIXEIRA & JARDIM, 2004).
A produção descontrolada e a destinação final inadequada de resíduos sólidos
urbanos têm gerado sérios problemas de degradação do meio ambiente, provocando
alterações no solo, ar e nos recursos hídricos (COELHO et al, 2002). Entre os
problemas advindos dos resíduos sólidos destaca-se alta produção de lixiviado, líquido
percolado de aterros sanitários (chorume) resultado da passagem da água através dos
resíduos sólidos urbanos em processo de decomposição, podendo conter uma
composição variada, sendo comuns altas concentrações de matéria orgânica, fenóis,
metais pesados e tóxicos (LIN & CHANG, 2000).
O líquido percolado geralmente apresenta cor escura e odor desagradável,
oriundo da decomposição físico-química e biológica dos resíduos depositados no
aterro. Carreado pela água de chuva, que permeia os espaços vazios do aterro, e pela
própria umidade contida nos resíduos, o percolado se transforma em um produto de
extrema complexidade, apresentando em sua composição altos teores de compostos
orgânicos e inorgânicos, na forma dissolvida e coloidal. Além disso, a formação do
percolado inclui fases de decomposição aeróbica e anaeróbica, daí a diversidade em sua
composição (CHRISTENSEN et al, 2001; EL FADEL et al, 2002; KJELDSEN et al,
2002).
Segundo Kjeldsen et al (2002) apud Morais (2005) a composição do percolado
formado em um aterro sanitário é complexa e depende de diversos fatores, dentre os
quais: condições ambientais, composição dos resíduos que chegam ao aterro, forma de
operação do aterro e, principalmente, da dinâmica dos processos de decomposição que
ocorre no interior das células do aterro sanitário (KJELDSEN et al, 2002).
A diversidade na composição dos resíduos aterrados pode produzir um
percolado com elevados teores de metais tóxicos, xenobióticos (substâncias estranhas
ao organismo vivo) e microorganismos perigosos para a saúde (SILVA, 2002; BAUN
et al, 2004).
A toxicidade do chorume pode ser atribuída à presença de grande variedade de
compostos persistentes, metais potencialmente tóxicos, presença de grandes
5
concentrações de amônia e elevada alcalinidade (SILVA et al, 2004; KOHN et al, 2004
apud MORAIS, 2005).
De forma geral o líquido percolado apresenta altas taxas de material orgânico,
cloretos, nitrogênio amoniacal, sódio, dentre outros, conforme a Tabela 1.
Tabela 1: Composição do chorume de aterros sanitários, valores em faixa (Adaptado de
CHRISTENSEN et al, 2001).
COMPOSIÇÃO GERAL DOS LÍQUIDOS PERCOLADOS DE
ATERROS SANITÁRIOS
PARÂMETRO
UNIDADE
CONCENTRAÇÃO
pH
4,5 – 9
Condutividade
µS/cm
2500 – 35000
Sólidos Totais
mg/L
2000 - 60000
Demanda Bioquímica de Oxigênio
mg/L
20 – 57000
(DBO)
Demanda Química de Oxigênio
mg/L
140 – 152000
(DQO)
Fósforo Total
mg/L
0,1 – 23
Nitrogênio Amoniacal
mg/L
50 – 2200
Cloretos
mg/L
150 – 4500
Sulfatos
mg/L
8 - 7750
Entretanto, é importante salientar que o líquido percolado tem suas
características físico-químicas e microbiológicas determinadas em função das
condições de cada aterro sanitário, sendo indispensável a sua caracterização na
realização de estudos de degradação.
O líquido percolado de aterros sanitários, possuidor de um grande potencial
poluidor, tem se mostrado um grande problema de gestão ambiental, uma vez que
apresenta uma composição química diversa e complexa, contendo compostos fenólicos,
altas cargas orgânicas, substâncias tóxicas e refratárias, além da baixa razão de
biodegradabilidade,
inviabilizando,
dessa forma,
o
tratamento
biológico.
A
possibilidade de tratamento biológico é medida por meio da razão entre DBO e DQO,
denominada razão de biodegradabilidade, sendo viável a aplicação de sistemas
biológicos para valores acima de 0,3 (MORAIS, 2005).
Diante disso, os processos oxidativos avançados mostram-se como uma
alternativa eficiente, eficaz e de baixo custo, possibilitando o aumento da razão de
biodegradabilidade do efluente pós-tratamento, degradando e mineralizando compostos
orgânicos e reduzindo a toxicidade e o potencial poluidor do líquido percolado, se
6
tornando um efluente em níveis aceitáveis para descarte na rede de esgotamento
sanitário do Distrito Federal, ação esta que não poderia ocorrer com o percolado “in
natura”.
Devido ao seu grande potencial poluidor, o chorume deve ser tratado antes de
seu descarte em um corpo receptor, reduzindo-se, assim, riscos de contaminação do
solo, das águas superficiais e subterrâneas.
Existem vários métodos de tratamento de lixiviados, destacando-se os
biológicos e os oxidativos.
O tratamento biológico, que se baseia no uso de microorganismos para a
conversão da matéria orgânica é uma técnica bastante utilizada, pois é um processo de
baixo custo, que possibilita tratar grandes volumes, além de ser muito versátil na
oxidação de um grande número de poluentes orgânicos (TEIXEIRA & JARDIM,
2004). Os processos biológicos de tratamento podem ser divididos em aeróbios, que
utilizam bactérias e fungos e formando CO2 e H2O ou anaeróbios, que utilizam
bactérias e formam CO2 e CH4. No entanto, esse processo apresenta algumas
dificuldades de operação, pois o sistema biológico é sensível às condições ambientais e
às características do efluente a ser tratado, além da grande quantidade de biomassa
gerada para a oxidação da matéria orgânica, a posterior disposição do lodo e a pequena
faixa de pH e temperatura no qual esse sistema é ativo (AUGUGLIARO et al, 1991
apud TEIXEIRA & JARDIM, 2004).
Dentre os procedimentos para tratamentos de efluentes, existem os que se
baseiam na transferência de fase, e outros na destruição dos poluentes, chamados
oxidativos.
Os processos que se baseiam na transferência de fase mostram-se muito eficazes
no tratamento, porém, o poluente não é de fato destruído, ocorre apenas à transferência
de fase deste, sendo obtida uma fase composta por água limpa e outra pelo resíduo
contaminante concentrado. Processos como precipitação, coagulação, filtração,
floculação, sedimentação, flotação, dentre outros, são muitas vezes eficazes, porém
apresentam como desvantagens o fato de apenas separar o contaminante, sendo
necessário um pós-tratamento ou disposição adequada do resíduo proveniente do
processo aplicado (TEIXEIRA & JARDIM, 2004).
Entre os processos oxidativos mais utilizados, estão a incineração e o tratamento
biológico. A incineração é o processo oxidativo mais antigo, e baseia-se na
mineralização dos compostos orgânicos quando submetidos à altas temperaturas. As
7
desvantagens do uso da incineração estão no alto custo desse processo, a dificuldade de
operação, já que os compostos são submetidos a temperaturas geralmente superiores a
850°C e também todo o material é incinerado, e não somente o contaminado
(TEIXAIRA & JARDIM, 2004).
Nos últimos anos observou-se um aumento crescente no interesse da aplicação
de processos oxidativos avançados, isso porque esta tecnologia possibilita que o
composto não apenas seja transferido de fase, como os processos tradicionais, mas
destruído e transformado em dióxido de carbono (CO2), água e ânions inorgânicos (não
tóxicos ou de potencial tóxico inferior), através da degradação dos compostos
envolvendo espécies transitórias oxidantes, principalmente os radicais hidroxilas
(TEIXEIRA e JARDIM, 2004).
Os radicais hidroxila (HO•) podem
envolvendo
ser
gerados
através
de
reações
oxidantes fortes, em sistemas homogêneos, utilizando Ozônio (O3) e
Peróxido de Hidrogênio (H2O2), em processos heterogêneos, utilizando o Dióxido de
Titânio (TiO2), integrando ou não a radiação ultravioleta (UV) nos processos de
fotólise e fotocatálise. Os radicais hidroxila (HO•) tem potencial de oxidação de 2,8 V
que é inferior apenas ao do flúor, conforme exibido na Tabela 2.
Tabela 2: Potencial de Oxidação eletroquímica (Adaptado de LEGRINI et al, 1993).
POTENCIAL DE OXIDAÇÃO
Flúor
3,03 V
•
Radical Hidroxila (HO )
2,8 V
Ozônio
2,07 V
Peróxido de Hidrogênio
1,78 V
Dentre as principais vantagens associadas ao uso de tecnologias fundamentadas
em processos oxidativos avançados contam-se:
(1) Os Processos Oxidativos Avançados introduzem importantes modificações
químicas no substrato, em grande número de casos induzindo à sua completa
mineralização (SARRIA et al, 2002; TABRIZI e MEHRYAN, 2004);
(2) A inespecificidade dos processos oxidativos avançados viabiliza a
degradação de substratos de qualquer natureza química. Dentro deste contexto,
destaque pode ser dado à degradação de contaminantes refratários e tóxicos, cujo
8
tratamento biológico pode ser viabilizado por oxidação avançada parcial (SCOTT e
OLLIS, 1995; KIWI et al, 1994; PARRA, 2001; GOGATE e PANDIT, 2004a);
(3) Podem ser aplicados para reduzir a concentração de compostos formados em
etapas de pré-tratamento. Por exemplo, aromáticos halogenados formados durante
desinfecção convencional (TABRIZI e MEHRYAN, 2004);
(4) Com exceção de alguns processos que podem envolver precipitação (óxidos
férricos, por exemplo), os processos avançados não geram resíduos. Trata-se de um
fator relevante, uma vez que evita a execução de processos complementares de
tratamento e disposição.
O objetivo deste trabalho é avaliar a potencialidade da aplicação do Processo
Oxidativo Avançado em Sistema Homogêneo de Fotólise Direta de Radiação
Ultravioleta (H2O2/UV) no tratamento de líquido percolado no Aterro Controlado do
Jóquei – DF, comparando a eficiência sob diferentes formas de adição do Peróxido de
Hídrogênio (H2O2) e com tratamento preliminar com Sulfato de Alumínio (Al2SO4).
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Área de estudo e caracterização do chorume
Para a realização dos estudos de tratamento do líquido percolado, foram
coletadas amostras de lixiviado, do aterro controlado do Jóquei, localizado no Distrito
Federal (Figura 1), sendo este o único local de disposição final de resíduos sólidos da
cidade.
9
Figura 1: Mapa de localização da área de estudo.
As análises foram realizadas nos Laboratórios de Tratamento de Resíduos e de
Águas, ambos localizados na Universidade Católica de Brasília – UCB.
Para caracterização do chorume, foram adotados os parâmetros e métodos
apresentados na Tabela 3.
10
Tabela 3: Parâmetros adotados para caracterização do chorume.
PARÂMETRO
UNIDADE
pH
-
MÉTODO
Eletrométric Method –
4500 H+ B
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
mg/L
Respirometric Method
(OXITOP) -5210 D
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
mg/L
Closed Reflux Method –
5220 D
Nitrogênio Amoniacal
mg/L
Nessler Method Adapted
from Standard Methods for
the Examination of Water
and Wastewater 4500 –
NH3 b & C
Cloreto
mg/L
Silver Nitrate Method
4500-CL- B
Sulfato
mg/L
Methylthymol Blue 4500 –
SO42- F
Turbidez
NTU
Nephelometric Method –
2130
Cor
Pt-CO
Platium-cobakt Standart
Method - 2120 C
Coliformes Fecais
NMP
Colilert Method - Enzyme
Substrate Test 9223 – B
Coliformes Totais
NMP
Colilert Method - Enzyme
Substrate Test 9223 – B
2.2 Reagentes e Equipamentos
Para o sistema homogêneo de fotólise direta foram utilizados os seguintes
reagentes e equipamentos:
•
Peróxido de Hidrogênio (H2O2, 50% v/v);
•
Sulfato de Alumínio (Al2SO4, 10%);
11
•
Lâmpada de vapor de mercúrio, como fonte emissora de radiação
ultravioleta;
•
Jar-test como módulo de reação.
2.3 Determinação da concentração de Peróxido de Hidrogênio (H2O2)
A dosagem de H2O2 (50%) adotada para os ensaios foi determinada baseada na
razão estequiométrica com relação à DQO, assumindo completa oxidação desta,
conforme apresentado por Coelho et al (2002), na equação (1).
1g DQO
1g O2
(1)
1g O2 = 0,03125 mol O2
0,03125 mol O2 = 0,0625 mol H2O2
0,0625 mol H2O2 = 2,125 g H2O2
Considerando que o chorume bruto apresentou na sua caracterização inicial
5.500 mg/L de DQO, e que o Peróxido de Hidrogênio H2O2 (50%) possui densidade
igual a 1,196 g/mL, a quantidade necessária de Peróxido de Hidrogênio foi igual a 8,15
mL.
2.4 Configurações dos Ensaios Produzidos
Foram adotadas diferentes configurações de tratamento para a amostra de
percolado, variando segundo a forma de adição do peróxido de hidrogênio (H2O2) e
tratamento preliminar com Sulfato de Alumínio (Al2SO4), sempre utilizando o Jar Test
como reator sob rotação de 200 rpm, lâmpada de vapor de mercúrtio e tempo de reação
de 2 horas, sob temperatura ambiente e pH 8,4 natural da amostra:
12
a) Teste 1: Dose única de peróxido de hidrogênio adicionada ao início da
reação;
Tratamento A
Al2SO4
25 mL
Transferência
de 0,8 L
1,5 L
chorume
Tratamento B
H2O2
0,8 L chorume
sobrenadante do
Reator 1
H2O2
0,8 L chorume
bruto
Figura 2: Esquematização dos ensaios desenvolvidos sob dose única.
•
Tratamento A: No Reator 1, antes de iniciar o tratamento com o
peróxido de hidrogênio (H2O2), foi adicionado 25 mL de Sulfato de
Alumínio (Al2SO4) em 1,5 L de chorume, sob 15 minutos de
agitação no Jar Test (Reator 1). Posteriormente, a solução ficou 1
hora em repouso, onde foi transferido 0,8 L de chorume
sobrenadante para outro reator para o tratamento fotoquímico
(Reator 2). No Reator 2, após o pré-tratamento no Reator 1, iniciouse o tratamento com o peróxido de hidrogênio (H2O2).
•
Tratamento B: No Reator 3, foi disposto 0,8 L de chorume para o
tratamento com peróxido de hidrogênio (H2O2). Não houve prétratamento com adição de Sulfato de Alumínio.
13
b) Teste 2: Dosagem de peróxido de hidrogênio dividida em 6 aplicações, em
intervalos de 20 minutos;
Tratamento A
Al2SO4
25 mL
Transferência
de 0,8 L
1,5 L
chorume
Tratamento B
H2O2
0,8 L chorume
sobrenadante do
Reator 1
H2O2
0,8 L chorume
bruto
Figura 3: Esquematização dos ensaios desenvolvidos sob dosagens múltiplas.
•
Tratamento A: No Reator 1, antes de iniciar o tratamento com o
peróxido de hidrogênio (H2O2), foi adicionado 25 mL de Sulfato de
Alumínio (Al2SO4) em 1,5 L de chorume, sob 15 minutos de
agitação no Jar Test (Reator 1). Posteriormente, a solução ficou 1
hora em repouso, onde foi transferido 0,8 L de chorume
sobrenadante para outro reator para o tratamento fotoquímico
(Reator 2). No Reator 2, após o pré-tratamento no Reator 1, iniciouse o tratamento com o peróxido de hidrogênio (H2O2).
•
Tratamento B: No Reator 3, foi disposto 0,8 L de chorume para o
tratamento com peróxido de hidrogênio (H2O2). Não houve prétratamento com adição de Sulfato de Alumínio.
14
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1 Caracterização das amostras de chorume
A composição do chorume depende dentre vários fatores como composição dos
resíduos depositados e do manejo do aterro, das condições clímato-ambientais
(PACHECO & ZAMORA, 2004). Segundo Kang et al (2002) apud Pacheco & Zamora
et al (2004), o chorume de aterros antigos possui concentrações de compostos
orgânicos biodegradáveis extremamente baixas, representando cerca de 10% da fração
total, sendo ainda que grande parte da matéria orgânica corresponde a compostos
húmicos e fúlvicos, que são reconhecidamente resistentes aos tratamentos oxidativos
avançados. O percolado apresentou as características físico-químicas apresentada na
Tabela 4.
Tabela 4: Caracterização do líquido percolado do Aterro do Joquéi – DF.
CARACTERIZAÇÃO DO LÍQUIDO PERCOLADO DO ATERRO DO JÓQUEI
PARÂMETRO
UNIDADE
pH
-
VALOR
8,4
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
mg/L
3861
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
mg/L
5500
Nitrogênio Amoniacal
mg/L
1216
Cloreto
mg/L
15580,275
Sulfato
mg/L
35
Turbidez
NTU
70
Cor
Pt-CO
4960
Coliformes Fecais
NMP/mL
64460
Coliformes Totais
NMP
483840
3.2 Tratamento em sistema homogêneo de fotólise direta com radiação ultravioleta
(H2O2/UV)
O processo oxidativo mostrou-se eficaz não só na redução da matéria orgânica
como nos demais parâmetros conforme evidenciado nas Tabelas 5 e 6.
15
Tabela 5: Características físico-químicas apresentadas após o tratamento fotoquímico
para a primeira bateria de testes.
PARÂMETRO
UNIDADE
VALOR
Teste 1
pH
DBO
DQO
N - Amoniacal
Cloreto
Sulfato
Turbidez
Cor
Coliformes Fecais
Coliformes Totais
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NTU
Pt-CO
NMP
NMP/
Teste 2
A
B
A
B
8,33
640
1800
432
2110,1
11
37,4
1230
0
0
8,60
810
3400
1223
3230,3
19
40,0
2260
0
0
8,77
665
1700
556
2339,7
10
105,0
1110
0
0
9,14
735
3400
385
3110,1
16
42,0
2320
0
0
Nota: T1 (A) – Tratamento com Al2SO4 e dosagem única de H2O2; T1 (B) – Tratamento com dosagem
única de H2O2; T2 (A) – Tratamento com Al2SO4 e dosagens múltiplas de H2O2; T2 (B) – Tratamento
com dosagens múltiplas de H2O2.
Tabela 6: Características físico-químicas apresentadas após o tratamento fotoquímico
para a segunda bateria de testes.
PARÂMETRO
UNIDADE
VALOR
Teste 1
pH
DBO
DQO
N - Amoniacal
Cloreto
Sulfato
Turbidez
Cor
Coliformes Fecais
Coliformes Totais
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
NTU
Pt-CO
NMP
NMP/
Teste2
A
B
A
B
8,60
630
1420
287
2180,30
12
459,0
1200
0
0
8,91
780
1520
458
3130,10
18
43,0
2210
0
0
8,43
590
1380
254
1990,20
9
246,0
1020
0
0
8,85
760
1490
360
2480,50
14
45,0
2080
0
0
Nota: T1 (A) – Tratamento com Al2SO4 e dosagem única de H2O2; T1 (B) – Tratamento com dosagem
única de H2O2; T2 (A) – Tratamento com Al2SO4 e dosagens múltiplas de H2O2; T2 (B) – Tratamento
com dosagens múltiplas de H2O2.
16
De forma geral, a aplicação do processo Al2SO4/H2O2/UV mostrou-se mais
eficaz quando comparado com o processo H2O2/UV, tanto nas dosagens múltiplas
quanto únicas.
Segundo Clement & Merlin (1995), efluentes que apresentam concentrações de
nitrogênio amoniacal entre 500 e 1000 mg/L e valores de DQO acima de 2000 mg/L,
além da alta alcalinidade, são considerados como difíceis para tratamento biológico,
principalmente devido à toxicidade do nitrogênio amoniacal. Sendo assim, de forma
geral, os processos empregados foram capazes de reduzir as concentrações de
nitrogênio amoniacal e valores de DQO a níveis abaixo dos considerados difíceis para
tratamento biológico.
Quando comparado com a resolução CONAMA 357 de 2005, após o
tratamento, alguns parâmetros enquadraram-se no padrão de lançamento, entretanto,
especialmente as concentrações de DBO, Nitrogênio Amoniacal e Cloretos encontramse em desconformidade.
Figura 2: Comparação das remoções de DBO e DQO.
17
3.3 Influência da forma de adição no processo
A eficiência do processo depende da concentração de H2O2, uma vez que a
decomposição deste gera radicais hidroxila, que são os responsáveis pela degradação
nesse processo. Porém, o seu excesso no meio reacional dependendo do substrato,
favorece as reações de auto-decomposição e de seqüestro de radical hidroxila gerando
radicais com menor poder oxidante (VILLA et al, 2007). Portanto, a adição única
favorece a perda de eficiência do processo.
Esse efeito foi observado quando comparado os percentuais de redução da DQO
e DBO5 dos processos, especialmente aqueles que utilizaram apenas peróxido de
hidrogênio. O percentual de redução para os processos com doses múltiplas, quando
comparado com os processos com doses únicas, foram de 3,10% e 0,55% maiores para
a DQO e 1,94% 0,52% e maiores para a DBO5.
Os valores encontrados por Pacheco & Zamora (2004) indicaram como melhor
estratégia de tratamento a adição de peróxido de hidrogênio com dosagens múltiplas,
com percentual de redução de DQO de aproximadamente 75%, valor próximo ao
encontrado, 72,91%.
A Tabela 7 abaixo apresenta os percentuais de redução para os parâmetros
DBO5 e DQO de cada processo utilizado no tratamento.
Tabela 7: Percentuais de redução de cada processo
Processo
Percentual de
Percentual de
redução (DQO)
redução (DBO5)
Bateria
Bateria
Bateria
Bateria
1
2
1
2
T1 (A) – Al2SO4/Dose única H2O2
73,09%
74,18%
83,42%
83,68%
T1 (B) – Dose única H2O2
66,90%
72,36%
79,02%
79,80%
T2 (A) – Al2SO4/Doses múltiplas H2O2
72,54%
74,91%
82,77%
84,72%
70%
72,91%
80,96%
80,32%
T2 (B) – Doses múltiplas H2O2
18
A dosagem única no tratamento com Sulfato de Alumínio não apresentou
diferenças significativas na degradação de matéria orgânica quando comparado ao
mesmo teste com dosagens múltiplas. Os valores encontrados para redução de DQO e
DBO5 na primeira bateria foram respectivamente de 0,55% e 0,65% maiores para o
tratamento com dose única, e já na segunda bateria foram 0,73% e 1,04% maiores para
o tratamento com dosagens múltiplas.
Este efeito foi possivelmente foi causado pela interação do peróxido de
hidrogênio com os íons Al3+.
3.4 Influência do Sulfato de Alumínio (Al2SO4) no processo
Como observado, os processos com tratamento preliminar à base de Sulfato de
Alumínio (Al2SO4) obtiveram melhores percentuais de redução de DQO e DBO5 em
relação aos processos sem tratamento preliminar à base de Al2SO4. Tanto para os
processos com dosagens únicas quanto de dosagens múltiplas, os percentuais de
redução foram maiores quando utilizado Al2SO4 no tratamento preliminar.
Os percentuais de redução para os processos com doses únicas foram 6,19% e
1,82% maiores para a DQO e 4,4% e 3,88% maiores para a DBO5 quando utilizado o
Sulfato de Alumínio. Para os processos de dosagens múltiplas, os percentuais de
redução foram 2,54% e 2% maiores para a DQO e 1,81% e 4,4% para a DBO5.
Segundo Kang et al (2002) apud Pacheco & Zamora (2004), o chorume
formado em aterros antigos, caso do aterro em estudo, possui grande parte da matéria
orgânica presente composta por húmicos e fúlvicos, que são reconhecidamente
resistentes aos tratamentos oxidativos avançados. O tratamento preliminar à base de
Sulfato de Alumínio (Al2SO4) favorece a retirada de substâncias húmicas e fúlvicas.
Este provavelmente foi o motivo pelo qual os processos que utilizaram Al2SO4 no
tratamento preliminar obtiveram melhores percentuais de redução.
3.5 Razão de biodegradabilidade
Segundo Coelho et al (2002), a razão de biodegradabilidade, dada pela relação
DBO5/DQO, varia conforme a mudança nas características do chorume, que por sua
vez depende da sazonalidade.
19
A amostra apresentou razão de biodegradabilidade 0,702, sendo evidenciada,
após a realização dos testes, uma redução deste índice em todos os casos. Coelho et al
(2002) apresentou valor variável de 0,48 e 0,13 para a razão de biodegradabilidade.
As reduções dos valores da razão de biodegradabilidade indicam que
inicialmente foi oxidada a fração biodegradável da matéria orgânica, em preferência à
fração refratária. Os valores de razão de biodegradabilidade para os processos de
tratamento estão apresentados na Tabela 8.
Tabela 8: Razão de Biodegradabilidade (DBO5/DQO)
Razão de Biodegradabilidade (DBO5/DQO)
T11 – Al2SO4/Dose única H2O2
0,4324
0,4437
T12 – Dose única H2O2
0,4450
0,5131
T21 – Al2SO4/Doses múltiplas H2O2
0,4404
0,4275
T22 – Doses múltiplas H2O2
0,4454
0,5100
Para aplicação de tratamento biológico neste tipo de efluente é necessário uma
razão de biodegradabilidade mínima de 0,3, conforme evidenciado por Karrer et al
(1997); Marco et al (1997) apud Morais (2005). Tendo em vista que, as razões de
biodegradabilidade encontraram-se superiores a 0,3 após os processos de tratamento,
indica-se o tratamento biológico para polimento final.
20
4. Conclusões
A fotólise Direta se mostrou eficaz no tratamento do chorume. A aplicação do
Sulfato de Alumínio (Al2SO4) como tratamento preliminar favoreceu a retirada de
substâncias húmicas e fúlvicas, que são resistentes aos tratamentos oxidativos
avançados. Por isso, os percentuais de redução dos processos que utilizaram Al2SO4 se
mostraram mais eficazes quando comparados com os processos que não utilizaram o
coagulante no tratamento preliminar.
De forma geral, os processos com forma de adição de dosagens múltiplas
apresentaram maior eficiência de tratamento e maiores percentuais de redução quando
comparados com os processos com forma de adição de dosagens únicas, como esperado
segundo a literatura, já que o excesso de peróxido no meio favorece reações de autodecomposição deste, gerando radicais com menor poder oxidante.
O processo que apresentou melhor rendimento de tratamento foi o
Al2SO4/H2O2/UV com dosagens múltiplas, com percentuais de redução de DQO e
DBO5 de aproximadamente 75% e 85% respectivamente.
O tempo de reação adotado no tratamento foi de 120 minutos. Recomenda-se
para posteriores tratamentos, adotar maior tempo de reação a fim de verificar a
necessidade ou não de maior tempo de reação para aperfeiçoar o processo de
tratamento. Outra recomendação é a utilização do Fe2+ no processo de tratamento, uma
vez que este possui influência na cinética do processo, acelerando o processo de
tratamento, além de testar também uma dosagem maior para observar a degradação dos
refratários.
21
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i
Agradecimentos
À minha família, meu pai, meus irmãos e à minha mãe, que infelizmente não
está mais aqui, mas sei que está muito feliz por essa conquista. Esses que sempre me
apoiaram em todos os momentos difíceis e com quem sei que posso contar sempre.
Aos meus familiares, avós, tios, tias, primos e especialmente ao Pedro Ivo, que
foi quem me motivou a fazer este curso e que sempre se colocou à disposição para
ajudar em tudo.
Aos meus amigos Vinícius Medeiros, Hugo de Brito, Diego Abreu, Daniel
Zottich, Will de Moura, Mayra Freitas, Adrienne Rank, Raylton Carvalho, Roberto
Bernardo e todos aqueles que ingressaram e que sempre estiveram presentes ao
decorrer de toda à graduação, proporcionando momentos divertidos que jamais
esquecerei.
Aos meus mais recentes amigos Laura Mendes, Fernanda Marques, Estéfani
Santos, Isabela Sousa, Fernando Barbosa, Cirano Ribeiro, Thalita Vivan, Alexandra
Colodette, Fábio Ribeiro, Poliana Mendonça, Mayara Menezes, Pedro Carneiro, que
tive a felicidade de conhecer já nos últimos semestres de graduação e com quem tive
momentos inesquecíveis no Centro Acadêmico.
Às Professoras Maria Albertina – PhD e MSc. Beatriz Rodrigues que aceitaram
ser orientadora e co-orientadora respectivamente, apesar de todos os contratempos.
À Rosamalia e Sabrina pela paciência e colaboração nas atividades
desenvolvidas nos Laboratórios de Tratamento de Resíduos e de Geoprocessamento.
Ao Rodrigo Zolini pela colaboração com as análises desenvolvidas no Laboratório de
Águas.