Tratamento de solução modelo de ácido húmico e lixiviado de aterro sanitário via oxidação em água supercrítica

Abstract

RESUMO: Dentre as diversas consequências do aumento mundial da geração de resíduos tem-se a produção de lixiviado nos aterros sanitários. O lixiviado é um efluente complexo, variável, recalcitrante e potencialmente poluidor. Possui elevadas concentrações de matéria orgânica e inorgânica, substâncias húmicas (compostas por ácidos húmicos e fúlvicos), compostos orgânicos clorados, nitrogênio amoniacal, sais inorgânicos, metais tóxicos, entre outros contaminantes, além de elevada coloração e odor desagradável. Em vista de suas características potencialmente adversas ao ambiente, esse efluente necessita de tratamento antes de ser lançado aos corpos hídricos receptores, e a oxidação em água supercrítica (OASC), conduzida acima do ponto crítico da água (P > 22,1 MPa, T > 374 °C), se apresenta como uma alternativa para seu tratamento. Assim, este trabalho teve por objetivo avaliar o tratamento da solução modelo de ácido húmico e do lixiviado gerado no aterro sanitário de Maringá (PR), utilizando oxidação em água supercrítica, visando à degradação desse efluente e consequente melhoria de sua qualidade, para seu enquadramento nas legislações de lançamento. Para tanto, foram realizados experimentos preliminares com a solução de ácido húmico a fim de encontrar, dentre as condições operacionais avaliadas, àquelas que resultariam em uma melhor degradação da matéria orgânica. Os experimentos foram conduzidos a 225 bar, avaliando os tempos espaciais no reator supercrítico de 15, 30, 45 e 60 segundos, e temperaturas de 400, 450, 500, 550 e 600 °C. A partir dessa etapa verificou-se que a eficiência do tratamento aumentou com a elevação do tempo reacional e da temperatura, de maneira que se optou em prosseguir com as condições de tempo espacial de 60 s e temperaturas de 550 e 600 °C para o tratamento do lixiviado. Na segunda etapa, por sua vez, a elevação em 50 °C da temperatura de tratamento promoveu melhora expressiva na qualidade do efluente, de forma a adotar-se a maior temperatura reacional (600 °C), para conduzir os últimos experimentos, avaliando as dosagens de oxigênio em excesso (OE) no sistema reacional. Foram avaliadas as dosagens de OE em 0%, 100 % e 200 %. As melhores eficiências apresentaram-se para o tratamento conduzido com OE 200%, no qual se obteve um lixiviado de elevada qualidade, que se enquadrou em todos os parâmetros analisados às legislações de lançamento, com exceção apenas ao fósforo e nitrogênio amoniacal. O efluente tratado, frente aos ensaios ecotoxicológicos, não apresentou efeitos tóxicos ao crescimento radicular da Allium cepa nem à germinação das sementes de Lactuca sativa, e apresentou leve toxicidade aos organismos Vibrio fischeri e Artemia salina. Conclui-se que a tecnologia supercrítica se apresenta promissora para o tratamento de lixiviados gerados em aterros sanitários

ABSTRACT: Among all the consequences caused by an increasing on global waste generations, it is the landfill leachate production. The leachate is a complex effluent with a variable composition, recalcitrant and potentially pollutant. Moreover, it has high organic and inorganic matter contents, humic substances (composed by humic and fulvic acids), chlorinated organic compounds, nitrogen, inorganic salts, toxic metals and others. It also has high color and unpleasant odor. All of its characteristics contributes to its adverse environmental impacts. As a result, the leachate needs to be treated before being released on receiver's water bodies. The supercritical water oxidation (SCWO), which is conduced above the water critical point (P > 22,1 MPa, T > 374 °C), is an alternative to the effluent treatment. That way, this work aims to avaluate the supercritical water oxidation treatment to a humic acid model solution and leachate produced by Maringá's landfill in order to assess the effluent degradation and to guarantee its disposal under the legislation requirements. The preliminary tests with the synthetic humic acid solution showed the best operational conditions in which the treated effluent had the higher organic matter degradation. The experiments were conducted at 225 bar, and varying the supercritical reactor space time (15, 30, 45 and 60 seconds) and the reactor temperature (400, 450, 500, 550 e 600 °C). Those tests showed an increasing on the treatment efficiency as the space time and temperature increase. That way, the leachate treatment were performed for a space time of 60 seconds and temperature of 550 and 600 °C. For the landfill leachate treatment, a temperature increasing of 50 °C had a great impact on the effluent quality. Consequently, the temperature was kept at 600 °C in order to evaluate the amount of oxygen in excess (OE), 0%, 100 % and 200 %, on the reactional system. The best efficiencies and leachate quality were obtained for the tests with 200 % oxygen in excess, where it achieved the legislation requirements, except for phosphorus and ammoniacal nitrogen analysis. The treated effluent, in front of the ecotoxicological tests, did not show toxic effects to Allium cepa root growth, neither to Lactuca sativa seeds germination. However, it was slightly toxic to Vibrio fischeri and Artemia salina organisms. In conclusion, the supercritical technology is promising for the landfill leachate treatment