Tratamento do lixiviado do aterro sanitário de Maringá-PR por processos de ozonização e ozonização catalítica

Abstract

RESUMO: O lixiviado é o líquido gerado pela decomposição dos resíduos sólidos em um aterro. Este efluente apresenta coloração escura e diversos poluentes em sua composição, como elevados teores de turbidez, compostos orgânicos e inorgânicos, nitrogênio amoniacal, toxicidade e compostos refratários à biodegradação, como as substâncias húmicas. Tais características indicam a necessidade de se realizar um tratamento que vise à melhoria da sua qualidade antes de ser lançado em um corpo receptor. Os processos oxidativos avançados (POA) têm sido uma alternativa ao tratamento do lixiviado, devido à sua potencialidade de mineralização dos poluentes ou transformação em compostos mais facilmente biodegradáveis. Sendo assim, o presente estudo objetiva avaliar a eficiência dos POA de ozonização (O3), ozonização catalítica com TiO2 (O3/TiO2) e ozonização catalítica com ZnO (O3/ZnO), sob diferentes condições de pH inicial e concentração de catalisador em suspensão, para o tratamento do lixiviado gerado no aterro sanitário de Maringá-PR. Inicialmente o lixiviado era submetido a 30 minutos de tratamento pelos processos: O3 (em pH 4, bruto (7,5-7,7) e 11), O3/TiO2 (em pH 4 bruto e 11) e O3/ZnO (em pH 1, 4,3 e bruto), com concentrações de catalisadores de 0,5 e 1,0 g L-1. As melhores eficiências foram apresentadas pelos processos O3 em pH 4, O3/TiO2 em pH 4, independentemente da concentração de catalisador, e O3/ZnO em pH bruto e concentração de 0,5 g ZnO L-1. O processo catalítico com ZnO mostrou-se mais eficiente que os demais processos testados. Posteriormente, um novo lixiviado era submetido aos processos: O3, O3/TiO2 e O3/ZnO, com diferentes valores de pH inicial (3, 5 e bruto: 7,0-7,5), concentração fixa de catalisador (0,5 g L-1) e tempo de reação de 120 minutos. No geral, as maiores remoções foram obtidas pelos processos iniciados em pH 3 ou bruto até 90 minutos de tratamento e o processo catalítico com ZnO apresentou-se mais eficiente que o processo catalítico com TiO2, independentemente do pH inicial do lixiviado. A partir destes resultados, um novo lixiviado foi submetido ao tratamento com O3, O3/TiO2 e O3/ZnO, em pH inicial bruto (6,9) e concentração de catalisador de 0,5 g L-1 e 90 minutos de reação. A eficiência dos processos na tratabilidade do lixiviado foi investigada por meio da remoção dos seguintes parâmetros: matéria orgânica (DQO, DBO5, COD), cor, turbidez, metais, compostos nitrogenados, fósforo, série de sólidos, substâncias húmicas e compostos orgânicos, identificados por CG-EM e por RMN 1H. Verificou-se que a maioria dos parâmetros avaliados foi eficientemente removidos pela ozonização em pH bruto e que os processos catalíticos com TiO2 e com ZnO, em pH bruto, não elevaram significativamente tais remoções. Por meio das análises de CG-EM e RMN 1H, observou-se que os três processos oxidativos indicaram redução qualitativa dos compostos orgânicos e aromáticos do lixiviado bruto, e os subprodutos formados durante os processos possuíam reduzida massa molar

ABSTRACT: The landfill leachate is the liquid generated by the decomposition of solid waste in a landfill. This effluent presents dark coloration and several pollutants in its composition, as high contents of turbidity, organic and inorganic compounds, ammonia nitrogen, toxicity and refractory compounds to biodegradation, how humic substances. These characteristics indicate the necessity to perform a treatment aiming the improvement of its quality before to be pounced on a river. The advanced oxidation processes (AOP) have been an alternative to treatment of landfill leachate, due to its potentiality of mineralization of pollutants or transformation into more easily biodegradable compounds. Thus, the present work objectives to evaluate the efficiency of ozonation (O3), catalytic ozonation with TiO2 (O3/TiO2) and catalytic ozonation with ZnO (O3/ZnO) AOP, under different conditions of initial pH and concentration of catalyst in suspension, to the treatment of landfill leachate generated in the landfill of Maringá-PR. First of all, the landfill leachate was subjected to 30 minutes of treatment by processes: O3 (in 4, raw (7,5-7,7) and 11 pH), O3/TiO2 (in 4, raw and 11,0 pH) and O3/ZnO (in 1 4,3 and raw pH), with catalyst concentrations of de 0,5 e 1,0 g L-1. The best efficiencies were presented by the processes O3 in 4 pH, O3/TiO2 in 4 pH, independently of catalyst concentrations, and O3/ZnO in raw pH and concentration of 0,5 g ZnO L-1. The catalytic process with ZnO showed more efficient than the other tested processes. Posteriorly, a new landfill leachate was subjected to processes of O3, O3/TiO2 and O3/ZnO, with different values initial pH (3, 5 and raw: 7,0-7,5), fixed catalyst concentration (0,5 g L-1) and time of reaction of 120 minutes. In general, the major removal were obtained by processes at pH 3 or raw, until 90 minutes of treatment, and the catalytic process with ZnO showed to be more effective than the catalytic process with TiO2, independently of the initial pH of the leachate. From these results, a new landfill leachate was subjected to treatment with O3, O3/TiO2 and O3/ZnO, in initial raw pH (6,9) and catalyst concentration of 0,5 g L-1 and 90 minutes of reaction. The processes effiency in the treatability of landfill leachate was investigated through the removal of the following parameters: organic material (COD, BOD5, DOC), color, turbidity, metals, nitrogen compounds, phosphorus, solid series, humic substances and organic compounds, identified by GC-MS and 1H NMR. It was verified that the most evaluated parameters were efficiently removed by ozonation in raw pH and that the catalytic processes with TiO2 and with ZnO, in raw pH, didn't elevated significantly these removals. Through the analysis of GC-MS and 1H NMR, it was observed that three oxidation processes indicated qualitative reduction of organic and aromatic compounds the raw leachate, and by-products formed during the processes had low molar mass