LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS APLICADAS AO TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO

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1 ÁREA TEMÁTICA: PREVENÇÃO DE POLUIÇÃO EM RECURSOS HÍDRICOS LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS APLICADAS AO TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO Cátia Eliane da Silva 1 (catia1989@gmail.com), Lademir Luiz Beal 1 (llbeal@ucs.br) 1Universidade de Caxias do Sul RESUMO O aterramento de resíduos sólidos tem como consequências a geração de lixiviado e de biogás. O lixiviado gerado é um liquido de coloração marrom escura com elevado potencial de contaminação ao ambiente caso seja despejado sem tratamento adequado. O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência do tratamento deste efluente usando lagoas aeradas facultativas em série. Os resultados dos parâmetros de monitoramento foram utilizados para realizar a avaliação de eficiência. Os dados foram coletados no aterro sanitário de resíduos sólidos urbanos de Caxias do Sul, Aterro Rincão das Flores. Como resultados, foram obtidas eficiências de 79,5% de DBO5, 80,0% de DQO, 71,9% de nitrogênio amoniacal, 94,8% de nitrogênio total Kjeldahl e 80% no parâmetro COT. Apesar da elevada eficiência, o tratamento com lagoas aeradas facultativas mostrou-se ineficaz considerando que os parâmetros não alcançaram os valores exigidos para descarte. Palavras-chave: Lixiviado de aterro sanitário, lagoas aeradas facultativas. SANITARY LANDFILL LEACHATE TREATMENT USING FACULTATIVE AERATED LAGOONS ABSTRACT The consequences of sanitary landfill are leachate and biogas generation. The leachate is a dark brown liquid with a high potential for contamination to the environment. The main goal of this work is to evaluate the efficiency of the leachate treatment facultative aerated lagoons. Results of monitoring parameters were used to carry out the evaluation of process efficiency. The data were collected in the sanitary landfill of Caxias do Sul, named Rincão das Flores Landfill. The results of efficiency obtained during the period evaluated were 80.5% of BOD5, 80.0% of COD, 71.9% of ammoniacal nitrogen, 94.8% of total Kjeldahl nitrogen and 80% of TOC. Despite the high performance of this process, the quality of the leachate treated is not high enough to be disposal in the rivers. Keywords: Landfill leachate, facultative aerated lagoons. 1. INTRODUÇÃO A disposição mais usual de resíduos sólidos urbanos no Brasil é em aterros sanitários. Após ser acondicionado em aterro, o resíduo sólido passa pelo processo de biodegradação. A estrutura de um aterro sanitário consiste na construção de sucessivas camadas de resíduos compactadas e recobertas com argila. O solo deve ser previamente impermeabilizado com uma manta de poli etileno de alta densidade (PEAD). Devem também ser construídos drenos para a retirada do biogás e lixiviado gerados a partir da degradação dos resíduos e percolação de água da chuva (FELICORI et al., 2016) Este lixiviado gerado em aterros sanitários apresenta carga de matéria orgânica e inorgânica elevada, além da presença de metais pesados e compostos persistentes (RENOU et al., 2008). Para reduzir esta carga orgânica os processos biológicos são muito empregados no tratamento de lixiviados devido às suas características. Todavia, geralmente ocorrem dificuldades ao utilizar tratamentos biológicos para o lixiviado devido a vazão e carga orgânica variável. Após a estabilização do lixiviado (em média para aterros sanitários em operação a mais de 10 anos) a 1

2 relação DBO5/DQO diminui, e compostos refratários comprometem o desempenho de processos biológicos (MAIA et al., 2014; DACANAL, BEAL, 2009). Os principais objetivos do tratamento aeróbio são a redução da carga orgânica e a nitrificação. Em comparação ao tratamento aeróbio, o tratamento anaeróbio tem menor geração de biomassa (lodo) e necessita menor quantidade de área e nutrientes. Para este processo, as taxas de reação são baixas, assim é necessário elevado tempo de residência no reator e a remoção de contaminantes é relativamente baixa. (AMARAL et al., 2008; YOU, 2013). Reatores e lagoas em série apresentam resultados favoráveis, pois a sequência de tratamento aeróbio seguida de anaeróbio produz a nitrificação e desnitrificação, apesar de sozinhos não atingirem padrões adequados para o descarte de lixiviado de aterro sanitário (MAIA et al., 2014). 2. OBJETIVO Analisar a eficiência de remoção de contaminantes do lixiviado de aterro sanitário a partir do tratamento com lagoas facultativas. 3. METODOLOGIA Os resultados foram obtidos no aterro sanitário de Caxias do Sul, denominado de Aterro Rincão das Flores. Este aterro recebe em média 380 t.d -1, sendo que a primeira carga de resíduos sólidos foi despejada neste local em março de O teste foi realizado nas lagoas de estabilização e acúmulo do próprio aterro, tendo esse uma geração média de lixiviado de 7,5 m 3.h - 1. Após a geração, o lixiviado é armazenado em três lagoas facultativas totalizando um volume médio de m 3. A ordem de chegada do lixiviado é primeiramente na lagoa 1, após passa para a lagoa 2 e por último para a lagoa três. Estas transferências são feitas semanalmente a partir de bombas submersas. Na Figura 1 é apresentada uma foto aérea do sistema de lagoas. Figura 1. Foto aérea das lagoas de aeração As lagoas apresentam formatos cônicos. A Tabela 1 apresenta os volumes e as áreas superficiais estimadas correspondentes a cada lagoa. Tabela 1. Características das lagoas facultativas de tratamento Área Altura Volume ocupado superficial (m) na época do (m²) experimento (m³) Volume Total (m³) Tempo de detenção a partir do volume ocupado (dias) , , ,78 TOTAL ,65 2

3 A aeração das lagoas funciona a partir do seguinte sistema: a lagoa 1 é aerada a partir de 4 aeradores flutuantes com injeção de ar, as lagoas 2 e 3 são compostas dos mesmos tipos de aeradores sendo que há 4 unidades na lagoa 2 e 1 unidade na lagoa 3. A Figura 2 apresenta um esquema dos modelos de aeradores. É importante ressaltar, que este modelo de aerador alcança aeração completa em altura máxima de 2 m, caracterizando assim as lagoas de tratamento como aeradas facultativas. Sendo assim, as lagoas apresentavam na parte superior uma zona aeróbia, na parte intermediária uma zona facultativa e zona inferior uma zona anaeróbia. Figura 2. Modelos de aeradores utilizados no sistema Foram coletados dados do lixiviado bruto e após a passagem por cada lagoa no dia 18 de janeiro de 2017, a temperatura local do dia era 24 C. As análises e os métodos realizados estão apresentados na Tabela 2. Tabela 2. Métodos utilizados para a caracterização do lixiviado Análise Método Limite de Detecção Demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) (mgo2.l -1 ) Standard Methods 22 nd - Método 5210 B 0,2 Demanda química de oxigênio (DQO) (mgo2.l -1 ) Standard Methods 22 nd - Método 5220 B 4 Nitrogênio amoniacal (mg.l -1 ) Standard Methods 22 nd - Método 4500-N B,C 5 Nitrogênio total Kjeldahl (mg.l -1 ) Standard Methods 22 nd - Método 4500-N B 5 Oxigênio dissolvido (OD) (mg.l -1 ) Standard Methods 22 nd - Método 4500-O C - ph Standard Methods 22 nd - Método 4500-H + B - Sulfato (mg.l -1 ) Standard Methods 22 nd - Método 4500-SO4 E 0,05 Temperatura ( C) Standard Methods 22 nd - Método 2550 B - Carbono Orgânico Total (COT) (mgo2.l -1 ) 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Standard Methods 22 nd - Método C Na Tabela 3 são apresentados os resultados das análises coletadas no dia 18 de janeiro de

4 Tabela 3: Resultado das análises do tratamento com lagoas facultativas Parâmetro Lixiviado bruto Primária Secundária terciária Eficiência (%) DBO5 (mgo2.l -1 ) , ,5 DQO (mgo2.l -1 ) 6.731, , ,2 80,0 Fósforo Total (mg.l -1 ) 16,48 13,22 10,97 10,5 36,3 Nitrog. Amoniacal Total (mg.l -1 ) 1.710, ,5 736,97 480,33 71,9 Nitrog. Total Kjeldhal (mg.l -1 ) 1.823, ,7 149,25 94,08 94,8 OD (mgo2.l -1 ) 0,6 0,4 0,7 0,7 - ph 7,93 8,24 8,24 8,34 - Sulfato ((mg.l -1 )) 395,67 221,9 295,05 157,84 60,1 Temperatura (ºC) COT (mgo2.l -1 ) ,32 540,66 504,6 80,0 A eficiência de remoção total (passando em todas as lagoas) para os parâmetros DBO5, DQO, nitrogênio amoniacal, nitrogênio Kjeldahl e COT foram: 79,5%, 80,0%, 71,9%, 94,8% e 80,0% respectivamente. Sendo que a lagoa que apresentou melhor eficiência foi a 1, provavelmente devido ao seu maior tempo de detenção. Apesar das amostras de lixiviado apresentarem variações diárias, esta eficiência expressiva se deve ao alto consumo de matéria orgânica biodegradável. Na Figura 3 é apresentado o gradiente dos parâmetros de cada lagoa. Figura 3. Parâmetros do lixiviado bruto e na saída de cada lagoa Lixiviado bruto Primária Secundária terciária DBO5(mgO2/L) DQO(mgO2/L) N amon(mg/l) NTK(mg/L) COT(mgO2/L) A redução nos parâmetros sulfato e fósforo também indicam consumo microbiológico da matéria orgânica. O enxofre oxidado, do sulfato, o qual é transformado em sulfeto sob condições anaeróbias e o fosforo que é utilizado para o crescimento microbiano. Apesar da queda dos parâmetros de nitrogênio amoniacal e nitrogênio Kjeldhal, ocorreu um aumento no ph o que não caracteriza predominância de culturas nitrificantes (microrganismos autotróficos). Segundo Metcalf e Eddy, 2016, lagoas aeradas são eficientes na remoção de DBO carbonácea e nitrificação. Porém, este tratamento deve ser utilizado basicamente em áreas rurais, onde os padrões de lançamento não sejam muito restritivos além de apresentar baixa vazão de efluente e abundância de área para instalação. Apesar deste entendimento, o sistema de lagoas aeradas apresentou uma elevada eficiência de tratamento. O resultado obtido ao final da terceira lagoa, não atende todos os parâmetros de descarte exigidos pelo estado do Rio Grande do Sul, com exceção dos parâmetros ph e temperatura. A comparação 4

5 do resultado com os padrões de lançamento exigidos pelo CONSEMA 355/2017 é apresentada na Tabela 4. Tabela 4: Comparação dos resultados com os padrões de lançamento exigidos pala legislação Parâmetro terciária Consema 355 Vazão de efluente (Q) Atende o exigido DBO5 600 mg O2.L mg O2.L -1 Q<200m³.d -1 Não DQO 1.346,2 mg O2.L mg O2.L -1 Q<200m³.d -1 Não Fósforo Total 10,5 mg.l -1 e 36,3% de eficácia 4 mg.l -1 ou mínimo 75% de eficácia Q<1000m³.d -1 Não Nitrog. Amoniacal Total 480,33 mg.l -1 e 71,9% de eficácia 20 mg.l -1 ou mínimo 75% de eficácia Q<1000m³.d -1 Não ph 8,34 Entre 6 e 9 - Sim Temperatura 24 ºC <40ºC - Sim Além dos estudos apresentados, durante o ano de 2016, foi feito um levantamento da pluviometria local, para avaliar o processo de diluição nas lagoas e aumento na quantidade de lixiviado a ser tratado. O resultado total calculado a partir da área superficial das lagoas e da pluviometria em milímetros foi de m³ para uma pluviometria anual em 2016 de mm. A geração de lixiviado total no ano de 2016 foi de m³. Sendo assim, 19,85% do total da vazão tratada é devido a grande área superficial exposta das lagoas de tratamento. Estes cálculos não levaram em consideração a evaporação gerada pelas lagoas. 5. CONCLUSÃO Considerando a baixa operação que demanda o tratamento a partir de lagoas aeradas facultativas, as eficiências nos parâmetros apresentados foram elevadas. Porém o tratamento com lagoas aeradas facultativas acaba gerando devido aos eventos chuvosos, maior quantidade de efluente a ser tratado. s aeradas facultativas são recomendadas para locais que tem abundância de área disponível e requer baixa operação para um pré tratamento do lixiviado de aterro sanitário. REFERÊNCIAS AMARAL, Míriam Cristina Santos et al. AVALIAÇÃO DA BIODEGRADABILIDADE ANAERÓBIA DE LIXIVIADOS DE ATERRO SANITÁRIOS. Eng. Sanit. Ambient., Belo Horizonte Minas Gerais, v. 13, n. 1, p.1-8, 13 nov Trimestral. DACANAL, Marisa; BEAL, Lademir Luiz. Filtro anaeróbio associado à membrana de microfiltração tratando lixiviado de aterro sanitário. Eng Sanit Ambient, Caxias do Sul Rs, v. 15, n. 1, p.11-18, 14 ago FELICORI, Thaís de Carvalho et al. Identificação de áreas adequadas para a construção de aterros sanitários e usinas de triagem e compostagem na mesorregião da Zona da Mata, Minas Gerais. Engenharia Sanitaria e Ambiental, [s.l.], v. 21, n. 3, p , set FapUNIFESP (SciELO). MAIA, Iracema Souza et al. Avaliação do tratamento biológico de lixiviado de aterro sanitário em escala real na Região Sul do Brasil. Engenharia Sanitaria e Ambiental, Florianópolis, v. 20, n. 4, p , 24 fev Trimestral. FapUNIFESP (SciELO). 5

6 METCALF, EDDY - Tratamento de efluentes e recuperac a o de recursos [recurso eletro nico]; traduc a o: Ivanildo Hespanhol, Jose Carlos Mierzwa. 5. ed. Porto Alegre : AMGH, RENOU, S. et al. Landfill leachate treatment: Review and opportunity. Journal Of Hazardous Materials, Draguignan, France, p , 26 set RIO GRANDE DO SUL (Estado). Constituição (2017). Resolução nº CONSEMA 355, de 19 de julho de Dispõe sobre os critérios e padrões de emissão de efluentes líquidos para as fontes geradoras que lancem seus efluentes em águas superficiais no Estado do Rio Grande do Sul. Resolução CONSEMA Nº 355/2017. PORTO ALEGRE, YAO, Peng. Perspectives on technology for landfill leachate treatment. Arabian Journal Of Chemistry, Xinxiang , Henan, China, p.1-8, 18 set