ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina

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1 ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina ESTUDO COMPARATIVO DAS TÉCNICAS DE TRATAMENTO DO CHORUME UTILIZADAS EM ALGUNS ATERROS SANITÁRIOS Denise de Carvalho Alves Renata Miranda Teixeira PRÓXIMA Realização: ICTR Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP

2 ESTUDO COMPARATIVO DAS TÉCNICAS DE TRATAMENTO DO CHORUME UTILIZADAS EM ALGUNS ATERROS SANITÁRIOS Denise de Carvalho Alves 2 Renata Miranda Teixeira 3 RESUMO Com o objetivo de minimizar o impacto no meio ambiente que um aterro pode produzir, é essencial tratar o chorume para que este atenda aos padrões requeridos na legislação ambiental para lançamento de efluentes no ambiente aquático. Este trabalho apresenta de forma sucinta a descrição de técnicas para tratar o chorume gerado em aterros sanitários. Além disso, é mostrado um resumo comparativo de processos de tratamento utilizados em aterros de alguns municípios. PALAVRAS-CHAVE: tratamento de chorume; chorume; aterro sanitário. INTRODUÇÃO Os resíduos sólidos representam um grande problema ambiental, devido à dificuldade de disposição e gerenciamento. Atualmente no Brasil a maioria dos resíduos está disposta inadequadamente, em lixões a céu aberto, provocando sérias conseqüências como a poluição e a redução da qualidade de vida. Alguns municípios preocupados com essas conseqüências já estão dando ao seu lixo um destino mais adequado em aterros sanitários. Um dos problemas relativos a operação dos aterros é a formação do chorume e seu posterior tratamento, além da formação de gases (biogás). O chorume é um líquido com alta carga poluidora originado da decomposição do lixo, e apresenta uma grande variabilidade em sua composição. Como resultado dessa variação nas suas características, o projeto de sistemas de tratamento é considerado bastante complexo. Nesse trabalho fez-se, um estudo comparativo entre as técnicas de tratamento existente em alguns aterros sanitários. (2) Engenheira Química pela Fundação Universidade Federal do Rio Grande; Pesquisadora Associada do Núcleo de Estudos de Resíduos Sólidos de Rio Grande. (3) Engenheira Química pela Fundação Universidade Federal do Rio Grande; Pesquisadora Associada do Núcleo de Estudos de Resíduos Sólidos de Rio Grande. 4806

3 1. ORIGEM DO CHORUME Nos aterros, os resíduos se decompõem dando origem a um líquido mal cheiroso, de coloração negra denominado lixiviado ou chorume. Estes contêm alta carga poluidora, o que pode ocasionar diversos efeitos sobre o meio ambiente. O potencial de impacto deste efluente está relacionado com a alta concentração de matéria orgânica, reduzida biodegradabilidade e presença de metais pesados. O lixiviado ou chorume pode ser definido como a fase líquida da massa aterrada que percola através desta, removendo materiais dissolvidos ou suspensos. Nos aterros sanitários, o chorume é composto pelo líquido que entra na massa aterrada de lixo advindo de fontes externas, tais como sistemas de drenagem superficial, chuva, lençóis freáticos, nascentes e aqueles resultantes da decomposição do lixo. A umidade tem grande influência na formação do chorume já que um alto teor de umidade favorece a decomposição anaeróbia. A produção de chorume depende das condições peculiares de cada caso, principalmente da topografia, geologia, regime e intensidade das chuvas (SEGATO, p. 2). Como mostra SEGATO (2000) o volume de chorume produzido depende de alguns fatores, como: precipitação na área do aterro, escoamento superficial e/ou infiltração subterrânea, umidade natural do lixo, grau de compactação, capacidade do solo em reter umidade, entre outros. 2. CARACTERIZAÇÃO DO CHORUME As cargas contaminantes do lixiviado se compõem de muitas substâncias diferentes, entre as quais pode se destacar: substâncias orgânicas, nitrogênio, em forma de nitrogênio amoniacal, nitratos, nitritos e amônia; halogênios inorgânicos, carbonatos, cloretos, sulfatos, íons sódio, potássio, cálcio; metais como ferro, zinco, manganês, níquel, cobre etc. A tabela 1 mostra alguns íons encontrados no chorume e suas possíveis origens. Tabela 1: Origens dos íons encontrados no chorume Íons Origem Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ Material orgânico, entulhos de construção, cascas de ovos. PO -3 4, NO , CO 3 Material orgânico. Cu +2, Fe +2, Sn +2 Material eletrônico, latas, tampas de Hg +2, Mn +2 garrafas. Pilhas comuns e alcalinas, lâmpadas fluorescentes..ni +2, Cd +2, Pb +2 Baterias recarregáveis (celular, telefone sem fio, automóveis). Latas descartáveis, utensílios Al +3 domésticos, cosméticos, embalagens laminadas em geral. Cl -, Br -, Ag + Tubos de PVC, negativos de filmes de raio-x. As +3, Sb +3, Cr +3 Embalagens de tintas, vernizes, solventes orgânicos. Fonte: SEGATO (2000, p.4) 4807

4 Uma das principais características do chorume é a variabilidade de sua composição, em decorrência do esgotamento progressivo da matéria orgânica biodegradável. A tabela 2 apresenta as faixas de variação de alguns parâmetros para chorume de aterros sanitários brasileiros. Tabela 2: Variação de propriedades e concentração de substâncias do chorume Parâmetros Faixa de variação ph 3,5 9,0 Alcalinidade (mg CaCO 3 /L) DBO 5 (mg/ L) DQO (mg/ L) Sólidos Suspensos (mg/ L) Nitrogênio amoniacal (mg/ L) Nitrato (mg/ L) 0,1-250 Nitrito (mg/ L) 0,1-40 Arsênio (mg/ L) Cádmio (mg/ L) 0-2 Cianetos (mg/ L) 0-10 Zinco (mg/ L) 0-25 Cloretos (mg/ L) Cobre (mg/ L) 0-8 Cromo total (mg/ L) Ferro (mg/ L) Manganês (mg/ L) 0-35 Mercúrio (mg/ L) 0 0,05 Níquel (mg/ L) 0-5 Chumbo (mg/ L) 0-2 Sulfato (mg/ L) Fósforo total (mg/ L) 0,1-31 Fonte: CLARETO e HELD, apud SEGATO (2000, p.5) 3. IMPERMEABILIZAÇÃO INFERIOR DO ATERRO Os revestimentos são empregados nos aterros sanitários para proteger as águas subterrâneas da contaminação pelo lixiviado. Pode-se omitir o revestimento da base se o lugar está situado em uma região árida ou semi-árida onde a precipitação é de 25 cm ou menos por ano e a taxa de evaporação é maior que 50 cm (EPA, 1997). Os sistemas de revestimento podem ser: únicos, duplos ou compostos. Como o nome indica um sistema de revestimento único consta de um único componente impermeável ou de baixa permeabilidade. O revestimento pode ser terra natural ou sintética, coloca-se acima um sistema de coleta de lixiviado. Um sistema de revestimento duplo consta de dois componentes, que podem ser de materiais iguais ou distintos. Sobre a parte superior ou primária do revestimento se instala o sistema de coleta do lixiviado e entre o revestimento primário e secundário se coloca um sistema detenção de perdas. 4808

5 Um revestimento integrado é composto de dois materiais diferentes. Geralmente, se emprega diretamente um revestimento sintético de membrana flexível sobre a argila ou outro solo de baixa permeabilidade. Concluída a implantação da camada de impermeabilização, passa-se à execução dos canais de drenagem da tubulação de coleta de chorume. 4. DRENAGEM DO CHORUME A coleta do chorume será feita por drenos implantados sobre a camada de impermeabilização inferior e projetados em forma de espinha de peixe, com drenos secundários conduzindo o chorume coletado para um dreno principal que irá levá-lo até um poço de reunião, de onde será bombeado para a estação de tratamento. O leito destes drenos (drenos cegos) será em brita ou rachão, seguida de areia grossa e de areia média, a fim de evitar a colmatação do dreno pelos sólidos em suspensão presentes em grande quantidade de chorume. Eventualmente, pode-se substituir as camadas de areia por bidim ou geotêxtil similar (MONTEIRO, 2001.p.168). 5. TRATAMENTO DO CHORUME Devido às características do chorume, este deve ser tratado antes de ser lançado no meio ambiente, evitando-se assim maiores riscos de contaminação do solo, das águas subterrâneas e superficiais. 5.1 TÉCNICAS DE TRATAMENTO DO CHORUME A seguir serão descritas algumas das principais técnicas utilizadas para o tratamento do chorume de aterro sanitário. Geralmente utiliza-se uma combinação de processos. RECIRCULAÇÃO DO CHORUME NO ATERRO. De acordo com FUZARO (1994), a recirculação consiste em drenar e captar o chorume em um poço de acumulação, e devolvê-lo para o interior do aterro. Essa recirculação é feita introduzindo o chorume através dos drenos de gases, ou através de uma rede de tubos perfurados que distribui esse líquido em caneletas escavadas na superfície do aterro. Através da ação biológica dos microrganismos presentes na massa do lixo, o efeito tóxico do chorume vai sendo atenuado, e, além disso, parte do chorume recirculado sofre evaporação. Visto que a evaporação é um fator importante para a recirculação do chorume, este processo só deve ser adotado em regiões onde ao taxa de evaporação é maior que a precipitação pluviométrica (MONTEIRO, p. 177). Esta técnica geralmente é realizada de forma complementar a um outro processo de tratamento. EVAPORADOR DE CHORUME Como mostra MONTEIRO (2001), o chorume é enviado ao evaporador, que consiste de um tanque metálico, que é aquecido a uma temperatura entre 80 C e 90ºC, fazendo com que parte do líquido evapore.quando sai do evaporador, o vapor quente passa por um filtro que retém a unidade e vai para uma câmara de aquecimento final, de onde é lançado, seco na atmosfera. O lodo que se deposita no interior do evaporador retorna ao aterro.a grande vantagem é o baixo custo operacional devido ao combustível utilizado ser o biogás captado no próprio aterro. 4809

6 PROCESSOS BIOLÓGICOS AERÓBIOS a) LODOS ATIVADOS: O processo de lodos ativados é definido como um processo no qual uma cultura heterogênea de microrganismos, em contato com efluente e na presença de oxigênio, tem a capacidade de estabilizar e remover a matéria orgânica biodegradável. No sistema de lodos ativados, o chorume passa por um tratamento preliminar que, em geral, consiste em um gradeamento grosseiro, sendo posteriormente encaminhado a um decantador primário, onde há a retenção dos sólidos sedimentáveis primários. Em seguida, é encaminhado a um tanque de aeração, onde aeradores, normalmente superficiais, injetam ar na massa líquida, permitindo que as bactérias aeróbias realizem a estabilização da matéria orgânica, gerando um lodo secundário que permanece em suspensão. O efluente do tanque de aeração vai para um decantador secundário, onde o lodo gerado anteriormente é precipitado. Parte desse lodo retorna ao tanque de aeração, enquanto o restante do lodo depositado se junta ao lodo do decantador primário, indo ter a um leito de secagem. O lodo seco é encaminhado de volta ao aterro. Após o decantador secundário, a fração líquida segue para uma lagoa de polimento, similar à do processo de lagoas aeróbias, de onde é lançado no corpo receptor.(monteiro, p.178). b) LAGOAS AERÓBIAS: Esse processo é recomendado quando existem grandes áreas disponíveis. Possui baixo custo de instalação e manutenção, além de fácil operação. Atinge alta eficiência de remoção da DBO, podendo chegar a 50% (FERREIRA, 2001.p.2). Segundo FERREIRA (2001), dependendo da potência de aeração, com o tempo os sólidos se depositarão no fundo da lagoa reduzindo sua eficiência. Bons resultados de biodegradação são obtidos principalmente para chorume novos. Desde que haja área disponível e vento a aeração de lagoas pode ser obtida naturalmente sem a utilização de mecanismos artificiais (aeradores mecânicos, difusores) (FERREIRA, 2001.p.2). c) LAGOAS FACULTATIVAS: Como mostra SPERLING (1996) o processo de lagoas facultativas é considerado o mais simples dentre os sistemas de lagoas de estabilização, pois depende unicamente de fenômenos naturais, o afluente entra em uma extremidade da lagoa e sai na oposta. Nesse percurso ocorrem eventos que contribuem para a atenuação do efluente. A matéria orgânica em suspensão de pequenas dimensões não sedimentam, logo sua decomposição se dá através de bactérias facultativas, que tem a capacidade de sobreviver tanto na ausência ou na presença de oxigênio. PROCESSOS BIOLÓGICOS ANAERÓBIOS Nas lagoas anaeróbias a degradação da matéria orgânica ocorre na ausência de oxigênio. Podem ocupar áreas menores que as lagoas aeróbias ou facultativas. Operam sem muitos cuidados operacionais. 4810

7 Conforme FUZARO (1994), a eficiência das lagoas anaeróbias é praticamente nula. Essas lagoas funcionam como decantadores de sólidos e como o chorume apresenta valor reduzido de sólidos sedimentáveis, essa decantação não ocorre, conseqüentemente, não havendo uma atenuação significativa. Contudo, essas lagoas não devem ser dispensadas podendo, atuar como tanque equalizador, pois o chorume gerado nos aterros apresentam variações de vazão, composição química, ph e temperatura ao longo do tempo. Essa equalização é necessária porque no processo biológico são utilizados microrganismos que necessitam de aclimatação. PROCESSOS DE SEPARAÇÃO COM MEMBRANAS É uma extensão dos processos de filtração clássica, que utilizam meios filtrantes com poros cada vez menores. Empregam-se membranas com diferentes tamanhos e distribuição de poros, para separar solutos em função da natureza, tipo e presença ou não de sólidos em suspensão. Esses processos são conhecidos como microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose inversa. PROCESSOS OXIDATIVOS Processo em que aumenta-se o estado de oxidação de uma substância através da remoção de seus elétrons. Os processos oxidativos podem ser considerados como tecnologias limpas, isto porque na oxidação química não há formação de sub-produtos sólidos (lodo), também não há a transferência de fase dos poluentes (como a adsorção em carvão ativo) e os produtos finais da reação são CO 2 e H 2 O (FERREIRA, 2001.p.3). Um exemplo de processo oxidativos é a ozonização. Conforme HUANG apud FERREIRA (2001) a ozonização é eficiente na remoção da cor do chorume, além de aumentar a sua biodegradabilidade (DBO/DQO), mas não é tão eficiente na remoção da amônia. Como a principal desvantagem, pode-se considerar o seu alto custo. PROCESSO ELETROQUÍMICO: ELETROCOAGULAÇÃO De acordo com FERREIRA (2001) a eletrocoagulação é eficiente para remoção de matéria orgânica, removendo moléculas pequenas e grandes. Pode ser utilizado para tratar chorume de aterros antigos, sendo que neste caso o tratamento biológico torna-se ineficiente. WETLANDS O termo wetland é utilizado para caracterizar vários ecossistemas naturais que ficam parcial ou totalmente inundados durante o ano. Como exemplos de wetlands naturais podem-se citar várzeas de rios, banhados, pântanos, manguezais. Como nos mostra FERREIRA (2001) os wetlands construídos são ecossistemas artificiais com tecnologias diferentes, que utilizam os princípios dos wetlands naturais em relação a modificação da qualidade das águas. As raízes das plantas absorvem as partículas e os nutrientes e metais contidos na água são absorvidos pelas plantas. FILTROS BIOLÓGICOS Processo que consiste na utilização de um leito artificial de material grosseiro, tal como pedra britada, escórias de ferro, ardósia, tubos, placas finas ou materiais plásticos, sobre os quais às águas residuárias são distribuídas, constituindo filmes, dando oportunidade para a formação de limos que floculam e oxidam a água residuária. A seguir, estão resumidas algumas técnicas de tratamento do chorume, dos aterros sanitários de alguns municípios. 4811

8 Aterro: Muribeca Lugar: Recife e Jaboatão dos Guararapes (PE) Referência: Tipos de Tratamento: Uma lagoa de recirculação das células (70% do chorume), uma de decantação anaeróbia, três lagoas facultativas para o processo aeróbio e duas lagoas de fitoremediação. Destino: Rio Muribequinha (Jaboatão). Aterro: Chapecó Lugar: Chapecó (SC) Referência: Tipos de Tratamento: Matéria orgânica é estabilizada principalmente pela ação de bactérias (lagoas anaeróbias e lagoa aeróbia). Na remoção de matéria orgânica não biodegradável de sais minerais dissolvidos sistemas de zonas de raízes. Aterro: Campinas Lugar: Campinas (SP) Referência: Tipos de Tratamento: O chorume bruto passa por uma lagoa anaeróbia, percorre em seguida duas lagoas aeróbias, um decantador e um leito de secagem. Destino: Córrego Piçarrão Aterro: Caximba Lugar: Curitiba (PR) Referência: Tipos de Tratamento: Cerca de 30% de chorume é recirculado e o restante é encaminhado para as lagoas que além do processo biológico contam com tratamento químico e físico. Aterro: Metropolitano de Gramacho Lugar: Duque de Caxias (RJ) Referência: GIORDANO, 2002 Tipos de Tratamento: Etapa preliminar: (lagoa de estabilização, peneira e tanque de homogeneização aerado); Etapa primária: (coagulação química com adição de cal, tanque clarificador primário e correção de ph); Etapa secundária: lodos ativados; Etapa terciária: membrana de nanofiltração. Destino: Baía de Guanabara Aterro: Extrema Lugar: Porto Alegre (RS) Referência: Tipos de Tratamento: Após o chorume passar por um leito de brita (filtro biológico), é captado em um tanque de equalização. Destino: Estação de Tratamento de Esgoto Aterro: Santa Tecla Lugar: Gravataí (RS) Referência: Visita técnica Tipos de Tratamento: O chorume é coletado em lagoas, uma parte é aspergida no próprio aterro e outra destinada a uma ETE. 4812

9 Destino: Estação de Tratamento de Esgoto. Em alguns casos, como apresentado, o chorume é tratado como esgoto doméstico. As características químicas típicas de esgoto doméstico encontram-se apresentadas na Tabela 3. Tabela 3: Características químicas típicas de esgotos domésticos brutos. Parâmetros Faixa de concentração ph 6,7 7,5 Alcalinidade (mg CaCO 3 /L) DBO 5 (mg/ L) DQO (mg/ L) Sólidos Suspensos (mg/ L) Nitrogênio amoniacal (mg/ L) Nitrato (mg/ L) 0-2 Nitrito (mg/ L) 0 Cloretos (mg/ L) Fósforo total (mg/ L) 5-25 Fonte: ARCEIVALA, PESSOA e JORDÃO, QASIM, METCALF & EDDY, apud SPERLING (1996, p.79) 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com relação às técnicas de tratamento de chorume descritas, o tratamento biológico é o mais utilizado, mas este é eficiente somente para tratar a matéria orgânica biodegradável, logo este efluente dificilmente se enquadrará à legislação ambiental. Comparando-se as tabelas 2 e 3, constatou-se que há diferenças significativas entre a composição química do chorume e do esgoto doméstico. Através dessa comparação conclui-se que não é válido tratar chorume utilizando o mesmo processo de tratamento de esgotos domésticos. No Aterro Metropolitano de Gramacho, verificou-se uma combinação de técnicas de tratamento, similar a um processo utilizado em efluente industrial, tratando tanto a matéria orgânica biodegradável como a não biodegradável. Entretanto, qualquer que seja a alternativa escolhida, o efluente deve atender aos padrões de lançamento impostos pelo órgão de controle ambiente. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BAUMGARTEN, Maria da Graça Zepka; POZZA, Simone Andréa. Qualidade de águas: descrição de parâmetros químicos referidos na legislação ambiental. 1. ed. Rio Grande: Furg, EPA AGENCIA DE PROTECCIÓN AMBIENTAL DE LOS ESTADOS UNIDOS. Guía para rellenos sanitarios en países en desarrollo. Hercules: CalRecovery, FERREIRA, João Alberto; GIORDANO, Gandhi; RITTER, Elisabeth et al. Uma revisão das técnicas de tratamento de chorume e a realidade do estado do Rio de 4813

10 Janeiro. In: 21º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Anais. João Pessoa, p FUZARO, João Antônio. Resíduos Sólidos Domésticos: Tratamento e disposição final. (Vol II). São Paulo, Setembro de Companhia de tecnologia de Saneamento Ambiental Curso de Capacitação. GIORDANO, Gandhi; FERREIRA, João Alberto; PIRES, José Carlos de Araújo et al. Tratamento de chorume do aterro metropolitano de Gramacho Rio de Janeiro Brasil. In: XXVIII CONGRESSO INTERAMERICANO DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL. Anais. Cancún, p.1-8. JARDIM, Nilza Silva et al. Lixo Municipal: manual de gerenciamento integrado. São Paulo: IPT/CEMPRE, MONTEIRO, José Enrique Penido et al. Manual de Gerenciamento Integrado de Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro: IBAM, SEGATO, Luciana Maturana; SILVA, Celso Luiz. Caracterização do chorume do aterro sanitário de Bauru. In: XXVII CONGRESSO INTERAMERICANO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Anais. Porto Alegre, p.1-9. SPERLING, Marcos Von. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 2ed. Belo Horizonte: UFMG,

11 ABSTRACT With the objective to minimize the impact in the environment that embankment can produce, is essential to treat the black liqueur so that this takes care of to the standards required in the ambient legislation for release of effluent in the aquatic environment. This work presents of form summarized the description of techniques to treat the black liqueur generated in sanitary embankment. Moreover, a comparative summary of used processes of treatment in embankment of some cities is shown. Key-words: treatment of black liqueur; black liqueur; sanitary embankment 4815