UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA

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1 UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Curso de Engenharia Ambiental APLICAÇÃO DA FOTÓLISE DIRETA (H 2 O 2 /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 2 APLICAÇÃO DA FOTÓLISE DIRETA (H 2 O 2 /UV) ASSOCIADO À COAGULAÇÃO QUÍMICA NO TRATAMENTO DE PERCOLADO DO ATERRO DO JÓQUEI - DF. João Pedro da Silva Souza Joaopedross.ambiental@gmail.com Prof.ª PhD Maria Albertina Pires Maranhense da Costa (Orientadora) albpires@yahoo.com.br Prof.ª MSc. Beatriz Rodrigues de Barcelos (Co-orientadora) beatrizr@ucb.br 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 (H 2 O 2 /UV) associada à coagulação química à base de Al 2 SO 4 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 DBO 5 respectivamente. Palavras-chave: Chorume. Processos Oxidativos Avançados. Fotólise Direta.

3 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 (H 2 O 2 /UV) associated with chemical coagulation-based Al 2 SO 4 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 BOD 5 respectively. Key Words: Leachate, Advanced oxidation processes, Direct photolysis

4 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 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 Sólidos Totais mg/l Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) mg/l Demanda Química de Oxigênio mg/l (DQO) Fósforo Total mg/l 0,1 23 Nitrogênio Amoniacal mg/l Cloretos mg/l Sulfatos mg/l 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 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 CO 2 e H 2 O ou anaeróbios, que utilizam bactérias e formam CO 2 e CH 4. 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 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 (CO 2 ), 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 ser gerados através de reações envolvendo oxidantes fortes, em sistemas homogêneos, utilizando Ozônio (O 3 ) e Peróxido de Hidrogênio (H 2 O 2 ), 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). Flúor Radical Hidroxila (HO ) Ozônio Peróxido de Hidrogênio POTENCIAL DE OXIDAÇÃO 3,03 V 2,8 V 2,07 V 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 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 (H 2 O 2 /UV) no tratamento de líquido percolado no Aterro Controlado do Jóquei DF, comparando a eficiência sob diferentes formas de adição do Peróxido de Hídrogênio (H 2 O 2 ) e com tratamento preliminar com Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4 ). 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 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 10 Tabela 3: Parâmetros adotados para caracterização do chorume. PARÂMETRO UNIDADE MÉTODO ph - Eletrométric Method 4500 H + B Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) mg/l Respirometric Method (OXITOP) 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 NH 3 b & C Cloreto mg/l Silver Nitrate Method 4500-CL - B Sulfato mg/l Methylthymol Blue 4500 SO 2-4 F Turbidez NTU Nephelometric Method 2130 Cor Pt-CO Platium-cobakt Standart Method 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 (H 2 O 2, 50% v/v); Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4, 10%);

11 11 ultravioleta; Lâmpada de vapor de mercúrio, como fonte emissora de radiação Jar-test como módulo de reação. 2.3 Determinação da concentração de Peróxido de Hidrogênio (H 2 O 2 ) A dosagem de H 2 O 2 (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 O 2 (1) 1g O 2 = 0,03125 mol O 2 0,03125 mol O 2 = 0,0625 mol H 2 O 2 0,0625 mol H 2 O 2 = 2,125 g H 2 O 2 Considerando que o chorume bruto apresentou na sua caracterização inicial mg/l de DQO, e que o Peróxido de Hidrogênio H 2 O 2 (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 (H 2 O 2 ) e tratamento preliminar com Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4 ), 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 12 a) Teste 1: Dose única de peróxido de hidrogênio adicionada ao início da reação; Tratamento A Tratamento B Al 2 SO 4 Transferência de 0,8 L 25 ml H 2 O 2 H 2 O 2 1,5 L chorume 0,8 L chorume sobrenadante do Reator 1 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 (H 2 O 2 ), foi adicionado 25 ml de Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4 ) 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 (H 2 O 2 ). Tratamento B: No Reator 3, foi disposto 0,8 L de chorume para o tratamento com peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ). Não houve prétratamento com adição de Sulfato de Alumínio.

13 13 b) Teste 2: Dosagem de peróxido de hidrogênio dividida em 6 aplicações, em intervalos de 20 minutos; Tratamento A Tratamento B Al 2 SO 4 Transferência de 0,8 L 25 ml H 2 O 2 H 2 O 2 1,5 L chorume 0,8 L chorume sobrenadante do Reator 1 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 (H 2 O 2 ), foi adicionado 25 ml de Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4 ) 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 (H 2 O 2 ). Tratamento B: No Reator 3, foi disposto 0,8 L de chorume para o tratamento com peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ). Não houve prétratamento com adição de Sulfato de Alumínio.

14 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 VALOR ph - 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 Coliformes Totais NMP Tratamento em sistema homogêneo de fotólise direta com radiação ultravioleta (H 2 O 2 /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 15 Tabela 5: Características físico-químicas apresentadas após o tratamento fotoquímico para a primeira bateria de testes. PARÂMETRO UNIDADE VALOR Teste 1 Teste 2 A B A B ph - 8,33 8,60 8,77 9,14 DBO mg/l DQO mg/l N - Amoniacal mg/l Cloreto mg/l 2110,1 3230,3 2339,7 3110,1 Sulfato mg/l Turbidez NTU 37,4 40,0 105,0 42,0 Cor Pt-CO Coliformes Fecais NMP Coliformes Totais NMP/ Nota: T1 (A) Tratamento com Al 2 SO 4 e dosagem única de H 2 O 2 ; T1 (B) Tratamento com dosagem única de H2O2; T2 (A) Tratamento com Al 2 SO 4 e dosagens múltiplas de H 2 O 2 ; T2 (B) Tratamento com dosagens múltiplas de H 2 O 2. Tabela 6: Características físico-químicas apresentadas após o tratamento fotoquímico para a segunda bateria de testes. PARÂMETRO UNIDADE VALOR Teste 1 Teste2 A B A B ph - 8,60 8,91 8,43 8,85 DBO mg/l DQO mg/l N - Amoniacal mg/l Cloreto mg/l 2180, , , ,50 Sulfato mg/l Turbidez NTU 459,0 43,0 246,0 45,0 Cor Pt-CO Coliformes Fecais NMP Coliformes Totais NMP/ Nota: T1 (A) Tratamento com Al 2 SO 4 e dosagem única de H 2 O 2 ; T1 (B) Tratamento com dosagem única de H 2 O 2 ; T2 (A) Tratamento com Al 2 SO 4 e dosagens múltiplas de H 2 O 2 ; T2 (B) Tratamento com dosagens múltiplas de H 2 O 2.

16 16 De forma geral, a aplicação do processo Al 2 SO 4 /H 2 O 2 /UV mostrou-se mais eficaz quando comparado com o processo H 2 O 2 /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 Influência da forma de adição no processo A eficiência do processo depende da concentração de H 2 O 2, 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 DBO 5 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 DBO 5. 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 DBO 5 e DQO de cada processo utilizado no tratamento. Tabela 7: Percentuais de redução de cada processo Processo Percentual de redução (DQO) Percentual de redução (DBO 5 ) Bateria 1 Bateria 2 Bateria 1 Bateria 2 T1 (A) Al 2 SO 4 /Dose única H 2 O 2 73,09% 74,18% 83,42% 83,68% T1 (B) Dose única H 2 O 2 66,90% 72,36% 79,02% 79,80% T2 (A) Al 2 SO 4 /Doses múltiplas H 2 O 2 72,54% 74,91% 82,77% 84,72% T2 (B) Doses múltiplas H 2 O 2 70% 72,91% 80,96% 80,32%

18 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 DBO 5 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 Al Influência do Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4 ) no processo Como observado, os processos com tratamento preliminar à base de Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4 ) obtiveram melhores percentuais de redução de DQO e DBO 5 em relação aos processos sem tratamento preliminar à base de Al 2 SO 4. Tanto para os processos com dosagens únicas quanto de dosagens múltiplas, os percentuais de redução foram maiores quando utilizado Al 2 SO 4 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 DBO 5 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 DBO 5. 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 (Al 2 SO 4 ) favorece a retirada de substâncias húmicas e fúlvicas. Este provavelmente foi o motivo pelo qual os processos que utilizaram Al 2 SO 4 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 DBO 5 /DQO, varia conforme a mudança nas características do chorume, que por sua vez depende da sazonalidade.

19 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 (DBO 5 /DQO) Razão de Biodegradabilidade (DBO 5 /DQO) T1 1 Al 2 SO 4 /Dose única H 2 O 2 0,4324 0,4437 T1 2 Dose única H 2 O 2 0,4450 0,5131 T2 1 Al 2 SO 4 /Doses múltiplas H 2 O 2 0,4404 0,4275 T2 2 Doses múltiplas H 2 O 2 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 20 4. Conclusões A fotólise Direta se mostrou eficaz no tratamento do chorume. A aplicação do Sulfato de Alumínio (Al 2 SO 4 ) 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 Al 2 SO 4 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 Al 2 SO 4 /H 2 O 2 /UV com dosagens múltiplas, com percentuais de redução de DQO e DBO 5 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 Fe 2+ 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 21 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AUGUGLIARO, V.; PALMISANO, L; SCHIAVELLO, M.; SCLAFANI, A.; MARCHESE, L.; MARTRA, G.; MIANO, F. Photocatalytic degradation of nitrophenols in aqueous titanium dioxide dispersion. Appl. Catal., v.69, p , 1991 In JARDIM, W. de F.; TEIXEIRA, C. P. de A. B. Processos Oxidativos Avançados Conceitos teóricos. Caderno Temático. Vol. 03. Universidade Estadual de Campinas UNICAMP. Campinas, CHRISTENSEN, T. H.; BJERG, P. P. L.; JENSEN, D. L.; J. B.; CHRISTENSEN, A.; BAUM, A.; ALBRECHTSEN, H-J.; HERON G. Biochemistry of landfill leachate plumes. Applied Geochemistry. V.16, p , CLEMENT, B.; COLIN, J. R.; ANNE, L. D-D. Estimation of the hazard of landfill leachates through toxicity testing of leachates. Chemosphere. V. 35, (11), p , 1997 apud MORAIS, J. L. de; Estudo da potencialidade de processos oxidativos avançados, isolados e integrados com processos biológicos tradicionais, para tratamento de chorume de aterro sanitário. Tese apresentada para a obtenção do grau de Doutor. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, CLEMENT, B.; MERLIN, G. The contribution of ammonia and alkalinity to landfill leachate toxicity to duckweed. The Science of the Total Environmental. V. 170, p , 1995 apud MORAIS, J. L. de; Estudo da potencialidade de processos oxidativos avançados, isolados e integrados com processos biológicos tradicionais, para tratamento de chorume de aterro sanitário. Tese apresentada para a obtenção do grau de Doutor. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, COELHO, M. G.; SANTOS, L. P.; SANTOS, C. L. dos; ANDRADE, S. M. A. de. Utilização de processos oxidativos avançados (POAs) no tratamento de líquidos percolados provenientes do aterros sanitário de Uberlândia-MG/Brasil. XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Cancun, México, 27 al 31 de octubre, Disponível em: <

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23 23 Leachate: A Review. Environmental Science and Technology. V. 32, (4), p , In MORAIS, J. L. de; Estudo da potencialidade de processos oxidativos avançados, isolados e integrados com processos biológicos tradicionais, para tratamento de chorume de aterro sanitário. Tese apresentada para a obtenção do grau de Doutor. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, KOHN, O.; CHEN-HAMACHER, X.; HICKE, K.; THIERMANN, W. Leachate treatment by the combination of photochemical oxidation with biological process. Journal of Photochemical Photobiology. V. 162, p , In MORAIS, J. L. de; Estudo da potencialidade de processos oxidativos avançados, isolados e integrados com processos biológicos tradicionais, para tratamento de chorume de aterro sanitário. Tese apresentada para a obtenção do grau de Doutor. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, LEGRINI, O.; OLIVEROS, E.; BRAUN, A. M. Photochemical Processes for Water Treatment. Chemical Rev., n. 93, , LIN, S. H.; CHANG, C. C. Treatment of Landfill Leachate by Combined Electro- Fenton Oxidation and Sequencing Batch Reactor Method. Water Research. Vol 34. (17), p , LOURES, C. C. A. Estudo de Aplicação de UV/FENTON (Fe 2+ /H 2 O 2 ) no tratamento de Efluentes de Laticínio. Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo. Escola de Engenharia de Lorena. São Paulo MARCO A.; ESPLUGAS, S.; SAUM, G. How and why to combine chemical and biological processes for wastewater treatment. Water Science and Technology. V. 35, (4), p , 1997 apud MORAIS, J. L. de; Estudo da potencialidade de processos oxidativos avançados, isolados e integrados com processos biológicos tradicionais, para tratamento de chorume de aterro sanitário. Tese apresentada para a obtenção do grau de Doutor. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, MORAIS, J. L. de; Estudo da potencialidade de processos oxidativos avançados, isolados e integrados com processos biológicos tradicionais, para tratamento de

24 24 chorume de aterro sanitário. Tese apresentada para a obtenção do grau de Doutor. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PACHECO, J. R. & ZAMORA, P. G. P. Integração de processos físico-químicos e oxidativos avançados para remediação de percolado de aterro sanitário (chorume). Eng. Sanit. Ambient. Vol. 9 N 4, - out/dez 2004, , PARRA, S. Coupling of photocatalytic and biological process as a contribuition to the detoxification of water: catalytic and technological aspects. Lusanne, Thesis (Docteur ès sciences techniques), École Polytechnique Féderale De Lausanne, EPFL. SARRIA, V.; PARRA, S.; ADLER, N.; PÉRINGER, P.; BENITEZ, N.; PULGARIN, C. Recent developments in the coupling of photoassisted and aerobic biological processes for the treatment of biorecalcitrant compounds. Catalysis Today. V. 76, p , SCOTT, J. P.; OLLIS, D. F. Integration of chemical and biological oxidation processes for water treatment: review and recommendations. Environmental Progress. V. 14, (2) p , SILVA, A. C. Tratamento do Percolado de Aterro Sanitário e Avaliação da Toxicidade. Rio de Janeiro, Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) COPPE/UFRJ, RJ. In MORAIS, J. L. de; Estudo da potencialidade de processos oxidativos avançados, isolados e integrados com processos biológicos tradicionais, para tratamento de chorume de aterro sanitário. Tese apresentada para a obtenção do grau de Doutor. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, TABRIZI, G. B.; MEHRVAR, M. Integration of advanced oxidation technologies and biological processes: recent developments, trends, and advances. Journal of Environmental Science and Health, Part A. V. 39, (11-12), pp , 2004.

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26 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.