Processos físico-químicos e biológicos associados para tratamento de chorume Engº. Gandhi Giordano Professor Adjunto do Departamento de Engª Sanitária e Meio Ambiente da UERJ Diretor Técnico da TECMA Tecnologia em Meio Ambiente Ltda gandhi@tecma-tecnologia.com.br
FORMAÇÃO DO CHORUME Descrição de formação do chorume Tratamento convencional na ETC Tratamento alternativo / Primário
FORMAÇÃO DO CHORUME A formação do chorume está relacionada a diversos fatores, tais como: A origem dos resíduos e sua composição O clima local A forma do aterro e sua operação A idade do aterro
COMPOSIÇÃO MÉDIA DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO BRASIL 5% 3% 3% 4% 25% Papéis Matéria orgânica Outros Vidro Plásticos 60% Metais
Os chorumes são compostos de matéria orgânica e inorgânica Fração Orgânica: Proteínas Gorduras Ácidos orgânicos Açúcares Outros produtos da decomposição dos resíduos Substâncias químicas contidas em restos de embalagens, principalmente dos produtos de limpeza e pesticidas Decomposição de vegetais ou restos de madeira, contribui para a presença de compostos húmicos dificilmente degradáveis
FORMAÇÃO DE CHORUME A percolação das águas das chuvas através do leito de resíduos é o fator mais importante para a geração do chorume (líquido enriquecido pela matéria orgânica e inorgânica, original ou oriunda da biodegradação dos resíduos, e em vários casos pelos produtos da sua queima incompleta). O chorume é então o produto da lixiviação dos resíduos urbanos nas condições de disposição.
PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CHORUME Resíduos Sólidos Urbanos Solubilização Proteínas, sais, amônia, ácidos orgânicos e carbônicos Lixiviação Orgânicos residuais, amônia, sais, complexos metálicos Processos fermentativos CHORUME
Chorume Bruto
CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS CHORUMES Concentração de matéria orgânica elevada Recalcitrância aos processos biológicos de tratamento Nitrogênio amoniacal Sais Toxicidade aos organismos aquáticos
HISTÓRICO DO CHORUME BRUTO 2007 A 2009 Parâmetros Médias Cloretos, mg/l Cl- 3092-3964 Condutividade, ms/cm 19636-20976 Cor, mg Pt/L 5332-5921 DBO, mgo2/l 186-266 DQO, mgo2/l 3097-2906 Nitrogênio Amoniacal, mg/l N 1029-989 ph 8,7-8,4
ATERRO SANITÁRIO COM A CONCEPÇÃO MODERNA Cobertura diária de resíduos dispostos Poços de monitoramento Água Gás Resíduo sólido Para o sistema de recuperação de gás Proteção da cobertura de argila Para tratamento de chorume Mantas impermeabilizantes Gás Água Sistema coletor de chorume Sistema de detecção e coleta de chorume Tubo de drenagem Material de drenagem Rolo compactado de baixa permeabilidade Água subterrânea Poço de drenagem e coleta de chorume Solo natural da base do aterro
Processo de Tratamento do Chorume Etapa Preliminar Etapa Primária Etapa Secundária Etapa Terciária Reuso
Processo de tratamento de chorume (diagrama de blocos) Tratamento Primário Tratamento Secundário Tratamento Terciário CHORUME BRUTO CHORUME APÓS TRATAMENTO PRIMÁRIO CHORUME APÓS TRATAMENTO SECUNDÁRIO NUTRIENTES EQUALIZAÇÃO TANQUE DE AERAÇÃO FILTRAÇÃO LODO BIOLÓGICO PENEIRAMENTO CAL DECANTADOR SECUNDÁRIO CORREÇÃO DE ph PRECIPITAÇÃO QUÍMICA LODO FÍSICO-QUÍMICO NANOFILTRAÇÃO DECANTAÇÃO PRIMÁRIA STRIPPING DE AMÔNIA GASES CHORUME TRATADO LAVAGEM GASES CORREÇÃO DE ph
Etapa Preliminar Equalização Peneiramento
ETC CANDEIAS - PE
Etapa Primária Precipitação química com adição de cal Decantação Remoção de amônia Leito de contato
TRATAMENTO PRIMÁRIO CLARIFICAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA MISTURADOR LENTO ALIMENTAÇÃO DE CAL BOMBA HELICOIDAL PENEIRA MECÂNICA CHORUME BRUTO TQ. DE PREPARAÇÃO DE CAL AERADOR DECANTADOR DE CAL REAGIDA TQ. DE MISTURA CALHA DE PRÉ- SEDIMENTAÇÃO VAI P/ TRATAMENTO PRIMÁRIO LAGOA DE EQUALIZAÇÃO TQ. DE EQUALIZAÇÃO BOMBA CENTRÍFUGA DECANTADOR PRIMÁRIO ATERRO DE RESÍDUOS HOSPITALARES LODO VAI P/ TQ. DE LODO
TRATAMENTO PRIMÁRIO O efluente do tratamento primário já apresenta-se isento do odor característico do chorume.
PRECIPITAÇÃO QUÍMICA Aspectos resultantes da precipitação química com cal: Precipitação de sais orgânicos Precipitação de sais inorgânicos Liberação do N-amoniacal
Tanque de leite de cal
REDUÇÃO DA DQO EM FUNÇÃO VARIAÇÃO DO ph 3000 2500 DQO (mg O2/L) 2000 1500 1000 500 0 AMOSTRA 1 AMOSTRA 2 8 9 10 11 12 12,5 ph
PRECIPITAÇÃO QUÍMICA DE SAIS ORGÂNICOS 2C 17 H 35 COONa + Ca +2 (C 17 H 35 COO) 2 Ca + Na + Estrutura orgânica insolubilizada pelo cálcio
PRECIPITAÇÃO QUÍMICA DE SAIS INORGÂNICOS Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 2CaCO 3 + 2H 2 O 10 Ca +2 + 6 PO 4 - + 2OH - Ca 10.(PO 4 ) 6.(OH) 2 (hidroxiapatita) NH 4 + + HCO 3 - + Ca(OH) 2 NH 3(aq) stripping + CaCO 3 + 2H 2 O
ASPECTO DO CHORUME APÓS A PRECIPITAÇÃO QUÍMICA COM CAL
RESÍDUOS CALCINADOS DO LODO GERADO NA ETAPA PRIMÁRIA DA ETC DE GRAMACHO Cinzas da fração flotada Cinzas da fração sedimentada
DECANTADOR PRIMÁRIO
STRIPPING DA AMÔNIA A remoção da amônia por stripping mostrou ser a etapa mais importante do tratamento do chorume, tendo sido obtidos resultados experimentais que apresentaram eficiências >90%, mesmos em temperaturas próximas de 20 C. A amônia arrastada pelo fluxo de ar pode ser recuperada na forma de (NH 4 ) 2 SO 4, após lavagem com H 2 SO 4.
EFEITO DO ph SOBRE A REMOÇÃO DE AMÔNIA (22 o C) 5000 4000 mg NH3/L 3000 2000 1000 0 8,2 9 10 11 12 ph
EFEITO DA TEMPERATURA NA REMOÇÃO DA AMÔNIA POR STRIPPING EM ph i = 12,3 1 1-0.36788 8 o C 25 o C 33 o C 46 o C ph = 12,3 0 20 40 60 80 100 120 t (min)
CORREÇÃO DE ph Após o stripping ocorre a correção de phfaixa de 9,0 a 9,5 12 para ph a com adição gás carbônico, para alimentar o Tanque de Aeração. Faixa operacional ph no Tanque de Aeração: 7,0 a 8,5.
Chorume Após correção do ph com gás carbônico
Carbonato de cálcio precipitado após correção de ph
ADIÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO O objetivo da adição do ácido fosfórico é fornecer nutrientes para o balanceamento da biomassa e remoção de amônia. Adição de micronutrientes
HISTÓRICO DO CHORUME APÓS O TRATAMENTO PRIMÁRIO 2007 A 2009 Parâmetros Médias Condutividade, S/cm 7020-7839 Cor, mg Pt/L 758-672 DBO, m go 2 /L 44-98 DQO, m go 2 /L 619-794 Nitrogênio Amoniacal, mg/l N 181-337 ph 11,9-12,1
Etapa Secundária Lodos ativados Oxidação de matéria orgânica Nitrificação e disnitrificação
TRATAMENTO SECUNDÁRIO LODOS ATIVADOS AERAÇÃO PROLONGADA DOSAGEM DE NUTRIENTES CORREÇÃO DE ph VEM DO TRATAMENTO PRIMÁRIO AERADOR VAI P/ TRATAMENTO TERCIÁRIO TANQUE DE AERAÇÃO RETORNO DE LODO DECANTADOR REMOVEDOR SECUNDÁRIO DE LODO
LODOS ATIVADOS TANQUE DE AERAÇÃO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
HISTÓRICO DO CHORUME APÓS O TRATAMENTO SECUNDÁRIO 2007 A 2009 Parâmetros Médias Alcalinidade Total, mg CaCO 3 /L 363-440 Cálcio, mg/l Ca 221-117 Condutividade, S/cm 8290-4705 Cor, mg Pt/L 449-507 DBO, m go 2 /L 42-40 DQO, m go 2 /L 428-394 Nitrogênio Amoniacal, mg/l N ph 3 29 7,2-8,3 Resíduo Não Filtrável Total, mg/l 74-124 Resíduo Não Filtrável Volátil, m g/l 52-73
Etapa Terciária Pré-filtragem Correção de ph Membrana de nanofiltração
TRATAMENTO TERCIÁRIO FILTRO DE AREIA VEM DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO PRÉ- FILTRO CALHA PARSHALL TANQUE PULMÃO UNIDADE DE NANOFILTRAÇÃO CORPO RECEPTOR POÇO DE SUCÇÃO
SISTEMA DE NANOFILTRAÇÃO
CLARIFICAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA Chorume Bruto Chorume após tratamento físico-químico Chorume Clarificado
HISTÓRICO EFLUENTE TERCIÁRIO 2007 A 2008 Parâmetros Médias Alcalinidade Total, mg CaCO 3 /L 53-66 Cálcio, mg/l Ca 50-18 Cloretos, mg/l Cl - 302-119 Condutividade, S/cm 1356-611 Cor, mg Pt/L 53-52 DBO, m go 2 /L Detergentes (MBAS), mg/l 17-7 1 - <0,20 DQO, m go 2 /L 45-35 Fósforo Total, mg/l Materiais Sedimentáveis, ml/l 3-1 0,5 - <0,5 Nitrogênio Amoniacal, mg/l N ph 1-5 7,3-7,7 Resíduo Não Filtrável Total, mg/l 3-7
DQO (2007-2009) 4000 3600 3200 2800 mgo2/l 2400 2000 1600 1200 800 400 0 Bruto Primário Secundário Final
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 DBO Bruto primário secundário terciário DBO
3300 3000 2700 2400 2100 1800 1500 1200 900 600 300 0 DQO e Nitrogênio Amoniacal Bruto primário secundário terciário DQO Nitrigênio Amoniacal
20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Condutividade e Cor Bruto primário secundário terciário Condutividade Cor
TOXICIDADE 258 215 172 UTp 129 86 Bruto/Primário Terciário 43 0 Secundário Utp: Limite = 8 ou 12,5% de efluente + 87,5% de água
TOXICIDADE Efluente Bruto No efluente bruto o Ceno % variou de 0,39 à 3,12 e a Utp de 32 à 256.* Efluente Final No efluente final o Ceno % variou de 1 à 4 e a Utp de 25 à 100.* *Em um período de 6 meses consecutivos
OBSERVAÇÕES FINAIS SOBRE OS PARÂMETROS SANITÁRIOS DBO não é um parâmetro indicado para quantificar a carga orgânica do chorume Cloretos e N-amoniacal estão sempre presentes em altas concentrações nos chorumes Metais pesados não são concentrados normalmente em chorumes, exceto o Zinco A variação do ph ocorre entre a faixa de 7,8 a 8,5, conforme a metanização do chorume Cor intensa e baixa turbidez
ETE Lodos Ativados Chorume Clarificado Biodegradação Processos Biológicos Aeróbios Adsorção Redução do efeito osmótico pela diluição do chorume com esgoto