5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. Resíduos Sólidos Urbanos Amostrados
5.1.3. Caracterização Química dos Resíduos Sólidos
5.1.3.4. Teor de metais pesados
As concentrações médias de metais pesados aferidas em amostras correspondentes aos volumes de resíduos sólidos urbanos amostrados, encontram-se listadas na Tabela 5.10.
Apesar da significativa amplitude de valores entre os diferentes dias de amostragem, observa-se uma satisfatória coerência com relação à ordem de grandeza dos resultados.
Tabela 5.10: Teores de metais pesados determinados em amostras de RSU, por espectrofotometria de absorção atômica (EAA).
Metais Pesados (mg kg-1) Amostra
Ni Cr Cd Pb Cu Mn Zn Ca Mg Al Dia 08/05/2001 17 22 <1 54 375 63 321 26533 2027 2709 Dia 09/05/2001 44 24 <1 <10 217 95 125 15833 1495 1553 Dia 10/05/2001 30 27 1 78 262 176 283 14867 1163 2761 Dia 11/05/2001 22 36 <1 56 226 181 209 26600 2497 4933 Dia 14/05/2001 14 23 9,5 <10 71 160 156 22633 1700 2899 Dia 15/05/2001 10 16 2 <10 360 88 196 16356 1533 2225 Dia 16/05/2001 21 14 2 <10 102 261 113 31444 1364 4742 Dia 17/05/2001 16 13 <1 <10 58 92 102 18589 1641 3572 Amostra composta (1) 22 32 <1 <10 133 104 125 17433 1760 3157 Amostra composta (1) 22 25 <1 <10 189 115 153 21500 2011 2674 Teores médios 22 23 2 26 199 134 178 21179 1719 3123 (1) – Amostra composta pela mistura de iguais alíquotas de cada de dia amostragem.
Adicionalmente, devido ao caráter extremamente heterogêneo dos resíduos sólidos urbanos e à falta de padronização dos procedimentos de amostragem e caracterização, é possível observar, na Tabela 5.11, uma grande discrepância entre as concentrações de metais pesados aferidas em amostras de lixo urbano, apresentadas por diferentes autores.
Tabela 5.11: Comparação entre os teores de metais pesados em amostras de RSU aferidos no presente estudo e em outros trabalhos.
Metais Pesados (mg kg-1) Referência
Ni Cr Cd Pb Cu Mn Zn Ca Mg Al Presente estudo 22 23 2 26 199 134 178 21179 1719 3123 Rao & Shantaram, 1995 (1) 12 26 2 135 113 - 235 - - - Tisdell & Breslin, 1995 (1) 80 73 11 603 762 - 1190 - - - Miyazawa et al., 1998 (1) 4 23 <1 11 66 - 427 - - -
Schalch, 1999 - - - 1 10 21 42 -
(1) – Trabalhos referenciados por ANDREOLI et al. (1999).
Por sua vez, os gráficos da Figura 5.7 destacam a importância dos procedimentos preparatórios, preliminares à determinação do teor de metais por EAA, uma vez que se observam, nas mesmas amostras, maiores concentrações dos metais em frações de menor granulometria.
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ni Cr Cd Pb
Concentração (ppm)
0 50 100 150 200 250
Cu Mn Zn
Concentração (ppm)
d < 35 mesh 35 < d < 60 mesh d > 60 mesh
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Ca Mg Al
Concentração (ppm)
Figura 5.7: Avaliação da interferência da granulometria na determinação das concentrações médias dos diversos metais em amostras de resíduos sólidos urbanos (N = 10 amostras).
Tal fato pode ser explicado pela maior área específica das amostras de menor granulometria, favorencendo o ataque das amostras quando da digestão com ácido forte (item 4.6.3).
Adicionalmente, diversos trabalhos descrevem a associação das partículas ínfimas com os metais pesados.
BRILHANTE (1990) apud PALADINO et al. (1997) sugeriram que a poeira das ruas e nos domicílios pode ser importante fonte de metais tóxicos, implicando em riscos à saúde pública quando da ingestão de alimentos sujos, contaminados por estas partículas. Apesar de que ainda não exista, no Brasil, padrões de qualidade do ar concernentes às concentrações de metais pesados (Resolução CONAMA no3 de 1990), tal realidade é uma preocupação em muitos centros urbanos, sendo recomendado o seu monitoramento e atendimento aos limites máximos preconizados pela Organização Mundial de Saúde (WHO, 1977).
Desta forma, uma vez que seja significativa a presença destas partículas sedimentáveis (poeira total em suspensão na atmosfera) nos resíduos gerados pelo serviço de varrição da limpeza pública, os teores de metais podem ser consideravelmente maiores nas frações de menor granulometria, após trituração e peneiramento das amostras.
5.2. Chorume Drenado nos Reatores de RSU
O conjunto de dados apresentados neste item, relativos ao diversos parâmetros e variáveis de interesse na avaliação da digestão dos resíduos sólidos urbanos, refere-se ao monitoramento dos primeiros 160 dias de operação da linha de tratamento convencional dos RSU (linha 1) e da linha de tratamento integrado (linha 3). Considerando-se a lenta dinâmica de biodegradação da fração orgânica do lixo urbano, este período inicial de monitoramento deve ser entendido como a partida do sistema e, portanto, as discussões e conclusões devem ser relativizadas.
Os valores relativos aos pontos amostrais, apresentados nos diversos gráficos, encontram-se listados nas tabelas em anexo (Tabelas A1 a A17).
5.2.1. Matéria Orgânica
A avaliação do teor de matéria orgânica presente no chorume drenado dos reatores experimentais se deu, basicamente, pela determinação da DBO, DQO filtrada e total.
A carga orgânica dos lixiviados de aterros sanitários pode variar significativamente em função de uma série de fatores: condições climatológicas e hidrogeológicas da região do aterro, livre drenagem dos líquidos lixiviados, constituição química dos resíduos aterrados, variáveis operacionais, idade do aterro, entre outros.
Como se pode observar nas Figuras 5.8 e 5.9, diferentemente da linha de tratamento convencional dos RSU (linha 1), o sistema integrado (linha 3) apresentou uma forte tendência de redução da DBO e da DQO filtrada após 100 dias de operação do sistema, devido, certamente, à significativa diminuição da concentração dos compostos orgânicos solúveis, ou mais especificamente, à redução da concentração dos ácidos graxos voláteis (Figura 5.19). Os valores de DBO apresentados na Figura 5.8 correspondem às análises realizadas sem procedimento de inoculação.
0 10 20 30 40 50 60 70
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DBO (g/L)
R1 R2
0 10 20 30 40 50 60 70
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DBO (g/L)
R7 R8 R9
Figura 5.8: Evolução temporal da DBO nas duas linhas de operação.
0 20 40 60 80
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DQO filtrada (g/L)
R1 R2
0 20 40 60 80
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DQO filtrada (g/L)
R7 R8 R9
Figura 5.9: Evolução temporal da DQO filtrada nas duas linhas de operação.
0 20 40 60 80
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DQO total (g/L)
R1 R2
0 20 40 60 80
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DQO total (g/L)
R7 R8 R9
Figura 5.10: Evolução temporal da DQO total nas duas linhas de operação.
Na linha 1, a razão DQO total / DQO filtrada permaneceu em torno de 70% (40% a 100%) ao longo de todo o período de observação. O mesmo é observado na linha 3 durante os primeiros 100 dias de operação, havendo, então, em função da redução da DQO filtrada (redução de AGV) uma drástica diminuição desta razão, obtendo-se valores da ordem de 20% da DQO total (Figura 5.11).
0 20 40 60 80 100
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DQO filt / DQO total (%)
R1 R2
0 20 40 60 80 100
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DQO filt. / DQO total (%)
R7 R8 R9
Figura 5.11: Variação da razão DQO filtrada/DQO total nas duas linhas de operação.
Adicionalmente, ao se avaliar a relação DBO/DQO total no lixiviado das linhas 1 e 3, pode-se perceber, nitidamente, uma acentuada diminuição deste valor na linha 3 (DBO/DQO ≅ 0,8 para < 0,4), enquanto, na linha 1, esta razão permaneceu em torno de 0,8 ao longo de todo o período de observações (Figura 5.12).
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DBO/DQO total
R1 R2
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
DBO/DQO total
R7 R8 R9
Figura 5.12: Variação da razão DBO/DQO total nas duas linhas de operação.
A razão DBO/DQO é uma informação importante na avaliação da biodegradabilidade de efluentes líquidos, podendo auxiliar na definição do tipo de tratamento a ser adotado:
biológico, físico-químico ou ambos. Diversos autores (HAMADA, 1997; RUSSO et al., 2000b) propuseram que a razão DBO5/DQO do chorume situa-se em torno de 0,5 ou maior na fase inicial de degradação dos resíduos aterrados, enquanto que, em aterros mais antigos, a mesma varia entre 0,05 e 0,2.
Ademais, este quociente pode também fornecer informações importantes sobre a sucessão de etapas da digestão anaeróbia do lixo urbano aterrado. ROBINSON et al. (1979) apud PESSIN et al. (1997) afirmaram que uma razão DBO5/DQO no chorume igual 0,4 é indicativa da mudança da fase acetogênica para a metanogênica.
Por sua vez, os gráficos da Figura 5.13 não evidenciam um bom desempenho do reator UASB na redução da carga orgânica afluente, independentemente dos parâmetros hidráulicos de operação. Ainda que se admita válida a hipótese de que toda a carga orgânica afluente em suspensão ter sido hidrolisada, ou seja, completa conversão da DQO particulada em DQO solúvel no interior do reator UASB, verifica-se uma baixa eficiência de remoção da DQO afluente.
A Deliberação Normativa COPAM 46/2001, objetivando incentivar maiores investimentos do poder público no tratamento de águas residuárias e de lixiviados de aterros sanitários, alterou os limites de eficiência de remoção em termos de DBO e DQO até então vigentes (COPAM 10/86), admitindo um limite máximo de 60 e 90 mg/L, respectivamente, ou então, uma redução da carga poluidora em 60%, desde que a qualidade da água do corpo receptor permaneça compatível à sua classe de enquadramento.
Ao flexibilizar estas restrições, o Conselho Estadual de Política Ambiental (COPAM) pretendeu adequar as exigências da legislação ambiental às reais condições e possibilidades técnicas e econômicas de tratamento destes efluentes, favorecendo o emprego e a disseminação de tecnologias de tratamento de menor custo, notadamente os sistemas de tratamento anaeróbio.
Apesar disto, constata-se ainda a necessidade de um pós-tratamento para o cumprimento da legislação estadual concernente aos padrões de lançamento em coleções de águas, uma vez que as concentrações de DQO no efluente do reator UASB encontram-se muito acima do limite máximo estabelecido (DQO efluente >> 90 mg/L) e somente 20% dos resultados correspondem a uma eficiência superior a 60%. Todavia, tais resultados devem ser vistos com ressalvas, considerando-se tratar apenas da partida do reator.
0 20 40 60 80 100
0 30 60 90 120 150 180 Tempo de Operação (dias)
DQO (g/L)
DQO total afl.
DQO filtrada ef.
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100
Freqüência Acumulada (%)
Eficiência (%)
Efluente do reator UASB
Figura 5.13: Avaliação da eficiência de remoção de DQO no reator UASB, considerando-se a hidrólise total da fração particulada.
Apesar da baixa eficiência de remoção da carga orgânica afluente observada, diversos outros pesquisadores já obtiveram maior sucesso no tratamento anaeróbio do chorume. CLARETO et al. (1996) atestaram a eficiência de um reator anaeróbio compartimentado no tratamento de chorume proveniente de aterro sanitário “jovem”, com alta concentração de matéria orgânica, observando um bom desempenho até uma carga orgânica volumétrica máxima (COVmax) de 11 kgDQO/m3.dia. Posteriormente, CLARETO (1997) apud PESSIN et al. (2000) sugeriu uma Taxa de Carregamento Orgânico (ou Carga Orgânica Volumétrica) para sistemas de tratamento anaeróbio de chorume na faixa de 0,8 a 10 kgDQO/m3.d.
BORZACCONI et al. (1996b), ao avaliarem o tratamento do chorume proveniente do aterro sanitário de Montevidéu (Uruguai), com características típicas de um lixiviado drenado de células recentemente aterradas – razão DBO5/DQO ≅ 0,6 e elevada carga orgânica, constataram um bom desempenho do reator UASB – até 80% remoção de DQO – operando em condições de COV < 10 kgDQO/m3.dia e TDH = 2 dias.
5.2.2. Sólidos
Como se pode observar pelos gráficos da Figura 5.14, a concentração de sólidos suspensos voláteis e sólidos dissolvidos voláteis na linha de tratamento convencional de RSU (linha 1) apresenta pequenas variações durante todo o período de observação. É importante também notar, em ambas as linhas de operação, a elevada concentração de sólidos voláteis dissolvidos, que respondem por cerca de 95% da concentração de sólidos totais voláteis.
0 1 2 3 4 5
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
SSV (g/L)
R1 R2
0 20 40 60 80
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
SDV (g/L)
R1 R2
Figura 5.14: Evolução temporal da concentração de sólidos suspensos e dissolvidos voláteis na linha de tratamento convencional dos RSU (linha 1).
Diferentemente, na linha com recirculação do chorume e inoculação da digestão dos RSU com o lodo biológico (linha 3), observa-se uma nítida redução do teor de sólidos dissolvidos voláteis, enquanto que, por outro lado, a concentração de sólidos suspensos voláteis apresenta um incremento, passando de aproximadamente 1,5 para 2,5 g/L (Figura 5.15).
0 1 2 3 4 5
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
SSV (g/L)
R7 R8 R9
0 20 40 60 80
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
SDV (g/L)
R7 R8 R9
Figura 5.15: Evolução temporal da concentração de sólidos suspensos e dissolvidos voláteis na linha de tratamento integrado dos RSU (linha 3).
A primeira constatação se justifica pois, uma vez que os ácidos orgânicos de cadeia curta (ácidos voláteis) são sólidos dissolvidos voláteis, a diminuição de sua concentração também implica na redução das concentrações destes últimos. Este fato também se mostra coerente com as observações referentes à redução das concentrações da matéria orgânica de mais fácil assimilação e na forma solúvel, aferidas pelos parâmetros DBO e DQO filtrada, respectivamente (Figuras 5.8 e 5.9).
Por sua vez, o incremento na concentração de sólidos suspensos voláteis pode significar o crescimento da população de microrganismos a partir do consumo dos ácidos voláteis (por exemplo, organismos metanogênicos acetotróficos), uma vez que a biomassa responde, em parte, pela concentração de sólidos suspensos voláteis.
A Figura 5.16 ilustra bem este mesmo comportamento, podendo-se observar, claramente, na linha 3, à exceção do reator R7, o aumento da razão SSV/STV de 5% para cerca de 25% da fração de sólidos totais voláteis. Na linha 1, entretanto, esta razão permaneceu constante, menor ou igual a 15%.
0 10 20 30
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
Razão SSV/STV (%)
R1 R2
0 10 20 30
0 30 60 90 120 150 180
Tempo de Operação (dias)
Razão SSV/STV (%)
R7 R8 R9
Figura 5.16: Variação da razão SSV/STV nas duas linhas de operação.