Tratamento Biológico de Lixiviado

O tratamento biológico tem por finalidade estabilizar os constituintes orgânicos do lixiviado reduzindo a sua Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) a valores compatíveis com a legislação específica vigente (PIRES, 2002). Os tratamentos biológicos têm sido eficientes na remoção de matéria orgânica para lixiviado novo, mas quando se trata de um lixiviado estabilizado, cuja fração orgânica é constituída por material pouco biodegradável, esse tratamento é pouco indicado pelo fato do mesmo apresentar-se mais resistente à biodegradação (FERREIRA et al. 2001; IWAI, 2005, RENOU et al., 2008). Os melhores resultados dos processos de biodegradação são geralmente obtidos com um tempo de detenção de 5 a 85 dias. Contudo, a forte presença de nitrogênio amoniacal e a escassez de fósforo no lixiviado constituem fatores limitantes para este tipo de tratamento (AMOKRANE et al., 1997). Silva (2002) afirmou que apesar das diferenças entre os lixiviados gerados nos aterros, o tratamento biológico é muito citado na literatura como opção de tratamento.

De um modo geral, o tratamento biológico é a prática mais comum em nível mundial para o tratamento dos lixiviados, porém, atualmente na Europa já não é mais, pois os aterros já não recebem a fração orgânica (STEGMANN & HEYER, 2005).

2.7.1.1. Processos Biológicos Anaeróbios

De acordo com Ferreira et al. (2001), os processos anaeróbios têm se mostrado eficientes na remoção de metais pesados na forma de sulfetos. Também são obtidas reduções de DQO, a depender da idade do lixiviado. Estes processos oferecem vários benefícios quando comparado ao processo biológico aeróbio, como a menor geração de lodo e a possibilidade da geração de energia através do metano. Serão descritos a seguir os principais tipos de processos anaeróbios.

a) Filtro Anaeróbio

Segundo Andrade Neto et al. (2001), filtros anaeróbios são reatores biológicos com fluxo através do lodo aderido e retido em um leito fixo de material inerte. Portanto, apresentam as vantagens dos reatores anaeróbios com fluxo através do lodo ativo, inclusive na remoção da matéria orgânica dissolvida. Eles podem ser utilizados para esgotos concentrados ou diluídos; resistem bem às variações de vazão afluente; perdem pouco dos sólidos biológicos; permitem várias opções de forma, sentido de fluxo e materiais de enchimento; e têm construção e operação muito simples.

b) Reator UASB

O processo consiste em um reator de fluxo ascendente que passa através de um leito de lodo denso e de elevada atividade. O perfil de sólidos no reator varia, de muito denso (com partículas granulares de elevada capacidade de sedimentação) próximo ao fundo (leito de lodo), até um lodo mais disperso e leve, próximo ao topo do reator (manta de lodo). Uma das características principais do reator UASB é reter, por elevado tempo, os sólidos, mesmo com a aplicação de elevadas cargas hidráulicas no sistema (JUCÁ et al, 2008).

Borzacconi et al. (1999) apud Calli et al.,(2004), através dos ensaios realizados em laboratório com lixiviado jovem, com uma concentração de 1500 mg/L de nitrogênio amoniacal e pH de 8,5, constataram ineficácia no tratamento de lixiviado usando reator UASB. Segundo Renou et al. (2008) a principal desvantagem desse tratamento é a alta sensibilidade as substâncias tóxicas.

c) Lagoa Anaeróbia

As lagoas anaeróbias são normalmente empregadas para estabilização de altas cargas orgânicas aplicadas e atuam como unidade primária em um sistema em série de lagoas. Sua função principal é a degradação da matéria orgânica (DBO5 e DQO) envolvendo a

participação de bactérias facultativas e estritamente anaeróbias (MEDRI, 1997 apud DA SILVA, 2007). A degradação da matéria orgânica ocorre na ausência de oxigênio. Estas

lagoas tem profundidade entre 2,0 a 4,0 m, e podem ocupar áreas menores do que as lagoas aeróbias ou facultativas. Operam sem muitos critérios e, em geral, a remoção de DBO na lagoa anaeróbia fica em torno de 50%. As lagoas anaeróbias podem ser eficientes sistemas para reduzir a carga orgânica de etapas subseqüentes de tratamento de lixiviados, como de lagoas aeradas (FERREIRA et al., 2003). Da Silva (2007) escolheu, como escala piloto, um tanque com volume de aproximadamente 1,0 m3 e vazão de 60L/dia, resultando em um tempo de retenção hidráulica da ordem de 13 dias a fim de representar a lagoa anaeróbia. Durante o tratamento do lixiviado, constatou uma redução aproximada de apenas 22% de DQO e uma redução de cerca de 40% em relação à entrada do sistema para amônia. Gomes et al. (2009) recomenda esse tipo de sistema sempre que o lixiviado apresentar baixa recalcitrância, uma vez que experimentos realizados com este tipo de tratamento para lixiviados recalcitrantes apresentaram baixíssimo desempenho na remoção de DQO (cerca de 20%).

2.7.1.2. Processos Biológicos Aeróbios

Um tratamento biológico aerado deve permitir uma redução parcial de poluentes orgânicos biodegradáveis e deve também realizar a nitrificação do nitrogênio amoniacal (RENOU et al, 2008). São tipos de tratamento biológicos aeróbios:

a) Lagoas Aeradas

São bacias de profundidades que variam entre 1 a 3 metros, sendo o fornecimento de oxigênio realizado ou não com unidades mecânicas especiais para aeração, com baixa taxa de aplicação de carga orgânica e elevado tempo de detenção. Segundo Stegmann & Heyer (2005), a idéia básica é que o tempo de detenção do lixiviado seja longo o suficiente a fim de que as bactérias possam se desenvolver, ainda que sendo transportadas para fora da lagoa com o efluente, realizem a nitrificação da amônia. Segundo Cossu et al. (1989), o tempo de detenção necessário fica entre de 50 e 100 dias.

Chian & Dewalle (1977) trataram a alta variação de lixiviados de aterros por este processo, removendo cerca de 97% de orgânicos, 99% de ferro, zinco e cálcio e 76% de

magnésio. Hossaka et al. (2007) observaram que a fração orgânica mais facilmente biodegradável foi removida em até 92%, porém a remoção de DQO máxima foi de 20%. Ferreira et al. (2009) analisaram a eficiência deste sistema para a remoção de amônia com diferentes tempos de detenção hidráulico (TDH). Os autores concluíram que os diferentes TDH estudados e profundidades das lagoas não influenciaram nos resultados das análises físico químicas e obtiveram cerca de 50% de remoção de amônia.

b) Lodos Ativados

O processo de lodos ativados pode ser definido como um processo no qual uma cultura heterogênea de micro-organismos entra em contato com o efluente a ser tratado na presença de oxigênio (FERREIRA et al., 2001).

Vários pesquisadores (BOYLE & HAM, 1974; COOK & FOREE, 1974; CHIAN & DeWALLE, 1976; PALIT & QASIM, 1977; ULOTH & MAVINIC, 1977; MEMOIN et al., 1981; ZAPF-GILJE & MAVINIC, 1981; MAVINIC, 1984; MCCLINTOCK et al., 1990; CHRISTENSEN et al, 1992) afirmam que os lodos ativados removem cerca de 90 e 99% de DBO e DQO, respectivamente, além de 80 - 99% de metais pesados. Alguns pesquisadores (RENOU et al., 2008; WISZNIOWSKI et al., 2006) afirmaram que o processo de lodos ativados possui como principal vantagem a eficiência na remoção de parâmetros de poluição (sólidos suspensos, DQO, DBO5, nutrientes, nitrogênio

amoniacal por nitrificação e desnitrificação), porém apresenta algumas desvantagens como a possibilidade do processo ser inibido (principalmente a nitrificação) pela presença de substâncias tóxicas e variação de temperatura e do pH do lixiviado (Ferreira

et al., 2001). Alvim et al. (2009) concluíram que em relação ao tratamento biológico por

lodos ativados de alimentação intermitente, os sistemas apresentaram bom desempenho na remoção de nitrogênio amoniacal nos lixiviados, reduzindo cerca de 50%.

c) Contator Biológico Rotatório

De acordo com Schimanko (2008), o contator biológico rotatório consiste em um conjunto de discos fixados em paralelo em um eixo horizontal. Parte do disco fica submersa no líquido e a outra parte, cerca da metade, exposta ao ar. À medida que o

eixo gira uma pequena porção do biofilme se desprende na massa líquida e absorve uma nova quantidade de matéria orgânica utilizada como substrato. Segundo Wiszniowski et

al. (2006), estes discos ficam 40% submersos no tanque contendo lixiviado e são

lentamente rotacionados pelo eixo.

Lugowski et al. (1989); Dzombak et al (1990) estudaram o desempenho de contatores biológicos rotatórios no tratamento de lixiviado. Experimentos em escala de bancada e escala piloto realizados por Lugowski et al. (1989) indicaram taxas de remoção de DBO entre 95 e 97% e remoção de DQO entre 80 e 90%. Ressalta-se que este sistema trata um baixo volume de efluentes (1 L/min).

d) Filtro Biológico Percolador

O filtro percolador é constituído de mecanismo de distribuição, meio suporte e sistema de drenagem do efluente. O mecanismo do processo é caracterizado pela alimentação e percolação contínua de lixiviado nos interstícios do meio suporte onde é então promovido o crescimento e a aderência da massa biológica na superfície do meio suporte. O material para o meio suporte depende da disponibilidade local, custos de transporte e montagem. A superfície do leito se torna um ambiente próprio para a formação da biomassa que fica aderida ao meio suporte formado por brita, areia, plástico, bambu, etc. (SCHIMANKO, 2008).