Tratamentos físico-químicos

Os processos físico-químicos são bastante usuais no tratamento de chorume, em função da elevada eficiência alcançada, seja para chorume gerado em aterros novos, bem como para os gerados em aterros mais velhos. Existe uma vasta quantidade de referências acerca do tratamento de lixiviados por métodos físico-químicos onde se podem destacar trabalhos de alguns pesquisadores como Keenan, Pohland, Harper e Contreras.

Geralmente, os tratamentos primários de chorume são de natureza físico-química devido ao fato destes serem bastante eficientes na remoção de materiais sólidos em suspensão, na remoção de partículas coloidais dispersas no chorume e na promoção do ajuste do pH afluente aos tratamentos posteriores. Entretanto, podem ser utilizados também como pós-tratamentos ou como tratamento único ou principal. Sistemas combinados com pré-tratamento físico-químico, tratamento secundário biológico e pós-tratamento físico- químico são bastante usuais e, geralmente, apresentam elevadas eficiências no tratamento de líquidos percolados. Além dessa vantagem, o uso de processos físico-químicos para o tratamento de chorume possui também a possibilidade de remoção de compostos específicos, como metais pesados e compostos orgânicos recalcitrantes, redução da recalcitrância ao tratamento biológico, redução dos níveis de amônia e promoção da sua

custos com substâncias químicas, manutenção e a maior complexidade operacional das Estações de Tratamento de Efluentes (ETE), além de possíveis problemas de inibição quando os sistemas secundários são biológicos devido a introdução de alcalinizantes e acidificantes oriundos do pré-tratamento físico-químico.

2.2.1 Remoção de amônia e COVs

Alguns autores como Leite et al. (2003) e Lopes et al. (2003), destacam que a relação entre nitrogênio amoniacal e nitrogênio total no chorume pode alcançar valores da ordem de 60 a 90 %. A hidrólise de proteínas presentes na fração orgânica dos resíduos sólidos produzem as espécies químicas NH4+ (menos tóxica) e NH3 (mais tóxica)

responsáveis pela concentração de nitrogênio amoniacal no percolado, sendo também uma fonte de alcalinidade atuando como agente tamponante. Estas espécies encontram-se em equilíbrio químico segundo a equação 2.1:

NH4+(aq) + OH-(aq) NH3 (g) + H2O (l) (Eq. 2.1)

A elevação do pH desloca o equilíbrio da reação: esse é o principio básico da dessorção da amônia. Outra forma de proporcionar a dessorção da amônia do efluente é a elevação da temperatura, visto que a solubilidade dos gases diminui com a mesma. Entretanto, Leite et al. (2003) verificaram que sua influência na remoção de amônia é muito inferior ao efeito da elevação do pH. A dessorção de amônia (stripping) é um dos mais usuais processos utilizado na remoção de amônia (não-ionizada) do chorume.

Alguns compostos orgânicos voláteis (COVs) de baixo peso molecular também podem ser retirados do percolado conjuntamente à remoção da amônia quando a agitação é realizada por sistemas aeradores (air striping). Uma fração de compostos voláteis e recalcitrantes pode ser removida da fase gasosa através desse processo simples, reduzindo a DQO recalcitrante em tratamentos posteriores. Além do que, se associado a um sistema de dessorção, a efetividade da remoção da amônia pode ser aumentada devido ao efeito de mistura.

Neste processo geralmente são utilizados colunas lavadoras com fluxo em contracorrente ao fluxo de chorume ou grandes tanques aerados. A turbulência ocasionada gera um gradiente de escape dos COVs do seio líquido, removendo-os.

Há indicações na literatura que apenas a agitação uniforme, constante e por longos períodos do chorume, com pH ligeiramente básico (8,0) proporciona uma remoção de nitrogênio amoniacal e COVs que pode chegar a 90%. Este último processo, torna-se bastante atrativo tendo em vista a redução de custo pela redução da complexidade operacional, pela não geração de lodo químico (comum no processo de dessorção convencional em função do uso de corretores de pH), bem como da não introdução de mais íons (H+, OH-, Ca++, Na+) no efluente (o que geralmente interfere nos tratamentos biológicos posteriores).

Em um promissor trabalho realizado por Campos et al. (2007), foi verificado que a amônia pode ser removida por arraste de ar, alcançando reduções da ordem de 96%, mesmo sem alteração do pH natural (7,8), em cerca de 3h de experimento, mas sob uma temperatura de 65 oC. Os pesquisadores verificaram também uma redução significativa da alcalinidade associada possivelmente a remoção da amônia.

2.2.2 Coagulação, floculação e sedimentação

A coagulação é um processo muito utilizado para promover a clarificação de efluentes industriais, sobretudo os que contenham partículas na forma coloidal e sólidos em suspensão (QASIM et al., 1994).

Nesse processo são adicionados produtos químicos que atuam na neutralização de cargas elétricas superficiais dos agregados sólidos (dissolvidos e coloidais), que dessa forma são mais facilmente removidos da solução pelo processo de floculação seguido de sedimentação.

A coagulação também é bastante empregada com o objetivo de aumentar a eficiência na remoção de DQO e DBO de águas residuárias, em situações como: variação sazonal da concentração de efluentes e quando há necessidade de níveis intermediários de tratamento. Entre os produtos químicos utilizados destacam-se o sulfato de alumínio, o

Dentre estes, o coagulante mais popularmente utilizado para o tratamento de águas residuárias é o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3). A remoção por coagulação é função direta

da maior valência do íon empregado, ou seja, maiores valências proporcionarão melhor efetividade da coagulação.

O pH exerce um papel fundamental na coagulação. No caso do uso do sulfato de alumínio, este pode atuar sob condições ácidas ou básicas. Sob condições ácidas é requerida uma certa alcalinidade muito inferior à requerida se as condições do efluente forem básicas. A formação de um floco denso o suficiente é fundamental para auxiliar o processo de decantação do material em suspensão, facilitando sua remoção da massa líquida.

No caso do tratamento de chorume antigo, esses requisitos geralmente são atendidos, pois o pH geralmente é elevado, assim como a alcalinidade. A presença da alcalinidade facilita o processo de coagulação ou floculação e, conseqüentemente, na sedimentação. Outra vantagem do uso da coagulação é a redução significativa da cor do chorume e redução de sua recalcitrância, pela remoção de compostos de alto peso molecular e complexos orgânicos responsáveis pela fração orgânica menos biodegradável (compostos de alto peso molecular). Particularmente no caso do sulfato de alumínio, este, quando dissociado, tende a baixar o pH, o que pode atrapalhar o processo de coagulação. A alcalinidade deve ser suficiente para promover o tamponamento da solução. É importante destacar também que, como pré-tratamento a processos anaeróbios, o sulfato pode ser um fator de inibição para os microrganismos anaeróbios.

A velocidade de agitação também é um fator importante, visto que a turbulência no meio pode proporcionar a ruptura do floco assim como temperaturas moderadas (20 à 30

o

C). O uso de polieletrólitos vem ainda auxiliar e acelerar o processo.

Apesar desse processo envolver custos relativamente baixos em relação à eficiência alcançada, sua aplicação deve ter um controle operacional mais rígido, um efetivo grau de mistura dos agentes químicos ao chorume e um adequado sistema de remoção do lodo. A geração de lodo e os aumento dos custos operacionais são suas desvantagens. No caso do tratamento do chorume, existem possibilidades de sua aplicação como pré-tratamento ou como pós-tratamento.

Entretanto, deve-se destacar que seu uso como pré-tratamento pode interferir grandemente se o tratamento secundário for biológico. Dessa forma, é mais usual, neste caso, seu uso como pós-tratamento ao sistema biológico.

2.2.3 Outros processos físico-químicos

Existe uma infinidade de métodos físico-químicos, inclusive bastante refinados, utilizados no tratamento de chorume em nível primário, secundário e terciário.

Geralmente esses processos são de elevado custo de implantação e requerem uma maior perícia operacional e objetivam a remoção de compostos recalcitrantes (compostos húmicos, orgânicos complexos), metais, microrganismos e cor do percolado.

Processos como nanofiltração, evaporação, adsorção em carvão ativado, osmose reversa, ozonização e processos oxidativos avançados, apresentam grande eficiência, sobretudo na clarificação e desinfecção do efluente do tratamento secundários.

Rautenbach et al. (1997), realizou trabalhos utilizando a osmose reversa associada a ultrafiltração e nanofiltração para o tratamento de lixiviados com excepcionais resultados. Eisner et al. (1996) e Bichler et al. (1996) trabalharam com tratamento de chorume por evaporação em sistemas abertos e fechados. Trebouet et al. (2001) combinaram processos físico-químicos seqüenciais à nanofiltração.

Outras técnicas como evaporação seguida por decantação e secagem em leito, ou a osmose reversa (LINDE et al. 1995) e uso de processos oxidativos avançados como a ozonização (VILAR, et al., 2006) também são utilizados. O emprego destas modernas técnicas esbarram geralmente em alguns fatores técnicos, e principalmente nos econômicos e operacionais.