UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais
TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO POR
COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO
BRUNO RODRIGUES DOS SANTOS
Sinop, Mato Grosso Outubro, 2017
BRUNO RODRIGUES DOS SANTOS
TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO POR
COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO
Orientador: Prof.ª Dr.ª Roselene Maria Schneider Co-orientador: Prof. Dr. Frederico Terra de Almeida
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade Federal de Mato Grosso, Campus Universitário de Sinop, como parte das exigências para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais.
Área de concentração: Biodiversidade.
Sinop, Mato Grosso Outubro, 2017
SINOPSE:
Estudou-se o tratamento de lixiviado de aterro sanitário pré-tratado biologicamente por meio de ensaios de coagulação/floculação/decantação com diferentes tipos de coagulantes. Diferentes dosagens dos coagulantes e tempos de decantação foram avaliados por meio da análise dos parâmetros turbidez, UV254nm, cor, pH e volume de
lodo.
Palavras-chave:
DEDICATÓRIA
Dedico esta dissertação primeiramente a Deus, por tudo que tem me dado nessa jornada.
Aos meus familiares por todo amor, paciência, sabedoria, oportunidade que me deram para chegar até aqui e que muito me auxiliaram nos momentos difíceis, abdicando de muitos sonhos para que os meus pudessem ser realizados.
AGRADECIMENTOS
À minha orientadora, Prof.ª Dr.ª Roselene Maria Schneider, por ter me acompanhado e muito me auxiliado nesse processo de amadurecimento pessoal e “profissional”, e, sobretudo, pelas orientações, colaborando para a realização deste trabalho. Agradeço, sobretudo pela amizade, pelo carinho e pela experiência de vida, me espelho em seu profissionalismo e sua dedicação para que no futuro seja um profissional semelhante. Aos meus pais, Valdinho Zezuino dos Santos e Cleuza Rodrigues Costa dos Santos, pelos conselhos e pelo apoio sempre prestado nos momentos difíceis, que tanto me auxiliaram e me incentivaram nesse período de estudo.
À minha esposa Tatiane Teixeira Ferreira, em ser tão parceira e compreensiva, me apoiando nos momentos de dificuldade, nunca me deixando desanimar.
A todos os membros da banca examinadora, pela disponibilidade e receptividade, por ter aceitado tão gentilmente o convite.
Devo também agradecer ao professor Dr. Ednaldo Antônio de Andrade, pela disponibilidade em ajudar com as analises estatísticas e pelas contribuições de maneira geral.
À Prof.ª Dr.ª Milene Carvalho Bongiovanipor ter colocado seus amplos conhecimentos para a pesquisa e pelas valiosas contribuições, obrigado pelo auxílio professora.
Aos técnicos de laboratório da Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT, campus de Sinop, pela colaboração e suporte no desenvolvimento deste trabalho.
À Universidade Federal de Mato Grosso – UFMT, campus de Sinop e ao programa
de Pós-graduação em Ciências Ambientais pela oportunidade de realizar o curso de
mestrado.
À Sanorte Ambiental LTDA, pela contribuição no desenvolvimento do experimento, disponibilizando as amostras do lixiviado. Muito obrigado pela colaboração e obrigado por estarem sempre prontos para ajudar.
Aos amigos que fiz durante o curso, pela amizade que construímos, em particular aos engenheiros do PPGCAM: Bruno Henrique Casavecchia, Catiane Micheli Alcântara
Tiesen, Gabriele Wolf, Gabriela Cristina Rabello Casagrande, Fábio Henrique Della Justina Do Carmo e Karoline Carvalho Dornelas. Durante todo esse tempo
fomos colegas, amigos e até irmãos.
Enfim, a todos aqueles que contribuíram direta ou indiretamente para o meu trabalho, o meu MUITO OBRIGADO!
SUMÁRIO
SINOPSE: ... III
DEDICATÓRIA ... IV RESUMO GERAL ... VII ABSTRACT ... VIII
INTRODUÇÃO GERAL ... 9
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 11
ARTIGO: EFICIÊNCIA DE DIFERENTES COAGULANTES NO TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO PRÉ-TRATADO BIOLOGICAMENTE ... 13
RESUMO ... 14 ABSTRACT ... 14 1. INTRODUÇÃO ... 15 2. MATERIAIS E MÉTODOS ... 16 2.1 Efluente ... 16 2.2 Testes de coagulação/floculação ... 16
2.3 Delineamento experimental e análise estatística ... 17
2.4 Caracterizações do efluente - lixiviado ... 17
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 18 3.1 Testes de coagulação/floculação ... 18 3.1.1 Variação do pH do efluente ... 19 3.1.2 Variação da turbidez ... 21 3.1.4 Variação de Cor ... 24 3.1.3 Produção de lodo ... 30 3.1.6 Cor Residual ... 38 4. CONCLUSÕES ... 39 6. REFERÊNCIAS ... 40 CONCLUSÃO GERAL ... 44 ANEXOS... 45
RESUMO GERAL
A degradação física, química e biológica da matéria orgânica presente nos resíduos sólidos gera um subproduto altamente poluidor, denominado lixiviado. Por apresentar elevadas concentrações de nitrogênio amoniacal, matéria orgânica biodegradável e compostos recalcitrantes, processos físico-químicos vêm sendo estudados como alternativa complementar ao tratamento biológico desse efluente a fim de adequá-lo ao lançamento no corpo receptor sem causar prejuízos ao meio ambiente. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de coagulação/floculação quanto à remoção de matéria orgânica presente em lixiviado pré-tratado biologicamente, utilizando tanino vegetal e policloreto de alumínio como coagulantes. O lixiviado foi coletado no aterro sanitário localizado no município de Sorriso – MT, na saída da lagoa facultativa. A caracterização do lixiviado foi realizada pela determinação dos parâmetros cor, turbidez, demanda química de oxigênio (DQO), condutividade elétrica, sólidos suspensos totais (SST), nitrogênio Kjedahl, pH, UV254nm e fósforo total. Os testes de
coagulação/floculação/decantação do efluente foram realizados em três diferentes valores de pH (5, 7 e 9); dois coagulantes, um químico, policloreto de alumínio (PAC) e um natural, o Tanfloc, e como auxiliar de floculação foi utilizado um polímero aniônico; oito dosagens de coagulante; e três tempos de decantação. Os parâmetros avaliados foram turbidez, pH, volume de lodo, cor e UV254nm. Pelos resultados da análise estatística, dentre
os valores de pH avaliados, as maiores remoções de turbidez foram em pH 9 para o coagulante Tanfloc (> 92%) e pH 5 e 7 para o coagulante PAC (> 95% e > 97%, respectivamente). O coagulante PAC apresentou as melhores remoções de cor e UV254nm,
sendo que no pH 5,0 na dosagem de 750 mg.L-1 foram alcançadas remoções de cor de 100%. O tempo de decantação entre 20 e 60 min não alterou significativamente os resultados; o polímero como auxiliar de coagulação não contribuiu de forma significativa na remoção de turbidez. O volume máximo de lodo produzido foi de 680 mL.L-1, indicando que os flocos possuíam baixa densidade. Os resultados encontrados demonstram que o tratamento por coagulação/floculação pode garantir elevadas remoções de turbidez, cor e UV254nm, que demonstram a remoção de material dissolvido
e suspenso no efluente.
ABSTRACT
The physical, chemical and biological degradation of the organic matter present in solid wastes generates a highly polluting by-product called leachate. Due to the concentration of ammoniacal nitrogen, the organic matter is biodegradable and the compounds are recalcitrant, the chemical-physical processes are being studied as complementary alternatives for the biological treatment of effluent. Thus, this work had as objective to evaluate the efficiency of the coagulation / flocculation process regarding the removal of organic matter present in biologically pretreated leachate, using vegetable tannin and aluminum polychloride as coagulants. The leachate was collected at the landfill located in Sorriso - MT, at the exit of the facultative lagoon. The characterization of the leachate was performed by determination of the parameters, turbidity, chemical oxygen demand (COD), electrical conductivity, total suspended solids (SST), Kjedahl nitrogen, pH, UV254nm and total phosphorus. The effluent coagulation / flocculation / decantation tests were performed at three different pH values (5, 7 and 9); Two coagulants, one chemical, aluminum polychloride (PAC) and one natural, Tanfloc, and an anionic polymer were used as flocculation aid; Eight dosages of coagulant; And three decanting times. The values were obtained with turbidity, pH, volume of sludge, color and UV254nm. (> 92%) and pH 5 and 7 for the coagulant PAC (> 95% and> 97%, respectively). The coagulant PAC had the best color and UV254nm removals, and no color removal of 100% was removed at pH 5.0 at 750 mg.L-1. Decantation time between 20 and 60 minutes did not
significantly alter the results; The polymer as a coagulation aid does not contribute significantly to the removal of turbidity. The maximum volume of sludge produced was 680 mg.L-1, indicating that the flakes had low density. The results show that coagulation / flocculation treatment can guarantee high removals of turbidity, color and UV254nm, which demonstrate a removal of dissolved and suspended matter in the effluent.
INTRODUÇÃO GERAL
A preocupação com o meio ambiente está muito evidenciada em todos os meios de comunicação, visto que o crescimento populacional em áreas urbanas e o aumento no consumo de produtos industrializados eleva a geração de resíduos sólidos que nem sempre são dispostos de forma correta em aterros sanitários (LANGE et al., 2006). A questão da disposição incorreta é um sério problema ambiental e até de saúde pública, pois causa degradação e poluição do meio ambiente, como a contaminação dos recursos hídricos e do solo (SCHUELER et al., 2009).
De acordo com os últimos dados divulgados pelo Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil, a destinação final dos resíduos sólidos urbanos é realizada em lixões em 17% dos municípios brasileiros, em aterros controlados em 24% e em aterros sanitários em 59% (ABRELPE, 2015). Ressalta-se que a disposição adequada deve ser realizada em aterros sanitários.
A junção de diversos fatores físicos, químicos e biológicos, em especial a percolação da água da chuva na massa de resíduos dispostos, produzem um produto líquido chamado de chorume ou lixiviado. A composição do lixiviado é basicamente compostos orgânicos e inorgânicos, podendo conter outras substâncias provenientes da disposição de resíduos domésticos e comerciais (MARTINS et al., 2010)
O impacto ocasionado pelo lixiviado no meio ambiente é bastante acentuado, principalmente em relação à poluição das águas superficiais e subterrâneas. Uma das primeiras alterações observadas na água é a redução do teor de oxigênio dissolvido e, consequentemente, alteração da fauna e flora aquática (OLIVEIRA; SILVA, 2013; LIMA
et al., 2015). Uma característica marcante nos lixiviados é a presença de metais pesados,
que por não serem biodegradáveis podem provocar a contaminação das águas e também o solo, atingindo as plantas, os animais e o homem (TORRES, 1997; KORF et al., 2008; LIMA et al., 2015).
Quando os resíduos são dispostos em aterros sanitários, o lixiviado não atinge o solo nem o lençol freático, pois o aterro é projetado com sistemas para proteção do solo e sistema de drenagem do lixiviado para posterior tratamento. Comumente o tratamento de lixiviado de aterro se dá por processos biológicos em lagoas de estabilização (MELLO
A principal finalidade destas lagoas de estabilização é a remoção de material orgânico, com eficiência que varia de 75 a 90% de remoção (VON SPERLING, 2006). Algumas vezes, mesmo atingindo 90% de remoção de material orgânico, o efluente tratado não apresenta características para a disposição em recursos hídricos.
Na busca de alternativas que reduzam os impactos ambientais da disposição de resíduos sólidos em aterros sanitários, garantindo a redução em especial dos nutrientes e a matéria orgânica de difícil remoção, melhorando a qualidade dos efluentes a serem lançados, alguns tratamentos específicos podem ser adotados permitindo que o tratamento seja mais eficaz (FELICI et al., 2013).
A utilização do processo de coagulação/floculação/decantação, pode ser indicado quando se deseja realizar o polimento do efluente tratado biologicamente para posterior descarte (CHEN, 1995; MORAVIA, 2011; PEDROSO et al., 2012; CASTRO, 2012; MELLO et al., 2012; LIU et al., 2012; AMOR et al., 2015).
Coagulantes químicos e naturais podem ser empregados para o tratamento desse tipo de efluente, com eficiência da remoção de poluentes de até 100% (PEDROSO et al., 2012; VERMA et al., 2016; WOLF et al., 2015; VELIZ, 2015).
Nesse contexto, definiu-se como objetivo desta dissertação avaliar a aplicabilidade de coagulantes químico e natural no tratamento de lixiviado previamente tratado em lagoas de estabilização.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABRELPE – Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama de resíduos sólidos no Brasil, 2015.
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LANGE, L. C.; ALVES, J. F.; AMARAL, M. C. S.; MELO JUNIOR, W. R. de. Tratamento de lixiviado de aterro sanitário por processo oxidativo avançado empregando reagente de Fenton. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 11, n.2, p. 175-183, 2006. LIMA, D. P.; SANTOS, C.; SILVA, R. S.; YOSHIOKA, E. T. O.; BEZERRA, R. M. Contaminação por metais pesados em peixes e água da bacia do rio Cassiporé. Revista
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MARTINS, C. L.; CASTILHOS JÚNIOR, A. B.; COSTA, R. H. R. Desempenho de sistema de tratamento de lixiviado de aterro sanitário com recirculação do efluente.
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SCHUELER, A. S.; MAHLER, C. F. Avaliação de áreas utilizadas para disposição de resíduos sólidos urbanos. Revista Brasileira de Ciências Ambientais, v. 13, p. 18-25, 2009.
TORRES, P. Tratabilidade biológica de chorume produzido em aterro não controlado.
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VELIZ, E., LLANES, J. G., FERNÁNDEZ, L. A., & BATALLER, M. Coagulation-Flocculation, Filtration and Ozonation of Wastewater for Reuse in Crop Irrigation. Water
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WOLF, G., SCHNEIDER, R. M., BONGIOVANI, M. C., ULIANA, E. M., ADRIANA, G. A. Application of Coagulation/Flocculation Process of Dairy Wastewater from Conventional Treatment Using Natural Coagulant for Reuse. Chemical Engineering
ARTIGO: EFICIÊNCIA DE DIFERENTES COAGULANTES NO TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO PRÉ-TRATADO BIOLOGICAMENTE
EFICIÊNCIA DE DIFERENTES COAGULANTES NO TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO PRÉ-TRATADO BIOLOGICAMENTE
RESUMO
Diversos problemas ambientais no Brasil são decorrentes do aumento da geração de resíduos sólidos urbanos, pois sua disposição nem sempre é adequada. A disposição em aterros sanitários é comumente utilizada, entretanto requer sistema de tratamento de seus subprodutos. O lixiviado normalmente é tratado em lagoas de estabilização que possuem remoções significativas de poluentes, contudo ainda é necessário tratamento posterior para lançamento do efluente. Com isso, teve-se por objetivo avaliar a aplicabilidade do coagulante natural Tanfloc SG e do coagulante químico PAC, com a adição do polímero aniônico auxiliar de floculação (PA), nos processos de coagulação/floculação como pós-tratamento de efluente de aterro sanitário. Os testes foram realizados em função dos coagulantes por meio jar test, em dosagens de coagulantes variando de 0 – 1.250 mg.L-1 e valores de pH variando de 5 – 9, em três tempos de decantação. Os resultados encontrados mostram que para os parâmetros variação de pH, variação de turbidez, variação de cor e variação de UV254nm não houve diferença entre os diferentes tempos de
decantação. Mostram também que as variações de pH do início ao fim dos experimentos variam na faixa de 15 a 30%. Tanto o Tanfloc SG quanto o PAC são eficientes na clarificação do efluente, porém, atuando, em geral, de forma ótima em distintos valores de dosagem dos coagulantes e pH. A dosagem do polímero utilizada não gerou melhorias importantes nas variações das variáveis estudadas, porém, em alguns experimentos demonstrou ampliar a faixa de remoções em relação a algumas variáveis. Verificou-se que os tempos de decantação interferiram no volume de lodo, pois quanto maior o tempo de decantação, menor foi o volume do lodo.
Palavras-chave: Chorume, dosagem de coagulante, sólidos suspensos, sólidos
dissolvidos.
EFFICIENCY OF DIFFERENT COAGULANTS IN THE TREATMENT OF BIOLOGICALLY PRE-TREATED SANITARY LANDFILL
ABSTRACT
Several environmental problems in Brazil are due to the increase in the generation of solid urban waste, since its distribution is not always adequate. The distribution in sanitary landfills is normally used, however it requires a treatment system for its byproducts. The leachate is usually treated in stabilization lakes which have significant removals of pollutants, however, it is still necessary the requirement of treatment for effluent release. The aim of this study was to evaluate the applicability of the natural coagulant Tanfloc SG and the chemical coagulant PAC, with the addition of the anionic flocculation auxiliary polymer (PA), in the coagulation/flocculation processes as post treatment of sanitary landfill effluent. The tests were realized as a function of the coagulants by jar test, in dosages of coagulants alternating from 0 – 1.250 mg.L-1 and pH values alterning
from 5 - 9, in three decantation times. The results showed that for the parameters variation of pH, turbidity variation, color variation and UV254nm variation there was no difference
between the different decanting times. They also show that the pH variations from the beginning to the end of the experiments range from 15 to 30%. Both Tanfloc SG and PAC
are efficient in clearing the effluent, but generally acting optimally at distinct dosage values of coagulants and pH. The dosage of the polymer used did not generate significant improvements in the variations of the studied variables, however, in some experiments it was shown to increase the removal range in relation to some variables. It was verified that the decantation times interfered in the volume of slime, because the longer the decantation time, the smaller the volume of the slime.
Keywords: Slurry, coagulant dosage, suspended solids, dissolved solids
1. INTRODUÇÃO
A disposição de resíduos sólidos pode ser um sério problema ambiental dependendo da forma como acontece. A disposição em locais inadequados, como em lixões, causa degradação e poluição direta do meio ambiente que recebe os resíduos. A destinação em aterros sanitários reduz os riscos de contaminação direta, porém, a liberação de gases e chorume devem ser controladas (KORF et al., 2008).
A formação do lixiviado (chorume) é complexa, estando relacionada a diversos fatores, tais como: a origem dos resíduos e sua composição; o clima local; a forma do aterro e sua operação e a idade. O lixiviado demanda, assim como outros efluentes, de tratamento antes do despejo em recursos hídricos (CHEN, 1995; MORAVIA et al., 2011; MARTINS et al., 2010).
O tratamento de efluentes constitui-se de uma operação importante, visto que é dele que dependerá a remoção dos contaminantes. Como os contaminantes apresentam características físicas, químicas e biológicas distintas, diferentes tratamentos devem ser empregados aos efluentes para que estes atinjam qualidade para disposição em corpos hídricos (LANGE et al., 2006; FELICI, 2013; LIMA, 2015; MOODY; TOWNSEND, 2016).
Em geral, o tratamento de efluentes que apresentam matéria orgânica ocorre por processos biológicos, como por exemplo as lagoas de estabilização. Estas podem alcançar elevadas remoções de matéria orgânica biodegradável, no entanto, não removem os materiais orgânicos recalcitrantes, que na sua grande maioria são substâncias húmicas, responsáveis pela cor do efluente (MASCARENHAS et al., 2003; VIVAN et al., 2009). Assim, dependendo das concentrações e da presença de outros poluentes, há a necessidade de tratamentos complementares alternativos, como o processo de coagulação/floculação (LIU et al., 2012; PEDROSO et al., 2012; CAMPOS et al., 2013; KAWAHIGASHI, 2014; VELIZ et al., 2015; AMOR et al., 2015). O processo físico-químico baseado na coagulação/floculação tem como principal função remover os sólidos suspensos e dissolvidos, sólidos estes de difícil remoção em efluentes como o lixiviado de aterro sanitário (PEDROSO et al., 2012).
Diversos são os parâmetros que podem afetar o processo de coagulação/floculação. Além da natureza do efluente, o tipo de coagulante e a dosagem destes, velocidades de mistura rápida e lenta, o valor do pH do efluente e o tempo de decantação são fatores importantes no processo (QUEIROZ et al., 2011; SCHOENHALS
et al., 2006; KUMAR; VERMA, 2016).
Os coagulantes podem ser produtos químicos ou naturais. Os coagulantes químicos como o sulfato de alumínio, sulfato ferroso, sulfato férrico, cloreto férrico, sulfato ferroso clorado, aluminato de sódio e o policloreto de alumínio (PAC) são os mais utilizados devido a sua comprovada eficiência e baixo custo. Coagulantes naturais como
a Moringa oleifera Lam, Tanfloc e quitosana têm sido fontes de muitos estudos no sentido de verificar a viabilidade de utilização e reduzir o consumo de produtos químicos (SCHOENHALS et al., 2006; CHI, 2006; MILLER, 2008; CHOWDHURY et al., 2013). O coagulante químico PAC tem ampla aplicação no Brasil, sendo utilizado no tratamento de águas de abastecimento e efluentes. Os coagulantes naturais também podem ser utilizados em tratamento de águas e efluentes. O coagulante Tanfloc SG é um polímero catiônico de baixo peso molecular, atuando nos processos de coagulação e floculação. Sua principal vantagem em relação aos coagulantes químicos está na produção de lodo biodegradável, que devido a sua composição orgânica, pode ser biologicamente degradado ou eliminado termicamente, o que beneficia a destinação do produto final (PEDROSO et al., 2012; BELTRAN-HEREDIA, 2014).
Além do coagulante, a presença de auxiliares de floculação pode alterar as condições e a efetividade do processo de coagulação/floculação, pois o polímero auxiliar de floculação permite aumentar o tamanho dos flocos e assim aumentar a velocidade de decantação desses (CAMPOS et al., 2013; CASTRO et al., 2012).
Dessa forma, definiu-se como objetivo neste trabalho a avaliação do processo de coagulação/floculação de lixiviado, previamente tratado em lagos de estabilização, em função do tipo de coagulante, dosagens de coagulantes, pH inicial do efluente e tempos de decantação.
2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Efluente
O efluente (lixiviado) utilizado nos testes de coagulação/floculação foi coletado no aterro sanitário localizado no município de Sorriso, MT. O lixiviado foi coletado na saída da lagoa facultativa, após passar por tratamento em lagoa anaeróbia e facultativa.
A caracterização do lixiviado foi realizada em laboratório, por meio da determinação dos parâmetros pH, UV254nm, cor, turbidez, demanda química de oxigênio
(DQO), condutividade elétrica, sólidos suspensos totais (SST), nitrogênio Kjedhal total e fósforo total. Todos os procedimentos analíticos seguiram os estabelecidos pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2012).
2.2 Testes de coagulação/floculação
Os testes de coagulação/floculação/decantação foram realizados no efluente após o ajuste do pH nos valores de 5, 7 e 9. O ajuste do pH foi realizado utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado ou hidróxido de sódio (NaOH) 1 N.
Os coagulantes utilizados nos testes foram o policloreto de alumínio (PAC), coagulante químico, e o Tanfloc SG, coagulante natural. Como auxiliar de floculação foi utilizado polímero aniônico, PA 0823, sendo denominado como PA. O coagulante PAC foi fornecido pela empresa de saneamento do Paraná (SANEPAR) e o coagulante Tanfloc e o polímero aniônico pela empresa TANAC (Montenegro, Rio Grande do Sul). Estes coagulantes e coagulantes + PA foram definidos nos testes como quatro tipos de tratamentos: PAC, Tanfloc SG, PAC+PA e Tanfloc SG+PA.
O coagulante PAC foi preparado em solução 1% v/v e o coagulante Tanfloc foi preparado em solução 0,5% m/v. As dosagens de coagulante utilizadas nos testes foram 0, 50, 150, 300, 500, 750, 1.000 e 1.250 mg.L-1.
Para a preparação da solução padrão do polímero aniônico, foi utilizada solução de 0,1% m/v. A dosagem utilizada foi de 1,0 mg.L-1.
Os testes de coagulação/floculação/decantação foram realizados em escala de bancada, utilizando o equipamento jar test com amostras de 0,25 L.
Os ensaios experimentais foram realizados com as seguintes condições de operação: tempo de mistura rápida (TMR) de 2 min, velocidade de mistura rápida (VMR) de 100 rpm, tempo de mistura lenta (TML) de 20 min e velocidade de mistura lenta (VML) de 20 rpm. Posteriormente, as amostras foram vertidas para cones Imhoff, com capacidade de 1 L, para decantação. Os tempos de decantação considerados foram de 20, 40 e 60 min. Após cada tempo de sedimentação, o volume do lodo decantado no cone Imhoff era medido e amostras do lixiviado tratado eram coletadas para análises de pH, turbidez, cor e UV254nm (Figura 1).
As determinações de turbidez eram feitas em turbidímetro, calibrado com soluções padrão de formazina. As determinações de pH eram feitas em pHmetro de bancada, calibrado com soluções tampão de pH 4,0 e 7,0. Os valores de cor e UV254nm
eram determinados antes e após cada ensaio experimental. As determinações de cor eram feitas em colorímetro e as determinações de UV254nm eram feitas em espectrofotometro.
Figura 1 - Sequência do esquema dos testes de coagulação/floculação/decantação do lixiviado
2.3 Delineamento experimental e análise estatística
O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 8x3, sendo oito diferentes dosagens de coagulante e 3 diferentes níveis de pH, aplicado em 4 cenários, considerando 4 tipos de tratamento, ou seja, diferentes combinações de coagulantes, com 3 repetições por tratamento.
Para os parâmetros pH, UV254nm, cor e turbidez, a análise estatística foi realizada
em função da variação desses parâmetros. Para o lodo, a análise estatística foi realizada em função do volume produzido.
Foram realizados para comparação dos resultados a Análise de Variância (ANOVA) e o teste de comparação de médias e analise de regressão, com 95% de confiança, sendo significativo um p-valor < 0,05. As análises estatísticas foram realizadas utilizando o programa computacional Sisvar, versão 5.3 (FERREIRA, 2010), e para a melhor representação dos resultados foi utilizado o programa computacional STATISTICA, versão 6.0.
2.4 Caracterizações do efluente - lixiviado
As características do efluente em termos dos parâmetros pH, turbidez, cor, UV254nm, SST, condutividade, DQO, nitrogênio Kjedahl, fósforo total estão apresentadas
na Tabela 1. Os resultados dos parâmetros avaliados demonstraramm que o efluente não apresentava características para lançamento em corpos hídricos.
De acordo com os dados da Tabela 1 verifica-se que apesar do lixiviado ter sido tratado pelo processo biológico em lagoas, esse efluente não poderia ser lançado em corpos hídricos sem antes realizar a correção do pH e balanço de massa para quantificação da vazão máxima de despejo, conforme os padrões da Resolução CONAMA n° 357, de 2005.
Apesar do valor de turbidez ser relativamente baixo, o valor da cor apresentou-se bastante alto. Isto indica a presença de sólidos dissolvidos em altas concentrações.
Tabela 1. Características do lixiviado do aterro após tratamento em lagoas e limites estabelecidos pela legislação
Lixiviado Limites
lançamento*
Concentração máxima após mistura**
Parâmetros Valores Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4
Turbidez (NTU) 54,2 -- 40,0 100 100 --- DQO (mg.L-1) 712 -- --- ---- ---- ----
Cor (uH) 600 -- natural 75 75 ----
pH 9,19 5,0–9,0 6,0–9,0 6,0–9,0 6,0–9,0 6,0–9,0 UV254nm (cm-1) 2,165 -- ---- ---- ---- ---- C.E. (S.m -1) 7,19 -- ---- ---- ---- ---- Nitrogênio Kjedahl (mg.L-1) 28,84 20 0,5 1,0 1,0 ---- Fósforo total (mg.L-1) 1,25 -- 0,1 0,050 0,15 ---- SST (mg.L-1) 5040 -- ---- ---- ---- ----
*Limite de lançamento de efluentes em corpos hídricos superficiais de acordo com a Resolução CONAMA n° 430, de 2011; ** Limites estabelecidos em função da classe de corpos de água doce definidos na Resolução CONAMA n° 357, de 2005.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Testes de coagulação/floculação
Verificou-se que para os parâmetros variação de pH, variação de turbidez, variação de cor e variação de UV254nm não houve diferença entre os diferentes tempos de
decantação (20, 40 e 60 minutos). Por isso, para esses parâmetros, os valores apresentados representam os valores médios nos três tempos avaliados. Este resultado indica que 20 min. de decantação é suficiente em termos de remoção de turbidez, cor e UV254nm.
A análise de variância demonstrou que as variações de pH e dosagem levaram a variações nas respostas dos parâmetros avaliados (variação de pH, de turbidez, de cor, de UV254nm e volume de lodo). Modelos de regressão para cada valor inicial de pH foram
mostraram-se significativos e satisfatórios, com altos coeficientes de determinação (Tabelas 2 a 6). A maior parte dos modelos polinomiais ajustados foi de grau 3.
Como forma de auxiliar a visualização dos resultados, optou-se por construir superfícies de resposta para cada um dos tratamentos (PAC, PAC + PA, Tanfoc SG e Tanfloc SG + PA), para cada parâmetro (variação de pH, de turbidez, de cor, de UV254nm
e volume de lodo gerado) em relação ao pH inicial e dosagens dos coagulantes. As superfícies são aproximações construídas pelo software utilizado, servindo apenas para visualização.
3.1.1 Variação do pH do efluente
Os resultados da variação de pH ao final do tempo de decantação em relação ao pH inicial (5, 7 ou 9) (Figuras 2 e 3 (modelagem) e Figuras 4 e 5 (superfícies de resposta)) mostraram que nas amostras com pH inicial 9 houve redução do pH do efluente (valores positivos de variação); para os testes com pH inicial 7 houve aumento do pH em quase todas as dosagens (valores negativos de variação); para os testes com valor de pH inicial igual a 5 verificou-se aumento de pH nas dosagens mais baixas, menores do que 250 mg.L-1 e redução de pH nas dosagens mais altas.
Verificou-se também que houve tendência de crescimento da variação do pH conforme houve aumento das dosagens dos coagulantes, para todos os valores de pH inicial.
As maiores variações do pH aconteceram nas amostras com pH inicial 5 e 7. Para as amostras com pH inicial 7, as maiores variações observadas foram para os coagulantes PAC e Tanfloc. Para o pH inicial de 5, todos os coagulantes apresentaram variações. Porém, as variações (positivas ou negativas) apresentaram valores menores do que 20%. De acordo com Martini (2010) conforme se aumenta o volume (dosagem) de coagulante aplicado no tratamento, o valor de pH pode variar em até 50% em relação à amostra bruta. Neste trabalho, verificou-se variação na ordem de 15 a 30%.
Tabela 2. Modelos de regressão para variação pH em função da dosagem em relação ao pH inicial e tratamento (coagulante)
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 PAC y = 4E-08x3 - 9E-05x2 + 0.0728x - 10.382 R² = 0.852 y = 2E-08x3 - 2E-05x2 + 0.008x - 14.002 R² = 0.457 y = 5E-09x3 - 1E-05x2 + 0.01x - 0.1964 R² = 0.957 Tanfloc SG y = -4E-08x3 + 7E-05x2 - 0.0026x - 10.821 R² = 0.989 y = -9E-06x2 + 0.0166x - 12.759 R² = 0.789 y = 6E-10x3 - 3E-06x2 + 0.0082x - 0.1539 R² = 0.9981 PAC + PA y = -2E-08x3 + 3E-05x2 + 0.0094x - 5.205 R² = 0.997 y = -6E-09x3 + 1E-05x2 - 0.0009x - 4.4817 R² = 0.992 y = 2E-09x3 - 5E-06x2 + 0.0065x + 0.3993 R² = 0.992 Tanfloc SG + PA y = -1E-08x3 + 3E-05x2 + 0.0033x - 5.6155 R² = 0.998 y = 3E-08x3 - 5E-05x2 + 0.0273x - 5.9826 R² = 0.767 y = 4E-08x3 - 9E-05x2 + 0,0728x - 10,382 R² = 0.980
a b
Figura 2 - Variação do pH em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC
(a) e PAC+PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
a b
Figura 3 - Variação do pH em função do pH inicial e dosagem do coagulante Tanfloc
SG (a) e Tanfloc SG + PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
a b
Figura 4 – Superfície de resposta da variação do pH em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC (a) e PAC+PA (b).
a b
Figura 5 – Superfície de resposta da variação do pH em função do pH inicial e dosagem do coagulante Tanfloc SG (a) e Tanfloc SG + PA (b).
3.1.2 Variação da turbidez
Conforme supracitado, os resultados da variação de turbidez mostraram que os diferentes valores de pH e dosagem levaram a diferentes remoções de turbidez (Figuras 6 e 7 (modelagem) e Figuras 8 e 9 (superfície de resposta)).
Avaliando em relação aos valores de pH, verificou-se que a variação de turbidez no pH inicial de 9 demonstrou que conforme houve aumento da dosagem dos coagulantes, houve aumento na remoção de turbidez. Verificou-se também que a melhor remoção de turbidez ocorreu com o coagulante Tanfloc SG. Para ambos os coagulantes (Tanfloc e PAC), o auxiliar de floculação não contribuiu com o aumento da remoção de turbidez.
Nos resultados para o pH inicial de 7 verificou-se que nas dosagens próximas a 300 mg.L-1 do coagulante Tanfloc SG, as remoções se aproximaram de 100%. Em
concentrações maiores de Tanfloc SG houve queda na remoção, apresentando inclusive aumento na turbidez em vez de redução, indicando excesso de coagulante, fazendo com que a aglutinação dos sólidos ficasse prejudicada. Porém, nos testes em que o auxiliar de floculação foi acrescentado, o aumento na dosagem do Tanfloc SG manteve altas remoções de turbidez e contínuo aumento da remoção com o aumento das dosagens. Ou seja, a presença do floculante foi eficiente no sentido de garantir a aglutinação dos sólidos, principalmente os suspensos que promovem a turbidez nas amostras.
Para o coagulante PAC, o aumento das dosagens levou ao aumento da remoção, com remoções próximas a 100% em dosagem de 1.000 mg.L-1. Verificou-se que a utilização do auxiliar de floculação não alterou os resultados da remoção de turbidez.
Para o pH inicial 5 observou-se o mesmo comportamento da resposta da variação de turbidez para o pH inicial de 7, sendo crescente até a concentração de 300 mg.L-1, apresentando queda na remoção de turbidez para concentrações maiores do que 300 mg.L
-1. Porém, a remoção de turbidez foi menos acentuada no pH inicial 5, com o aumento das
dosagens. Diferentemente do que aconteceu no pH inicial 7, a utilização do auxiliar de floculação não promoveu melhorias significativas na remoção da turbidez utilizando o coagulante Tanfloc SG.
Em relação ao coagulante PAC observou-se tendência de aumento da remoção de turbidez, com o aumento da dosagem do coagulante, com máximo de remoção de 100% na dosagem de 1.250 mg.L-1. O acréscimo do auxiliar de coagulação ao PAC interferiu negativamente na remoção de turbidez, reduzindo um pouco sua eficiência.
Pedroso et al. (2012) verificaram que o tratamento de lixiviado bruto de aterro sanitário com o coagulante Tanfloc SG, em pH 9, turbidez inicial de 80 NTU, e dosagem ótima de 2.000 mg.L-1 apresentou remoção de turbidez de aproximadamente 50%, resultado inferior ao encontrado nesta pesquisa.
Wolf et al. (2015) visando o tratamento de efluente de agroindústria (laticínio), nas condições de pH 6 e dosagem de 20 mg.L-1 do coagulante Tanfloc SG com turbidez
inicial de 109 NTU, observaram remoção de turbidez de 71,2%.
Monteiro et al. (2013), buscando a efetividade do tratamento terciário de esgoto sanitário proveniente de lagoa de polimento, compararam diferentes doses do polímero aniônico com o coagulante químico cloreto férrico, sendo as concentrações de polímero 5, 10 e 20 mg.L-1. Os autores constaram que o polímero aniônico não promoveu melhoras na remoção de turbidez do efluente, uma vez que a maior remoção foi de 15%. Os autores sugerem que as algas podem ter exercido influência. Possivelmente a má formação de flocos deveu-se à dificuldade da desestabilização das partículas coloidais, associada à excessiva carga negativa presente na superfície das algas.
Máximo (2007), avaliando o tratamento de lixiviado bruto, utilizou dosagens Tanfloc SG que variaram de 600 a 2400 mg.L-1, sendo que na dosagem de 1800 mg.L-1 o
autor verificou as melhores condições de remoção de turbidez, em torno de 66%. O mesmo autor comparou também a adição de polímero aniônico em dosagens na faixa de 1 a 2,25 mg.L-1, porém não houve variações significativas em função da aplicação de polímero.
Castrillón et al. (2010) visando o pré-tratamento de lixiviado de aterro sanitário antigo utilizando o coagulante PAC, na dosagem de 500 mg.L-1 e no pH de 5,5, alcançaram resultados de remoção de turbidez de 91,6%, demostrando a efetividade do coagulante, valores superiores aos encontrados neste trabalho.
Tabela 3. Modelos de regressão para variação da turbidez em função da dosagem em relação ao pH inicial e tratamento (coagulante)
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 PAC y = 5E-08x3 - 0.0002x2 + 0.1986x - 2.8153 R² = 0.943 y = -2E-15x3 - 7E-05x2 + 0.1644x - 6.3626 R² = 0.968 y = 7E-08x3 - 0.0002x2 + 0.1936x - 3.7173 R² = 0.974 Tanfloc SG y = 3E-07x3 - 0.0007x2 + 0.3998x + 2.5059 R² = 0.923 y = 8E-07x3 - 0.0018x2 + 0.8168x - 22.268 R² = 0.965 y = -2E-08x3 - 2E-05x2 + 0.1296x - 0.2882 R² = 0.996 PAC + PA y = 7E-08x3 - 0.0002x2 + 0.1636x - 1.4537 R² = 0.864 y = -6E-08x3 + 6E-05x2 + 0.09x + 1.4844 R² = 0.997 y = 3E-08x3 - 0.0001x2 + 0.1401x + 4.494 R² = 0.995 Tanfloc SG + PA y = 2E-07x3 - 0.0006x2 + 0.4048x - 18.931 R² = 0.825 y = 2E-07x3 - 0.0005x2 + 0.3853x - 9.7759 R² = 0.868 y = 4E-08x3 - 0.0001x2 + 0.1443x + 3.1174 R² = 0.987
A b
Figura 6 - Variação da turbidez em função do pH inicial e dosagem do coagulante
PAC (a) e PAC+PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
a b
Figura 7 - Variação da turbidez em função do pH inicial e dosagem do coagulante
Tanfloc SG (a) e Tanfloc SG + PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo
pH 9.
a b
Figura 8 – Superfície de resposta da variação da turbidez em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC (a) e PAC+PA (b)
a b
Figura 9 - Superfície de resposta da variação da turbidez em função do pH inicial e dosagem do coagulante Tanfloc SG (a) e Tanfloc SG + PA (b).
3.1.4 Variação de Cor
Assim como exposto para os parâmetros variação de pH e turbidez verificou-se que a variação da cor foi dependente do pH inicial e das dosagens de cada um dos coagulantes (Figuras 10 e 11 (modelagem) e Figuras 12 e 13 (superfície de resposta).
Os resultados da variação de cor mostraram que no pH inicial de 9 conforme houve aumento da dosagem dos coagulantes, houve aumento na remoção de cor. Verificou-se também que tanto o coagulante PAC adicionado do polímero auxiliar de floculação (PA), quanto o Tanfloc SG adicionado do PA resultaram em remoções acima de 80%, com a dosagem de 1.250 mg.L-1, demonstrando que o auxiliar de floculação juntamente com o coagulante contribuiu com o aumento da remoção da cor.
Quando se utilizou somente o coagulante, o Tanfloc SG resultou em remoções de 56% na dosagem de 1.250 mg.L-1, e com o coagulante PAC na dosagem de 1.250 mg.L
-1 observaram-se remoções superiores a 63%. Pedroso et al. (2011) em testes realizados
com o coagulante Tanfloc SG como alternativa de tratamento primária de lixiviado, obteve melhores resultados de remoção da cor aparente (96%) em pH 9 e concentração 100 mg.L-1. Esses autores ressaltam que a remoção de cor aparente aponta para uma
importante remoção de compostos dissolvidos.
Pedroso et al. (2012) estudaram a aplicação de diferentes doses de Tanfloc em diferentes amostras de lixiviado, coletadas entre os meses de setembro de 2011 a dezembro de 2011. Optou-se em avaliar diferentes amostras de lixiviado devido à sua composição ser extremamente variável. Cada amostra representou os possíveis valores (altos, médios e baixos) encontrados para o lixiviado com relação aos parâmetros estudados como cor, turbidez e substâncias húmicas presentes no aterro sanitário de
Maringá-PR. Segundo os autores, a eficiência no tratamento de
coagulação/floculação/decantação das 3 amostras estudadas foi obtida quando o lixiviado era corrigido para pH=9 e utilizava-se dosagens de 1.500 mg.L-1 na amostra 1 (59,97%), 1.100 mg.L-1 na amostra 2 (33,80%) e 1.500 mg.L-1 na amostra 3 (48,70%).
Nos resultados para o pH inicial de 7 verificou-se que nas dosagens próximas a 750 mg.L-1 do coagulante Tanfloc SG, as remoções de cor se aproximaram de 90%. Em concentrações maiores de Tanfloc SG houve queda na remoção, apresentando inclusive aumento de cor em vez de redução, fato semelhante com a adição do PA. Este resultado evidencia que a desestabilização das cargas de superfície dos sólidos coloidais e a
aglutinação destes foi prejudicada pelas maiores concentrações do coagulante e do polímero.
Com o coagulante PAC + PA em dosagens de 1.250 mg.L-1 foram alcançadas remoções de cor acima dos 91%, sendo possível notar a importância na aplicação do polímero auxiliar de floculação (PA) na redução da cor do lixiviado de aterro sanitário, principalmente em valores mais altos de pH.
Para o pH inicial 5,0 observou-se o mesmo comportamento da resposta da variação de cor para o pH inicial de 7, com o coagulante Tanfloc SG, sendo percentuais de remoções crescentes até a concentração de 300 mg.L-1, remoções próximas de 70%. No entanto, em doses superiores ocorreu o aumento da cor, sendo que o polímero auxiliar de floculação não promoveu melhoras na remoção da cor.
Para o coagulante PAC, doses superiores a 750 mg.L-1, no pH 5,0 resultaram em remoções de 100% da cor, indicando elevado percentual de remoção de matéria orgânica dissolvida.
Monteiro et al. (2013), analisando as melhores condições do tratamento terciário de esgoto sanitário, proveniente de lagoa de polimento, comparou diferentes doses do polímero aniônico (5, 10 e 20 mg.L-1) com coagulante químico, constatando que o
polímero aniônico não removeu cor com eficiência do efluente da lagoa, que a maior remoção foi de 18%. Assim como no caso da turbidez, os autores indicaram que a excessiva carga negativa presente na superfície das algas podem ter influenciado negativamente a ação do polímero na desestabilização dos sólidos, e com isso a formação dos flocos.
Máximo (2007), avaliando o tratamento de lixiviado, utilizou dosagens de Tanfloc SG que variaram de 600 a 2400 mg.L-1, sendo que na dosagem de 1800 mg.L-1 o autor verificou as melhores condições de remoção de cor, em torno de 56%. O autor avaliou a adição de polímero aniônico, dosagem na ordem de 1 a 2,25 mg.L-1, porém, não encontrou variações significativas em função da aplicação de polímero.
Felici (2010) utilizando o processo de coagulação/floculação aplicado ao efluente tratado por processo de lodos ativados em batelada precedido por tanques de stripping de amônia, alcançou remoção de cor de cerca de 67% na dosagem de 400 mg.L-1 no pH 10, e cerca de 87% no pH 4, indicando que a dosagem de PAC e o pH afetaram de maneira significativa a remoção de cor. De acordo com os resultados, observou-se tendência de melhora na remoção de cor com a diminuição dos valores de pH. O autor verificou que na dosagem ótima do coagulante PAC (470,7 mg.L-1 com pH 4,9), alcançou-se remoção
de cor na ordem de 97%, resultados que se assemelham com o resultado deste estudo. Castrillón et al. (2010) buscando alternativas de tratamento de lixiviado bruto de aterro sanitário antigo, utilizou o coagulante PAC, na dosagem de 500 mg.L-1 no pH 5,5,
alcançando resultados de remoção de cor de 95,4%, conseguindo elevada remoção em tratamento secundário em lixiviado de aterro sanitário.
Tabela 4. Modelos de regressão para remoção de cor em função da dosagem em relação ao pH inicial e tratamento (coagulante)
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 PAC y = 5E-08x3 - 0.0001x2 + 0.1563x - 6.3357 R² = 0.971 y = -8E-09x3 - 1E-05x2 + 0.074x - 1.7532 R² = 0.990 y = 4E-08x3 - 9E-05x2 + 0.0789x - 9.8 R² = 0.890 Tanfloc SG y = 7E-07x3 - 0.0015x2 + 0.4667x - 12.421 R² = 0.980 y = -2E-05x2 + 0.0661x - 2.7814 R² = 0.949 y = -8E-08x3 + 0.0002x2 - 0.0888x - 10.241 R² = 0.966 PAC + PA y = 7E-08x3 - 0,0002x2 + 0,1636x - 1,4537 R² = 0.997 y = -6E-08x3 + 6E-05x2 + 0,09x + 1,4844 R² = 0.994 y = 3E-08x3 - 0,0001x2 + 0,1401x + 4,494 R² = 0.985 Tanfloc SG + PA y = 4E-07x3 - 0.0009x2 + 0.2866x - 14.288 R² = 0.886 y = -5E-07x3 + 0.0009x2 - 0.4586x + 12.028 R² = 0.866 y = -5E-07x3 + 0.0009x2 - 0.4586x + 12.028 R² = 0.949 a b
Figura 10 - Variação da cor em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC
(a) e PAC+PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
a b
Figura 11 - Variação da cor em função do pH inicial e dosagem do coagulante
Tanfloc SG (a) e Tanfloc SG + PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo
a b
Figura 12 - Superfície de resposta da variação da cor em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC (a) e PAC+PA (b)
.
a b
Figura 13 - Superfície de resposta da variação da cor em função do pH inicial e dosagem do coagulante Tanfloc SG (a) e Tanfloc SG + PA (b)
3.1.5 Variação de UV254nm
Os valores de UV254nm representam medições indiretas da concentração de matéria
orgânica, e a variação desse representa de forma indireta a variação na concentração de matéria orgânica em forma de sólidos dissolvidos e suspensos no lixiviado, assim como de substâncias húmicas e fúlvicas. Assim, a variação positiva nos valores de UV254nm
indicou que parte matéria orgânica foi removida (Figuras 14 e 15 (modelo) e Figuras 16 e 17 (superfície)), corroborando com os resultados de variação de turbidez e cor apresentados (Pedroso et al., 2012)
Os resultados da variação de UV254nm mostraram que no pH inicial de 9, com
ambos os coagulantes adicionando o polímero auxiliar de floculação (PA), conforme houve aumento da dosagem dos coagulantes, houve o aumento na remoção de cor,
verificou-se que os coagulantes resultaram em remoções acima dos 31%, demonstrando que o auxiliar de floculação contribuiu com o aumento da remoção, pois sem o auxiliar as remoções não alcançaram 21%.
Segundo Pedroso et al. (2012), a eficiência no tratamento de coagulação/floculação para a remoção de UV254nm com a aplicação do coagulante Tanfloc
em três amostras de lixiviado bruto estudadas foi obtida quando o lixiviado era corrigido para pH 9 e utilizavam-se dosagens de 1500 mg.L-1 na amostra 1 (24%), 1100 mg.L-1 na
amostra 2 (31,69%) e 1500 mg.L-1 na amostra 3 (19,66%).
Nos resultados para o pH inicial de 7 verificou-se que em dosagens elevadas, no caso 1.250 mg.L-1 do coagulante PAC, as remoções se aproximaram de 56%. Com o
coagulante Tanfloc SG, obtiveram-se as melhores remoções com a dosagem de 750 mg.L
-1, resultando em até 45% de remoção de UV
254nm, no entanto, em concentrações maiores
de Tanfloc SG, houve queda na remoção, apresentando inclusive aumento de UV254nm, ao
invés de redução. Valores que demonstram a relação entre os parâmetros cor e UV254nm.
Para o pH inicial 5,0 observou-se o mesmo comportamento da resposta da variação de UV254nm para o pH inicial de 7, com o coagulante Tanfloc SG, sendo
percentuais de remoções crescentes até a concentração de 300 mg.L-1, resultando em
remoções próximas de 20%, demonstrando queda na remoção de cor. No entanto, em doses superiores ocorreu o aumento nos índices de cor, sendo que o polímero auxiliar de floculação não colaborou com remoções dos parâmetros. No mesmo pH com o coagulante PAC+PA verificaram-se remoções de 66%, sendo que sem o floculante os parâmetros eram em torno de 62%.
Para o PAC o PA melhorou as remoções em altos valores de pH e para o Tanfloc, a melhora foi em valores mais baixos de pH (Figura 9).
Tabela 6. Modelos de regressão para a variação de UV254nm em função da dosagem
em relação ao pH inicial e tratamento (coagulante)
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 PAC y = 1E-08x3 + 5E-06x2 + 0.0392x + 0.3316 R² = 0.994 y = -6E-09x3 + 3E-06x2 + 0.0599x - 2.9813 R² = 0.995 y = 2E-08x3 - 6E-05x2 + 0.0691x - 1.5622 R² = 0.984 Tanfloc SG y = 3E-07x3 - 0.0006x2 + 0.3707x - 11.218 R² = 0.996 y = -1E-07x3 + 1E-04x2 + 0.155x - 3.4554 R² = 0.980 y = -2E-07x3 + 0.0004x2 - 0.0692x + 4.1611 R² = 0.885 PAC + PA y = -7E-08x3 + 1E-04x2 + 0.0358x + 0.1957 R² = 0.988 y = -3E-08x3 + 6E-05x2 + 0.0357x + 0.1884 R² = 0.999 y = -7E-10x3 - 1E-06x2 + 0.059x - 1.456 R² = 0.244 Tanfloc + PA y = 2E-07x3 - 0.0004x2 + 0.2981x - 2.0062 R² = 0.996 y = -2E-07x3 + 0.0002x2 + 0.1017x + 0.2787 R² = 0.781 y = 8E-08x3 - 0.0001x2 + 0.077x - 1.3744 R² = .984
a b
Figura 14 - Variação do UV254nm em função do pH inicial e dosagem do coagulante
PAC (a) e PAC+PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
a b
Figura 15 - Variação do UV254nm em função do pH inicial e dosagem do coagulante
Tanfloc SG (a) e Tanfloc SG + PA (b); Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo
pH 9.
a b
Figura 16 - Superfície de resposta da variação do UV254nm em função do pH inicial e
a b
Figura 17 - Superfície de resposta da variação do UV254nm em função do pH inicial e
dosagem do coagulante Tanfloc SG (a) e Tanfloc SG + PA (b).
3.1.3 Produção de lodo
Apesar de não se ter verificado alteração nos valores de turbidez em relação aos tempos de decantação, comparando os valores de pH inicial, percebeu-se que, principalmente, para o pH inicial de 9 e dosagens mais altas do coagulante Tanfloc SG, o tempo de sedimentação favoreceu o adensamento do lodo, pois do tempo 20 min ao tempo 60 min houve redução do volume do lodo decantado.
Segundo Vaz et al. (2010) uma das principais vantagens do coagulante Tanfloc SG é que o lodo gerado pelo Tanfloc, por se tratar de um coagulante orgânico não possui sais de alumínio e ferro incorporado, portanto, é biodegradável o que possibilita sua compostagem e disposição final. Porém, observou-se neste trabalho que o lodo pode ter dificuldades de adensamento, que foram melhoradas com a incorporação do floculante.
Máximo (2007) avaliando a decantação de lodo, utilizou dosagens que variaram de 600 a 2400 mg.L-1, sendo que na dosagem considerada ótima de 1800 mg.L-1, com tempo de decantação de 20 min apresentou o volume de 500 ml.L-1, para o tempo de 40
minutos resultou em 480 ml.L-1 e com 60 minutos 475 ml.L-1, dando indícios que o lodo possui decantação lenta
Sletten et al. (1995) e Zhang et al. (2005) afirmaram que a utilização do polímero aniônico como auxiliar de floculação auxiliando no tratamento de lixiviado de aterro sanitário, pode provocar a aceleração da velocidade de sedimentação das partículas de 5 a 10 vezes, possuindo aglomeração e sedimentação em menor tempo de retenção, fato que também ocorreu no estudo apresentado, pois o polímero aniônico não colaborou com a redução do tempo de sedimentação, porém, o mesmo aumentou o volume de lodo, tendo em vista que o tratamento combinado entre coagulante e PA apresentaram volumes maiores comparados com apenas o coagulante.
Os maiores volumes de lodo produzidos para o coagulante PAC estão nas maiores dosagens dos coagulantes e nos valores de pH de neutro a ácido, que são as condições de maior variação de UV254nm e de cor e turbidez (Tabela 7 e Figura 10).
Tabela 7. Modelos de regressão para volume de lodo em função da dosagem em relação ao pH inicial e coagulante PAC e no tempo de decantação de 20, 40 e 60 min.
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 20 min y = 9E-09x3 + 9E-06x2 + 0,0367x + 0,7261 R² = 0,990 y = -2E-08x3 + 2E-05x2 + 0,0464x - 0,9066 R² = 0,986 y = 2E-08x3 - 5E-05x2 + 0,0629x - 0,6257 R² = 0,890 40 min y = 3E-09x3 + 2E-06x2 + 0,0449x + 0,3753 R² = 0,963 y = 1E-07x3 - 0,0002x2 + 0,1932x + 1,3436 R² = 0,993 y = 4E-08x3 - 0,0001x2 + 0,087x - 1,9591 R² = 0,920 60 min y = 4E-08x3 - 6E-05x2 + 0,0695x + 0,5613 R² = 0,968 y = 1E-07x3 - 0,0003x2 + 0,2182x + 0,5804 R² = 0,997 y = 3E-08x3 - 8E-05x2 + 0,0773x - 0,7012 R² = 0,933 20 min. 40 min. 60 min.
Figura 18 – Volume de lodo em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC
dos tempos de decantação de 20, 40 e 60 min. Modelo pH 5; Modelo pH 7;
20 min. 40 min.
60 min.
Figura 19 – Superfície de resposta do volume de lodo em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC dos tempos de decantação de 20, 40 e 60 min.
Os maiores volumes encontrados de lodo, corroboram com as maiores variações de UV254nm e de cor e Turbidez, refletindo na melhor efetividade do tratamento. Os
diferentes tempos de decantação pouco influenciaram quando se utilizou o coagulante PAC, demonstrando que o coagulante resulta em uma decantação instantânea (Tabela 8 e Figura 20).
Tabela 8. Modelos de regressão para volume de lodo em função da dosagem em relação ao pH inicial e coagulante PAC + PA e no tempo de decantação de 20, 40 e 60 min.
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 20 min y = -7E-08x3 + 0,0001x2 + 0,0332x + 0,5902 R² = 0,965 y = -3E-08x3 + 6E-05x2 + 0,0338x + 0,4704 R² = 0,999 y = -5E-09x3 + 8E-06x2 + 0,0533x - 0,5832 R² = 0,994 40 min y = -7E-08x3 + 0,0001x2 + 0,0342x + 0,4401 R² = 0,965 y = -3E-08x3 + 6E-05x2 + 0,0338x + 0,4704 R² = 0,999 y = 6E-09x3 - 1E-05x2 + 0,0638x - 0,7655 R² = 0,996 60 min y = -7E-08x3 + 0,0001x2 + 0,0337x + 0,5104 R² = 0,965 y = -3E-08x3 + 6E-05x2 + 0,0338x + 0,4704 R² = 0,999 y = 6E-09x3 - 1E-05x2 + 0,0638x - 0,7655 R² = 0,996
20 min. 40 min.
60 min.
Figura 20 – Volume de lodo em função da dosagem do coagulante PAC+PA nos
tempos de decantação de 20, 40 e 60 min. e para cada valor inicial de pH. Modelo
pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
60 min.
Figura 21 – Superfície de resposta do volume de lodo em função do pH inicial e dosagem do coagulante PAC + PA dos tempos de decantação de 20, 40 e 60 min.
Os valores obtidos na produção de volume de lodo com o coagulante Tanfloc SG são o dobro do volume comparado com o coagulante PAC, quando se busca as maiores remoções de cor e turbidez. Indicando que possivelmente o lodo do Tanfloc SG não é de boa sedimentabilidade comparado ao lodo do PAC.
Para o Tanfloc SG também os maiores volumes de lodo estão relacionados com as melhores remoções de UV254nm, sendo as melhores remoções obtidas nas maiores
dosagens do coagulante e no pH de neutro a básico, mas não coincide exatamente nas maiores remoções de cor e turbidez (Tabela 9 e Figura 22).
Tabela 9. Modelos de regressão para volume de lodo em função da dosagem em relação ao pH inicial e tratamento (coagulante) coagulante Tanfloc SG e no tempo de decantação de 20, 40 e 60 min.
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 20 min y = 2E-07x3 - 0,0005x2 + 0,3241x - 4,0985 R² = 0,863 y = -1E-07x3 + 0,0001x2 + 0,1396x - 1,1019 R² = 0,999 y = -2E-07x3 + 0,0003x2 - 0,0529x + 1,6666 R² = 0,988 40 min y = 2E-07x3 - 0,0005x2 + 0,3041x - 8,0942 R² = 0,978 y = -3E-08x3 - 8E-07x2 + 0,1534x + 0,7736 R² = 0,988 y = -1E-07x3 + 0,0002x2 - 0,0156x + 2,2805 R² = 0,989 60 min y = 1E-07x3 - 0,0003x2 + 0,2357x - 3,2238 R² = 0,916 y = -7E-09x3 - 7E-05x2 + 0,1788x + 0,4715 R² = 0,976 y = -9E-08x3 + 0,0002x2 - 0,0014x + 0,8931 R² = 0,993
20 min. 40 min.
60 min.
Figura 22 – Volume de lodo em função da dosagem do coagulante Tanfloc SG nos
tempos de decantação de 20, 40 e 60 min. e para cada valor inicial de pH. Modelo
pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
20 min.
60 min.
Figura 23 – Superfície de resposta do volume de lodo em função do pH inicial e dosagem do coagulante Tanfloc SG dos tempos de decantação de 20, 40 e 60 min.
A presença do polímero quando comparado com o tratamento onde se utilizou apenas o coagulante Tanfloc SG, melhora as condições de formação de lodo. Nas condições de alta remoção de cor e turbidez o volume do lodo gerado se reduz drasticamente, fato este pelo polímero possuir a função de aglutinação da matéria orgânica suspensa ou dissolvida, aumentando o tamanho dos flocos, consequentemente melhorando seu adensamento (Tabela 10 e Figura 23).
O tempo de decantação quando se utiliza o coagulante Tanfloc SG, possui variação significativa, sendo que quanto maior o tempo de decantação, maior o volume de lodo produzido, independente da faixa de pH analisado.
Tabela 10. Modelos de regressão para volume de lodo em função da dosagem em relação ao pH inicial e tratamento (coagulante), coagulante Tanfloc SG + PA e no tempo de decantação de 20, 40 e 60 min.
Tratamentos Valores iniciais de pH
pH 5 pH 7 pH 9 20 min y = 2E-07x3 - 0,0004x2 + 0,2876x - 0,4091 R² = 0,970 y = -2E-07x3 + 0,0002x2 + 0,0998x + 0,5607 R² = 0,987 y = 8E-08x3 - 9E-05x2 + 0,0716x - 0,5505 R² = 0,994 40 min y = 2E-07x3 - 0,0004x2 + 0,2886x - 0,5591 R² = 0,970 y = -2E-07x3 + 0,0002x2 + 0,1034x + 0,4935 R² = 0,987 y = 8E-08x3 - 9E-05x2 + 0,0716x - 0,5505 R² = 0,994 60 min y = 2E-07x3 - 0,0004x2 + 0,2882x - 0,4888 R² = 0,970 y = -2E-08x3 + 4E-05x2 + 0,0302x - 0,5472 R² = 0,987 y = 8E-08x3 - 9E-05x2 + 0,0716x - 0,5505 R² = 0,994
20 min. 40 min.
60 min.
Figura 24 – Volume de lodo em função da dosagem do coagulante Tanfloc SG + PA nos tempos de decantação de 20, 40 e 60 min. e para cada valor inicial de pH.
Modelo pH 5; Modelo pH 7; Modelo pH 9.
60 min.
Figura 25 – Superfície de resposta do volume de lodo em função do pH inicial e dosagem do coagulante Tanfloc SG + PA dos tempos de decantação de 20, 40 e 60 min.
3.1.6 Cor Residual
Considerando que o parâmetro cor é um dos parâmetros mais importantes neste estudo, a cor residual após coagulação/floculação deve ser avaliada. Na resolução brasileira não há definição da cor para lançamento, porém, após o lançamento e mistura, a cor não deve alterar a condição de cor natural do corpo hídrico (rios classificados como classe 1) ou não ser superior a 75 uH (rios classe 2 e 3). A maior parte dos rios brasileiros é classificada como rios classe 2.
As médias dos parâmetros residuais da cor do efluente tratado pelo processo de coagulação/floculação demonstraram que, em todos os valores iniciais de pH analisados, os tratamentos com PAC e PAC+PA, em dosagens superiores a 300 mg.L-1, reduziram no mínimo 50% da cor (Figura 12).
Esse comportamento não foi verificado para o Tanfloc SG ou Tanfloc SG+PA. A cor residual variou muito em função do pH e da utilização do PA. Porém, os menores valores residuais de cor considerando as menores dosagens foram encontrados nos valores inicias de pH de cinco e sete.
Nos valores de pH de cinco e sete, ambos os coagulantes Tanfloc SG e PAC apresentaram remoções semelhantes em valores de baixa dosagem, sem a necessidade de polímero. No valor de pH 9, o PAC, PAC+PA e o Tanfloc SG+PA levaram a cor residual a valores muito semelhantes.
pH 9 pH 7
pH 5
Figura 26 – Cor residual em função do pH inicial, dosagem dos coagulantes e tratamento (tipos de coagulantes).
4. CONCLUSÕES
Mostra-se que a utilização do processo de coagulação/floculação para remover matéria orgânica suspensa e dissolvida do lixiviado de aterro sanitário é eficiente.
Na dosagem do PA utilizado não se tem resultados importantes em relação à melhoria na remoção dos parâmetros investigados.
Em condições de pH natural e pH básico o coagulante Tanfloc SG mostra bons resultados, mas, o coagulante PAC mostra-se superior, alcançando elevados percentuais de remoção de turbidez, cor e UV254nm em todos os valores de pH analisados, além de
resultar em baixas alterações do pH e menores volumes produzidos de lodo.
Tempos de decantação maiores do que 20 min. não interferem nos parâmetros turbidez, cor e UV254nm, porém, contribuem para o melhor assentamento do lodo para o
Tanfloc.
5. AGRADECIMENTOS
A Universidade Federal de Mato Grosso e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CNPQ) pelo apoio prestado. Á SANORTE PELA disponibilidade do lixiviado para o estudo.
