Processos físico-químicos e biológicos associados para tratamento de chorume

Professor Adjunto do Departamento de Engª Sanitária e Meio Ambiente da UERJ

Diretor Técnico da TECMA – Tecnologia em Meio Ambiente Ltda

gandhi@tecma-tecnologia.com.br

Engº. Gandhi Giordano

• Descrição de formação do chorume

• Tratamento convencional na ETC

• Tratamento alternativo / Primário

FORMAÇÃO DO CHORUME

A formação do chorume está relacionada a diversos fatores, tais como:

A origem dos resíduos e sua composição

O clima local

A forma do aterro e sua operação

A idade do aterro

FORMAÇÃO DO CHORUME

60%

25%3% 4%3%

5%

PapéisMatéria orgânicaOutrosVidroPlásticosMetais

COMPOSIÇÃO MÉDIA DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO BRASIL

Proteínas

Gorduras

Ácidos orgânicos

Açúcares

Outros produtos da decomposição dos resíduos

Substâncias químicas contidas em restos de embalagens, principalmente dos produtos de limpeza e pesticidas

Decomposição de vegetais ou restos de madeira, contribui para a presença de compostos húmicos dificilmente degradáveis

Os chorumes são compostos de

matéria orgânica e inorgânica

Fração Orgânica:

A percolação das águas das chuvas através do leito de resíduos é o fator mais importante para a geração do chorume (líquido enriquecido pela matéria orgânica e inorgânica, original ou oriunda da biodegradação dos resíduos, e em vários casos pelos produtos da sua queima incompleta).

O chorume é então o produto da lixiviação dos resíduos urbanos nas condições de disposição.

FORMAÇÃO DE CHORUME

Resíduos Sólidos Urbanos

SolubilizaçãoProteínas, sais, amônia,

ácidos orgânicos e carbônicos

Processos fermentativos

Orgânicos residuais, amônia, sais,

complexos metálicosLixiviação

CHORUME

PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CHORUME

Chorume Bruto

CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS CHORUMES

Concentração de matéria orgânica elevada

Recalcitrância aos processos biológicos de tratamento

Nitrogênio amoniacal

Sais

Toxicidade aos organismos aquáticos

HISTÓRICO DO CHORUME BRUTO – 2007 A 2009

Parâmetros MédiasCloretos, mg/L Cl- 3092 - 3964Condutividade, mS/cm 19636 - 20976Cor, mg Pt/L 5332 - 5921DBO, mgO2/L 186 - 266DQO, mgO2/L 3097 - 2906Nitrogênio Amoniacal, mg/L N 1029 - 989pH 8,7 - 8,4

Água GásGás

Solo natural da base do aterro

Água subterrânea

Rolo compactado de baixa permeabilidade

Poço de drenagem e coleta de chorumeSistema de detecção e

coleta de chorume

Para o sistema de recuperação de gás

Proteção da cobertura de argila

Para tratamento de chorume

Poços de monitoramento

Cobertura diária de resíduos dispostos

Sistema co letor de chorume Material de drenagem

Resíduo sólido

Tubo de drenagem

Mantas impermeab ilizantes

Água Água Gás

Gás

Solo natural da base do aterro

Água subterrânea

Rolo compactado de baixa permeabilidade

Poço de drenagem e coleta de chorumeSistema de detecção e

coleta de chorume

Para o sistema de recuperação de gás

Proteção da cobertura de argila

Para tratamento de chorume

Poços de monitoramento

Cobertura diária de resíduos dispostos

Sistema co letor de chorume Material de drenagem

Resíduo sólido

Tubo de drenagem

Mantas impermeab ilizantes

Água

ATERRO SANITÁRIO COM A CONCEPÇÃO MODERNA

Etapa Preliminar

Etapa Primária

Etapa Terciária

Etapa Secundária

Reuso

Processo de Tratamento do Chorume

Processo de tratamento de chorume (diagrama de blocos)

CHORUME BRUTO

EQUALIZAÇÃO

PENEIRAMENTO

PRECIPITAÇÃO QUÍMICA

DECANTAÇÃO PRIMÁRIA

STRIPPING DE AMÔNIA

CORREÇÃO DE pH

LAVAGEM GASES

TANQUE DE AERAÇÃO

DECANTADOR SECUNDÁRIO

CHORUME APÓS TRATAMENTO PRIMÁRIO

CHORUME APÓS TRATAMENTO SECUNDÁRIO

FILTRAÇÃO

NANOFILTRAÇÃO

CHORUME TRATADO

Tratamento Primário Tratamento Secundário Tratamento Terciário

GASES

CAL

NUTRIENTES

CORREÇÃO DE pH

LODO BIOLÓGICO

LODO FÍSICO-QUÍMICO

• Equalização

• Peneiramento

Etapa Preliminar

ETC CANDEIAS - PE

• Precipitação química com adição de cal

• Decantação

• Remoção de amônia

• Leito de contato

Etapa Primária

TRATAMENTO PRIMÁRIO –

CLARIFICAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA

VAI P/ TRATAMENTOPRIMÁRIO

LODO VAI P/ TQ. DE LODO

DECANTADORPRIMÁRIO

ATERRO DE RESÍDUOSHOSPITALARES

CALHA DE PRÉ-SEDIMENTAÇÃODECANTADOR DE

CAL REAGIDATQ. DE

MISTURA

TQ. DEEQUALIZAÇÃO

LAGOA DEEQUALIZAÇÃO

AERADOR

TQ. DE PREPARAÇÃODE CAL

MISTURADOR LENTO

CHORUME BRUTO

BOMBACENTRÍFUGA

BOMBA HELICOIDALALIMENTAÇÃO DE CAL

PENEIRA MECÂNICA

O efluente do tratamento primário já apresenta-se isento do odor característico do chorume.

TRATAMENTO PRIMÁRIO

PRECIPITAÇÃO QUÍMICA

Aspectos resultantes da precipitação química com cal:

Precipitação de sais orgânicos

Precipitação de sais inorgânicos

Liberação do N-amoniacal

Tanque de leite de cal

REDUÇÃO DA DQO EM FUNÇÃO VARIAÇÃO DO pH

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

8 9 10 11 12 12,5

pH

DQ

O (m

gO

2/L)

AMOSTRA 1

AMOSTRA 2

Estrutura orgânica insolubilizada pelo cálcio

PRECIPITAÇÃO QUÍMICA DE SAIS ORGÂNICOS

2C17 H35 COONa + Ca+2 (C17 H35 COO)2 Ca

+ Na+

PRECIPITAÇÃO QUÍMICA DE SAIS INORGÂNICOS

Ca(OH)2 + Ca(HCO3 )2 2CaCO3

+ 2H2 O

10 Ca+2 + 6 PO4- + 2OH- Ca10 .(PO4 )6 .(OH)2

(hidroxiapatita)

NH4+ + HCO3

- + Ca(OH)2 NH3(aq) stripping+ CaCO3

+ 2H2 O

ASPECTO DO CHORUME APÓS A PRECIPITAÇÃO QUÍMICA COM CAL

RESÍDUOS CALCINADOS DO LODO GERADO NA ETAPA PRIMÁRIA DA ETC DE GRAMACHO

Cinzas da fração flotada

Cinzas da fração sedimentada

DECANTADORPRIMÁRIO

STRIPPING DA AMÔNIA

A remoção da amônia por stripping mostrou ser a etapa mais importante do tratamento do chorume, tendo sido obtidos resultados experimentais que apresentaram eficiências >90%, mesmos em temperaturas próximas de 20 °C.

A amônia arrastada pelo fluxo de ar pode ser recuperada na forma de (NH4 )2 SO4 , após lavagem com H2 SO4.

0

1000

2000

3000

4000

5000

8,2 9 10 11 12

pH

mg

NH

3/L

EFEITO DO pH SOBRE A REMOÇÃO DE AMÔNIA (22oC)

EFEITO DA TEMPERATURA NA REMOÇÃO DA AMÔNIA POR STRIPPING EM pHi = 12,3

0 20 40 60 80 100 120

0.36788

1

1-

t (min)

8oC 25oC 33oC 46oC

pH = 12,3

Após o stripping ocorre a correção de pHfaixa de 9,0 a 9,5 12 para pH a com adição gás carbônico, para alimentar o Tanque de Aeração.

Faixa operacional pH no Tanque de Aeração: 7,0 a 8,5.

CORREÇÃO DE pH

Chorume Após correção do pH com gás carbônico

Carbonato de cálcio precipitado após correção de pH

ADIÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO

O objetivo da adição do ácido fosfórico é fornecer nutrientes para o balanceamento da biomassa e remoção de amônia.

Adição de micronutrientes

HISTÓRICO DO CHORUME

APÓS O TRATAMENTO PRIMÁRIO – 2007 A 2009

Parâmetros MédiasCondutividade, S/cm 7020 - 7839Cor, mg Pt/L 758 - 672DBO, mgO2/L 44 - 98DQO, mgO2/L 619 - 794Nitrogênio Amoniacal, mg/L N 181 - 337pH 11,9 - 12,1

• Lodos ativados

• Oxidação de matéria orgânica

• Nitrificação e disnitrificação

Etapa Secundária

TRATAMENTO SECUNDÁRIOLODOS ATIVADOS “AERAÇÃO PROLONGADA”

TANQUE DE AERAÇÃO

SECUNDÁRIODECANTADOR

DE LODOREMOVEDOR

VAI P/ TRATAMENTO

TERCIÁRIOPRIMÁRIO

VEM DOTRATAMENTO

AERADOR

DE LODO

RETORNO

CORREÇÃO DE pHDOSAGEM DE NUTRIENTES

LODOS ATIVADOS

TANQUE DE AERAÇÃO

DECANTADOR SECUNDÁRIO

HISTÓRICO DO CHORUME

APÓS O TRATAMENTO SECUNDÁRIO – 2007 A 2009

Parâmetros MédiasAlcalinidade Total, mg CaCO3/L 363 - 440 Cálcio, mg/L Ca 221 - 117 Condutividade, S/cm 8290 - 4705Cor, mg Pt/L 449 - 507DBO, mgO2/L 42 - 40 DQO, mgO2/L 428 - 394Nitrogênio Amoniacal, mg/L NpH 7,2 - 8,3Resíduo Não Filtrável Total, mg/L 74 - 124Resíduo Não Filtrável Volátil, mg/L 52 - 73

3 – 29

• Pré-filtragem

• Correção de pH

• Membrana de nanofiltração

Etapa Terciária

TRATAMENTO TERCIÁRIO

POÇO DESUCÇÃO

DE AREIA

FILTRO

VEM DO TRATAMENTO

SECUNDÁRIO

UNIDADE DE NANOFILTRAÇÃO

CALHA

PARSHALL

PULMÃOTANQUE

RECEPTORCORPO

FILTROPRÉ-

SISTEMA DE NANOFILTRAÇÃO

CLARIFICAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA

Chorume Bruto

Chorume após

tratamento físico-químico

Chorume Clarificado

HISTÓRICO EFLUENTE TERCIÁRIO – 2007 A 2008Parâmetros Médias

Alcalinidade Total, mg CaCO3/L 53 - 66Cálcio, mg/L Ca 50 - 18Cloretos, mg/L Cl- 302 - 119Condutividade, S/cm 1356 - 611Cor, mg Pt/L 53 - 52DBO, mgO2/LDetergentes (MBAS), mg/L 1 - <0,20DQO, mgO2/L 45 - 35Fósforo Total, mg/LMateriais Sedimentáveis, mL/L 0,5 - <0,5Nitrogênio Amoniacal, mg/L NpH 7,3 - 7,7Resíduo Não Filtrável Total, mg/L

3 - 1

1 - 5

3 - 7

17 - 7

DQO (2007 - 2009)

0

400

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200

3600

4000

mgO

2/L

Bruto Primário Secundário Final

DBO

020

40

6080

100

120140

160

180200

Bruto primário secundário terciário

DBO

DQO e Nitrogênio Amoniacal

0300600900

12001500180021002400270030003300

Bruto primário secundário terciário

DQO Nitrigênio Amoniacal

Condutividade e Cor

02000400060008000

100001200014000160001800020000

Bruto primário secundário terciário

Condutividade Cor

258

215

172

129

86

43

0

UTp Bruto/Primário

Secundário

Terciário

TOXICIDADE

Utp: Limite = 8 ou 12,5% de efluente + 87,5% de água

TOXICIDADE

Efluente Bruto

• No efluente bruto o Ceno % variou de 0,39 à 3,12 e a Utp de 32 à 256.*

Efluente Final

• No efluente final o Ceno % variou de 1 à 4 e a Utp de 25 à 100.*

*Em um período de 6 meses consecutivos

DBO não é um parâmetro indicado para quantificar a carga orgânica do chorume

Cloretos e N-amoniacal estão sempre presentes em altas concentrações nos chorumes

Metais pesados não são concentrados normalmente em chorumes, exceto o Zinco

A variação do pH ocorre entre a faixa de 7,8 a 8,5, conforme a metanização do chorume

Cor intensa e baixa turbidez

OBSERVAÇÕES FINAIS SOBRE OS PARÂMETROS SANITÁRIOS

ETE – Lodos Ativados

• Chorume Clarificado

• Processos Biológicos Aeróbios

• Biodegradação

• Adsorção

• Redução do efeito osmótico pela diluição do chorume com esgoto