Processos físico-químicos e - ABES-RS · e Meio Ambiente da UERJ. Diretor Técnico da TECMA –...
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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
Engº. Gandhi Giordano
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• Descrição de formação do chorume
• Tratamento convencional na ETC
• Tratamento alternativo / Primário
FORMAÇÃO DO CHORUME
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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
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60%
25%3% 4%3%
5%
PapéisMatéria orgânicaOutrosVidroPlásticosMetais
COMPOSIÇÃO MÉDIA DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO BRASIL
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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:
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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
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Resíduos Sólidos Urbanos
SolubilizaçãoProteínas, sais, amônia,
ácidos orgânicos e carbônicos
Processos fermentativos
Orgânicos residuais, amônia, sais,
complexos metálicosLixiviação
CHORUME
PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CHORUME
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Chorume Bruto
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CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS CHORUMES
Concentração de matéria orgânica elevada
Recalcitrância aos processos biológicos de tratamento
Nitrogênio amoniacal
Sais
Toxicidade aos organismos aquáticos
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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
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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
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Etapa Preliminar
Etapa Primária
Etapa Terciária
Etapa Secundária
Reuso
Processo de Tratamento do Chorume
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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
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• Equalização
• Peneiramento
Etapa Preliminar
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ETC CANDEIAS - PE
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• Precipitação química com adição de cal
• Decantação
• Remoção de amônia
• Leito de contato
Etapa Primária
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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
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O efluente do tratamento primário já apresenta-se isento do odor característico do chorume.
TRATAMENTO PRIMÁRIO
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PRECIPITAÇÃO QUÍMICA
Aspectos resultantes da precipitação química com cal:
Precipitação de sais orgânicos
Precipitação de sais inorgânicos
Liberação do N-amoniacal
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Tanque de leite de cal
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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
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Estrutura orgânica insolubilizada pelo cálcio
PRECIPITAÇÃO QUÍMICA DE SAIS ORGÂNICOS
2C17 H35 COONa + Ca+2 (C17 H35 COO)2 Ca
+ Na+
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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
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ASPECTO DO CHORUME APÓS A PRECIPITAÇÃO QUÍMICA COM CAL
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RESÍDUOS CALCINADOS DO LODO GERADO NA ETAPA PRIMÁRIA DA ETC DE GRAMACHO
Cinzas da fração flotada
Cinzas da fração sedimentada
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DECANTADORPRIMÁRIO
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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.
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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)
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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
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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
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Chorume Após correção do pH com gás carbônico
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Carbonato de cálcio precipitado após correção de pH
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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
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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
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• Lodos ativados
• Oxidação de matéria orgânica
• Nitrificação e disnitrificação
Etapa Secundária
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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
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LODOS ATIVADOS
TANQUE DE AERAÇÃO
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DECANTADOR SECUNDÁRIO
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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
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• Pré-filtragem
• Correção de pH
• Membrana de nanofiltração
Etapa Terciária
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TRATAMENTO TERCIÁRIO
POÇO DESUCÇÃO
DE AREIA
FILTRO
VEM DO TRATAMENTO
SECUNDÁRIO
UNIDADE DE NANOFILTRAÇÃO
CALHA
PARSHALL
PULMÃOTANQUE
RECEPTORCORPO
FILTROPRÉ-
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SISTEMA DE NANOFILTRAÇÃO
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CLARIFICAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA
Chorume Bruto
Chorume após
tratamento físico-químico
Chorume Clarificado
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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
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DQO (2007 - 2009)
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3600
4000
mgO
2/L
Bruto Primário Secundário Final
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DBO
020
40
6080
100
120140
160
180200
Bruto primário secundário terciário
DBO
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DQO e Nitrogênio Amoniacal
0300600900
12001500180021002400270030003300
Bruto primário secundário terciário
DQO Nitrigênio Amoniacal
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Condutividade e Cor
02000400060008000
100001200014000160001800020000
Bruto primário secundário terciário
Condutividade Cor
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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
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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
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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
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ETE – Lodos Ativados
• Chorume Clarificado
• Processos Biológicos Aeróbios
• Biodegradação
• Adsorção
• Redução do efeito osmótico pela diluição do chorume com esgoto