Landfill leachate treatment through the integration of air-stripping, membrane bioreactor, advanced oxidative process and nanofiltration

Abstract

Esta pesquisa avalia a integração dos processos de air-stripping/absorção (AS/AB), biorreator com membranas inoculado com Saccharomyces cerevisiae (BRMLEV), POA/Fenton e nanofiltração (NF), visando a remoção/recuperação da amônia e reuso do lixiviado de aterro sanitário (LFL). O lixiviado estabilizado se destaca pela alta concentração de demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio amoniacal (N-NH3) e compostos recalcitrantes. Inicialmente, foi avaliado o desempenho do BRMLEV em diferentes razões DQO/N. A menor relação DQO/N favoreceu o crescimento da levedura no líquido reacional, mesmo sob condições adversas. Em maior relação DQO/N, alta remoção de matéria orgânica em termos de DQO (71 ± 4%) e remoção de amônia (97 ± 3%) foi observada. A análise da aplicação dos processos de AS/AB como pré- ou pós-tratamento do BRMLEV no âmbito técnico e econômico demonstrou que a melhor forma de integrar os processos AS/AB é como pré-tratamento do BRMLEV (AS/AB – BRMLEV). Essa rota permitiu a recuperação de 7 kg de amônia por m³ de lixiviado tratado. A concentração de amônia na alimentação do processo AS/AB foi um fator chave para atingir as especificações do mercado em termos da comercialização do fertilizante obtido. A operação do AS em altas temperaturas (60°C) foi a que apresentou maior taxa de remoção de amônia (99%). Portanto, a integração AS/AB – BRMLEV permite a obtenção de um permeado com concentração final de 2.902 ± 374 mg L-1 de DQO e 9 ± 7,5 mg L-1 de amônia. Apesar de ter sido possível atingir o padrão de lançamento para amônia, não foi possível atingir o padrão para DQO, em que a fração remanescente se refere a matéria orgânica recalcitrante, necessitando da aplicação de uma etapa de polimento para este efluente. Os polimentos do permeado do BRMLEV tanto por (I) NF – Fenton quanto por (II) Fenton – NF foram avaliados, em que a NF permitiu que o LFL obtivesse concentração final de DQO de 177 mg L-1 e 88 mg L-1, respectivamente. Além de terem alcançado os padrões estabelecidos pela legislação vigente, o efluente final representa uma boa alternativa de reuso dentro da planta de aterro para contenção de poeira, terraplenagem e em canteiros de obras. O concentrado da NF foi tratado por Fenton (BRMLEV – NF – Fenton(concentrado)), em condições otimizadas, atingindo remoção de 87% de DQO. Por fim, com a realização de uma análise econômica preliminar foi verificado que a rota BRMLEV – NF – Fenton(concentrado) foi a mais vantajosa devido a menor demanda por reagentes químicos e área de membrana. Desta forma, esta rota apresenta-se como uma alternativa para subsidiar projetos de sistemas de tratamento de lixiviado em aterros sanitários, uma vez que tem sido observado o crescimento do uso de BRM e NF para o tratamento desse efluente.