Tratamento de lixiviado por processos combinados: coagulação/floculação, air stripping, ozonização e lodo ativado / Leachate treatment by combined processes: coagulation/flocculation, air stripping, ozonation and activated sludge

RESUMO Os lixiviados de áreas de disposição de resíduos municipais apresentam, em geral, alta complexidade, variabilidade, toxicidade, recalcitrância e alta concentração de nitrogênio amoniacal. Neste estudo, aplicaram-se técnicas combinadas para o tratamento de um lixiviado, a saber: coagulação/floculação (C/F), air stripping e ozonização, combinados com o tratamento por lodo ativado com/sem inserção de carvão ativado. O processo de C/F levou a uma redução na demanda química de oxigênio (DQO) de 58,1% e na cor, de 85,6%. O air stripping foi realizado em pH>12 e obteve-se diminuição dos níveis de nitrogênio amoniacal para abaixo de 60 mg.L-1. O processo de ozonização, com consumo de ozônio de 397 mgO3.L-1 e 2.376 mgO3.L-1, apresentou bons resultados, com aumento de 59,4% na relação DBO5/DQO e uma redução de toxicidade superior a 85%. Obteve-se melhor eficiência para o lodo ativado sem carvão ativado, com lixiviado pré-tratado por C/F + air stripping + ozonização (400 mgO3.L-1). Tal combinação resultou em uma redução de 90,6% na DQO do lixiviado e mais de 99% nos níveis de nitrogênio amoniacal.

ABSTRACT Leachate from waste disposal areas generally presents high complexity, variability, toxicity, recalcitrance and high concentration of ammonia nitrogen. In this work, combined techniques for the treatment of leachate were applied, namely: coagulation/flocculation, air stripping and ozonation combined with activated sludge treatment with/without activated carbon. The coagulation/flocculation process led to a COD reduction of 58.1% and color removal of 85.6%. The air stripping was performed at pH>12 and reduced ammonia levels below of 60 mg.L-1. The ozonation process (ozone consumption of 397 mgO3.L-1 and 2376 mgO3.L-1) presented good results. It was observed a BOD5/COD increase of 59.4% and a toxicity reduction of more than 85%. The best efficiency was observed with sludge activated without activated carbon for the pre-treated leachate by coagulation/flocculation + air stripping + ozonation (400 mgO3.L-1). This combination resulted in a COD reduction of 90.6% and more than 99% of ammonia nitrogen removal.

Assessment of petroleum biodegradation for Bacillus toyonensis by the using redox indicator 2,6 dichlorophenol indophenol / Avaliação da biodegradação do petróleo por Bacillus toyonensis, usando o indicador redox 2,6 diclorofenol indofenol

Petroleum degrading microorganisms have been isolated from different environments with the purpose of being used in bioremediation processes in areas impacted by petroleum spills. The objective of this study was to evaluate the ability of Bacillus toyonensis AM07 strain to metabolize petroleum compounds. The strain was isolated from the effluent dike of the Urucu Petroleum Province, Coari - Amazonas, Brazil. The degrading activity of B. toyonensis was evaluated by the colorimetric method using the redox indicator 2,6-dichlorophenol indophenol (DCPIP). Thus, the microorganism was inoculated into minimal medium with DCPIP, and with petroleum as the sole carbon source. The degradation potential of the microorganism was found by changing the DCPIP staining and absorbance readings 600nm. The results obtained demonstrated that the bacterial strain was able to degrade petroleum by altering the color of the medium from blue to colorless and by reducing the concentration of the indicator in the absorbance readings. B. toyonensis AM07 strain has shown good performance in the petroleum degradation assays and may be used in the future in remediation technologies for hydrocarbon impacted environments.

Microrganismos degradadores de petróleo têm sido isolados de diferentes ambientes com a finalidade de serem utilizados em processos de biorremediação de áreas impactadas com derrames de petróleo. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade da linhagem de Bacillus toyonensis AM07, isolada do dique de efluente da Província Petrolífera de Urucu, Coari - Amazonas, Brasil, em metabolizar compostos do petróleo. A atividade degradadora do B. toyonensis foi avaliada pelo método colorimétrico, utilizando indicador redox 2,6-diclorofenol indofenol (DCPIP). Assim, o microrganismo foi inoculado em meio mínimo com DCPIP e petróleo como única fonte de carbono. O potencial de degradação do microrganismo foi constatado mediante a mudança de coloração DCPIP e leituras de absorbância 600nm. Os resultados obtidos demonstraram que a cepa bacteriana foi capaz de degradar petróleo, alterando a coloração do meio de azul para incolor e reduzindo a concentração do indicador nas leituras de absorbâncias. A cepa de B. toyonensis AM07 mostrou bom desempenho nos ensaios de degradação do petróleo, podendo ser utilizada, no futuro, em tecnologias de remediação de ambientes impactados por hidrocarbonetos.

Tratamento de águas contaminadas por diesel/biodiesel utilizando processo Fenton / Treatment of water contaminated by diesel/biodiesel using Fenton process

A contaminação de águas por misturas diesel/biodiesel pode causar grandes impactos ambientais, relacionados à presença de compostos orgânicos recalcitrantes e tóxicos, inviabilizando o uso de processos biológicos de tratamento. A avaliação da biodegradabilidade, nas proporções B0, B25, B50, B75 e B100 (os números especificam o percentual em massa de biodiesel na mistura), indicou que a adição de biodiesel em teores acima de 50% aumenta a biodegradabilidade, alcançando 60 e 80% para B50 e B75, respectivamente. Na aplicação do processo Fenton, a remoção da matéria orgânica foi superior a 80% em todas as misturas, exceto para B0, que apresentou remoção máxima de 50%. A oxidação por Fenton se ajustou a um modelo cinético de pseudo-segunda ordem em relação à concentração de matéria orgânica, e resultou em aumento da biodegradabilidade de até 150%.

Waters contaminated with diesel/biodiesel and their blends can cause major environmental impacts, due to the presence of toxic and recalcitrant organic compounds, which invalidate the use of biological treatment processes. Evaluation of biodegradability of the blends B0, B25, B50, B75 and B100 (the numbers specify the mass percentage of biodiesel in the blend) indicated that the addition of biodiesel at concentrations above 50% increased biodegradation, reaching 60 and 80% for B50 and B75, respectively. When the Fenton process was used, removal of organic matter was greater than 80 % in all blends, except for B0, which showed maximum removal of 60%. Oxidation by Fenton was fitted with a pseudo-second order kinetic model in relation to the concentration of organic matter and resulted in increased biodegradation of up to 150%.

Caracterização e tratabilidade biológica dos efluentes líquidos gerados em cabines de pintura de uma indústria moveleira / Characterization and treatability of wastewater from a dying hood of a furniture industry

O objetivo deste trabalho foi caracterizar os efluentes gerados em cabines de pintura de uma indústria moveleira e avaliar a eficiência de sistemas biológicos (anaeróbio e aeróbio) para o seu tratamento. O efluente industrial apresentou elevado teor de matéria orgânica (DQO total de 634 a 2.790 mg.L-1; DBO5 total de 360 a 972 mg.L-1) e baixos teores de macronutrientes (NTK de 1,9 mg.L-1 e Ptotal de 0,5 mg.L-) e metais tóxicos. Os ensaios de tratabilidade em reator UASB (~25ºC e tempo de detenção hidráulica - TDH = 10 horas), indicaram uma eficiência máxima de remoção de matéria orgânica de 90 por cento na composição volumétrica 70:30 (efluente industrial:esgoto sanitário). A alimentação do reator UASB só com efluente industrial resultou em acúmulo de ácidos graxos voláteis e inibição microbiana, mas o uso de pós-tratamento aeróbio (TDH = 96h) garantiu elevada eficiência global (~88 por cento) de remoção de matéria orgânica.

The main objective of this work was to characterize the wastewater from the dying hood of a woven furniture industry, and to assess the efficiency of biological processes (anaerobic and aerobic) for its treatment. The physical-chemical characterization of the industrial wastewater showed a high organic matter content (total COD from 634 to 2,790 mg.L-1; total BOD5 from 360 to 972 mg.L-1), low content of macronutrients (NTK of 1.9 mg.L-1 and P of 0.5 mg.L-1) and toxic metals. The anaerobic degradation tests in a bench-scale UASB reactor (25ºC and hydraulic retention time - HRT = 10 hours) showed that a maximum removal efficiency of 90 percent was obtained when the reactor was fed with 30 percent raw sewage and 70 percent industrial wastewater. The feeding of UASB reactor with only industrial wastewater resulted in volatile fatty acids accumulation and microbial inhibition; however, the use of aerobic post-treatment (HRT = 96 hours) granted a high (~88 percent) organic matter removal efficiency.

Efeito do tratamento térmico de lodo anaeróbio sobre as características de biodegradabilidade da fração orgânica / Effect of thermal treatment of anaerobic sludge on the biodegradability characteristics of the organic fraction

O presente trabalho avalia o efeito do tratamento térmico do lodo excedente de reatores UASB sobre as características de biodegradabilidade da fração orgânica remanescente, empregando-se o biogás como fonte de energia. O tratamento térmico proporcionou a elevação da temperatura do lodo até valores próximos a 75° C, para tempos de aquecimento de sete horas. Amostras coletadas em diferentes momentos mostraram melhoras significativas na biodegradabilidade do lodo tratado termicamente, com incrementos em 60 vezes para a DBO filtrada, de 30 por cento para a DBO total e 50 por cento para a produção de biogás. Adicionalmente, o retorno do lodo tratado termicamente para o reator UASB não prejudicou as características do efluente.

This paper aimed at evaluating the effect of thermal treatment of excess anaerobic sludge upon the biodegradability characteristics of the remaining organic fraction, using biogas generated in the wastewater treatment process as energy source. Direct burning of the biogas allowed an increase in the sludge temperature up to values close to 75º C, for a seven-hour heating period. Samples taken at different heating times showed significant increase of the biodegradability characteristics of the thermally treated sludge, with augments of around 60 times for filtered BOD, 30 percent for total BOD and 50 percent for biogas production. In addition, no adverse effect on effluent quality was noticed when the thermally treated sludge was returned to the UASB reactor.

Caracterização e biodegradabilidade aeróbia e anaeróbia dos esgotos produzidos em campus universitário / Characterization and biodegradability of wastewater produced in university campus

O presente trabalho caracterizou e avaliou a tratabilidade dos efluentes líquidos produzidos no campus da Universidade Federal de Ouro Preto. Os parâmetros físico-químicos mostraram que o efluente do campus possui uma característica típica a dos esgotos domésticos, com valores médios de DBO5 total, DQO total, NTK e P total de 300 mg.L-1, 670 mg.L-1, 56 mg.L-1 e 6 mg.L-1 respectivamente. Dos metais monitorados somente o Fe (0,847 mg/L), Al (0,355 mg/L) e Zn (0,389 mg/L) estavam presentes em maiores concentrações, mais ainda assim, tais concentrações eram inferiores aos va-lores considerados tóxicos para microrganismos. Os testes de biodegradabilidade mostraram que, a despeito da potencial presença de compostos orgânicos tóxicos, o efluente final pode ser biodegradado aerobiamente (97 por cento de eficiência, K1app = 1,73 d-1) e anaerobiamente (50 por cento de eficiência, AME = 0,0579 gDQO CH4/gSSV.d).

The aim of this study was to characterize and evaluate the tratability of wastewater produced in the campus of the Federal University of Ouro Preto (UFOP). The physical-chemical parameters showed the wastewater from the campus had characteristics of typical domestic wastewater, with average values of total BOD, total COD, Kjeldahl Nitrogen and total phosphorus of 300 mg.L-1, 670 mg.L-1, 56 mg.L-1 e 6 mg.L-1 respectively. Only the metals Fe (0,847 mg/L), Al (0,355 mg/L) and Zn (0,389 mg/L) were present in higher concentration, nonetheless, such concentrations were below the thresholds limits for microbial toxicity. The biodegradability tests showed that despite the potential presence of toxic organic compounds, the wastewater could be degraded aerobically (97 percent efficiency, K1app = 1,73 d-1) and anaerobically (50 percent efficiency, AME = 0,0579 gDQO CH4/gSSV.d).

Avaliação da biodegradabilidade anaeróbia de lixiviados de aterro sanitários / Evaluate of the anaerobic biodegradability of landfill leachate

Os objetivos deste artigo foram investigar as condições ambientais e operacionais favoráveis ao desenvolvimento do teste de biodegradabilidade anaeróbia para lixiviados de aterro sanitário. As condições avaliadas foram a relação alimento/microrganismo (A/M), aclimatação do lodo, e toxicidade devido à alta concentração de amônia. Os resultados indicaram que a relação A/M equivalente a 0,45 apresentou-se como a mais favorável à realização do teste, e que o lodo empregado apresentou boa capacidade de adaptação ao lixiviado, não demandando aclimatação prévia. O lixiviado em questão apresentou relativamente baixa biodegradabilidade anaeróbia, associado aos resultados de estudos de biodegradabilidade aeróbia anteriores que sugerem que uma significativa fração de matéria orgânica é refratária mesmo ao metabolismo aeróbio,indica que o tratamento físico-químico deve ser utilizado como forma de pré ou pós-tratamento.

The objectives of this article were to investigate the favorable environment and operational conditions to the development of the anaerobic biodegradability test for landfill leachate. The evaluated conditions were the relation food/microrganismo (A/M), seed acclimatization, and toxicity due to high ammonia concentration. The results indicated that A/M relation equivalent to 0,45 was presented as most favorable to the accomplishment of the test, and that the seed used presented good capacity of adaptation to the leachate, not demanding previous acclimatization. The leachate in question presented relatively low anaerobic biodegradability, and associated to the results of previous studies of aerobic biodegradability suggest that a significant fraction of organic substance is refractory to the aerobic and anaerobic metabolism, indicating that the physical-chemical treatment must be used as form of pre or post-treatment.

Biodegradability of commercial and weathered diesel oils

This work aimed to evaluate the capability of different microorganisms to degrade commercial diesel oil in comparison to a weathered diesel oil collected from the groundwater at a petrol station. Two microbiological methods were used for the biodegradability assessment: the technique based on the redox indicator 2,6 - dichlorophenol indophenol (DCPIP) and soil respirometric experiments using biometer flasks. In the former we tested the bacterial cultures Staphylococcus hominis, Kocuria palustris, Pseudomonas aeruginosa LBI, Ochrobactrum anthropi and Bacillus cereus, a commercial inoculum, consortia obtained from soil and groundwater contaminated with hydrocarbons and a consortium from an uncontaminated area. In the respirometric experiments it was evaluated the capability of the native microorganisms present in the soil from a petrol station to biodegrade the diesel oils. The redox indicator experiments showed that only the consortia, even that from an uncontaminated area, were able to biodegrade the weathered diesel. In 48 days, the removal of the total petroleum hydrocarbons (TPH) in the respirometric experiments was approximately 2.5 times greater when the commercial diesel oil was used. This difference was caused by the consumption of labile hydrocarbons, present in greater quantities in the commercial diesel oil, as demonstrated by gas chromatographic analyses. Thus, results indicate that biodegradability studies that do not consider the weathering effect of the pollutants may over estimate biodegradation rates and when the bioaugmentation is necessary, the best strategy would be that one based on injection of consortia, because even cultures with recognised capability of biodegrading hydrocarbons may fail when applied isolated.

Este trabalho objetivou avaliar a capacidade de diferentes microrganismos em degradar óleo diesel comercial em comparação com um óleo diesel intemperizado coletado da água subterrânea em um posto de combustíveis. Dois métodos microbiológicos foram usados para a avaliação da biodegradabilidade: a técnica baseada no indicador redox 2,6-diclorofenol indofenol (DCPIP) e os experimentos respirométricos usando os respirômetros de Bartha. No primeiro, testamos as culturas bacterianas Staphylococcus hominis, Kocuria palustris, Pseudomonas aeruginosa LBI, Ochrobactrum anthropi e Bacillus cereus, um inóculo comercial, consórcios obtidos do solo e da água subterrânea contaminados com hidrocarbonetos e um consórcio de uma área não contaminada. Nos experimentos respirométricos, foi avaliada a capacidade dos microrganismos nativos do solo de um posto de combustíveis em biodegradar os óleos diesel. Os experimentos com o indicador redox mostraram que apenas os consórcios, mesmo aquele de uma área não contaminada, foram capazes de biodegradar o diesel intemperizado. Em 48 dias, a remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP) nos experimentos respirométricos foi aproximadamente 2,5 vezes maior quando o óleo diesel comercial foi usado. Esta diferença foi causada pelo consumo de hidrocarbonetos facilmente biodegradáveis, presentes em maior quantidade no óleo diesel comercial, como demonstrado pelas análises cromatográficas. Assim, resultados indicam que estudos de biodegradabilidade que não consideram o efeito de intemperização dos poluentes pode sobre estimar as taxas de biodegradação e quando o bioaumento é necessário, a melhor estratégia seria aquela baseada na injeção de consórcios, pois mesmo culturas com reconhecida capacidade de biodegradar hidrocarbonetos podem falhar quando aplicadas isoladamente.