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Título: Tratamento de lixiviado de aterro por ozonização fotocatalítica com TiO2
Título(s) alternativo(s): Treatment of landfill leachate by photocatalytic ozonization with TiO2
Autor(es): Carard, Rafael Faria
Orientador(es): Arantes, Eudes José
Palavras-chave: Aterro sanitário - Lixiviação
Oxidação
Aterro sanitário
Sanitary landfills - Leaching
Oxidation
Sanitary landfills
Data do documento: 6-Ago-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Citação: CARARD, Rafael Faria. Tratamento de lixiviado de aterro por ozonização fotocatalítica com TiO2. 2018. 164 f. Dissertação (Mestrado em Inovações Tecnológicas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2018.
Resumo: Este trabalho tem como objetivo identificar à melhor condição de tratamento para um processo oxidativo avançado de ozonização fotocatalítica com dióxido de titânio (TiO2) aplicado na remediação do lixiviado produzido no aterro sanitário municipal de Campo Mourão, Paraná. O lixiviado apresenta-se como um efluente complexo, com presença de material recalcitrante, de difícil degradação. Seu tratamento é considerado primordial devido aos impactos que causa ao meio ambiente e á saúde humana. Considerando que os tratamentos comumente empregados atualmente (biológicos e físico-químicos) demonstram dificuldades em sua remediação, podendo não garantir um descarte seguro no meio ambiente, a aplicação de processos oxidativos avançados (POA’s) vem se tornando uma alternativa viável. Estes métodos se baseiam na geração de radicais hidroxila (•OH) e outras moléculas oxidativas, das quais degradam os poluentes e podem realizar sua total mineralização em CO2, H2O e íons inorgânicos. Dentre os POA’s conhecidos, os processos de fotocatálise heterogênea e ozonização se tornaram comuns em estudos envolvendo o lixiviado. A conciliação destes processos da origem à denominada ozonização fotocatalítica, resultante de um forte sinergismo, que pode intensificar a degradação dos poluentes, possibilitando a obtenção de melhores resultados, não observados quanto aos processos aplicados individualmente. Para compreender este POA, foi realizado o tratamento do lixiviado de aterro utilizando-se de uma câmara fotocatalítica e um sistema de ozonização baseado no efeito corona. Foram mensurados os parâmetros de monitoramento de pH, temperatura, turbidez, cor aparente, cor verdadeira, demanda química de oxigênio filtrada (DQO-F), demanda bioquímica de oxigênio (DBO520), nitrogênio amoniacal (N-NH4), nitrito (N-NO2-) e nitrato (N-NO3-). Foi elaborado um planejamento estatístico do tipo delineamento composto central rotacional (DCCR) para modelagem dos dados e definição da condição ótima de remoção de DQO-F (%) e o aumento da biodegradabilidade (DBO/DQO) do efluente, sendo observadas as remoções e o comportamento dos demais parâmetros. A caracterização do lixiviado permitiu definir que o mesmo se encontra em fase de transição para metânogênica estabilizada. O modelo estatístico obtido demonstrou-se válido para os dados de redução de DQO-F (%) e aumento de biodegradabilidade no efluente, com R² equivalente à 0,88 e 0,89 e R-ajustado equivalente à 0,80 e 0,84, respectivamente, caracterizando valores elevados, permitindo definir a condição ótima de operação do sistema quanto à estes parâmetros. O pH reduziu, a temperatura manteve-se em uma faixa apta e a turbidez aumentou em todos os ensaios de tratamento. A remoção de cor aparente foi variada, alcançando um máximo de aproximadamente 61% e para cor verdadeira foi superior à 70%, na maior parte dos ensaios. A redução de DQO-F (%) máxima foi de aproximadamente 30% e de N-NH4 correspondeu a aproximadamente 90% na melhor condição previamente estabelecida pelo DCCR. O tratamento não permitiu alcançar os limites permissíveis para descarte do efluente no meio ambiente, conforme a legislação ambiental brasileira. O aumento perceptível da biodegradabilidade (DBO/DQO) no lixiviado, sugere que o processo UV/TiO2/O3 deva ser utilizado como tratamento complementar com pós-tratamento físico-químico ou preferencialmente biológico.
Abstract: This work aims to identify the best treatment condition for an advanced oxidative process of photocatalytic ozonation with titanium dioxide (TiO2) applied to the remediation of the leachate produced at the municipal landfill of Campo Mourão, Paraná. The leachate presents as a complex effluent, with the presence of recalcitrant material, of difficult degradation. Its treatment is considered primordial due to the impacts it causes to the environment and to human health. Considering that the treatments currently employed (biological and physico-chemical) show difficulties in its remediation and may not guarantee a safe disposal in the environment, the application of advanced oxidative processes (AOPs) has become a viable alternative. These methods are based on the generation of hydroxyl radicals (•OH) and other oxidative molecules, from which degrade the pollutants and can carry to their total mineralization in CO2, H2O and inorganic ions. Among the known AOPs, the processes of heterogeneous photocatalysis and ozonation have become common in studies involving leachate. The reconciliation of these processes origins the so-called photocatalytic ozonation, resulting from a strong synergism, which can intensify the degradation of the pollutants, allowing better results, not observed for the processes applied individually. To understand this AOP, the landfill leachate treatment was carried out using a photocatalytic chamber and an ozonation system based on the corona effect. The monitoring parameters of pH, temperature, turbidity, apparent color, true color, filtrate chemical oxygen demand (COD-F), biochemical oxygen demand (BOD520), ammoniacal nitrogen (NH4-N), nitrite (NO2--N) and nitrate (NO3--N) were measured. A statistical design of the central composite rotable design (CCRD) model was elaborated to the data and to define the optimum condition for removal of COD-F (%) and increase of the biodegradability (BOD/COD) of the effluent, being observed the removal and behavior of the other parameters. The characterization of the leachate allowed to define that it is in the transition phase to stabilized methanogenic. The statistical model obtained was valid for the data of reduction of COD-F (%) and increase of biodegradability in the effluent, with R² equivalent to 0,88 and 0,89 and R-adjusted equivalent to 0,80 and 0,84, respectively, characterizing high values, allowing to define the optimum operating condition of the system regarding these parameters. The pH was reduced, the temperature remained within a suitable range and the turbidity increased in all treatment assays. The removal of apparent color was varied, reaching a maximum of approximately 64% and for true color was higher than 70%, in most assays. The maximum COD-F (%) reduction was approximately 30% and of NH4-N corresponded to approximately 90%, in the best condition previously established by the CCRD. The treatment did not allow to reach the permissible limits for disposal of the effluent in the environment, according to the Brazilian environmental legislation. The noticeable increase in biodegradability (BOD/COD) in the leachate suggests that the UV/TiO2/O3 process should be used as a complementary treatment with physico-chemical or preferably biological post-treatment.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3772
Aparece nas coleções:CM - Programa de Pós-Graduação em Inovações Tecnológicas

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